Forschung
Forschungsprojekte

Aktuelle Forschungsprojekte des Geodätischen Instituts

Projekte | TLS-basierte Multi-Sensor-Systeme

  • Echtzeitfähige, hochfrequente, zentimetergenaue und integrierte Bestimmung der Flugtrajektorie eines UAS mittels Kombination von Laserscanner- und Kameradaten sowie der Integration von Objektinformation
    Im Rahmen dieses Forschungsprojektes entwickelt das GIH zusammen mit dem Institut für Photogrammetrie und GeoInformation (IPI) der LUH eine Methodik zur echtzeitfähigen, hochfrequenten, zentimetergenauen und integrierten Bestimmung der Flugtrajektorie eines Unmanned Aerial System (UAS). Bei der Methodik werden GNSS-Daten nur zur Bestimmung von Näherungswerten genutzt, die Bestimmung der Flugtrajektorie erfolgt über Kombination von Laserscanner- und Kameradaten, sowie der Integration von generalisierter Objektinformation (3D-Gebäudemodell Level of Detail (LoD) 2). Die entwickelte Methodik wird auf einem UAS, bestehend aus einem handelsüblichen, mittelpreisigen Unmanned Aerial Vehicle (UAV), zwei Kameras, zwei Profillaserscannern, einer IMU und einem Low-Cost-GNSS-Receiver, umgesetzt.
    Leaders: Ingo Neumann
    Team: Johannes Bureick
    Year: 2017
    Sponsors: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
    Lifespan: 01/2017 - 12/2019
  • Überwachung eines Gleisverwerfungsversuchs
    Das GIH hat bei einem sehr außergewöhnlichen Versuch der Deutschen Bahn, einem Gleisverwerfungsversuch, die messtechnische Überwachung übernommen. Ein zuvor ausgewählter Schienenbereich wurde sehr stark erhitzt, wodurch es zunächst zu einer Verformung und dann zu einer Verwerfung der Schiene gekommen ist. Dieser Gleisverwerfungsversuch fand im Juni 2017 im südlichen Niedersachsen statt.
    Leaders: Ingo Neumann, Jens-André Paffenholz
    Team: Johannes Bureick, Ilka von Gösseln, Dmitri Diener
    Year: 2017
    Lifespan: 05/2017 - 12/2017
    © GIH / U. Stenz
  • Belastungsversuch Allerbrücke Verden
    Das Ziel des aufwändigen Versuchs unter der Federführung des Instituts für Massivbau der Leibniz Universität Hannover war die Überprüfung und Verbesserung der Vorhersagequalität der üblichen Rechenverfahren für Gewölbebrücken. Hierzu galt es die lastinduzierte Verformung in einem Bereich von wenigen Millimetern präzise zu bestimmen. Das Geodätische Institut beteiligte sich durch umfangreiche Messungen mit einem Laserscanner sowie einem Lasertracker zur Erfassung der Gewölbeverformung.
    Leaders: Jens-André Paffenholz
    Team: Ulrich Stenz
    Year: 2016
    Sponsors: GIH
    Lifespan: Seit März 2016
  • Entwicklung von Algorithmen und Qualitätsprozessen für ein neuartiges kinematisches terrestrisches Laserscanningsystem
    Im Rahmen des Forschungsprogrammes „Maritime Technologien der nächsten Generation“ ist das Geodätische Institut Hannover Partner in dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Verbundprojekt "Exakte und schnelle Geometrieerfassung sowie Datenauswertung von Schiffsoberflächen für effiziente Beschichtungsprozesse" (FINISH). Weitere Partner sind: Fr. Lürssen Werft GmbH & Co. KG Bremen, das Vermessungsbüro Dr. Hesse und Partner Ingenieure Hamburg, Fraunhofer-Einrichtung Großstrukturen in der Produktionstechnik Rostock und das Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen - Leibniz Universität Hannover.
    Leaders: Ingo Neumann
    Team: Jens Hartmann
    Year: 2016
    Sponsors: PTJ als Projektträger des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi)
    Lifespan: 03/2016 – 02/2019

