Kategorie: Referenzprojekt

Spezielle Projekte der GeoIdee, welche als Referenzprojekte ausgewählt wurden.

Autonome Fixed-Wing-Drohne für Wettermessungen

MovingSensors Messsystem
2016 – 2017

Für das Monitoring und die Vermessung von kalbenden Gletschern im Rahmen des ETH-Projekts Sun2Ice in Nordwest-Grönland kamen mehrere Fixed-Wing-Drohnen zum Einsatz. Für die Abschätzung der Machbarkeit der zum Teil sehr langen Flugmissionen von über 200 km waren Informationen zu Windstärke, Windrichtung, Temperatur und Feuchtigkeit zentral.

Da im Projektgebiet diese Informationen nicht zur Verfügung standen, bauten wir eine kleine autonome Fixed-Wing-Drohne mit Messelektronik für Temperatur, Feuchtigkeit und Lichtmenge. Diese Drohne flog autonom bis über die Flughöhe der eigentlichen photogrammetrischen Drohnen und erfasste die notwendigen meteorologischen Parameter.

Beschreibung

In extremen Witterungsbedingungen besteht die Gefahr, dass Mess-Drohnen vereisen und abstürzen. Um die Wetterbedingungen, d.h. die Windgeschwindigkeiten und -richtungen sowie die Temperatur- und Feuchtigkeitswerte, auf der Flughöhe der photogrammetrischen Mess-Drohnen (rund 600 Meter über Grund) zu erfassen, wurde die Wetter-Drohne bis in eine Höhe von 1000 Meter über Grund entsandt. Als Ausgangsort für die Messungen diente die Ortschaft Qeqertat.

Die automatisch geflogene Mission der Wetter-Drohne wurde so ausgelegt, dass sie sich in Kreisen bis in 1000 Meter Höhe hoch- und dann wieder herunterschraubt.

Während dieses Flugs wurden durch die Messelektronik – zusammengebaut aus Elementen von Tinkerforge und der eigens in Python geschriebenen Software – alle 50 Meter die Temperatur, Feuchtigkeit und Lichtintensität gemessen. Durch die geflogenen Kreise und über die gemessenen Luft- und GPS-Geschwindigkeiten konnte die Windgeschwindigkeit und -richtung hergeleitet werden.

Nach der Rückkehr der Wetter-Drohne konnten die registrierten Messwerte ausgelesen und ausgewertet werden. Die so gemessenen Parameter standen als Höhenprofil zu Verfügung und wurden für die weitere Planung der photogrammetrischen Flüge verwendet.

Weiterführende Informationen

Indoor-Navigation und Registrierung von Fotoaufnahmen

MovingSensors Messsystem
2015 – 2017

Was macht man zur Ortsbestimmung in Tunneln oder Innenräumen? Leider funktioniert GPS weder in Innenräumen noch im Untergrund. Um eine passende Alternative für eine schnelle Positionierung von Messgeräten in Innenräumen und Tunneln zu finden, haben wir ein System evaluiert und getestet, das mit fest installierten und eingemessenen Basisstationen arbeitet.

Dafür wurden ein oder mehrere Messgeräte verwendet, welche sich mit den Informationen der fest installierten Basisstationen orientieren können. Die berechneten Koordinaten der Messgeräte wurden gespeichert, mit weiteren Messdaten angereichert und standen damit für weitere Auswertungen zu Verfügung.

Beschreibung

Die Elektronik des bestehenden Indoor-Navigationssystems pozyx.io erweiterten wir mit eigenem C++-Code unter der Verwendung der Arduino-Umgebung. Diese Erweiterung umfasste die Speicherung der gemessenen Positionen, Informationen weiterer Sensoren (zum Beispiel Temperatur) und die Erfassung der Bildauslösung der Sony-Systemkameras.

Das Kamerasignal wurde über den Blitzschuh der Kamera abgegriffen und an die Elektronik weitergeleitet. Bei der Erfassung eines Kamerasignals wurde die Position in allen drei Achsen (X, Y, Z) abgespeichert.

Dabei bildeten das Registrieren des Trigger-Signals und der Speicherung der Koordinaten die Basis, um die Messwerte und die Positionen der Sensoren im Raum zu kombinieren.

Für die Kontrolle der Genauigkeit der gemessenen Positionen entwickelten wir ein Gehäuse, welches über ein Vermessungsstativ exakt positioniert werden kann, oder mit einem zentrisch montierten Vermessungsreflektor und einem Tachymeter eingemessen werden kann.

Weiterführende Informationen

  • Verwendete Elektronik: pozyx

uBlox-RTK-GPS für Messaufgaben

MovingSensors Messsystem
2019 – 2020

Das Messsystem von MovingSensors arbeitet mit präzisen 2-Phasen-GPS-Systemen, die mit Real-Time-Kinematic direkt hochgenaue Positionsdaten in das Messsystem einspeisen. Diese Systeme sind jedoch sehr kostspielig – und oftmals ist eine solch hohe Genauigkeit im Sub-Zentimeter-Bereich gar nicht erforderlich.

Für die Erfassung der Positionsdaten im Bereich von wenigen Zentimetern wurde die Einbindung eines wesentlich billigeren GPS-Systems in das Messsystem erarbeitet.

Beschreibung

Hochgenaue geodätische GPS-Systeme liefern zuverlässig Positionen im Sub-Zentimeter-Bereich – dafür ist dann aber mit Anschaffungskosten von rund CHF 50’000 zu rechnen. Für viele Messaufgaben reichen 1-Phasen-GPS-Systeme völlig aus, bei denen die gemessenen Positionen mit einer eigenen Referenzstation und einer Funkverbindung auf eine Genauigkeit von wenigen Zentimeter korrigiert werden. Dafür belaufen sich die Kosten für die Hardware und die grundlegenden Software-Lösungen solcher 1-Phasen-GPS-Systeme auf gerade einmal CHF 600 bis 1’000.

Diesen tiefen Kosten steht aber dennoch ein gewisser Aufwand entgegen, um das GPS-System mit dem MovingSensors-Messsystem zu verbinden. Die Herausforderung besteht in der korrekten Konfiguration des GPS, der Programmierung einer einfachen Plattform für die Dateneingabe von Referenzstationen und die physische Verkabelung zum Messsystem. Als Datenaustausch wurde die Standard-GPS-Schnittstelle NMEA verwendet.

Mehrere Anbieter solcher GPS-Lösungen arbeiten neu auch intensiv an Low-Cost-2-Phasen-Systemen. Diese erste Implementierung ist also eine gute Vorbereitung für die kommenden, neuen Generationen von GPS-Systemen.

Weiterführende Informationen

  • Verwendete Elektronik: uBlox

Autonomer Rover und Prototyp MovingSensors Messkopf

MovingSensors Messsystem
2015–2017

MovingSensors entwickelte einen schnellen Prototyp, um die Entwicklung der Auswertungssoftware und der kartografischen Darstellung der Beleuchtungsmessungen am Flughafen Zürich zu unterstützen. Dieser Prototyp umfasste die gleiche Messanordnung wie der eigentliche Messkopf von MovingSensors, welcher unter anderem am Flughafen Zürich im Einsatz ist.

