Vorwort

Sehr geehrte Leserin, sehr geehrter Leser, Sie halten ein weiteres Exemplar des seit der Gründung des i3mainz im Jahr 1998 regelmäßig erscheinenden Jahresberichtes in den Händen. Auch dieses Exemplar gibt wieder einen repräsentativen Einblick in die vielseitigen Aktivitäten des Instituts und bietet eine hoffentlich anregende Lektüre zu den anspruchsvollen, abwechslungsreichen, anwendungsbezogenen und interdisziplinären Arbeiten hier in Mainz. Ganz im Sinne der bei der Namensgebung des Instituts Pate stehenden I-Begriffe - Innovation, Information und Institution - spielten im Jahr 2013 zwei weitere Is eine prägende Rolle: Internationalisierung und Interdisziplinarität. Dies hängt mit dem auf Hochschulebene durchgeführten Audit zur Internationalisierung zusammen, der in Bezug auf die Forschung erheblich durch die Kooperationen des i3mainz geprägt wurde, aber insbesondere mit dem vom Institut initiierten und seit Projektstart Ende 2012 koordinierten COST-Netzwerk COSCH (www.cosch.info). Im März des Jahres kamen ca. 80 Wissenschaftler aus über 20 EU Ländern in Mainz zusammen, um den ersten Workshop zur Gesamthematik der Action „Colour and Space in Cultural Heritage“ abzuhalten. Dieses Treffen dokumentierte den Einstieg in eine höchst interdisziplinäre Diskussion rund um den Einsatz des nahezu kompletten optischen Spektrums zur bestmöglichen Digitalisierung unseres tastbaren kulturellen Erbes. Die vielen seitdem abgehaltenen Treffen unterschiedlicher Fachgruppen zeigen die große Bedeutung eines intensiven Dialogs, um die Möglichkeiten moderner Mess- und Informationstechnik bestmöglich für die Belange dieses Anwendungsfeldes einsetzen zu können. Dazu bedarf es eines weitergehenden gegenseitigen Verständnisses um Messtechniken auf der einen und Bedarfe seitens der vielschichtigen Anwendungen auf der anderen Seite, als dies im allgemeinen entwickelt ist. Durch die Nähe zur Anwendung kann hier insbesondere ein Fachhochschulinstitut signifikante Beiträge leisten. Als erstes Zwischenergebnis zeichnet sich der Aufbau eines semantischen Modelles ab (COSCHKR), das den Versuch unternimmt, eine wissensbasierte Verknüpfung zwischen dem technischen Know How zur Messtechnik und den Bedarfen unterschiedicher denkmalpflegerischer Anwendungen zu erreichen. Auf Seiten der medialen Präsenz folgte nach der Einführung eines neuen corporate designs im Jahr 2012 ein zweiter, eng damit verknüpfter Schritt: Das going public des neuen Internetauftritts. Neben der kompletten grafischen Neugestaltung haben die ausgiebigen, als Grundlage dienenden Analysen auch erhebliche strukturelle Verbesserungen erreicht. Dadurch erschließen sich dem Besucher der Website die Aktivitäten des Instituts in einfacherer und vollständigerer Weise. Dazu verlinkt die Seite sachlich verwandte Beiträge sehr stark miteinander und schlägt abhängig von der Navigation weitere Inhalte vor, was eine interessensorientierte Erkundung ermöglicht. Dabei wird von verschiedenen Seiten auf eine zentrale Suchseite geleitet, die sowohl eine textbasierte Suche als auch das Filtern anhand verschiedener Parameter ermöglicht. Mit dem Neustart ging auch eine deutlich höhere Aktualisierungshäufigkeit einher, indem regelmäßig Meldungen und Nachrichten veröffentlicht werden. Selbst ein Abonnenement dieser News ist für einen interessierten Nutzer möglich. Die bisherige ausschließlich positive Resonanz auf den Neuauftritt zeigt, dass der Aufand gerechtfertigt war und der Versuch, stets aktuell zu bleiben, von den Nutzern gerne angenommen wird. Mit dem vorliegenden Jahresbericht wird dann aber auch auf herkömmliche und komprimierte Weise das Arbeiten im i3mainz zusammengefasst, wobei ich gute Unterhaltung und vielleicht sogar persönlichen Nutzen wünsche.