Projekte | Expertengestützte Datenanalyse und Qualitätsprozesse

  • 3D HydroMapper
    Im Rahmen des Verbundprojektes wird ein Messsystem zur Erfassung von Hafenbauwerken entwickelt. Ziel ist es, die Bausubstanz über und unter Wasser möglichst automatisiert, qualitätsgesichert und reproduzierbar mit einem hybriden Multi-Sensor-System zu erfassen. Die Bauwerksschäden sollen mittels Mustererkennungsmethoden automatisch erkannt und klassifiziert werden.
    Leaders: Ingo Neumann, Hamza Alkhatib
    Team: Frederic Hake
    Year: 2018
    Sponsors: Förderprogramm für Innovative Hafentechnologien (IHATEC) unterstützt durch das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)
    Lifespan: 12/2018 - 11/2021
  • Bayesian adaptive robust adjustment of multivariate geodetic measurement processes with data gaps and nonstationary colored noise
    This research field aims at the development of a unified robust adjustment theory and of corresponding computationally efficient expectation maximization (EM) algorithms to handle outliers, data gaps, colored noise and cross-correlations within geodetic measurement series simultaneously. Various kinds of stationary and nonstationary Gauss-Markov models are investigated (see the figure below). To include given prior information for the unknown parameters, Bayesian models and inferential techniques are also devised. Applications include the geo-referencing of a static multi-sensor system and deformation monitoring of an arch bridge.
    Leaders: Boris Kargoll, Hamza Alkhatib, Jens-André Paffenholz
    Team: Boris Kargoll, Hamza Alkhatib, Jens-André Paffenholz, Alexander Dorndorf, Mohammad Omidalizarandi
    Year: 2018
    Sponsors: DFG
    Lifespan: 2018-2021
  • Analysis of the correlation structure of TLS point clouds
    An improved stochastic model for TLS observations is of main importance, particularly when the observations are used in least-squares adjustment. Indeed, the best unbiased estimates of unknown parameters in linear models have the smallest expected meansquared errors as long as the residuals are weighted with their true variance covariance matrix.
    Team: Gaël Kermarrec, Hamza Alkhatib
    Year: 2018
    Lifespan: since 2018
  • Set-membership Kalman filter and its applications
    State estimation is applicable to virtually all areas of engineering and science. Any discipline that is concerned with the mathematical modelling of its systems is a likely candidate for state estimation. Nonlinear filtering can be a difficult and complex subject in the field of state estimation. Developed in the past hundreds years, the stochastic state estimation techniques are most widely applied in the real world. This approach bases on the probabilistic assumptions of the uncertainties in the system, such as Kalman filter and extended Kalman filter, where uncertain parts (usually noise) in the system are assumed to have certain probability distribution (usually Gaussian distribution).
    Leaders: Ingo Neumann
    Team: Ligang Sun
    Year: 2017
    Sponsors: DFG-Graduiertenkolleg i.c.sens
    Lifespan: 2017 - 2019
  • Integre informationsbasierte Georeferenzierung
    Sowohl innerhalb geschlossener Räumlichkeiten mit komplexen räumlichen Strukturen (z.B. Bürogebäude) als auch in städtischen Umgebungen, mit einer Vielzahl an höheren Gebäuden, ist eine integre Georeferenzierung von kinematischen Multi-Sensor-Systemen (MSS) nur höchst aufwendig zu realisieren, da u.a. genaue und zuverlässige GNSS-Beobachtungen aufgrund von Abschattungen nicht zur Verfügung stehen. Echtzeitprozessierung oder hohe Genauigkeitsansprüche werden so nur sehr schwer erreicht.
    Leaders: Ingo Neumann
    Team: Sören Vogel
    Year: 2017
    Sponsors: DFG-Graduiertenkolleg i.c.sens
    Lifespan: seit 2017
  • Influence of the uncertainty budget on B-Spline curve estimation
    In order to guarantee the quality of a freeform curve and to get more meaningful analysis results, it is essential to be aware of all uncertainties resources and their impact on the estimation. In this work, a more sophisticated uncertainty budget is considered, that contributes to a refined covariance matrix. Uncertainties are modelled and propagated according to the “Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements (GUM)”. Furthermore, control points of B-Spline curves are estimated by means of the least-squares methods based on the refined VCM. Comparison have been made between the B-Spline curves using identity and refined weight matrix, which reflects that the uncertainty influence within the estimation cannot be neglected for high quality results.
    Leaders: Ingo Neumann, Boris Kargoll, Hamza Alkhatib
    Team: Xin Zhao
    Year: 2017
    Lifespan: since 2017
  • Simulationsbasierte Optimierung tachymetrischer Netzmessungen
    In geodätischen Netzen großer Ausdehnung oder mit einer Vielzahl von Punkten ist die tachymetrische Netzmessung meist mit einem hohen logistischen Aufwand verbunden. Die einzelnen Messpunkte müssen immer wieder angefahren werden, um die Reflektoren zum aktuellen Tachymeterstandpunkt auszurichten. Die effiziente Planung der Messung hat das Ziel, möglichst geringe Kosten zu verursachen oder sie strebt eine möglichst geringe Messdauer an.
    Team: Ilka von Gösseln
    Year: 2010
    Lifespan: seit 2010
  • Alternative Verfahren zur Modellierung von Unsicherheiten in ingenieurgeodätischen Prozessen
    Im Guide to the Expression of Uncertainty (GUM) wird eine Unterteilung der Unsicherheiten in zufällig und systematisch wirkende Einflüsse vorgeschlagen. Im Rahmen dieses Projekts sollen insbesondere die systematischen Unsicherheiten mit Hilfe von Fuzzy-, Bayes- und Monte Carlo-Verfahren ermittelt werden. In diesem Zusammenhang werden Laserscanning- und Wertermittlungsdaten untersucht.
    Leaders: Hamza Alkhatib, Ingo Neumann
    Team: Hamza Alkhatib, Xin Zhao
    Year: 2009
    Lifespan: seit 2009