Zusätzlich wurde dieser prototypische Messkopf mit einem autonomen Fahrzeug/Rover kombiniert. Damit konnte er für die automatische Erfassung von grossen beleuchteten Flächen (z.B. von Sportplätzen) eingesetzt werden.

Beschreibung

Die fünf am Messkopf montierten Lichtsensoren und die Steuerung wurden mit Bauteilen von Tinkerforge realisiert. Für die eigentliche Steuerung der Sensoren und die Speicherung der Messdaten verwendeten wir Python und nutzten die von Tinkerforge zu Verfügung gestellten Programmierschnittstelle. Diese Kombination ermöglichte schnelle Tests der gesamten Messkette und der anschliessenden Auswertung mit PostGIS und QGIS. Die wertvollen Erfahrungen mit dem Prototyp konnten wir in die Entwicklung des eigentlichen Messkopfes einfliessen lassen und so die Schnittstellen zwischen Mess- und Auswertesystem optimieren.

Den autonomen Rover realisierten wir basierend auf der Pixhawk-Plattform und planten die zu fahrenden Missionen mit der Software MissionPlanner. Der Rover fuhr wie geplant die Mission autonom ab und registrierte bei jedem definierten Waypoint die Messwerte der fünf Lichtsensoren. Getriggert wurden die Sensoren über eine Weiterleitung des Photo-Trigger-Signals von der Pixhawk-Plattform zur Tinkerforge-Messelektronik.

Um eine hohe Genauigkeit bei der Navigation zu den einzelnen Messpunkten zu garantieren, verwendeten wir für den Prototyp zusätzlich ein Real-Time-Kinematic-GPS (RTK-GPS) mit eigener Basisstation. Das RTK-Signal wurde über die RTK-Injection von MissionPlanner und APM-Rover zum Rover übermittelt.

Weiterführende Informationen

Historische Luftbilder Uster

Stadtverwaltung Uster, GIS Kompetenzzentrum
2015

Seit den 1940ern befliegt die swisstopo in regelmässigen Zeitabständen die gesamte Schweiz und erstellt dabei hochaufgelöste Luftbilder. Früher waren das analoge Bilder auf Glasplatten, später Film in schwarz-weiss, dann Film in Farbe und, seit den späten 2000er Jahren, Digitalaufnahmen in mehreren Farbkanälen.

Um die Luftaufnahmen mit der Karte in Übereinstimmung zu bringen, musste der exakte Aufnahmeort des Bildes rekonstruiert und rechnerisch die Verzerrung der Erdoberfläche aus dem Bild herausgerechnet werden. Mit der Zusammenstellung der Luftaufnahmen aus den verschiedensten Jahren entstand so ein einmaliger Datensatz, welcher die Entwicklung der Landschaft der vergangenen 70 Jahre wiedergibt.

Beschreibung

Die historischen, analogen Luftbilder der swisstopo wurden seit den 1940er Jahren aufgenommen. In den vergangenen Jahren wurden sie aufwendig gescannt und für die Zukunft gesichert. Für das Stadtgebiet von Uster existieren dadurch vollständige Befliegungen für die Jahre 1954, 1966, 1972, 1978, 1984, 1990 und 1996, welche noch nicht flächendeckend orthorektifiziert und mosaikiert wurden.

Um diese wertvollen Zeitdokumente der Bevölkerung, interessierten Kreisen und Fachleuten zur Verfügung zu stellen, wurden die oben genannten Zeitstände für den Perimeter der Stadt Uster vollständig orthorektifiziert und mosaikiert. Dabei wurde jede Befliegung als ein eigener photogrammetrischer Bildblock aufgebaut. Mit den von der swisstopo zur Verfügung gestellten Kalibrationsprotokollen der eingesetzten Luftbildkameras konnten zudem die optischen Verhältnisse während der Aufnahme (z.B. die innere Orientierung der Kamera) rekonstruiert werden.

Über die Messung von gut erkennbaren Landmarken auf den historischen Aufnahmen und einem aktuellen Referenzbild, sowie über die Meereshöhe aus dem swissALTI3D, wurde eine überschaubare Anzahl von Pass- und Kontrollpunkten gemessen. Manuelle Verknüpfungspunkte (Gruberpunkte) wurden teilweise manuell gemessen. Zusätzlich wurde eine grosse Anzahl von Verknüpfungspunkten automatisch berechnet. Mit der anschliessenden Aerotriangulation konnte somit die exakte Lokalität des Bildes und die drei Rotationswinkel um die Koordinatenachsen des Bildes berechnet werden (d.h. die äussere Orientierung).

Mit den berechneten inneren und äusseren Orientierungen und dem aktuellen Höhenmodell des Stadtgebiets wurden die Bilder in einzelne Orthofotos umgerechnet. Für eine möglichst nahtlose Darstellung der Bilder als Mosaik wurden entlang von linearen Merkmalen (z.B. Strassen- und Feldrändern) mit möglichst kleinen Kontrastunterschieden Trennlinien zwischen den einzelnen Bildern digitalisiert. Die Bilder wurden anschliessen entlang dieser Trennlinien zusammengesetzt. Die so bearbeiteten Bilder stehen nun im Web-GIS der Stadt Uster oder als Web-Map-Service (WMS) zur Verfügung.

Weiterführende Informationen

Machbarkeitsstudie Naturgefahrenkarten Kirgisistan

Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GIZ
2012 – 2013

Neben Tadschikistan ist auch die Republik Kirgisistan stark von Naturgefahren betroffen.

Vor allem die südlichen Gebiete des Tian Shan Gebirges und die Grenzregion zu Tadschikistan sind aufgrund der alpinen Topografie sehr gefährdet. Dazu kommen weitere Risiken wie Grenzkonflikte zwischen Usbekistan und Tadschikistan sowie ethnische Brennpunkte in verschiedenen Teilen des Landes.

Eine umfassende Kartierung und Darstellung dieser Risiken würde die Planung von Hilfsmassnahmen und die Katastrophenprävention unterstützen. GeoIdee führte die Machbarkeitsstudie durch.

Beschreibung

Im Rahmen des Projekts Naturgefahrenkarten Tadschikistan wurden viele Erfahrungen in der Entwicklung von Kartenmaterial für den Gebrauch in lokalen Gemeinden gesammelt. Die Situation in Kirgisistan lässt sich aber nur bedingt mit der in Tadschikistan vergleichen. Zwar teilen beide Länder die gleiche Vergangenheit als ehemalige Sowjetstaaten. Aber nach dem Zerfall der Sowjetunion beschritten die Länder unterschiedliche Pfade.

