Dissertations / Theses on the topic 'Photogrammetry - methods'

Industrial surveying and photogrammetry are being increasingly applied to the measurement of engineering objects which have typical dimensions in the range 2-100 metres. Both techniques are examples of the principle of triangulation. By applying photocrammetric concepts to surveying methods and vice-versa, a general approach is established which has a number of advantages. In particular. alternative strategies for constructing and analysing measurement networks are developed. These should help to strengthen the geometry and simplify the analysis. The primary results concern the use of non-levelled theodolites, which have applications on board floating objects, and three new suggestions for controlling and computing relative orientations in photogrammetry. These involve reciprocal observations with theodolites. the photographing of linear scales defined by three target points and employing cameras which have been levelled. As a secondary result, some consideration Is given to automation, and instrument design. It is suggested that polarimetry could be successfully applied to improve the transfer of orientation in confined situations, such as in mining. In addition, the potential use of electronic cameras as photo-theodolites is discussed.

The forecast of the next upcoming years estimates a growth of demand in transport. As the railway sector in Europe has developed over many years, the infrastructure presents performance issues because of, among other factors, asset maintenance activities being difficult and time consuming. There are currently 4000 railway bridges in Sweden managed by Trafikverket which are submitted to inspections at least every six years. The most common survey is done visually to determine the physical and functional condition of the bridges as well as finding damages that may exist on them. Because visual inspection is a subjective evaluation technique, the results of these bridge inspections may vary from inspector to inspector. The data collection is time consuming and written in standard inspection reports which may not provide sufficient visualization of damages. The inspector also needs to move around the bridge at close distance which could lead to unsafe working conditions. 3D modelling technology is becoming more and more common. Methods such as Close Ranged Photogrammetry (CRP) and Terrestrial Laser Scanning (TLS) are starting to be used for architecture and heritage preservation as well as engineering applications. Infrared (IR) scanning is also showing potential in creating 3D models but has yet not been used for structural analysis and inspections. A result from these methods is a point cloud, a 3D representation of a model in points that can be used for creating as-built Building Information Modeling (BIM)-models. In this study, the authors put these three methods to test to see if IR scanning and CRP are suitable ways, such as TLS is, to gather data for 3D-reconstruction of concrete railway bridges in fast, safe and non-disturbing ways. For this, the three technologies are performed on six bridges chosen by Trafikverket. The further aim is to determine if the 3D-reconstructions can be used for acquiring BIM-information to, among other things, create as-built drawings and to perform structural evaluations. As a result from the study, IR scanning and CRP show great potential as well as TLS in 3D-reconstruction of concrete railway bridges in fast, safe and non-disturbing ways. Still, there is a need of development regarding the technologies before we can start to rely on them completely.

Scărişoara Ice Cave has been a catalyst of scientific intrigue and effort for over 150 years. These efforts have revealed and described countless natural phenomena – and in the process have made it one of the most studied caves in the world. Of especial interest is the massive ice block located within its Great Hall and scientific reservations. The ice block, which is the oldest and largest known to exist in a cave, has been the focus of multiple surveying and mapping efforts, typically ones utilizing traditional equipment. In this study, the goals were to reconstruct the ice block/cave floor interface and to estimate the volume of the ice block. Once the models were constructed, we aimed to study the relationships between the cave and ice block morphologies. In order to accomplish this goal, three (3) main datasets were collected, processed, and amalgamated. Ground penetrating radar data was used to discern the floor morphology below the ice block. Over 1,500 photographs were collected in the cave and used with Structure from Motion photogrammetry software to construct a texturized 3D model of the cave and ice surfaces. And a total station survey was performed to scale, georeference, and validate each model. Once georeferenced, the data was imported into an ArcGIS geodatabase for further analysis. The methodology described within this study provides a powerful set of instructions for producing highly valuable scientific data, especially related to caves. Here, we describe in detail the novel tools and software used to validate, inspect, manipulate, and measure morphological information while immersed in a fully 3D experience. With this methodology, it is possible to easily and inexpensively create digital elevation models of underground rooms and galleries, to measure the differences between surfaces, to create 3D models from the combination of surfaces, and to intimately inspect a subject area without actually being there. At the culmination of these efforts, the partial ice block volume was estimated to be 118,000 m3 with an uncertainty of ± 9.5%. The volume computed herein is significantly larger than previously thought and the total volume is likely significantly larger, since certain portions were not modeled during this study. In addition, the morphology of ceiling enlargement was linked to areas of high elevation at the base of the ice block. A counterintuitive depression was recognized at the base of the Entrance Shaft. The thickest areas of the ice were identified for future coring projects. And combining all this a new informational allowed us to propose a new theory on the formation of the ice block and to decipher particular speleogenetic aspects.

The thesis deals with methodology proposal for shape and dimension measurement of rotationally symmetric forgings. Most of available non-contact systems are not possible to use for this purpose, mainly due to high temperatures and large dimensions of forgings. Only a few commercial systems which are designed for this specific measurement are currently in the market. These systems are based on a principle of evaluating time response of posted modulated signal. However, scientific literature shows also other approaches to the measurement, which are based on principle of triangulation and methods of image analysis. Advantage of systems based on these principles should be especially measurement speed and significantly lower price. The paper describes current state of research and development in this area and proposes a new approach which is based on passive photogrammetry and image analysis. The core of the work is devoted to the design of partial methods and their implementation in the Matlab programming language. Functionality of the methodology and the software has been verified by measuring cylindrical tubes of small dimensions in laboratory conditions. The designed methods were discussed and evaluated based on statistical analysis of the measurement results, and further steps to increase the accuracy and reduce the spread of results were suggested. Optimization and further development of this methodology could lead to the design a professional measuring system intended for this specific application.

The Givens orthogonalization algorithm is an efficient alternative to the normal equations method for solving many adjustment problems in photogrammetry. The Givens method is one of a class of methods for solving linear systems known generally as orthogonalization or QR methods. It allows for sequential processing and greatly simplifies the computation of statistics on the observations and residuals. The underlying reason for these advantages is the immediate availability of the orthogonal Q matrix, which is computed as the data are processed and is intimately related to the statistics needed for blunder detection. One of these statistics, the F statistic computed from externally studentized residuals, is both easily obtained and well-suited for blunder detection. The Givens method requires nearly four times the number of computations as compared to the normal equations approach in order to reach a solution. However, depending on the size of the problem, blunder detection through the normal equations requires far more computer time than is required when starting with a Givens decomposition. The method allows a user to review intermediate results, test residuals and modify the solution without having to compute a full solution. Adjustments of a level net and a single-photo resection are used to demonstrate the method. Because of the advantage in computational time, the Givens method is superior to the normal equations approach when rigorous blunder detection is required.
Master of Science

The development of a viable self-calibration approach for use with non-metric cameras was investigated. Both computer generated and actual test camera data were generated to determine the effectiveness of the math model and computer program. A twenty-seven parameter bundle adjustment routine was proposed because of its versatility and compatible use in an existing aerotriangulation package. For the camera and test configuration considered, the focal length was recovered to within two percent, and the principal point location was recovered to wi thin O. 3 to twelve percent. When the computer generated data was used, the focal length and principal point offset were recovered to within 0.2 percent.

Modeling and software has been made available for a future comparative study between the self-calibration and Direct Linear Transformation adjustment parameters. The self-calibration modeling and former Direct Linear Transformation modeling software is a promising tool for mensuration tests and experiments with video and Charge Coupled Device (CCD) imagery.

Master of Science

There are situations where you would like to know the size of an object but do not have a ruler nearby. However, it is likely that you are carrying a smartphone that has an integrated digital camera, so imagine if you could snap a photo of the object to get a size estimation. Different methods for finding the dimensions of a cuboid from a photography are evaluated in this project. A simple Android application implementing these methods has also been created. To be able to perform measurements of objects in images we need to know how the scene is reproduced by the camera. This depends on the traits of the camera, called the intrinsic parameters. These parameters are unknown unless a camera calibration is performed, which is a non-trivial task. Because of this eight smartphone cameras, of different models, were calibrated in search of similarities that could give ground for generalisations. To be able to determine the size of the cuboid the scale needs to be known, which is why a reference object is used. In this project a credit card is used as reference, which is placed on top of the cuboid. The four corners of the reference as well as four corners of the cuboid are used to determine the dimensions of the cuboid. Two methods, one dependent and one independent of the intrinsic parameters, are used to find the width and length, i.e. the sizes of the two dimensions that share a plane with the reference. These results are then used in another two methods to find the height of the cuboid. Errors were purposely introduced to the corners to investigate the performance of the different methods. The results show that the different methods perform very well and are all equally suitable for this type of problem. They also show that having correct reference corners is more important than having correct object corners as the results were highly dependent on the accuracy of the reference corners. Another conclusion is that the camera calibration is not necessary because different approximations of the intrinsic parameters can be used instead.
Det finns tillfällen då man undrar över storleken på ett föremål, men inte har något mätinstrument i närheten. Det är dock troligt att du har en smartphone på dig. Smartphones har oftast en integrerad digitalkamera, så tänk om du kunde ta ett foto på föremålet och få en storleksuppskattning. I det här projektet har olika metoder för att beräkna dimensionerna på ett rätblock utvärderats. En enkel Android-applikation som implementerar dessa metoder har också skapats. För att kunna göra mätningar på föremål i bilder måste vi veta hur vyn återskapas av kameran. Detta beror på kamerans egenskaper vilka kallas kameraparametrarna. Dessa parametrar kan man få fram genom att göra en kamerakalibrering, vilket inte är en trivial uppgift. Därför har åtta smartphonekameror, från olika tillverkare, kalibrerats för att se om det finns likheter mellan kamerorna som kan befoga vissa generaliseringar. För att kunna räkna ut storleken på rätblocket måste skalan vara känd och därför används ett referensobjekt. I detta projekt har ett kreditkort använts som referensobjekt. Referensen placeras ovanpå rätblocket och sedan används fyra av referensens hörn samt fyra av rätblockets hörn i beräkningarna. Två metoder, en beroende och en oberoende av kameraparametrarna, har använts för att beräkna längden och bredden, alltså längden på de två sidor som ligger i samma plan som referensobjektet. Detta resultat används sedan i ytterligare två olika metoder för att beräkna höjden på rätblocket. För att undersöka hur de olika metoderna klarade av fel manipulerades hörnen. Resultaten visar att de olika metoderna fungerar bra och är alla lika lämpliga för att lösa den här uppgiften. De visar också på att det är viktigare att referensobjektets hörn är korrekta än rätblockets hörn eftersom referensobjektets hörn hade större inverkan på resultaten. En slutsats som också kan dras är att kameraparametrarna kan approximeras och att kamerakalibrering därför inte nödvändigtvis behöver utföras.

