Integrierte raum-zeitliche Modellierung unter Nutzung korrelierter Messgrößen zur Ableitung von Aufnahmekonfigurationen und Beschreibung von Deformationsvorgängen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Schwieger
• Fachliche Zuordnung: Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244863323

Dieses Projekt befasst sich mit der Analyse von Deformationsprozessen mit hoher räumlicher Auflösung. Die zwei Hauptziele bestehen in der Entwicklung eines raum-kontinuierlichen Kongruenzdeformationsmodells und seiner nichtlinearen Sensitivitätsanalyse. Die Untersuchungen setzen die Forschungsthemen von IMKAD I fort, befassen sich aber auch mit neuen Thematiken. Ausgangspunkt sind zwei Punktwolken, die dieselbe Geometrie eines Objektes zu zwei diskreten Zeitpunkten beschreiben, und sich entweder in einer reinen Starrkörperbewegung oder in einer von lokalen dreidimensionalen Strain überlagerten Starrkörperbewegung unterscheiden.Das Deformationsmodell wird sowohl in funktionaler als auch in stochastischer Hinsicht aufgestellt. Die Entwicklung von letzterem beinhaltet die Bestimmung der synthetischen Kovarianzmatrix von Impulsscannern und die Fortführung diesbezüglicher Untersuchungen für Phasenscanner, unter Berücksichtigung neuer und realistischerer Randbedingungen. Zur Überprüfung der Ergebnisse wird ein vollständig ausgestattetes Referenzlabor genutzt, das mit Lasertrackern bestimmte Geometrien beinhaltet; unter anderem ist eine erste Überprüfung des Varianzlevels als auch der Korrelationsstruktur der Matrix möglich. Eine methodische Verbesserung des funktionalen Teils des Deformationsmodells betrifft die Eignung von geschätzten B-Spline-Flächen für einen Epochenvergleich basierend auf den Flächenparametern. Eine gemeinsame Schätzung der Flächenparameter und Kontrollpunkte ist notwendig und führt zu einer Anpassung der Methode zur Modellselektion aus IMKAD I.Basierend auf diesen Verbesserungen wird das Gitter der Flächenparameter verwendet, um die Elemente der Starrkörperbewegung zu bestimmen. Falls die Starrkörperbewegung von lokalem Strain überlagert wird, müssen die jeweiligen Einflüsse mittels Identifikation, statistischer Validierung und Ausschluss der verformten Bereiche iterativ getrennt werden. Die entwickelten Methoden zur Punktwolkenmodellierung und zur Deformationsanalyse werde auf zwei Wegen überprüft. Auf der einen Seite werden Referenzwerte eingeführt, auf der anderen Seite werden bekannte Algorithmen vergleichend herangezogen. Hierfür werden Messungen in drei verschiedenen Skalen durchgeführt: ein Prüfkörper, eine Freiformschale und eine Staumauer.Außerdem können räumliche und zeitliche Veränderungen in der Atmosphäre während des Messkampagnen untersucht werden. Das neue Deformationsmodell, das sowohl die Starrkörperbewegungen als auch den dreidimensionalen Strain beinhaltet, führt zu einer Weiterentwicklung der nichtlinearen Sensitivitätsanalyse, insbesondere in Hinblick auf die Ansätze „Beobachtungsgruppen“ und „stückweise Linearisierung“. Basierend auf diesen Methoden werden optimale Scanparamter von einer Prototypsoftware geliefert. Die Software ermittelt die relative Geometrie zwischen des Scanner und Objekt, die Scanqualitätsstufe und die Winkelabtastrate auf eine heuristische und automatisierte Weise.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Österreich
• Partnerorganisation: Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Hans-Berndt Neuner