Im Gegensatz zu Tadschikistan fand in Kirgisistan kein Bürgerkrieg statt und die Abwanderung der technisch und akademisch ausgebildeten Bevölkerung hielt sich in Grenzen. Dadurch bestehen heute in Kirgisistan wesentlich bessere staatliche und private Strukturen für die Erarbeitung solcher Kartenwerke.

Zudem ist die aus der Sowjetzeit stammende Geheimhaltung von Kartenmaterial abgeschafft worden und Karten können offiziell gekauft und verwendet werden.

Im Rahmen des Projektes wurden in Bishkek und Osh eine Vielzahl von Interviews mit Stakeholdern im Bereich der Naturgefahren, der Naturressourcen und des Risikomanagements geführt. Die Stakeholder waren einerseits staatliche Organisationen wie der Zivilschutz sowie die topografischen Behörden, Forschungsinstitute und lokale wie internationale private Organisationen.

In den Interviews wurden die aktuellen Erfahrungen und Möglichkeiten, die zu Verfügung stehenden Mittel und Daten sowie mögliche Zusammenarbeiten eruiert. Das Resultat war eine umfassende Matrix der Stakeholder von Kirgisistan und deren Mittel und Möglichkeiten für die geplante Erarbeitung der benötigten kartografischen Produkte.

Landnutzungskarten Süd-Tadschikistan

Deutsche Welthungerhilfe e.V.
2011 – 2012

Das Gebiet von Süd-Tadschikistan zeichnet sich durch ein semi-arides Klima aus. Bedingt durch den Zerfall der Sowjetunion und dem anschliessenden Bürgerkrieg in Tadschikistan erschwerte sich die schon schwierige Lage der Landwirtschaft in diesem Gebiet zusätzlich.

Auch die zunehmenden Extremereignisse aufgrund des globalen Klimawandels machen solche Gebiete zusätzlich anfällig gegenüber solchen Ereignissen. Eine nachhaltige Landwirtschaft – kombiniert mit einer guten Raumplanung – ist ein gutes Mittel, um die lokale Bevölkerung und Landwirtschaft zu stärken. Dabei spielen Karten als Diskussions- und Planungsgrundlage eine zentrale Rolle.

Beschreibung

In den abgelegenen Gebieten in den Hügeln von Süd-Tadschikistan wird hauptsächlich Subsistenzlandwirtschaft betrieben. Die einzelnen Dörfer und Familien regeln aktuell die gemeinsame Nutzung der natürlichen Ressourcen jedoch nur in einem sehr eingeschränkten Rahmen. Die Folge sind lokale Übernutzung der knappen Ressourcen (z.B. Weideland und Brennholz sowie Trink- und Bewässerungswasser) und Nutzungskonflikte (z.B. ziehende Schafherden als Wanderweidewirtschaft).

Die Deutsche Welthungerhilfe leitete im Gebiet von Baljuvon ein mehrjähriges Projekt für eine nachhaltige Bewirtschaftung der natürlichen Ressourcen. Als wichtige Grundlage wurden dafür Kartenwerke der einzelnen Dörfer und deren Landnutzung und Weidewirtschaft geplant, die verschiedene Bedürfnissen und Anforderungen gerecht werden mussten.

Um diese Kartenwerke möglichst effektiv und zielgerichtet zu gestalten, wurde in Baljuvon ein Workshop mit allen beteiligten Organisationen und Verantwortlichen durchgeführt, in denen der Inhalt, die Struktur, die zu erfassenden Daten und Geometrien sowie die grundsätzliche Darstellung der Kartenwerke diskutiert und beschlossen wurden.

Zusammen mit dem Projektteam der Deutschen Welthungerhilfe wurden die Legenden, die grafische Ausarbeitung und die detaillierten Karteninhalte erarbeitet und nach mehreren Iterationen finalisiert. Anschliessend wurden von 29 verschiedenen Ortschaften und Regionen Kartenwerke der Landnutzung und der Weidewirtschaft erstellt.

GeoFaceAcquire

Marti Tunnel AG
2017 – 2018

Für die geologische und bautechnische Beurteilung der Tunnelbrust im konventionellen Tunnelvortrieb werden mit photogrammetrischen Methoden hochaufgelöste 3D-Modelle berechnet. Die Aufnahmen werden mit handelsüblichen, qualitativ hochwertigen Kameras durchgeführt.

Zwischen dem Abschluss eines Abschlages und dem Verschluss der Tunnelbrust mit Spritzbeton stehen für diese Aufnahmen jedoch nur wenige Minuten zu Verfügung. Aufgrund der teils sehr schwierigen geologischen Bedingungen muss der Vortrieb der Tunnelbrust manchmal in mehreren Teilsegmenten durchgeführt werden.

Beschreibung

Da für die Fotoaufnahmen des Vortriebs nur wenig Zeit zur Verfügung steht, werden die Aufnahmen direkt durch die Drittelsführer der Baumannschaft durchgeführt. Um die Strukturierung und Ordnung der Aufnahmen zu vereinfachen und zu vereinheitlichen, wurde mit C# die Windows Presentation Foundation (WPF) Applikation GeoFaceAcquire programmiert.

GeoFaceAcquire steht den Drittelsführern auf einem tunneltauglichen Tablet zu Verfügung und kann ausschliesslich über Touch-Befehle bedient werden.

Über GeoFaceAcquire, einer WiFi-Verbindung welche das Tablet mit der verwendeten Kamera verbindet, und einen JSON-basierten Datenaustausch kann der Drittelsführer die Kamera fernbedienen.

Im Hintergrund der Fernbedienung werden zusätzliche Metadaten (z.B. aktueller Tunnelvortrieb, aktueller Tunnelmeter und allfällige Beobachtungen wie Wassereinbruch) in XML-basierten Dateien abgelegt. Bei der abschliessenden Synchronisation des Tablets und der Kamera stehen die Bilder, Kalibrationsdateien und Metadaten als Paket für die anschliessende 3D-Modellierung zur Verfügung.

Die so erfassten Pakete werden anschliessend über das in den Tunnels zu Verfügung stehende Ethernet-Netzwerk mit dem Baustellenrechner synchronisiert und fliessen in die automatische 3D-Modellierungs-Pipeline ein. Aufgrund der zum Teil schwierigen Situationen kann auch auf die Verwendung der WiFi-Verbindung verzichtet werden. In diesem Fall werden die einzelnen Aufnahmesessionen dann basierend auf den Zeitstempeln und konfigurierbaren Vorgaben strukturiert und ebenfalls für die 3D-Modellierung zur Verfügung gestellt.

IREDES-MWD-Datenkonverter

Marti Tunnel AG
2018 – 2019

Basierend auf dem International Rock Excavation Data Exchange Standard (IREDES) werden während des Bohrprozesses (Measurement While Drilling (MWD)) zum Beispiel von Anker, Sprenglöchern oder Erkundungsbohrungen eine grosse Anzahl von unterschiedlichen Parametern des Bohrvorgangs gemessen und gespeichert. Diese Daten beinhalten wertvolle Informationen zur Geologie und zu den bautechnischen Eigenschaften des Felsen.