Die 3D Particle Tracking Velocimetry (3D PTV) ist eine Methode zur bildbasierten Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in Gas- oder Flüssigkeitsströmungen. Dazu wird die Strömung mit Partikeln markiert und durch ein Mehrkamerasystem beobachtet. Das Ergebnis der Datenauswertung sind 3D Trajektorien einer großen Anzahl von Partikeln, die zur statistischen Analyse der Strömung genutzt werden können. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene neu entwickelte Modelle gezeigt, die das Einsatzspektrum vergrößern und die Leistungsfähigkeit der 3D PTV erhöhen. Wesentliche Neuerungen sind der Einsatz eines Spiegelsystems zur Generierung eines virtuellen Kamerasystems, die Modellierung von komplex parametrisierten Trennflächen der Mehrmedienphotogrammetrie, eine wahrscheinlichkeitsbasierte Trackingmethode sowie eine neuartige Methode zur tomographischen Rekonstruktion von Rastervolumendaten. Die neuen Modelle sind an drei realen Experimentieranlagen und mit synthetischen Daten getestet worden. Durch den Einsatz eines Strahlteilers vor dem Objektiv einer einzelnen Kamera und vier Umlenkspiegeln, positioniert im weiteren Strahlengang, werden vier virtuelle Kameras generiert. Diese Methode zeichnet sich vor allem durch die Wirtschaftlichkeit als auch durch die nicht notwendige Synchronisation aus. Vor allem für die Anwendung im Hochgeschwindigkeitsbereich sind diese beiden Faktoren entscheidend. Bei der Beobachtung von Phänomenen in Wasser kommt es an den Trennflächen verschiedener Medien zur optischen Brechung. Diese muss für die weitere Auswertung zwingend modelliert werden. Für komplexe Trennflächen sind einfache Ansätze über zusätzliche Korrekturterme nicht praktikabel. Der entwickelte Ansatz basiert auf der mehrfachen Brechung jedes einzelnen Bildstrahls. Dazu müssen die Trennflächenparameter und die Kameraorientierungen im selben Koordinatensystem bekannt sein. Zumeist wird die Mehrbildzuordnung von Partikeln durch die Verwendung von Kernlinien realisiert. Auf Grund von instabilen Kameraorientierungen oder bei einer sehr hohen Partikeldichte sind diese geometrischen Eigenschaften nicht mehr ausreichend, um die Mehrbildzuordnung zu lösen. Unter der Ausnutzung weiterer geometrischer, radiometrischer und physikalischer Eigenschaften kann die Bestimmung der 3D Trajektorien dennoch durchgeführt werden. Dabei werden durch die Analyse verschiedener Merkmale diejenigen ausgewählt, welche sich für die spatio-temporale Zuordnung eignen. Die 3D PTV beruht auf der Diskretisierung der Partikelabbildungen im Bildraum und der anschließenden Objektkoordinatenbestimmung. Eine rasterbasierte Betrachtungsweise stellt die tomographische Rekonstruktion des Volumens dar. Hierbei wird die Intensitätsverteilung wird im Volumen rekonstruiert. Die Bewegungsinformationen werden im Anschluss aus den Veränderungen aufeinander folgender 3D-Bilder bestimmt. Durch dieses Verfahren können Strömungen mit einer höheren Partikeldichte im Volumen analysiert werden. Das entwickelte Verfahren basiert auf der schichtweisen Entzerrung und Zusammensetzung der Kamerabilder. Die entwickelten Modelle und Ansätze sind an verschiedenen Versuchsanlagen erprobt worden. Diese unterschieden sich stark in der Größe (0,5 dm³ – 20 dm³ – 130 m³) und den vorherrschenden Strömungsgeschwindigkeiten (0,3 m/s – 7 m/s – 0,5 m/s)
3D Particle Tracking Velocimetry (3D PTV) is an image based method for flow field determination. It is based on seeding a flow with tracer particles and recording the flow with a multi camera system. The results are 3D trajectories of a large number of particles for a statistical analysis of the flow. The thesis shows different novel models to increase the spectrum of applications and to optimize efficiency of 3D PTV. Central aspects are the use of the mirror system to generate a virtual multi camera system, the modelling of complex interfaces of multimedia photogrammetry, a probability based tracking method and a novel method for tomographic reconstruction of volume raster data. The improved models are tested in three real testing facilities and with synthetic data. Using a beam splitter in front of the camera lens and deflecting mirrors arranged in the optical path, a four headed virtual camera system can be generated. This method is characterised by its economic efficiency and by the fact that a synchronisation is not necessary. These facts are important especially when using high speed cameras. When observing phenomena in water, there will be refraction at the different interfaces. This has to be taken into account and modelled for each application. Approaches which use correction terms are not suitable to handle complex optical interfaces. The developed approach is based on a multiple refraction ray tracing with known interface parameters and camera orientations. Mostly the multi image matching of particles is performed using epipolar geometry. Caused by the not stable camera orientation or a very high particle density this geometric properties are not sufficient to solve the ambiguities. Using further geometrical radiometrical and physical properties of particles, the determination of the 3D trajectories can be performed. After the analysis of different properties those of them are chosen which are suitable for spatio-temporal matching. 3D PTV bases on the discretisation of particle images in image space and the following object coordinate determination. A raster based approach is the tomographic reconstruction of the volume. Here the light intensity distribution in the volume will be reconstructed. Afterwards the flow information is determined from the differences in successive 3D images. Using tomographic reconstruction techniques a higher particle density can be analysed. The developed approach bases on a slice by slice rectification of the camera images and on a following assembly of the volume. The developed models and approaches are tested at different testing facilities. These differ in size (0.5 dm³ – 20 dm³ – 130 m³) and flow velocities (0.3 m/s – 7 m/s – 0.5 m/s)

Die 3D Particle Tracking Velocimetry (3D PTV) ist eine Methode zur bildbasierten Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in Gas- oder Flüssigkeitsströmungen. Dazu wird die Strömung mit Partikeln markiert und durch ein Mehrkamerasystem beobachtet. Das Ergebnis der Datenauswertung sind 3D Trajektorien einer großen Anzahl von Partikeln, die zur statistischen Analyse der Strömung genutzt werden können. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene neu entwickelte Modelle gezeigt, die das Einsatzspektrum vergrößern und die Leistungsfähigkeit der 3D PTV erhöhen. Wesentliche Neuerungen sind der Einsatz eines Spiegelsystems zur Generierung eines virtuellen Kamerasystems, die Modellierung von komplex parametrisierten Trennflächen der Mehrmedienphotogrammetrie, eine wahrscheinlichkeitsbasierte Trackingmethode sowie eine neuartige Methode zur tomographischen Rekonstruktion von Rastervolumendaten. Die neuen Modelle sind an drei realen Experimentieranlagen und mit synthetischen Daten getestet worden. Durch den Einsatz eines Strahlteilers vor dem Objektiv einer einzelnen Kamera und vier Umlenkspiegeln, positioniert im weiteren Strahlengang, werden vier virtuelle Kameras generiert. Diese Methode zeichnet sich vor allem durch die Wirtschaftlichkeit als auch durch die nicht notwendige Synchronisation aus. Vor allem für die Anwendung im Hochgeschwindigkeitsbereich sind diese beiden Faktoren entscheidend. Bei der Beobachtung von Phänomenen in Wasser kommt es an den Trennflächen verschiedener Medien zur optischen Brechung. Diese muss für die weitere Auswertung zwingend modelliert werden. Für komplexe Trennflächen sind einfache Ansätze über zusätzliche Korrekturterme nicht praktikabel. Der entwickelte Ansatz basiert auf der mehrfachen Brechung jedes einzelnen Bildstrahls. Dazu müssen die Trennflächenparameter und die Kameraorientierungen im selben Koordinatensystem bekannt sein. Zumeist wird die Mehrbildzuordnung von Partikeln durch die Verwendung von Kernlinien realisiert. Auf Grund von instabilen Kameraorientierungen oder bei einer sehr hohen Partikeldichte sind diese geometrischen Eigenschaften nicht mehr ausreichend, um die Mehrbildzuordnung zu lösen. Unter der Ausnutzung weiterer geometrischer, radiometrischer und physikalischer Eigenschaften kann die Bestimmung der 3D Trajektorien dennoch durchgeführt werden. Dabei werden durch die Analyse verschiedener Merkmale diejenigen ausgewählt, welche sich für die spatio-temporale Zuordnung eignen. Die 3D PTV beruht auf der Diskretisierung der Partikelabbildungen im Bildraum und der anschließenden Objektkoordinatenbestimmung. Eine rasterbasierte Betrachtungsweise stellt die tomographische Rekonstruktion des Volumens dar. Hierbei wird die Intensitätsverteilung wird im Volumen rekonstruiert. Die Bewegungsinformationen werden im Anschluss aus den Veränderungen aufeinander folgender 3D-Bilder bestimmt. Durch dieses Verfahren können Strömungen mit einer höheren Partikeldichte im Volumen analysiert werden. Das entwickelte Verfahren basiert auf der schichtweisen Entzerrung und Zusammensetzung der Kamerabilder. Die entwickelten Modelle und Ansätze sind an verschiedenen Versuchsanlagen erprobt worden. Diese unterschieden sich stark in der Größe (0,5 dm³ – 20 dm³ – 130 m³) und den vorherrschenden Strömungsgeschwindigkeiten (0,3 m/s – 7 m/s – 0,5 m/s).
3D Particle Tracking Velocimetry (3D PTV) is an image based method for flow field determination. It is based on seeding a flow with tracer particles and recording the flow with a multi camera system. The results are 3D trajectories of a large number of particles for a statistical analysis of the flow. The thesis shows different novel models to increase the spectrum of applications and to optimize efficiency of 3D PTV. Central aspects are the use of the mirror system to generate a virtual multi camera system, the modelling of complex interfaces of multimedia photogrammetry, a probability based tracking method and a novel method for tomographic reconstruction of volume raster data. The improved models are tested in three real testing facilities and with synthetic data. Using a beam splitter in front of the camera lens and deflecting mirrors arranged in the optical path, a four headed virtual camera system can be generated. This method is characterised by its economic efficiency and by the fact that a synchronisation is not necessary. These facts are important especially when using high speed cameras. When observing phenomena in water, there will be refraction at the different interfaces. This has to be taken into account and modelled for each application. Approaches which use correction terms are not suitable to handle complex optical interfaces. The developed approach is based on a multiple refraction ray tracing with known interface parameters and camera orientations. Mostly the multi image matching of particles is performed using epipolar geometry. Caused by the not stable camera orientation or a very high particle density this geometric properties are not sufficient to solve the ambiguities. Using further geometrical radiometrical and physical properties of particles, the determination of the 3D trajectories can be performed. After the analysis of different properties those of them are chosen which are suitable for spatio-temporal matching. 3D PTV bases on the discretisation of particle images in image space and the following object coordinate determination. A raster based approach is the tomographic reconstruction of the volume. Here the light intensity distribution in the volume will be reconstructed. Afterwards the flow information is determined from the differences in successive 3D images. Using tomographic reconstruction techniques a higher particle density can be analysed. The developed approach bases on a slice by slice rectification of the camera images and on a following assembly of the volume. The developed models and approaches are tested at different testing facilities. These differ in size (0.5 dm³ – 20 dm³ – 130 m³) and flow velocities (0.3 m/s – 7 m/s – 0.5 m/s).