Projekte | Interdisziplinäres Monitoring

  • Analysis of Laser Scanner Profile Measurement of Tunnels
    Nowadays, automatic and reliable analysis of laser scanner measurement is important for tunnel structures. In this project, large-scale point cloud data is analyzed in order to monitor the health state of tunnel structures. Comparison is carried out on temporal geometry model and design model, from which the deformation assessment is achieved. In order to monitor the health state of structure, large-scale point cloud data is collected which supplies 3D information of the structure.
    Leaders: Ingo Neumann
    Team: Xiangyang Xu, Hao Yang
    Year: 2018
    Sponsors: Shanghai Huace
  • Lasertrackermessungen im Rahmen des Großversuchs zur Knickstabilität der Festen Fahrbahn
    Kurz vor der Inbetriebnahme der ICE-Neubaustrecke Nürnberg-Erfurt als Teilstück der VDE 8 wurden unter der Federführung des Ingenieurbüros Marx Krontal GmbH und des Instituts für Massivbau Versuche zur Knickstabilität der Festen Fahrbahn durchgeführt. Diese Versuche waren für die Inbetriebnahme der Itztalbrücke bei Coburg erforderlich.
    Leaders: Ingo Neumann, Ilka von Gösseln
    Team: Janetta Wodniok, Dmitri Diener, Dirk Dennig, Ulrich Stenz
    Year: 2017
    Lifespan: 06/2017 - 11/2017
  • 2D FEM model calibration based on TLS
    This research studies the problem of the arch loading case by the combination of finite element analysis (FEA) and B-Splines, which provides a highly accurate solution to the calibration problem of the FEA model. A highly accurate FEA B-Spline model using point clouds from terrestrial laser scanning (TLS) is proposed. Meanwhile, characteristics of arched nodal displacement and stress are discussed. The target function of the optimization is to reduce the displacement error. It is revealed that the B-Spline optimized model based on TLS data with high-accuracy could carry out FEA efficiently with fewer displacement errors, which is an important part of the automatic calibration of FEA.
    Leaders: Ingo Neumann
    Team: Wei Xu, Xinagyang Xu, Hao Yang
    Year: 2017
    Lifespan: 2017 - 2018
  • Spatio-temporal monitoring of bridge structures using low cost sensors
    Today, reliable, accurate and cost-effective vibration analysis of aging infrastructures such as bridges has received considerable attention. In this project, the Geodetic Institute Hannover (GIH), Leibniz University Hannover, is collaborating with ALLSAT GmbH, Hannover, to develop a hardware and software low-cost multi-sensor-system (MSS) technology to reach aforementioned goal.
    Leaders: Jens-André Paffenholz , Ingo Neumann
    Team: Mohammad Omidalizarandi, Boris Kargoll
    Year: 2016
    Sponsors: BMWi (Federal Ministry for Economic Affairs and Energy) – ZIM Kooperationsprojekt (Central Innovation Programme for SMEs)
    Lifespan: 09/2016 – 09/2018
  • Planung und Auswertung von Monitoringmessungen für die Untersuchung des Bauwerkszustandes des Schiffshebewerkes Scharnebeck (Lüneburg) im Nomalbetrieb
    Das Projekt behandelt das ganzheitliche Monitoring von Großbauwerken am Beispiel des Schiffshebewerkes in Lüneburg, bei dem sowohl klassische geodätische als auch hochpräzise Messverfahren aus dem Maschinenbau zum Einsatz kommen.
    Leaders: Ingo Neumann
    Team: Janetta Wodniok
    Year: 2015
    Lifespan: seit 10/2015