Um die Daten aus den einzelnen MWD-Messungen zu verwenden können, müssen die XML-basierten Stammdaten der einzelnen Bohrlöcher und die damit verbundenen Messwerte ausgelesen und neu strukturiert werden. Diese Daten können in der Folge in beliebigen (3D-) GIS-Systemen oder anderen Analysewerkzeugen weiterverarbeitet werden.

Beschreibung

Pro Positionierung des Bohrwagens im Tunnel können eine grosse Anzahl von Bohrlöcher der verschiedensten Art, beispielsweise als Anker, für eine Sprengung oder zur Sondierung gebohrt werden. Diese Daten werden über das IREDES-Datenmodell zur Verfügung gestellt. Zusätzlich wird auch die Positionierung des Bohrwagens innerhalb des Tunnels gespeichert.

Über diese Information der absoluten Positionierung und der relativen Koordinaten der einzelnen Bohrlöcher (Start- und Endpunkte) können die einzelnen Bohrlöcher absolut positioniert werden. Mithilfe der Messdaten der MWD-Messungen können anschliessend alle gemessenen Daten (Penetrationsrate, Andruck, Rotationsgeschwindigkeit, …) ebenfalls im 3D-Raum pro Bohrloch positioniert werden.

Diese einzelnen Messungen liegen jeweils nur wenige Zentimeter auseinander und ergeben ein sehr vollständiges Bild über die Felseigenschaften entlang des Bohrlochs, welches für die geologische oder bautechnische Interpretation verwendet werden kann. Zudem liefern weitere Metadaten der Bohrlöcher (z.B. zeitlicher Start und Ende des Bohrprozesses eines einzelnen Bohrlochs) wertvolle Erkenntnisse über den Ablauf der Bohr- und Bauarbeiten.

Neben der reinen Datenkonvertierung und -strukturierung führt die Applikation jedoch noch eine Vielzahl von weiteren Analysen durch. So können über konfigurierbare Bohrlochtypen (z.B. Ankerlöcher, Langbohrungen, Sprenglöcher, Kranzlöcher, …) die einzelnen Bohrlöcher den jeweiligen Typen zugeordnet werden. Weitere Analysewerkzeuge erstellen Protokolle der durchgeführten Bohrungen entlang der Tunnelachsen und generieren weitere statistische Kennwerte.

Topologie-Werkzeuge Adobe Illustrator

Digikarto
2013 – 2014

Die Karten des Geologischen Atlas der Schweiz 1:25’000 (GA25) zählen zu den komplexesten thematischen Kartenwerken, die aktuell erstellt werden. Sie werden analog in einem aufwendigen Offsetdruck-Verfahren mit 16 einzelnen Druckfarben gedruckt. Digital stehen die Daten als komplexe GIS-Datensätze zur Verfügung.

Die hohen Anforderungen an die Datenausgabe verlangen daher eine sehr hohe Qualität der erfassten Grundlagendaten mit einer absolut fehlerfreien Topologie der erfassten Vektordaten. GeoIdee programmierte ein Plugin für Adobe Illustrator, mit dessen Hilfe topologische Fehler automatisch aufgespürt werden können.

Beschreibung

Für die räumliche Erfassung von Vektordaten werden am Allgemeinen Geografische Informationssysteme (GIS) verwendet. Diese Systeme sind zwar sehr effizient in der Verwaltung von Sachdaten, aber sehr schwach, was die schnelle und intuitive Datenerfassung betrifft.

Für die Datenerfassung des GA25 wurde von der Partnerfirma Digikarto die Arbeits- und Datenprozessierungsmethode Digimap entwickelt, die auf dem Vektorprogramm Adobe Illustrator und der geografischen Erweiterung MapPublisher basiert.

Adobe Illustrator stellt eine einzigartige Umgebung für die Erfassung und Bearbeitung von Vektordaten zur Verfügung. Trotz der sehr ausgeklügelten Werkzeuge von Illustrator fehlen aber Werkzeuge für die Kontrolle der Topologien der erfassten Vektoren. Um einen in sich perfekten Datensatz erstellen zu können, müssen Fehler wie “offene Enden” (dangling arcs), “unnötige Knoten” (pseudo nodes) und “kleinste Abstände” (critical nodes) unbedingt vermieden werden. Bei einer durchschnittlichen Anzahl von 15’000 Segmenten und 5’000 Polygonen eines GA25-Blattes kann das Auffinden solcher Fehler unmöglich manuell durchgeführt werden.

GeoIdee programmierte mit der C++ Programmierschnittstelle von Adobe Illustrator ein spezielles Plugin, dessen Werkzeuge (Dangling Arcs, Pseudo Nodes, Critical Nodes und Automatic Snapping) grosse Datensätze wie den GA25 analysieren und schnell auf topologische Fehler prüfen können.

Die aufgefundenen Fehler werden in einer separaten Ebene der Illustrator-Datei gespeichert und der Benutzer kann die einzelnen Fehler dann sequentiell bearbeiten. Aufgrund der zum Teil sehr komplexen geometrischen Verhältnisse wurde auf eine automatische Fehlerbehandlung verzichtet.

Weiterführende Informationen

Anforderungen an die Kilometrierung des Gewässernetzes im swissTLM3D

Bundesamt für Umwelt BAFU
2016

Das digitale Gewässernetz der Schweiz ist ein zentraler Datensatz, welcher für das neue Topografische Landschaftsmodell der swisstopo bis 2020 vollständig neu überarbeitet und in 3D abgebildet wird. Neben der kartografischen Darstellung werden eine grosse Anzahl von Sachinformationen mit diesem Datensatz verknüpft – Restwasserstrecken, Fischereizonen, Ökomorphologie, potentielle Wasserenergie, etc. – die als Punkt- und Linien-Ereignisse auf dem kilometrierten Gewässernetz dargestellt werden.

Für dieses Projekt analysierte GeoIdee die Anforderungen des BAFU an das Gewässernetz und dessen Kilometrierung und stellte sie zusammen.

Beschreibung

Aktuell wird für die Arbeiten des BAFU und die Darstellung der Punkt- und Linien-Ereignisse das Gewässernetz des Datensatzes VECTOR25 von 2007 verwendet, der inzwischen durch das swissTLM3D abgelöst wurde. Dieser Release des Gewässernetzes ist der letzte, der vollständig in ArcGIS geroutet und kilometriert wurde.

Der Vorgang des Routings und der Kilometrierung erlaubt, dass jeder Punkt entlang eines Gewässers über die Kennung des Gewässers und der Distanz des Gewässers ab Mündung lokalisiert werden kann. Durch diese Vorgehensweise liegen Punkt- und Linien-Ereignisse (z.B. Bauten, Abschnitte der Ökomorphologie oder Restwasserstrecken) immer garantiert auf einem Gewässer. Jedoch ist die Datenhaltung einer Vielzahl von Attributen des Gewässernetzes mit einem sehr hohen Aufwand verbunden.