La vision stereoscopique - stereovision - est un moyen pratique et efficace pour mesurer des objets tridimensionnels. Le principe de la photogrammetrie constitue le fondement du systeme de vision developpe. Nous etudions une modelisation pour la prise de vues qui permettra la reconstruction de scenes tridimensionnelles. Une methode de calibration est proposee, celle-ci se base sur les proprietes physiques des cameras utilisees. Les cartes d'acquisition d'images du marche n'exploitent pas toute l'information geometrique de l'image issue des cameras ccd. Nous montrons que l'acquisition synchrone avec l'horloge pixel permet un gain important en precision. Par consequent, des algorithmes de precision (subpixel) pour la localisation d'objets sont mis en uvre. Ces resultats s'approchent de ceux obtenus par photogrammetrie a partir de cliches photographiques. Nous presentons une application industrielle qui integre tous ces elements. Notre travail entraine une amelioration de la vitesse et de la precision des mesures en atteignant quasiment la limite technologique des capteurs employes

The identification of deceased individuals is important in society as it not only facilitates the progression of criminal investigations into suspicious deaths, but also enables the resolution of legal matters and brings closure to the families affected by the death. When a corpse is skeletonized, heavily burned, or the soft tissue has degraded to a point that other professionals cannot obtain information about the deceased, a forensic anthropologist or odontologist is often tasked with identification. A variety of methods exist that enable forensic anthropologists to achieve identification. These include: non-imaged records comparisons; craniofacial superimposition and comparative radiography. Facial reconstructions can also be utilized when no ante mortem information about the deceased individual is available or when law enforcement have no suspicions on who the deceased person is. Facial reconstructions are traditionally a manual method however with the recent advancement of photogrammetry and three-dimensional and computer-aided design modeling software, the process can be performed within a virtual space. The purpose of this literature review is to identify an efficient and low-cost method of generating facial reconstructions using photogrammetry and open-source three-dimensional and computer-aided design software.

La complexité structurelle de l'habitat joue un rôle clé dans la structure, la dynamique et la capacité de résilience des communautés récifales. La situation critique des récifs coralliens plaide pour l’amélioration des méthodes de suivi, afin d’assister la mise en œuvre de mesures de conservation efficaces. Aujourd’hui, les nouvelles technologies aident les chercheurs et gestionnaires à recueillir des informations spatio-temporelles de haute précision. Parmi elles, la photogrammétrie par Structure-from-Motion (SfM) permet de créer des modèles tridimensionnels et de cartographier les zones récifales à partir de photos, afin de réaliser des suivis quantitatifs des communautés benthiques. Quatre objectifs ont structuré cette thèse : 1) définir des protocoles de photogrammétrie sous-marine pour créer des modèles 3D des colonies coralliennes et des récifs permettant de mener des analyses physiques et écologiques, 2) développer de nouveaux descripteurs quantitatifs de l'habitat récifal, 3) déterminer les liens entre ces descripteurs et les fonctions clés assurées par les assemblages de poissons associés, 4) comparer les méthodes photogrammétriques avec une méthode de suivi traditionnellement employée, le Line Intercept Transect (LIT). Au total, 120 colonies coralliennes, 24 paysages récifaux de pentes externes et deux structures artificielles (digues) ont été modélisés dans deux régions biogéographiques : la Nouvelle-Calédonie (océan Pacifique), l'île d'Europa et La Réunion (océan Indien). Deux protocoles photogrammétriques ont été mis au point, correspondant aux deux échelles d'étude : la colonie de corail (≤ 2 m3) et les paysages récifaux et digues (> 100 m2). Les analyses des modèles 3D de colonies coralliennes ont fourni des mesures 2D et 3D permettant de quantifier le volume de refuge qu’elles offrent. Des modèles linéaires de prédiction ont ensuite été développés pour estimer la capacité de refuge à l’échelle des paysages récifaux. La cartographie des paysages récifaux a permis le calcul de 22 nouveaux descripteurs de l'habitat. Parmi eux, sept ont été retenus pour leur pertinence (la complexité de la surface, la capacité et la diversité des refuges, l’abondance des colonies branchues, tabulaires et massives, et le recouvrement corallienne totale), expliquant respectivement 63 % et 70 % de la distribution des biomasses et des abondances de poissons. L’importance de ces descripteurs pour le maintien de la diversité et la biomasse des groupes de poissons assurant des fonctions clés écosystémiques (herbivorie-bioérosion, production secondaire, assimilation du plancton, prédation, broutage des polypes coralliens) a été montrée. Des comparaisons entre les outils photogrammétriques et la méthode LIT ont révélé que la méthode d’analyse surfacique sur les orthomosaïques, couplée aux modèles numérique d’élévation, est la plus efficace en termes de temps et d’information écologique. Le LIT reste la méthode la moins chronophage et la plus efficace pour les identifications taxonomiques précises. En revanche, elle est la plus limitée en terme de représentativité de l'écosystème. Dans l'ensemble, les travaux de cette thèse ont démontré la pertinence des applications de la photogrammétrie sous-marine par SfM pour les études scientifiques, la gestion et les programmes de sensibilisation des environnements récifaux. En outre, les données collectées et les analyses réalisées contribuent à établir une base de référence pour améliorer les suivis et les mesures de gestion des récifs, et s’inscrivent dans les ambitieux objectifs de conservation du 21ème siècle
Habitat structural complexity plays a key role in the dynamics and resilience of coral reef communities. The critical situation of coral reef ecosystems beseeches a rapid improvement of monitoring tools to assist in the implementation of efficient conservation measures. Today, new reef assessment technologies support researchers and managers to collect information safer, faster, and with greater accuracy. Among them, photogrammetry by Structure-from-Motion (SfM) creates three-dimensional models and reef zone maps from overlapping images to conduct quantitative surveys of benthic communities. This thesis addressed four objectives: 1) define underwater photogrammetry protocols to create 3D models of coral colonies and reefscapes, in order to conduct physical and ecological assessments, 2) develop new quantitative reef habitat descriptors, 3) determine the links between these descriptors and the key functional processes ensured by associated fish assemblages, 4) compare photogrammetric methods with a traditional monitoring method, the Line Intercept Transect (LIT). Overall, 120 coral colonies, 24 reefscapes, and two artificial structures (breakwaters) were 3D modeled in two biogeographic provinces: New Caledonia (Pacific Ocean), Europa Island, and Reunion Island (Indian Ocean). Two photogrammetric protocols were defined corresponding to the study scales: the coral colony (≤ 2 m3) and the reefscapes and breakwaters (> 100 m2). Analyzing the 3D models of coral colonies provided 2D and 3D metrics to estimate their shelter volume. Predictive models were then built and fitted to estimate shelter capacity at the reefscape scale. Mapped reefscapes provided the necessary information to calculate 22 new quantitative descriptors. Among them, seven were the most complementary: surface complexity, shelter capacity, diversity of shelter - Shannon Shelter Index, the abundance of branching, massive and tabular, and total coral cover. They explained 63% and 70% of the distribution of reef fish biomass and abundance, respectively. Multifactorial analyses demonstrated the importance of these habitat descriptors in supporting five key functions of reef ecosystems that are ensured by groups of fishes (herbivory-bioerosion, secondary production, plankton assimilation, predation, and coral feeding). Comparisons between photogrammetric methods and the LIT method showed that the surface analysis on the orthomosaics is the most efficient method considering the quantity and quality of data that can be gathered and the time expenditure. The LIT method is less time-consuming and more efficient for specific taxonomic identifications, though it is the most limited method in terms of descriptors and the representativeness of the ecosystem. In addition to the four principle objectives, the 3D models and other photogrammetric outputs served as communication tools in different awareness actions.To sum up, this thesis demonstrated the relevance of underwater SfM photogrammetry applications for coral reef studies, management, and awareness actions. The collected data and their analyses also contribute to establishing a baseline for monitoring the state of reef ecosystems and their functions. In doing so, it provides new scientific information to enhance future management measures and confront the ambitious twenty-first-century conservation targets