Projekte | Flächen- und Immobilienmanagement

  • ADLAND (Advancing collaborative research in responsible and smart land management in and for Africa)
    Das durch die Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH geförderte ADLAND Projekt trägt zu gegenseitigem Wissensaufbau und Verstetigung im Bereich "Land Management" bei. Die ADLAND-Partner bilden ein internationales Konsortium an dem neben dem GIH, die Technische Universität München, die Bundeswehruniversität München, University of Twente (Fakultät ITC, Niederlande), Royal Institute of Technology (KTH, Schweden) und Swinburne University of Technology (Australien) auf der einen Seite beteiligt sind. Auf der anderen Seite bilden die Kwame Nkrumah University of Science and Technology (KNUST), Kumasi (Ghana), Namibia University of Science and Technology (NUST), Windhoek (Namibia), Ardhi University (ARU), Tanzania und das Institut d'Eseignement Supérieur de Ruhengeri (NES, Ruanda) die afrikanischen Partnerinstitutionen. Durch wechselseitigen Erfahrungsaustausch auf Augenhöhe, bspw. mit Blick auf die Bereiche "universitäre Lehrinhalte im Land Management", "Eigentumsicherung / Kataster" oder "Flurbereinigung" wurde eine Plattform bzw. ein Expertennetzwerk zur Unterstützung der weiteren erfolgreichen Entwicklung in den genannten Themenfeldern für die beteiligten Länder geschaffen.
    Leaders: Winrich Voß
    Team: Markus Schaffert; Winrich Voß
    Year: 2017
    Lifespan: 11/2017 - 12/2018
  • Soziale Innovation als Bestandteil einer zukunftsfähigen Daseinsvorsorge am Beispiel ländlicher Räume in Niedersachsen
    Aufbauend auf den Ergebnissen der Machbarkeitsstudie „Potenziale ganzheitlicher Modelle und Konzepte wohnortnaher Versorgung“ von 2014 sollen die Komponenten einer „Guten Versorgung“ für eine zukunftsfähige Daseinsvorsorge und die Voraussetzungen für soziale Innovation in ländlichen Räumen erforscht werden. Übergeordnetes Ziel ist dabei die Entwicklung neuer InfrastrukturNetzModelle und ‐Konzepte für die Stabilisierung und Zukunftsfähigkeit ländlicher Räume am Beispiel ausgewählter Fallstudienorte.
    Leaders: Prof. Dr.-Ing. Winrich Voß (Teilprojekt Immobilienwirtschaftlicher Rahmen)
    Team: Jörn Bannert
    Year: 2017
    Sponsors: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE)
    Lifespan: 01/2017 - 12/2018
  • Branding von Stadt-Land-Regionen durch Kulturlandschaftscharakteristika (RegioBranding)
    RegioBranding verfolgt einen sog. transdiziplinären Ansatz: Praxispartner/innen und Wissenschaftler/innen forschen und lernen dabei gemeinschaftlich und sie setzen das "im Miteinander" erworbene Wissen auch gemeinsam um. Thematisch fokussiert RegioBranding auf Kulturlandschaften. Eine zentrale Frage lautet: „Wie können Kulturlandschaften und ihre Spezifika herausgestellt und kommuniziert werden, um sie für das Selbstverständnis, das Image und schließlich für die Markenbildung von Regionen zu nutzen?“
    Leaders: Winrich Voß
    Team: Markus Schaffert
    Year: 2014
    Sponsors: BMBF
    Lifespan: 2014 - 2019
  • Interoperabilität von Geodaten am Beispiel aktueller Aufgaben der Wertermittlung
    Auf der einen Seite INSPIRE und Geodaten, auf der anderen Seite Immobilienmärkte mit schwierigen Segmenten wie gewerblichen Märkten und kaufpreisarmen Lagen - beides bringt die Forschungskooperation zwischen dem Niedersächsischen Ministerium für Inneres und Sport und dem Geodätischen Institut Hannover mit dem Titel „Interoperabilität von Geodaten am Beispiel aktueller Aufgaben der Wertermittlung“ zusammen. Mit dem Hintergrund der geforderten Datenverfügbarkeit von Geodaten durch die INSPIRE-Richtlinie der EU vom 14.03.2007 und den gesetzlichen Initiativen auf Bundesebene und den Ländern hat der Ausbau der Geodateninfrastruktur stark an Bedeutung gewonnen. Das Ziel, Geodaten interoperabel bereitzustellen sowie der starke Bedarf nach dynamischen lagebezogen Daten für die Immobilienwertermittlung und Marktanalyse liefern die Motivation für das Projekt.
    Leaders: Winrich Voß
    Team: Keno Bakker
    Year: 2013
    Sponsors: Niedersächsische Ministerium für Inneres und Sport
    Lifespan: seit 12/2013
Abgeschlossene Projekte des Geodätischen Instituts