Das Projekt umfasste eine ausführliche Bedürfnisabklärung aller Stellen des BAFU, welche (Geo-)Daten im Zusammenhang mit dem Gewässernetz der Schweiz führen. Die Anforderungen wurden in Interviews mit den einzelnen Abteilungen und Verantwortlichen des BAFU sowie der swisstopo eruiert, als Anforderungskatalog des BAFU gegenüber der swisstopo zusammengefasst und in drei Hauptgruppen aufgeteilt:

  • Anforderung an die einzelnen Gewässerabschnitte der Topic TLM_GEWAESSER
  • Anforderungen an die Kalibration der Kilometrierung der Topic TLM_GEWAESSER
  • Anforderungen an die aus der Topic TLM_GEWAESSER abgeleiteten Gewässerläufe

Abgleich Gewässernetze mit NetworkJoiner

Bundesamt für Umwelt BAFU
2015 – 2018
In Zusammenarbeit mit Digikarto

Eine Vielzahl von Fachinformationen werden als Punkt- und Linienereignisse an geroutete und kilometrierte Gewässernetze referenziert und grösstenteils von den entsprechenden Fachstellen der kantonalen Verwaltungen erarbeitet. Als digitales Gewässernetz werden zum Teil eigene kantonale Gewässernetze oder das Gewässernetz des Bundes verwendet. Das Bundesamt für Umwelt hat die Aufgabe, diese Fachinformationen der einzelnen Kantone zu sammeln und im Geoportal des Bundes zu publizieren (z.B. Daten zur Ökomorphologie der Gewässer).

Um die Daten zwischen den einzelnen digitalen Gewässernetzen austauschen zu können, müssen die jeweiligen Gewässernetze miteinander verglichen werden. Diese Netzwerkvergleiche und resultierende Relationen gestatten dann einen möglichst verlustfreien Übertrag der jeweiligen Fachinformationen vom ursprünglichen auf ein anderes Gewässernetz.

Beschreibung

Für die Übertragung von Punkt- und Linienereignissen von einem Ursprungs-Gewässernetz auf ein neues Ziel-Gewässernetz (z.B. von einem kantonalen auf das eidgenössische Gewässernetz) müssen identische Gewässerabschnitte ermittelt werden. Nur in den wenigsten Fällen reicht dafür ein einfaches Vergleichen der Attribute – bei weitaus zahlreicheren Fällen muss die komplette topologische Struktur der beiden Netzwerke miteinander verglichen werden.

Grundsätzlich ähnelt diese Aufgabe damit dem Vergleich von Strassennetzwerken und -topologien, obwohl die Topologie von Gewässernetzen um ein Vielfaches komplexer ist als beispielsweise die von Strassen. Je nach Erfassungsmassstab der Netzwerke können etwa verzopfte oder mäandrierende Flussabschnitte völlig unterschiedlich erfasst worden sein.

Basierend auf einer ausführlichen Literaturrecherche und einzelnen Tests wurde das Conflation Toolset von ArcGIS als mögliche Basis evaluiert. Es analysiert die Topologie der beiden Netzwerke und erstellt eine Matching-Matrix der als identisch oder nicht-identisch erkannten Netzwerkabschnitte. Aufgrund des sehr hohen Komplexitätsgrads der Netzwerke werden durch das Conflation Toolset aber auch eine grosse Anzahl von Fehlinterpretationen erstellt. Um diese zu detektieren, wurden typische Fehlerfälle eruiert und mit Geoprocessing-Modellen aus den Matching-Matrizen extrahiert.

In ArcMap werden die detektierten Fehler anschliessend zielgerichtet symbolisiert und dem Benutzer zur Überarbeitung zur Verfügung gestellt.

Für eine möglichst effiziente und fehlerfreie Überarbeitung wurde mit C# und ArcObjects ein Bearbeitungswerkzeug programmiert, das die unterschiedlichsten Methoden zur Korrektur der fehlerhaften Matching-Matrizen zur Verfügung stellt. Gleichzeitig werden alle Arbeitsschritte des Bearbeiters im Hintergrund protokolliert und in einer Geodatabase abgelegt.

Weiterführende Informationen

Anforderungen an die Kilometrierung des Gewässernetzes im swissTLM3D

Naturgefahrenkarten Tadschikistan

Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit GIZ
2010 – 2012
In Zusammenarbeit mit CAMP Kuhiston

Der Gebirgszug der Hissar-Range trennt das südliche und das nördliche Tadschikistan. Zwischen den beiden Gebirgspässen Anzob und Shakhristan liegt das lange, Ost-West ausgerichtete Zerafshan-Tal mit seinen unzähligen kleinen Siedlungen.

Aufgrund der steilen Topografie, schneereichen Winter und wilden Gebirgsbäche und -flüsse sind diese Siedlungen gegenüber Naturgefahren (Steinschlag, Erdrutsch, Lawinen und Hochwasser) sehr ausgesetzt und gefährdet.

Für eine möglichste effektive Evakuation der gefährdeten Gebieten im Katastrophenfall sind eine gute Planung und Organisation zentral. Aus diesem Grund erstellte GeoIdee Notfallkarten für weit über 100 Siedlungen.

Beschreibung

Die dramatischen Gebirgsflanken des Zerafshan bergen ein hohes Risiko von Naturgefahren: Steinschlag, Erdrutsch, Lawinen und Hochwasser gefährden neben den Siedlungen nicht nur die einzige Verbindungsstrasse des Tales sondern auch die sowieso schon instabile Energieversorgung.

Da der Zugang zum Tag im Katastrophenfall höchstwahrscheinlich erschwert oder ganz abgeschnitten wird, müssen sich die entlegenen Siedlungen möglichst autonom organisieren. Deshalb wurde für jede einzelne Siedlung ein Kartenwerk mit zentralen Elementen eines Katastrophenfalles ausgearbeitet. Auf diesen Karten sind neben den einzelnen Risiken und den davon betroffenen Gebieten auch die Fluchtwege und zentralen Sammelpunkte aufgeführt.

Damit die Kartenwerke für die Bewohner einfach verständlich sind, wurde ein möglichst klares und ansprechendes Kartenbild erarbeitet, das sich an den naturräumlichen Eindrücken und Ortskenntnissen der Bewohner orientiert. Die einfachen Symbole (Schule, Moschee, ärztliche Hilfe, Schutzgebäude, etc.) berücksichtigen vor allem, dass die Betrachter zum einen nicht gewohnt sind, mit Karten zu arbeiten und darüber hinaus häufig Analphabeten sind.

Um das Knowhow der Kartenerstellung und der Ausarbeitung einzelner Kartenblätter in Tadschikistan zu etablieren, wurde die kartografische Bearbeitung ausschliesslich durch eine lokale tadschikische Organisation durchgeführt. Zudem wurde eine ausführliche, schrittweise Anleitung in tadschikischer Sprache erstellt.