This thesis studies photogrammetric techniques applied to the ATSR instruments for the extraction of atmospheric parameters with the objective of generating new scientific datasets. The atmospheric parameters under observation are cloud top height, smoke plume injection height, and tropospheric wind components. All have important applications in various tasks, including the initialisation and validation of climate models. To generate accurate stereo measurements from the ATSR imagery the forward and nadir views need to be accurately co-registered. Currently this is not the case, with differences of up to 2 pixels in both axes recorded. In this thesis an automated image tie-pointing and image warping algorithm that improves ATSR co-registration to ≤1 pixel is presented. This thesis also identifies the census stereo matching algorithm for application to the ATSR instruments. When compared against a collocated DEM, census outperforms the previous stereo matching algorithm applied to the ATSR instrument, known as M4, significantly: RMSE ~700m vs. ~1200m; bias ~60m vs ~600m; R2 ~0.9 vs ~0.7. Furthermore, this thesis reviews the M6 algorithm developed for application within the ESA ALANIS Smoke Plume project. Using census a climatological cloud fraction by altitude dataset over Greenland is generated and demonstrated to agree well with current observational datasets from MISR, MODIS and AATSR. The 11μm channel stereo output provides insights into high cloud characteristics over Greenland and appears to be, in comparison with CALIOP, practically unbiased. The ALANIS Smoke plume project is introduced and the inter-comparison of the M6 algorithm against MISR and CALIOP is presented. M6 demonstrates some ability for determining smoke plumes injection heights above 1km in elevation. However, the smoke plume masking approach currently employed is demonstrated to be lacking in quality. Finally, this thesis presents the determination of cloud tracked tropospheric winds from the ATSR2-AATSR tandem operation using the Farneback optical flow algorithm. This algorithm offers accuracy on the order of 0.5 ms-1 at full image resolution, which is unprecedented in comparison to similarly derived datasets.

Improvements in public health through better sanitary plumbing systems has been mainly due to the prevention afforded by barrier technologies to the ingress of foul air, which can contain toxic gases and pathogens, notwithstanding the nuisance of malodour. The main defence against this ingress is the ‘trap seal’ which comes in two forms; the ‘water trap seal’ and the ‘waterless trap seal’. Whilst these devices form effective barriers, they are vulnerable to, or can produce, transient air pressure fluctuations in the system which can lead to seal loss. Greater understanding of the characteristics of these devices is essential for the development of better protection strategies. The development of novel analytical techniques is central to this research as it increases computer model resolution at these important system extremities. Current methods employ a laboratory only approach, whereby a single loss co-efficient is developed. These laboratory derived boundary conditions are inherently static and in the case of the waterless trap seal, ignore structure flexibility. This research has produced new methodologies to evaluate performance and generate dynamic boundary conditions suitable for inclusion in an existing 1-D Method of Characteristics based model, AIRNET, which solves for pressure and velocity via the St. Venant equations of continuity and momentum in a finite difference scheme. The first novel technique developed uses photographic image and pressure data, transformed via photogrammetric and Fourier analysis to produce mathematical representations of the opening and closing of a waterless trap under transient pressures. The second novel technique developed focusses on the dynamic response of a water trap seal. Current boundary conditions use a steady state friction factor, ignoring separation losses. Analysis via ANSYS CFX allowed a frequency dependent dynamic representation of velocity change in the water trap seal to be developed, integrating unsteady friction and separation losses for the first time. Incorporation of these new boundary conditions in AIRNET confirms that frequency dependent whole system responses are possible and more realistic, reflecting both laboratory and on-site observations.

This thesis covers with the problems of photogrammetry. It describes the instruments, theoretical background and procedures of acquiring, preprocessing, segmentation of input images and of the depth map calculating. The main content of this thesis is the description of the new method of stereovision. Its algorithm, implementation and evaluation of experiments. The covered method belongs to correlation based methods. The main emphasis lies in the segmentation, which supports the depth map calculation.

The maintenance of infrastructure is critical to the well-being of society. This work focuses on a novel method for inspecting the exterior of dams using unmanned aerial vehicles (UAVs) in an automated fashion. The UAVs are equipped with optical sensors capturing still images. The resulting images are used to generate three-dimensional (3D) models using Structure from Motion (SfM) computer software. The SfM models are then used to inspect the exterior of the dam. As typical dam inspections entail completing a checklist of inspection items with varied degrees of precision (e.g. a concrete spillway may be finely inspected for cracking or joint deterioration while the general stability and water-tightness of a large embankment may be observed from a distance), a targeted inspection is also needed for the UAV method. In conjunction with the work presented in this thesis, a novel algorithm was developed which uses camera view planning across multiple proximity levels to generate a set of camera poses (positions and orientations) which can be collected in an autonomous UAV flight that facilitates generation of SfM models having tiered model quality for targeted inspection of infrastructure features. In this thesis, this novel algorithm and accompanying mobile application (referred to together as the novel advanced autonomous method) were field validated at Tibble Fork Dam, UT. The advanced autonomous method was compared to two other common image acquisition methods—basic autonomous and manual piloted—based on the SfM models produced from the collected image sets. The advanced autonomous method was found to produce models having tiered quality needed for efficient targeted inspection (25% and 50% higher resolution in medium and high priority target areas). The advanced autonomous method was found to produce models having on average 38% higher precise point accuracy (1.3cm) and 53% tighter surface reproducibility (for repeat inspections) (1.9cm) than basic autonomous and manual piloted image acquisition methods. The advanced autonomous method required on average 167% longer flight time and 38% fewer images than the other two methods, resulting in increased field time but decreased processing load. Additionally, viability of the advanced autonomous method for practical dam inspection was assessed through a case study inspection of Tibble Fork Dam using the collected SfM model and corresponding still images. The SfM model and corresponding images were found fully adequate for performing 94% of the inspection tasks and partially adequate for the remaining tasks. In consideration of this and other practical implementation factors such as time and safety, the method appears highly viable as an alternate to or supplement with traditional on-foot visual exterior inspection of dams such as Tibble Fork Dam. Suggestions for future work include adjustments to the optimization framework to improve field efficiency, development of a framework for cooperative inspection using UAV swarms, and development of a more automated workflow that would allow fully-remote dam inspections.

La premiere partie comporte l'etude des signatures climatiques des isotopes stables sur des forages du dome c (antarctique). L'echantillonnage est aleatoire. On elimine le bruit par interpolation lineaire et filtres passe-bas. On etudie la methode de la fenetre et les splines d'ajustement d'ordre 2. La seconde partie est l'etude du microrelief glaciaire a l'echelle decimetrique

Sammanfattning Undersökningens syfte är att förstå hur noggrann UAS-fotogrammetrin i dagsläget (2013) är.  Frågeställningarna som undersökningen utgick ifrån var: kan UAS-fotogrammetri i dagsläget ge precisa punkter med hjälp av att mäta in centrum av 1x1 meter utlagda plattor som kan ses i ortofoto?;  Kan det ge snarlik noggrannhet med pixelstorleken? samt Kan UAS-tekniken idag användas för att producera pålitliga höjdmodeller? För att uppnå syftet har en undersökning utförts med jämförelse på koordinater insamlade med totalstation och insamlade med UAS-fotogrammetriska metoder. Resultatet visade att medelfelet var drygt 1 pixel på plana koordinater samt på koordinater i höjd. Pixlarnas storlek var mellan 4.7-9.3 cm. Största felkällan ser ut att vara upplösningen på bilderna, men tekniken utvecklas fort. UAS-fotogrammetrin lever väl upp till frågeställningarnas förväntningar.
Abstract The purpose of the study is to understand what the accuracy of UAS photogrammetry today (2013) is. The study was based on the following questions: Can UAS photogrammetry today give precise points, measuring the centre of 1x1 meter plywood boards viewed from an orthophoto?; Can it give similar accuracy as the size of the pixels? And can UAS technology today be used to produce elevation models of good quality? To investigate these questions, a study has been made to compare coordinates collected from a total station and UAS photogrammetric methods. The results show that the standard error is approximately 1 pixel on flat coordinates and 1 pixel on elevated coordinates. The pixel size was between 4.7 and 9.3 cm. The biggest source of error seems to be the resolution on the pictures, but the technology develops quickly. The UAS photogrammetry method definitely meets the expectations of the questions.

The task of this diploma thesis is to design and test the optimal procedures for taking photos to build a 3D model of a civic building using the programme PHOTOMODELER. Then to determine the specific dimensions of the civic building and compare them with the dimensions received with the help of the basic method of measurement in common building practice, i.e. the method of cross directions (using a tape or a telescopic measuring rod) and the geodetic method of measurement. After that to evaluate these measurements and make the conclusion concerning the accuracy or inaccuracy of measurements received with the help of the 3D model of the compiled programme PHOTOMODELER.

碩士
國立中興大學
水土保持學系所
102
Creep commonly happens on slopes before large-scale collapse. Instead of comparing remote sensing images before and after a landslide, this study estimates the displacements and displacement rates before collapse of the slopes of Lushan, the Freeway No.3 and the right ridge of Wu-She Dam. Aerial photographs of different years were rectified to obtain orthophotographs to analyze the change of displacements or displacement rates before the slope failure. The results show a displacement of 90cm of the Lushan slope since 2006. In the case of the slope of the Freeway No.3, the displacement rate from 2002 to2004 is higher than that from 2004 to 2007. The sliding directions of both periods are toward southeast, and the accumulated displacement is 70 cm. As for the right ridge of Wu-She Dam, the sliding directions are approximately toward east. In addition to estimating the displacement rates of these landslide events, the software Plaxis 2D based on the finite element method is adopted to analyze the creep behavior under the influence of the sliding surface with different geometries, thicknesses, depths or strength of the material. The results show that the lower strength of the material and the more shallow of the sliding surface, the shorter time to reach failure and the higher the displacement rate. The displacement at a upper slope is larger than that at a lower slope. Furthermore, if the sliding surface is circular or its thickness is larger, the time to reach failure is shorter.

碩士
國立臺灣大學
土木工程學研究所
107
Skills competition is an annual event for vocational education, and bricklaying is one of the long-established competitions. The assessment methods of the bricklaying competition mainly adopts the manual measurement method, which is time consuming and laborious, and the brick walls are not easy to save. Close-range photogrammetry is a well-developed technology that can generate 3D point cloud models and accurately reconstruct 3D surface through dense image matching. This study applies the close-range photogrammetry to assist in the scoring of brickwork competitions. By establishing a reliable model coordinate system with control points, and a adequate mission planning, , the non-metric camera is used to obtain numerous overlapping images of the brickwork. Then the 3D modeling software (ContextCapture) is used to produce the high-density point cloud. Finally the point cloud measurement procedure developed by this study is applied to perform the measurement of the dimension, plumb, level and alignment of the brick walls in the point cloud in a semi-automatic manner. Through the experimental evaluation and testing of the feasibility of the proposed method, it is shown that semi-automated point cloud measurement can indeed reduce manual measurement and reduce the impact of human factors. In addition, the point cloud can completely preserve the brick wall and is convenient for digital platform display, and can also be used as a basis for re-assessment when the competitors raises the objection. This study uses close-range photogrammetry to provide a low-cost but high-quality measurement operations for bricklaying competition with improved efficiency in existing method.

The aim of the thesis is to describe and evaluate the use and accuracy of the individual geodetic methods and their development focus for the spatial division of small structures, such as monuments, fountains, statues and other objects. Describes the aforementioned methods and necessary equipment for geodetic measurements from eklimetru at table methods to modern laser scanners. Are described in detail methods of photogrammetry and laser scanning. In the laser scanning is very interesting its rapid development. We already have the possibility to use very advanced technology, so we can obtain three-dimensional images useful mainly for documentation of monuments and other buildings.

This thesis considers various aspects of the use of ground-based methods and remote sensing of Biological Soil Crusts (BSC). They are mostly distributed in winter rainfall dominated areas such as those at Middleback Field Centre (MFC) in South Australia. They can be used potentially as an indicator of rangeland condition by estimating grazing pressure (trampling). Two BSC based indicators for rangeland condition assessment are species composition and cover. While there is strong agreement that BSC composition is a good indicator, there is less agreement that BSC cover alone is a good indicator. Although BSC have been included in previous remotely-sensed studies, their spectral characteristics, and hence their contributions to remotely-sensed spectral signatures, are not well known. Data collection methods were refined for suitable method selection, stratification and site characterization, and morphological/ functional group classification. Cover data of BSC were collected using a 100 m line-intercept method on the stratified land units and statistical analyses were based on the cover variance analyses. Spectra of BSC groups were collected and characterized for different remote sensing indices. Five grazing gradient models based on collected spectra were developed for the evaluation of BSC effect on remotely-sensed data. Both existing and newly developed remote sensing indices were examined for BSC detection. Sampling for cover of BSC in the field showed that there is indeed a detectable change with distance from water, suggesting that BSC cover can be used as an indicator of rangeland condition, provided that appropriate stratification of the study sites is carried out prior to sampling, and spectral differences in morphological and functional groups are taken into account. Spectral analysis of BSC components showed that different classes of organisms in the crusts have different spectral characteristics, and in particular, that the (commonly-used) perpendicular vegetation index (PD54) is not suitable for detecting BSC. On the other hand, ground-level spectral modelling showed that the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) and Soil Stability Index (SSI) did show a distinguishable contribution from BSC. A procedure for detecting cover of BSC was developed for image taken during the period after an effective rain, in contrast to the normal practice of selecting images of dry surfaces for interpretation. The most suitable intervals appears to be 2-4 days after rain in late autumn, winter and early spring. Of the existing indices, the SSI is the best for estimating cover of BSC from Landsat images. However, eight new indices, specifically designed for detection of BSC were developed during the cource of this work. The best results were obtained for indices using using the middle-infrared bands. These results are promising for application to rangeland monitoring and suggest that BSC cover is an important indicator of rangeland condition if appropriate stratification, classification and data-collection methods are used. The effects of BSC cover on a remotely-sensed method are considerable, and thus they can not be neglected during image interpretation. There are different phenological patterns for BSC, annual and perennial elements, thus there is the possibility for the selection of imagery based on each phenological stage to detect these elements. Application of certain indices such as the PD54 may create mis-estimation of land covers. Although some of the existing and newly developed indices had significant results for BSC cover estimation, there is a requirement for a standalone remotely-sensed method to conclude the best index.

博士
國立成功大學
交通管理(科學)學系
84
The results of accident reconstruction and in-depth investigation are seriously influenced by the correctness and completeness of accident data collection at the scene. In the present, the tasks of accident investigation and data collection at the scene are performed by the policemen, always resulting in some data missing and mistaken measurements. The purpose of this research is to develop a low-cost, time-saving, high applicability, and high accuracy method for reconstructing the accident scene to solve their drawbacks of the developed methods which have been highlighted by the literature''s review. This study employs an at-scene experiment method cooperated with the computer graphical operation system thus developed to validate the adquency of a so-called pseudo-maker setting method, and its applicability was demonstrated by the case study on the actual roadway. The pseudo-marker setting method is a newly single- image photogrammetry method which is based on the geometrical theory, and combines the theory of computer graphics to reproduce the accident scene by the techniques of interactive computer graphic and digital terrain simulation. In theory, it partially solves the problems of how to determine the heights of the imaged points on single-photos. In application, the operational criteria for photographing the accident scene have thus been proposed in cooperation with the developed method to collect the accident scene data effectively. Employing the developed method to collect the accident scene data not only can preserve the correctness and completeness of accident data, but also can solve the problems generally incurred in accident investigation and data collection at the scene.

碩士
國立臺灣科技大學
營建工程系
106
Ground improvement by Dynamic Compaction (DC) is a commonly used method for the densification of in-situ sandy soil to a large depth. After pounding, a crater on the ground is formed, and surface heaved. To evaluate the effectiveness of pounding, the volume change of crater and ground heave before and after pounding needs to be measured. Traditionally, the volume of dynamic compaction induced crater and ground heave is measured by means of level surveying and ruler measurement. However, since ground heave around the crater and the shape of the crater itself are irregular, it is not only difficult but also time-consuming to accurately measure the volume of crater and ground heave. This study proposes a method that adopts the image processing (photogrammetry) technology to accurately measure the crater volume and the ground heave around it. A commercial software, which is initially used for the drone, is used here to generate point cloud of the crater and its surrounding area using the images captured with a video camera or smartphone. The accuracy of this method was calibrated with a known volume box in the laboratory first before it was used in a field trial test. The study will present and discuss the operation procedure and image processing of this method. The crater volume measured from the photogrammetry method is compared with that measured from the traditional measuring method. It is found that the volume of DC crater can be better approximated by cone shape crater than by truncated cone shape crater, which is commonly used in the DC industry and can seriously overestimate the actual volume of DC craters.