Weiterführende Informatione

Y. Weidmann, D. Davlatov, and P. Thominski, “Natural Hazard Risk Maps for Public Use in Rural Areas in Northern Tajikistan,” in Annual Central Asia GIS Conference – GISCA 2011, 2011.

Atlaskartenserien Pamir für Forstmanagement

Deutsche Forstservice GmbH
2013

Die autonome Provinz Berg-Badachschan in Tadschikistan, auch unter dem Namen Pamir bekannt, ist eine Hochgebirgslandschaft zwischen 1200 und 7500 m.ü.M. In den grossen Gebirgstälern der Provinz besteht ein grosser Bedarf nach Forst- und Aufforstungsprojekten – einerseits zum Schutz vor Naturgefahren durch Murgänge und Lawinen, andererseits für die Bewirtschaftung des Rohstoffes Holz für die Energieversorgung und den Bau.

Leider sind nach dem Zerfall der Sowjetunion kaum noch topografische und thematische Kartenwerke der Region erhältlich. Für die Planung von Forstprojekten erstellte GeoIdee eine Kartenserie der sowjetischen topografischen Karten, die mit überregionalen Klima- und Populationsdaten ergänzt wurden.

Beschreibung

Topografisches Kartenmaterial ist für die Planung von Entwicklungsprojekten ein unabdingbares Werkzeug. Die Sowjetunion führte bis zu ihrem Zerfall eine extensive kartografische Erfassung des Gesamtgebiets der Sowjetunion und der restlichen Welt durch. Die topografischen Karten von Tadschikistan im Massstab 1:50’000 wurden jedoch während der Sowjetunion als geheim klassifiziert und waren nicht erhältlich. Auch heute erschwert eine unklare rechtliche Situation die Verwendung dieser Karten.

Aufgrund der langsamen Entwicklung der abgelegenen Gebiete von Berg-Badachschan sind die Karten der Sowjetunion bis zu einem gewissen Grade auch heute noch gültig. Vor allem die detaillierten topografischen Informationen (Höhenkurven, Flussläufe, Siedlungsgebiete) sind für Projekte noch immer eine wichtige Orientierungshilfe.

Für die Verwendung im Bereich Forstwirtschaft wurden die Karten mit weiteren Informationen zu den Temperaturen (jährliches Mittel, Mittel im Januar und Juni), Niederschlagswerten (jährlicher Niederschlag), oberflächlicher Abfluss und mittlere Bevölkerungsdichte angereichert.

Um eine möglichst effiziente Generierung der Kartenserien zu erreichen, wurde das gesamte Projekt in ArcMap aufgebaut. Die Verwendung der Funktion ‚Data-Driven-Pages’ erlaubte den sehr effizienten Export der einzelnen Kartenblätter. Auf jedem Kartenblatt wurden so 8 Einzelkarten richtig positioniert und skaliert (1 Hauptkarte, 1 Übersichtskarte, 3 Temperaturkarten, 1 Niederschlagskarte, 1 Abflusskarte, 1 Bevölkerungskarte).

Weiterführende Informationen

The Red Atlas: How the Soviet Union Secretly Mapped the World

Feasibility study Potential Map of the Economical Opportunities of Gorno-Badakshan

Deutsche Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit (GIZ)
2010

Die autonome Provinz Gorno-Badakshan, auch unter dem Namen Pamir bekannt, befindet sich im Osten von Tadschikistan und zeichnet sich durch eine hochalpine Landschaft mit grossen Tälern und Hochebenen aus. Seit der Unabhängigkeit Tadschikistans von der Sowjetunion befindet sich die autonome Provinz in einer sehr schwierigen wirtschaftlichen Lage.

Lange Handelswege mit teils prekären Strassenverhältnissen erschweren den Handel mit dem Rest Tadschikistans oder den Nachbarländern China, Kirgisistan und Afghanistan.

Für die wirtschaftliche Entwicklung werden Ideen und Investoren gesucht. Um Investoren die Suche nach möglichen Geschäftsfeldern zu erleichtern, wurde die Machbarkeit eines Online-Karten- und -Informationsdiensts evaluiert. Die Karte sollte mögliche Ressourcen, Produktionsstätten und Handelswege aufzeigen.

Beschreibung

Für die Machbarkeitsstudie wurden im Rahmen verschiedener Workshops in Khorog (Gorno-Badakshan) mögliche Tätigkeitsfelder für Investoren erarbeitet, sowie interessante Regionen in Gorno-Badakshan und potentielle Projektpartner identifiziert. Neben den Workshops wurden auch Interviews mit lokalen Investoren und Gewerbetreibenden geführt. Die so recherchierten Informationen wurden zusammengetragen und in einem ersten Entwurf einer möglichen Datenbank und Webanwendung skizziert.

Neben ökonomischen Informationen wurden auch die zur Verfügung stehenden Daten zu Bevölkerung und Bildungstand erfasst. Um die Evaluation von lohnenden Standorten zu ermöglichen, wurden Informationen zu den Verkehrswegen und der Energieversorgung integriert. Ein einfaches Modell für die Gewichtung der einzelnen Faktoren gestattete die Abbildung möglicher Szenarien.

Dieses Modell diente dann als Grundlage für die Berechnung von Investitionsrisiken und -chancen für den Handel mit verschiedenen Gütern an verschiedenen Standorten. So wurden beispielsweise für den Investitionsbereich ‚Wasserkraft’ unter anderem die Faktoren Naturgefahren, Anbindung an bestehendes Netz, Umweltverträglichkeit und soziale Faktoren berücksichtigt.

Auswertung und Darstellung von Fahrgastzahlen

Verkehrsbetriebe Glatttal (VBG)
2015 – 2017
In Zusammenarbeit mit Digikarto

Die Verkehrsbetriebe Glattal möchten ihr Mobilitätsangebot optimal auf die Nachfrage anpassen und benötigen hierfür genaue, gut interpretierbare Daten zur Auslastung der einzelnen Linien zu verschiedenen Tageszeiten. Dafür haben sie bei Bus- und Tramlinien die Zahl aller ein- und aussteigenden Fahrgäste erfasst.

Damit diese tabellarischen Daten effizient und intuitiv analysiert werden können, hat GeoIdee eine Darstellungsart entwickelt und als Webseite umgesetzt. Neben den ein- und aussteigenden Fahrgästen pro Haltestelle werden auch die mitfahrenden Fahrgäste zwischen zwei Stationen dargestellt. Ausserdem können die Fahrgastzahlen von unterschiedlichen Fahrplanjahren miteinander verglichen werden. Um Fehler oder Unklarheiten in den Daten anzuzeigen, wurde ein Analysewerkzeug programmiert.