An Werkzeugmaschinen können steuerungsintegrierte geometrisch-kinematische Korrekturmodelle, wie z.B. das VCS, sowie Laserinterferometer und Lasertracker zur Bestimmung von Korrekturparametern als Stand der Technik angesehen werden. Defizite bestehen derzeit in der Charakterisierung des genauigkeitsrelevanten Maschinenzustandes durch Bestimmung von Verformungen sowie der räumlichen Lagevermessung bewegter Maschinenbaugruppen im gesamten Arbeitsraum. Photogrammetrische Verfahren sind zwar prinzipiell in der Lage, dies zu realisieren, erreichen aber nicht die notwendige Genauigkeit und können hinsichtlich der Anzahl der Kameras und des Sichtfeldes nicht an die räumlichen Gegebenheiten einer Werkzeugmaschine angepasst werden. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines photogrammetrischen Verfahrens zur Charakterisierung des Maschinenzustandes mit hoher Genauigkeit. Grundlage ist ein Messmodell, in dem die kinematische Struktur und die Messanordnung zusammengeführt wird. Weiterhin werden alle Objektzustände zusammengeführt, um einen möglichst hohen Informationsgehalt zu erreichen und diesen für statistische Auswertungen zugänglich zu machen. Zur Verifizierung werden Analysen von Komponenten und Maschinen sowie die Simulation von Messungen vorgestellt. Dabei wird die kinematische Achsanordnung im Messmodell berücksichtigt, was sowohl die Erstellung optimierter Messkonfigurationen als auch die direkte Parameterermittlung von Korrekturmodellen ermöglicht. Für die Bestimmung thermo-elastischer Verlagerungen an einem Hexapod wird eine erweiterte 6DoF-Messkonfiguration, bestehend aus stationären und mit der Maschine bewegten Kameras, vorgestellt. Damit können Messunsicherheiten von weniger als 10 μm bzw. 10 μm /m in einem Messvolumen von 600 mm x 600 mm x 400 mm experimentell verifiziert werden. Im Mittelpunkt steht dabei die Entwicklung eines Modellierungskonzepts für photogrammetrische Messungen. Anhand von Beispielmessungen wird gezeigt, dass dadurch die erzielbare Messgenauigkeit deutlich erhöht werden kann. Im Vordergrund steht dabei die Kombination der Modelle von Maschine und Messsystem sowie des Messzyklus in einem geschlossenen Messmodell. Durch die Entwicklungen im Bereich Industrie 4.0 besteht ein zunehmender Bedarf, Maschinen zu konfigurieren und zu kalibrieren. Gleichzeitig verbessern sich Leistung, Verfügbarkeit und Zugänglichkeit von maschinenspezifischen Modellen. Die Kombination von maschinenspezifischen Modellen mit Modellen der Messsysteme unter Verwendung der entwickelten Methodik ermöglicht eine deutliche Erhöhung der Messgenauigkeit.:Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Motivation 1 1.1 Bedeutung und Genauigkeit von Werkzeugmaschinen 2 1.2 Erfassung der Genauigkeit 4 1.3 Anforderungen der Industrie 4.0 an WZM 5 1.4 Inhalt und Aufbau dieser Arbeit 6 2 Aufbau, Verhalten und Korrektur von WZM 9 2.1 Kinematischer Aufbau von WZM 10 2.2 Fertigungs- und Maschinengenauigkeit 11 2.3 Genauigkeitsbestimmende Verhaltensbereiche 13 2.4 Steuerungsintegrierte Korrektur 18 2.5 Methoden zur Erfassung von Abweichungen 20 2.6 Typische Messmittel an WZM 21 2.7 Defizite 29 3 Photogrammetrische Methoden 33 3.1 Bildentstehung 34 3.2 Bildverarbeitung 38 3.3 Objektrekonstruktion 41 3.4 Genauigkeitskenngrößen 50 3.5 Auswertemethoden 53 3.6 Potenziale und Defizite 59 4 Konkretisierung der Zielstellung 61 4.1 Bedarf 62 4.2 Zielstellung 63 4.3 Methodik 63 5 Entwicklung eines Modellierungskonzeptes für WZM 65 5.1 Struktur und Parameter der Modelle 66 5.2 Genauigkeitsrelevante Einflussgrößen 70 5.3 Modellierungskonzept 78 5.4 Beispielhafte Modellierung: DMU80 90 6 Realisierung und Test der Modellumgebung 95 6.1 Hard- und Softwarekonzept 96 6.2 Softwarekomponenten 97 6.3 Bildaufnahme und Bildspeicher 98 6.4 Realisierung und Test der Bildmessung 99 6.5 Implementierung der Modellkomponenten 107 6.6 Realisierung und Test der Ausgleichungskomponente 109 6.7 Verifikation der 3D-Koordinatenbestimmung 111 6.8 Zwischenfazit 112 7 Experimentelle Verifikation 113 7.1 Komponentenanalyse 115 7.2 Analyse von Maschinen 131 7.3 Simulation von Messkonfigurationen 144 8 Zusammenfassung und Ausblick

Die vorliegende Arbeit widmet sich der Beschreibung und Kritik der am Museum für Musikinstrumente der Universität Leipzig für die Erfassung von Streichinstrumenten, insbesondere Geigen, angewendeten Methoden. Objektive Kriterien werden sowohl auf die Erfassung klangrelevanter Komponenten angewendet als auch auf die stilistische Ebene der Geigenbeschreibung ausgeweitet. Im Fokus stehen dabei vor allem die metrologischen Techniken und ausgewählte bildgebende Untersuchungsmethoden. Ziel ist die methodische Präzisierung und Standardisierung, um die diffizilen individuellen Eigenschaften von Geigen in Daten erfassbar und sammlungsübergreifend auswertbar zu machen.:Inhaltsverzeichnis EINFÜHRUNG 9 1 GESCHICHTLICHER HINTERGRUND UND AUSGANGSLAGE 15 Methoden und Dokumentationen in der Geschichte der Sammlung des heutigen Museums für Musikinstrumente der Universität Leipzig 15 1.1 Dokumentation durch Paul de Wit: Kataloge und Geigenzettel-Publikationen 15 1.1.1 Paul de Wit und die Leipziger Musikinstrumentensammlung 15 1.1.2 Paul de Wits Bildband von 1892 und die Kataloge von 1893, 1893–1896 (Nachträge) und 1904 17 1.1.2.1 Der Bildband 17 1.1.2.2 Die Kataloge 20 1.1.2.2.1 Beschreibung der Einzelinstrumente 27 1.1.2.2.2 Maßangaben 27 1.1.2.2.3 Abbildungen 28 1.1.3 Bezüge zwischen Paul de Wits Geigenzettel alter Meister und seiner Sammlung 29 1.2 Dokumentation durch Georg Kinsky: Der Katalog von 1912 35 1.2.1 Wilhelm Heyer und das Musikhistorische Museum in Köln 35 1.2.2 Bestand an Streichinstrumenten im Museum Wilhelm Heyers 36 1.2.3 Die Beschreibung der Streichinstrumente durch Georg Kinsky im Katalog von 1912 42 1.2.3.1 Julius Rühlmanns Geschichte der Bogeninstrumente als Quelle für Georg Kinsky 42 1.2.3.2 Gedanke der Höherentwicklung 43 1.2.3.3 Aussagen zum Klang 44 1.2.3.4 Beschreibungsschema der Streichinstrumente 50 1.2.3.5 Angabe der Orientierung 57 1.2.3.6 Allgemeine Bewertung 57 1.2.3.7 Lack 59 1.2.3.8 Schalllöcher 61 1.2.3.9 Angaben über den Zustand und erfolgte Veränderungen 62 1.2.3.10 Wölbung 63 1.2.3.11 Material 64 1.2.3.12 Korpus 65 1.2.3.13 Typisierende Vergleiche 66 1.2.3.14 Wirbelkasten 66 1.2.3.15 Abbildungen 67 1.2.3.16 Abbildungen von Geigenzetteln 67 1.2.3.17 Angabe von Maßen 69 1.2.3.18 Angaben zu Vorbesitzern 75 1.2.4 Einfluss des Katalogs von Georg Kinsky auf Curt Sachs und Weiterführung der Systematik 81 1.3 Sammlungsentwicklung und inventarisierende Sammlungsdokumentation von 1945 bis 1995 87 1.3.1 Inventar-Kartei 87 1.3.2 Dokumentenordner 90 1.3.3 Sammlungsentwicklung nach 1945 im Spiegel der Erwerbsdokumente 90 1.3.4 Die Situation um 1985 96 1.3.5 Restaurierungsunterlagen 97 1.3.5.1 Dokumentationsweise und Inhaltsübersicht der Restaurierungsakten 98 1.3.5.2 Zustandsdokumentation 102 1.3.5.3 Rubriken der Beschreibung und Vermaßung 102 1.3.5.4 Maßangaben 105 1.4 Grundzüge der Methodenentwicklung 107 1.5 Exkurs: Zur Typenbildung von Merkmalen 112 2 METROLOGIE 115 2.1 Geschichte der Metrologie im Geigenbau und in der Instrumentenkunde 115 2.1.1 Das Maß im Geigenbau ab 1780 – Vorbilder, Empfehlungen, Normen 115 2.1.1.1 Überblick zur Bagatella-Rezeption 118 2.1.1.2 Aus Empfehlungen werden Normen 121 2.1.1.3 Normmaße der modernen Geige 123 2.1.1.4 Metrologie als schöpferische Methode im Geigenbau 126 2.1.3 Metrologie in der Instrumentenkunde 128 2.1.2.1 Inventarergänzende und systematisierende Maße 131 2.1.2.2 Messen für die Maßanalyse 132 2.1.2.3 Vermessen von stil- und klangrelevanten Merkmalen 133 2.1.3 Messtoleranzen und Fehlerquellen bei traditionellen Messtechniken 134 2.1.3.1 Vergleich von Maßstäben und Maßbändern 134 2.1.3.2 Messen „direkt“ oder „über die Wölbung“ – Verschiedene Methoden, verschiedene Ergebnisse 135 2.1.3.3 Messung über die Wölbung – Werteabweichungen gegenüber der direkten Messung 137 2.1.3.4 Weitere Messfehler 140 2.1.3.5 Bewertung der Messmethoden „über die Wölbung“ und „direkt“ und Konsequenzen für die Auswertung 141 2.3.3.6 Aussagekraft von Grundmaßen am Beispiel der Lira MfM 780 144 2.1.3.7 Verortung von Maßen 148 2.1.3.8 Rekonstruktion von Formmaßen 153 2.1.4 Zusammenfassung 156 2.2. Koordinatenmessung – 3D-Laserscan 157 2.2.1 Evaluation von Messtechniken 157 2.2.1.1 Moiré-Topografie 157 2.2.1.2 Streifenprojektionsmesstechnik 158 2.2.1.3 Fotogrammetrische Techniken 159 2.2.1.4 Mechanisches Koordinatenmessen 159 2.2.2 Koordinaten-Laser-Messung 162 2.2.2.1 Beschreibung und Geschichte der Laser-Messung 162 2.2.2.2 Adaption und Verwendung der Laser-Messung am Museum für Musikinstrumente der Universität Leipzig 164 2.2.2.3 Prototyp 3D-Messbrücke 1997 164 2.2.2.4 Weiterentwickelter 3D-Messtisch 166 2.2.3 In der Praxis zu erreichende Genauigkeit des 3D-Laser-Messtischs am Leipziger Museum 166 2.2.3.1 Fehlerquellen und Fehlerkorrektur 169 2.2.3.2 Fehlerentstehung und Fehlervermeidung an lackierten Oberflächen 170 2.2.3.3 Kantenerkennung bei Laser-Messung 171 2.2.3.4 Laserscanner des Instituts für Mineralogie, Kristallographie und Materialwissenschaft an der Universität Leipzig 173 2.2.4 Bestand an 3D-Laserscans am MfM 174 2.2.4.1 Bestand an Oberflächenscans und Wölbungskurven 175 2.2.4.2 Bestand an Umriss-Daten 177 2.2.5 Möglichkeiten und Anwendungen der optischen Laservermessung 178 2.2.5.1 Anwendungsbeispiele zu Formen und Umrissen 178 2.2.5.2 Verdeutlichen von Asymmetrien 179 2.2.5.3 Vergleich unterschiedlicher Baugrößen 181 2.2.5.4 Rand und Einlagespan – Ist-Maße und Soll-Maße 183 2.2.5.5 Flächen 185 2.2.5.6 Schnitte, Profile – Vergleich der Erfassung von Wölbungsprofilen in analoger, zeichnerischer Übertragung und als Koordinatenmessung im Laserscan 189 2.2.5.7 Anwendungsbeispiele zu Profilen und Schnittdarstellungen 194 2.2.5.8 Erfassen feinster Oberflächenstrukturen 199 2.2.5.9 Ausblick – zukünftige Auswertungen 199 2.3.6 Bearbeitung von Messkurven 201 2.2.6.1 Geometrische Entzerrung von Messkurven 201 2.2.6.2 Fehler bei der grafischen Darstellung von Oberflächen 202 2.2.7 Bewertung der Laser-Koordinatenmessung 203 2.3 Techniken zur Stärkenmessung an Resonanzplatten 205 2.3.1 Evaluation der Techniken zur Stärkenmessung 205 2.3.1.1 Durchlicht-Methode am Lichttisch 205 2.3.1.2 Mechanische Abtastungen 206 2.3.1.3 Magnetische Methode 207 2.3.1.4 Elektronisch-magnetische Methode 207 2.3.1.5 Messung mit Ultraschall 208 2.3.1.6 Zusammenfassung zu den Techniken der Stärkenmessung 209 2.3.2 Erfassung und Dokumentation von Holzstärken am Leipziger Museum 210 2.3.2.1 Bestand an Holzstärkenmessungen nach Erfassungsschema 1 (punktuell) am Leipziger Museum 210 2.3.2.2 Bestand an Holzstärkenmessungen nach Erfassungsschema 2 (vollflächig) am Leipziger Museum 211 2.3.3 Möglichkeiten und Anwendungen der feinaufgelösten, flächigen Holzstärkenerfassung 215 2.3.3.1 Praktisch vorkommende Typen der Holzstärkenverteilung 215 2.3.3.2 Holzstärkenkonzepte – Lehrmeinungen und praktische Befunde 225 2.3.3.3 Holzstärken – Arbeitsweise und Konstruktion 230 2.3.3.4 Holzstärken und Klang 231 2.3.3.5 Zeit- und werkstattspezifischer Umgang mit Holzstärken 233 2.3.3.6 Nachvollziehen und Dokumentieren von Veränderungen 234 2.3.3.7 Rekonstruktion möglicher früherer Zustände 235 2.3.3.8 Sicherheit: Identifikation einzelner Instrumente 238 2.3.3.9 Zusammenfassende Betrachtung und Ausblick zur Messung und Kartierung von Holzstärken 239 3 FOTOGRAFISCHE TECHNIKEN 242 3.1 Bilder vor der Fotografie 243 3.2 Das Verhältnis von Abbild und Maß 245 3.3. Allgemeine geometrische Abbildungsfehler und Auswertungsmöglichkeiten von Fotografien 246 3.4 Fotostandards für die Aufnahme in der Instrumentenkunde 247 3.5 Fotografische Techniken am Museum für Musikinstrumente der Universität Leipzig 250 3.5.1 Bildtypen im Fotobestand des Leipziger Museums 250 3.5.2 Glasnegative 253 3.5.2.1 Geschichte und Technik der Glasplattenfotografie 253 3.5.2.2 Bestand von Glasnegativen am Leipziger Museum 254 3.5.2.3 Entstehungszeit und Entstehungszweck der Glasnegative 259 3.5.2.4 Bildauflösung der Glasnegative 264 3.5.2.5 Metrische Auswertungen von Glasnegativen 265 3.5.2.6 Bewertung der Glasnegative 269 3.5.3 Sicherheitsfotos 270 3.5.3.1 Sicherheitsfotos vom Typ 1, von etwa 1970 bis 1995 271 3.5.3.2 Bestand an Sicherheitsfotos vom Typ 1, um 1970 bis 1995 271 3.5.3.3 Sicherheitsfotos vom Qualitätstyp 3, 1996 bis 1999 272 3.5.3.4 Bestand an Sicherheitsfotos vom Qualitätstyp 3, 1996 bis 1999 273 3.5.3.5 Angewendete Aufnahmestandards für die Sicherheitsfotos vom Qualitätstyp 3 274 3.5.3.7 Ausblick zur Formerkennung durch Bildauswertung am Beispiel der Schneckenformen 278 3.5.4 Endoskopie 286 3.5.4.1 Bestand an endoskopischen Fotografien am Leipziger Museum 286 3.5.4.2 Anwendungsbeispiele der Endoskopie 289 3.5.5 UV-Licht-Fotografie 292 3.5.5.1 Bestand an UV-Fotografien am Leipziger Museum 293 3.5.5.2 Anwendungsbeispiele der UV-Fluoreszenz und ihrer fotografischen Dokumentation 294 3.5.5.3 Bewertung des bestehenden UV-Foto-Bestands und Ausblick 298 3.5.6 Zusammenfassende Bewertung der Bildquellen und Ausblick 298 4 RADIOLOGIE 300 4.1 Röntgenbilder 300 4.1.1 Beschreibung der Röntgenuntersuchung 300 4.1.1.1 Röntgenuntersuchung in der Instrumentenkunde und speziell am MfM 302 4.1.1.2 Vergleich unterschiedlicher Röntgentechniken bei der Anwendung für instrumentenkundliche Untersuchungen 304 4.1.2 Bestand an Röntgenbildern und Röntgendokumentationen am Leipziger Museum 308 4.1.2.1 Analoge Röntgenbilder auf Filmen 308 4.1.2.2 Digitale Röntgenbilder 308 4.1.2.3. Röntgendokumentationen in Abfotografien, Zeichnungen und in Schriftform 309 4.1.3 Möglichkeiten der Röntgenuntersuchung an Beispielen 312 4.1.3.1 Grundsätzliches zur Interpretation von Röntgenbildern 312 4.1.3.2 Messen an Röntgenbildern 317 4.1.3.3 Konstruktion und Technologie 318 4.1.3.4 Reparatur und Umbau 321 4.1.3.5 Material und Bildvorlage für die Dendrochronologie 324 4.1.4 Bewertung des Röntgens 325 4.2 Computertomografie 326 4.2.1 Beschreibung und Techniken der Computertomografie 326 4.2.2 Bestand an computertomografischen Untersuchungen am Leipziger Museum 328 4.2.3 Möglichkeiten computertomografischer Untersuchungen an Beispielen 330 4.2.3.1 Möglichkeiten der Darstellung und Auswertung 332 4.2.3.2 Auflösungsgenauigkeiten und Vermessungen 333 4.2.3.3 Bild- und Messfehler 335 4.2.3.4 Beurteilen von Konstruktion und Materialverbindungen 338 4.2.3.5 Beurteilen von Materialien 340 4.2.4 Bewertung radiologischer Untersuchungen und Ausblick 342 5 SKIZZEN UND TECHNISCHE ZEICHNUNGEN – ZUSAMMENFÜHRENDE DOKUMENTATIONEN 344 5.1 Allgemeine Betrachtungen zu Skizzen und technischen Zeichnungen 344 5.2 Skizzen als Arbeits- und Dokumentationshilfe am Museum für Musikinstrumente der Universität Leipzig 345 5.3 Geschichte und Bestand von technischen Zeichnungen am Museum für Musikinstrumente der Universität Leipzig 350 5.3.1 Informationsgehalt der Technischen Zeichnungen 353 5.4 Zusammenfassende Bewertung von Skizzen und Zeichnungen 355 6 KLANGERLEBEN UND KLANGDOKUMENTATION 357 6.1 Zum Bestand der Klangdokumentationen 357 6.2 Die Geige als Objekt akustischer Forschungen im 20. Jahrhundert 358 6.3 Wörtliche Klangbewertungen in den Erwerbsunterlagen 361 6.4 Anspielproben 1997 – analytische Hörtests mit Worturteil 363 6.4.1 Ablauf, Möglichkeiten und Aussagewert der Tondokumentationen von 1997 364 6.5 Physikalisch-akustische Untersuchungen 371 6.5.1 Ergebnisse der akustischen Messungen und deren Bewertung 372 6.6. Zur Geschichte von Klangerleben, Klangforschung und Klangdokumentation am Museum für Musikinstrumente der Universität Leipzig 373 6.7 Bestand an Klangdokumentationen von Geigeninstrumenten des Museum für Musikinstrumente der Universität Leipzig 378 6.7.1 Abwägung einer Tonaufnahme – Beispiel Violoncello piccolo MfM 918 381 6.7.2 Produzierte und auf Tonträger veröffentlichte Tonaufnahmen mit nachweisbarer Verwendung von Sammlungsinstrumenten bis 1990 382 6.7.3 Aufnahmen mit rekonstruierbarer Instrumentenzuweisung und möglicher Verwendung von Sammlungsinstrumenten 384 6.7.4 Aufnahmen ab 1999 386 6.7.4.1 Tonaufnahmen für CD und 3D-Raumklang-System im Projekt Entwurff einer wohlbestallten Music 386 6.7.4.2 Tonaufnahmen für CDs mit den Kopien der Freiberger Renaissancegeigen 390 6.8 Zusammenfassung 395 6.8.1 Auditive Klangdokumente; Klangbewertung nach musikalischem Erleben und analytischem Hören 395 6.8.2 Zur Notwendigkeit von Klangerleben und Klangbeschreibungen – am Beispiel der Geigen im Freiberger Dom 397 6.8.3 Akustische Messungen 398 6.8.4 Bewertung und Ausblick 398 ZUSAMMENFASSENDE SCHLUSSBETRACHTUNG UND AUSBLICK 401 LITERATUR 406 ABBILDUNGSVERZEICHNIS 425 ERKLÄRUNG 426