Beschreibung

Für dieses Projekt werden die Eingangsdaten vom Zürcher Verkehrsverbund (ZVV) und den Verkehrsbetrieben Glatttal (VBG) erhoben. Die VBG verarbeitet dann die Daten und stellt sie für die weitere Aufbereitung zu Verfügung.

Im nächsten Schritt prüft GeoIdee diese Daten mittels einer Python-Applikation auf Vollständigkeit und strukturelle Korrektheit. Um die Messwerte der Fahrgäste den entsprechenden Stationen korrekt zuweisen zu können, muss auch die Haltestellenabfolge der Linien (Linientopologie) analysiert werden.

Die Python-Applikation fasst die zentralen Daten zusammen und legt diese in einer definierten und optimierten Dateistruktur ab. Diese Dateistruktur dient dann als Basis für die Darstellung und Analyse der Daten innerhalb einer Webseite. Mittels Scalable-Vector-Graphics (SVG) werden diese Analysen mit ansprechenden, dynamischen und interaktiven Grafiken dargestellt und dem Benutzer zur Verfügung gestellt.

Jährlich werden die Fahrgastzahlen des vergangenen Fahrplanjahres eingelesen. Damit stehen die Daten auch als Zeitreihe zur Verfügung. Diese Informationen dienen der Planung von Linien und Haltestellen und sind die Basis für die Ausgestaltung der Fahrpläne.

Aktuell werden für die VBG so jedes Jahr rund 55 Tram- und Buslinien aufbereitet.

Das Konzept und der Aufbau der Fahrgasterfassung sind generisch konzipiert und können für beliebige andere Verkehrsbetriebe angewendet werden.

GIS Umsetzung von Tajikistan-Karten

Orell Füssli Kartographie AG
Eidgenössisches Departement für auswärtige Angelegenheiten (EDA)
2013

Die aktuellsten und vollständigsten Karten für die ehemalige Sowjetrepublik Tadschikistan sind das bekannte Kartenwerk 1:500’000 von Markus Hauser (Orell-Füssli Kartographie) mit den 3 Kartenblättern Nord, Süd und Pamirs. Sie dienen den meisten Reisenden wie auch lokalen und internationalen Organisationen als Basis für die Planung und Reise. Die Karten wurden als kartografisches Werk konzipiert und ausgeführt.

Damit die Daten aber auch in Geografischen Informationssystemen (GIS) verwendet werden können, mussten die Daten homogenisiert und in einer Geodatenbank abgelegt werden. Sie wurden dann weiter mit ArcMap kartografisch aufbereitet, um die Qualität der GIS-Darstellung an die der gedruckten Originale anzunähern.

Das Hauptziel der GIS Umsetzung war, dass die Daten digital genutzt werden können, d.h. kombiniert und angereichert werden können.

Beschreibung

Das Kartenwerk von Tadschikistan 1:500’000 erfüllt in seiner gedruckten Form die höchsten Anforderungen der Kartographie. Dafür werden die Daten spezifisch überarbeitet und angepasst. Diese Anpassungen stehen aber oftmals im Widerspruch zu den Anforderungen von Geografischen Informationssystemen (GIS). In einem GIS-System kommt es darauf an, die Daten möglichst homogen und in klaren Strukturen abzulegen.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass sich das Kartenwerk von Tadschikistan über zwei Zonen von unterschiedlichen Kartenprojektionen erstreckt.

Für die Bereitstellung des Werks als GIS-Datensammlung mussten die gesamten Daten aus drei unterschiedlichen Paketen – den Teilwerken der Kartenblätter Nord, Süd und Pamirs – von einem grafischen in ein geografisches System überführt werden.

Basierend auf dieser homogenisierten Geodatenbank und den kartografischen Anforderungen und Spezifikationen der gedruckten Karten wurde ein ArcMap-Projekt erstellt, das die zusammengeführten Daten in möglichst optimaler Weise mit den kartografischen Werkzeugen von ArcMap darstellt.

Weiterführende Informationen

Bezugsort der gedruckten Karten: Geko Maps

Leitung und Betreuung von Datenintegration in Geoportal des Bundes

Sektion Hydrogeologische Grundlagen, Bundesamt für Umwelt (BAFU)
2016 -2018
In Zusammenarbeit mit Digikarto

Die Bundes-Geodaten-Infrastruktur (BGDI) dient als Drehscheibe für alle Geodaten, welche durch das Bundesgesetz über Geoinformation (Geoinformationsgesetz, GeoIG) beschrieben werden, wie auch für alle weiteren Daten, welche von bundesweitem Interesse sind. Darunter fallen auch Daten aus dem Bereich der Hydrogeologie.

Um diese Daten der breiten Öffentlichkeit und interessierten Kreisen zur Verfügung zu stellen, bietet sich das Geodatenportal des Bundes an.

GeoIdee hat die Integration dieser Daten in die BGDI koordiniert und betreut. Dafür mussten die Daten die hohen Anforderungen der Koordination, Geo-Information und Services (KOGIS) erfüllen.

Beschreibung

Der erste Schritt in diesem Projekt war die Überarbeitung der Qualität der Daten der Sektion Hydrogeologische Grundlagen des Bundesamtes für Umwelt (BAFU), damit sie für die Publikation in der der BGDI zu übernommen werden konnten.

Neben der Datenqualität galt es aber auch, ein entsprechendes kartografisches Darstellungsmodell für die Daten zu erarbeiten. Im Falle der Grundwasserkörper musste im kartografischen Modell beispielswese eine Generalisierung der Daten bei unterschiedlichen Massstäben berücksichtigt werden.

Die gesamte Integration der Daten wurde über die entsprechenden Einträge im geografische Datenkatalog der Schweiz (geocat) abgewickelt. GeoIdee übernahm für diesen anspruchsvollen Schritt die Projektleitung und Koordination der verschiedenen beteiligten Stellen (Datenherr, Datenlieferant und KOGIS).

Neben der Leitung und Koordination der Arbeiten mussten die Daten auch auf die inhaltliche und geometrische Qualität geprüft werden. Bei den komplexen Daten mit unterschiedlichen Abhängigkeiten der Karstgewässer wurde zusammen mit dem Datenproduzenten, dem Schweizerischen Institut für Speläologie und Karstforschung (SISKA), und dem KOGIS eine Methode entwickelt, um die mehrdeutigen Abhängigkeiten zwischen Karstquellen und Einzugsgebieten auch im Geodatenportal anzeigen zu können.

Neben der reinen Darstellung im Geoportal wurden für die Datensätze auch die Web-Map-Services (WMS) integriert. So können die Daten von beliebigen WMS-Clients genutzt werden. Zusätzlich können sie auch über das Geodatenportal heruntergeladen und für eigene Arbeiten verwendet werden.