Die Stadtbiotopkartierung hat sich in Deutschland als die Methode zur Schaffung einer ökologischen Datenbasis für den urbanen Raum etabliert. Sie dient der Untersuchung naturschutzfachlicher Fragen, der Vertretung der Belange des Naturschutzes in zahlreichen räumlichen Planungsverfahren und ganz allgemein einer ökologisch orientierten Stadtplanung. Auf diese Weise kommen die Städte ihrem gesetzlichen Auftrag nach, Natur und Landschaft zu schützen, zu pflegen und zu entwickeln (§ 1 BNatSchG), den es explizit auch innerhalb der besiedelten Fläche zu erfüllen gilt. Ein Großteil der heute bestehenden 228 Stadtbiotoptypenkarten ist in der Etablierungsphase der Methode in den 80er Jahren entstanden und wurde häufig durch Landesmittel gefördert. Der Anteil der Städte, die jemals eine Aktualisierung durchgeführt haben, wird jedoch auf unter fünf Prozent geschätzt. Dies hängt vor allem mit dem hohen Kosten- und Zeitaufwand der Datenerhebung zusammen, die durch visuelle Interpretation von CIR-Luftbildern und durch Feldkartierungen erfolgt. Um die Aktualisierung von Stadtbiotoptypenkarten zu vereinfachen, wird in der vorliegenden Arbeit das Automatisierungspotenzial von Stadtbiotopkartierungen durch Nutzung von Fernerkundungsdaten untersucht. Der Kern der Arbeit besteht in der Entwicklung einer Methode, die einen wichtigen Arbeitsschritt der Stadtbiotopkartierung automatisiert durchführt: Die Erkennung des Biotoptyps von Biotopen. Darüber hinaus zeigt die Arbeit das Automatisierungspotenzial bei der flächenhaften Erhebung von quantitativen Parametern und Indikatoren zur ökologischen Bewertung von Stadtbiotopen auf. Durch die automatische Biotoptypenerkennung kann die Überprüfung und Aktualisierung einer Biotoptypenkarte in weiten Teilen der Stadt automatisiert erfolgen, wodurch der Zeitaufwand reduziert wird. Das entwickelte Verfahren kann in den bestehenden Ablauf der Stadtbiotopkartierung integriert werden, indem zunächst die Kartierung ausgewählter Biotoptypen automatisch erfolgt und die verbleibenden Flächen der Stadt durch visuelle Luftbildinterpretation und Feldbegehung überprüft und zugeordnet werden. Die thematische Einteilung der Biotoptypen orientiert sich im urbanen Raum in erster Linie an der anthropogenen Nutzung, da diese den dominierenden Faktor für die biologische Ausstattung der Biotope darstellt. Die entwickelte Methode eignet sich vor allem zur Erkennung von baulich geprägten Biotopen, da die Nutzung - und dadurch der Biotoptyp einer Fläche - durch eine automatische Analyse der Geoobjekte innerhalb der Biotopfläche ermittelt werden kann. Die Geoobjekte wiederum können durch eine Klassifizierung von multisensoralen Fernerkundungsdaten (hyperspektrale Flugzeugscannerdaten und digitale Oberflächenmodelle) identifiziert werden. Die Analyse der Geoobjekte und der urbanen Oberflächenarten innerhalb der Biotopfläche erfolgt anhand von räumlichen, morphologischen und quantitativen Merkmalen. Auf Basis dieser Merkmale wurden zwei Varianten eines automatischen Biotopklassifizierers entwickelt, die unter Verwendung von Fuzzy Logik und eines neu entwickelten, paarweise arbeitenden Maximum Likelihood Klassifizierers (pMLK) implementiert wurden. Für die bisher implementierten 10 Biotoptypen, die zusammen etwa die Hälfte des Stadtgebiets abdecken, wurde eine Erkennungsgenauigkeit von über 80 % ermittelt. Der pMLK wurde erfolgreich in zwei Städten (Berlin, Dresden) erprobt, wodurch seine Übertragbarkeit nachgewiesen werden konnte.

Tese de Doutoramento em Geotecnologias, na especialidade de Exploração e Valorização de Recursos Geológico, apresentada ao Departamento de Ciências da Terra da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
O principal objetivo deste trabalho foi avaliar geológica e estruturalmente os maciços rochosos, através da caracterização da sua localização, tipos de orientação e frequência das descontinuidades, a qualidade e quantidade dos tipos litológicos presentes, assim com moldar as suas disposições e inter–relações espaciais. Para o efeito foram planeadas várias campanhas de recolha de dados: - Campanhas de prospeção geofísica utilizando o Método Transiente Eletromagnético [TEM] na área de estudo definida; - Campanhas de levantamento geológico-estrutural com o objetivo de cartografar a fracturação e estruturas associada, a geologia e os seus aspetos estratigráficos; Grande parte do trabalho efetuado foi realizado paralelamente à progressão das atividades extrativas, o que permitiu uma melhor compreensão da relação entre as estruturas, os dados dos ensaios realizados e o desenvolvimento do planeamento efetuado; - Campanhas de levantamentos aéreos, recorrendo à utilização de Veículo aéreo não tripulado [VANT], utilização da fotogrametria para avaliação geológico-estrutural. assim como trabalhos de análise laboratorial: - Análise das sondagens efetuadas na área de estudo; - Análise de dados de deteção remota. A escolha da localização da área de onde se realizaram os trabalhos teve em consideração a possibilidade de correlacionar os dados adquiridos com a gestão das pedreiras existentes, verificando e validando os dados obtidos e os métodos e metodologias utilizados. Com base nos dados adquiridos, na sua análise e modelação 1, 2, 2.5 e 3D, desenvolveu-se uma metodologia expedita, fiável e menos onerosa, para a avaliação de áreas com potencial interesse para a exploração de rochas ornamentais.
The main objective of this study was to evaluate geological / structural massive, through the characterization of the location, types of guidance and frequency of fracturing, the quality and quantity of the lithological types present, shaping its provisions and spatial interrelationships. For this purpose, it was planned several data collection campaigns:  Geophysical prospecting campaigns using the Transient Electromagnetic Method [TEM]) in the defined area of study;  Geological / structural survey campaigns with the aim of mapping the fracturing and associated structures, geology and its stratigraphic aspects; Much of the work done was carried out in parallel with the progression of the mining activity, which allowed a better understanding of the relationship between the structures, data from tests carried out and the development of planning carried out;  Campaigns for aerial surveys, using the use of unmanned aerial vehicle [UAV], use of photogrammetry for geological / structural evaluation. as well as laboratory analysis work:  Analysis of surveys carried out in the study area;  Remote sensing data analysis. The choice of the area where the location of the work performed was considered the possibility of correlating the acquired data and its relationship with the management of existing quarries, verifying and validating the acquired data and methods and methodologies used. Based on the data acquired, analysis and modeling 1, 2, 2.5 and 3D, an expedited methodology was developed for the evaluation of areas with potential interest for the exploration of ornamental rocks.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung eines UAV-basierten Systems und der zugehörigen Methodenentwicklung zur automatisierten Rehkitzsuche in Feldern. Jedes Jahr sterben sehr viele Wildtiere -- vor allem Rehkitze -- während dem Mähen von landwirtschaftlich genutzten Wiesen. Mit herkömmlichen Methoden ist es unter vertretbarem Aufwand bisher nicht gelungen, die Zahl der Mähopfer auf ein erträgliches Maß zu reduzieren. Mit der Entwicklung des in dieser Arbeit beschriebenen "Fliegenden Wildretters" könnte sich das in Zukunft ändern. Mit Hilfe einer Wärmebildkamera aus der Vogelperspektive lässt sich ein warmes Tier, wie ein Rehkitz, wesentlich leichter aufspüren, als mit herkömmlichen Methoden. Auslegung und Aufbau des Systems orientieren sich speziell an dem Aspekt, wie eine möglichst hohe Flächenleistung erreicht werden kann, ohne dabei Tiere zu übersehen. Drei Faktoren sind besonders wichtig, um dieses Ziel zu erreichen: Eine hohe Geschwindigkeit des gesamten Suchprozesses, eine zuverlässige Detektion und eine präzise Lokalisierung der Tiere. Durch Automatisierung lassen sich viele Teilaspekte dieser Aufgabe beschleunigen. Deshalb werden im Rahmen dieser Arbeit verschiedene Methoden entwickelt und validiert, unter anderem zur Flugplanung, Flugsteuerung, Bilddaten-Auswertung, Objekt-Detektion und Georeferenzierung. Die Kenntnis der Rehkitz-Merkmale und der Einflussgrößen bei der Thermalbilderfassung helfen, die Qualität der Detektion zu erhöhen, weshalb sie in dieser Arbeit besondere Berücksichtigung finden. Auch die Präzision der Lokalisierung lässt sich durch Kenntnis der Einflussgrößen auf die Positions- und Lagemessung des UAVs erhöhen. Anhand von umfangreichen Messkampagnen wird die Funktion und Qualität des Systems unter realen Bedingungen belegt.