Weiterführende Informationen

In die BGDI integrierte Daten zu Karst und Karstgewässer

Link zu geocat.ch und Karst

In die BGDI integrierte Daten zu Grundwasserkörper

Link zu geocat.ch und Grundwasserkörper

Vermessung Meyersche Stollen Aarau

Institut Geomatik der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW)
2015

Die Meyerschen Stollen in Aarau zur Sammlung von Grund- und Sickerwasser faszinieren auch noch rund 200 Jahre nach ihrer Erbauung – als Kulturgut und historisches Bauwerk. Trotz ihrer archäologischen und kulturellen Bedeutung sind leider grosse Teile durch Bauaktivitäten zerstört worden. Unter dem Bahnhof Aarau befinden sich jedoch noch sehr gut erhaltene Stollenanlagen, die weiterhin der Entwässerung dienen. Diese galt es für die Nachwelt zu dokumentieren – mittels Laserscanning und 3D.

Die Vermessung wurde durch die Studierenden der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) vorgenommen und durch GeoIdee begleitet. Um die Messung auch in den engen und schwierigen Passagen der Stollen durchführen zu können, mussten die Messgeräte und das Vorgehen teils improvisiert und häufig kreativ angepasst werden. Hier kam die ausgewiesene Höhlenforschungsexpertise von GeoIdee zum Tragen.

Beschreibung

Die noch begehbaren Meyerschen Stollen befinden sich direkt unter dem Bahnhof Aarau und unterqueren teilweise die Gleisanlagen. Sie sind Teil des Stadtmuseums und können besichtigt werden; der Zugang befindet sich im 2. Untergeschoss des Bahnhofs.

Das Ziel des Projektes war, ein möglichst hoch aufgelöstes 3D-Modell der Stollenanlage zu erstellen. Zudem musste das Modell an das Landeskoordinatensystem angeschlossen sein.

Für die Vermaschung der einzelnen Scans wurden existierende Passpunkte und eigens montierte Verknüpfungspunkte verwendet. Dafür wurden Styroporkugeln aus dem Hobbymarkt verwendet, welche günstig und in grosser Zahl zur Verfügung standen.

Parallel wurden die Stollen mit zwei Scannern erfasst. Pro Scanner war je eine Gruppe von rund sechs Studenten verantwortlich. In den Gruppen arbeiteten drei Studenten an der Datenaufnahme im Stollen und drei Studenten an der Auswertung der Daten. So konnten Fehler in den erfassten Daten schnell entdeckt und behoben werden.

Eine besondere Herausforderung war die unterschiedliche Stollenhöhe. Durchschnittlich sind die Stollen zwar rund 2 m hoch, in manchen Passagen beträgt die Höhe jedoch auch nur 50 cm. Die zum Teil sehr engen Raumverhältnisse machten die Konstruktion von speziellen Stativen für die Montage der 3D-Scanner nötig. Als Vorbild für die Konstruktion der Stative dienten Erfahrungen aus der Höhlenforschung.

Die Datenerfassung in der Stollenanlage unter dem Bahnhof Aarau dauerte eine Woche. Eine weitere Woche wurde für die Auswertung, Bereinigung und Darstellung der Daten verwendet.

Weiterführende Informationen

Y. Weidmann, K. Hilfiker, M. Griesshammer, and R. Gottwald, “Meyer 3D – Die dreidimensionale Erfassung der Meyerstollen in Aarau,” Stalactite, vol. 66, no. 2, pp. 27–34, 2016. Herunterladen
Y. Weidmann, K. Hilfiker, M. Griesshammer, and R. Gottwald, “Meyer 3D: dreidimensionale Erfassung der Meyerstollen in Aarau,” Geomatik Schweiz, vol. 10/2015, pp. 411–415, 2015. Herunterladen

Das Museum der Meyerschen Stollen

Geschichte der Meyerschen Stollen als Graphic Novel

Impressionen

Beleuchtungsmessung Standflächen Flughafen Zürich

Flughafen Zürich AG
2016 – 2018
Ein Projekt der Arbeitsgemeinschaft MovingSensors
(GeoIdee, KSL Ingenieure AG, MESSmatik AG)

Flughäfen müssen bei der Ausleuchtung von Flugzeugstandflächen die Richtlinien des Bundesamts für Zivilluftfahrt (BAZL) einhalten. Für die Nutzung dieser Standflächen muss regelmässig beim BAZL eine neue Bewilligung eingeholt werden. Am Flughafen Zürich wurde die dafür nötige Messung bislang manuell durchgeführt.

GeoIdee entwickelte im Verbund mit MovingSensors massgeschneiderte Messelektronik und -software zur gleichzeitigen Messung von Beleuchtungs- und Blendwerten. Mit einem ferngesteuerten Fahrzeug wurden die Ausleuchtungswerte in fünf Richtungen auf grossen Flächen innerhalb kurzer Zeit erfasst (1 ha/15 min). Die Rohdaten werden im Anschluss an die Messfahrt automatisch über eine Datenbank ausgewertet und grafisch sowie tabellarisch für die weiteren Arbeitsschritte aufbereitet.

Beschreibung

Der eigens für diese Anwendung entwickelte Messkopf misst in Kombination mit einem real-time-kinematischem GPS (RTK-GPS) und einer Frequenz von 10 Hz simultan das einfallende Licht von fünf Seiten (vorne, hinten, rechts, links und nach oben in Fahrrichtung des Fahrzeuges).

Die Daten des nach oben blickenden Sensors werden für die Ausleuchtung der Gesamtfläche verwendet. Die seitlich blickenden Sensoren werden für die Bewertung der möglichen Blendung der Piloten verwendet.

Zudem wird mit zwei Kameras, welche nach vorne und nach oben blicken, die Situation erfasst. So können nachträglich detaillierte Beurteilungen von Hindernissen oder Artefakten durchgeführt werden.

Fahrt entlang einer Messlinie und kontinuirliche Messung des einfallenden Lichts an allen fünf Sensoren.

Mit dem Fahrzeug und dem auf 2 m Höhe montierten Messkopf wird der vorgegebene Messraster von 5 x 5 m mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 2 m/s abgefahren. Dies entspricht einer Messung alle 20 cm in den fünf Richtungen sowie zwei Kontrollbildern in zwei Richtungen. Mit der gegebenen Geschwindigkeit und Rasterweite kann in rund 15 Minuten eine Fläche von einem Hektar erfasst werden.

Die Daten werden im Messkopf und in einer Datenbank auf einem Laptop gespeichert, wo sie im geografischen Raum dargestellt werden und der Navigation des Fahrers dienen. Die Darstellung der Messwerte erlaubt zusätzlich auch eine direkte Kontrolle der Daten während der Messfahrt.

Darstellung der Rohdaten des nach oben blickenden Sensors während der Fahrt (grün = dunkel, rot = hell).

Die erfassten Rohdaten werden im Anschluss an die Messfahrt automatisch über die Datenbank ausgewertet und grafisch sowie tabellarisch für die weiteren Arbeitsschritte zu Verfügung gestellt.

Weiterführende Informationen

Präsentation QGIS-Usergroup Schweiz (18. Juni 2018)Herunterladen

Projektseite von MovingSensors