Prof. Dr. Frank Boochs Geschäftsführender Leiter

Projekte

Zusammenfassung 38 06 Das Institut 06 Förderung 06 Kompetenz- und Leistungsspektrum 07 Informationsaustausch 07 Internationalisierung 08 Kooperationen mit anderen Hochschulen 08 Kooperationen mit Unternehmen 09 Öffentlichkeitsarbeit

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Informationstechnik und Archäologie Dokumentationsarbeiten in der thrakischen Hafenstadt Ainos Konferenz und Workshop in Xi’an / China Datenbanken und IT-Tools für die archäologische Forschung Digitale Dokumentationen – von der 3D-Aufnahme zur 3D-Kopie Hochgenaue geometrische Erfassung der Oberflächendegradation an Kulturgütern Geometrische und visuelle Dokumentation zersetzter Holzkisten mit menschlichen Überresten einer unberührten Gruft

Schwerpunkt Kompetenzzentrum „Raumbezogene Informationstechnik in den Geisteswissenschaften“

Das Institut 12 Personal 18 Budget 18 Ausstattung 20 Neue Homepage 20 Auszeichnungen 20 Internationalisierung 22 Fachveranstaltungen 28 Short-Term Scientific Missions 30 Promotionen 30 Verbindung zur Lehre

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62 64

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Schichtenweise 3D-Dokumentation einer Blockbergung - Otzing 3D Dokumentation historischer Objekte auf Basis digitaler und physischer Repliken Entwicklung von Verfahren zum Aufbau eines Zentrums zur Präzisionsmess- und Prüftechnik für optische Messverfahren (POV) MoDiTa – Modulare Digitalkameratachymeter Einsatz moderner Messtechnik als Grundlage für die Rekonstruktion eines bronzezeitlichen Brunnens Verfahrensentwicklung für die robotergestützte Objektentnahme mittels multisensoraler 3D-Messtechnik (TakeIT) Entwicklung und Aufbau von optischen Systemen zur Kontrolle von Defekten an Verbundswerkstoffplatten Konservierungsmethoden von Feuchtholz im Vergleich Optimierte geometrischphysikalische Modellierung digitaler Industriemesskameras im Einsatz der industriellen Qualitätskontrolle (MIndKam) Digitalkameratheodolite und -tachymeter

Schwerpunkt Optische 3D-Messtechnik

Schwerpunkt Geoinformationssysteme

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Einführung und Analyse von Geoinformationssystemen (GIS) bei den Kreisverwaltungen in Rheinland-Pfalz HIGEOMES - Die historische Geographie Obermesopotamiens im 2. Jahrtausend v. Chr. Smart Grid für Elektrische Weichenheizungsanlagen (InfraGrid) Erstellung eines Kulturlandschaftskatasters für Rheinland-Pfalz Bioaerosol Analysis Network and Geoinformatics [BANG] Umsetzung des XPlanungs-Standards ‚XPlanGML‘ als durchgreifender eGovernment-Prozess Frameworks zur webbasierten Erfassung und Bearbeitung archäologischer Geo(fach)daten

Schwerpunkt Informationstechnik

94 96 98 100 102 104

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3P-GM – Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping – Geospatial Mapping 3P-GM – Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping: Project Part Classification COST Action TD 1201: Colour and Space in Cultural Heritage (COSCH) IBR - Inschriften im Bezugssystem des Raumes Weiterentwicklung einer digitalen Stereoarbeitsstation (DISTA) Strategic ALignment of Electrical and Information Engineering in European Higher Education Institutions (SALEIE) FlexGeo - Konzeption und Umsetzung eines Systems zur flexiblen Integration unterschiedlicher GeoDienste

Öffentlichkeitsarbeit 110 Publikumsveranstaltungen 114 Angebote für Schülerinnen und Schüler 116 Messen

Publikationen 120 Buchkapitel 120 Artikel 121 Kongresse 122 Artikel für breite Leserkreise 122 Vorträge und Präsentationen 124 Dissertationen 124 Herausgeberschaften

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Zusammenfassung

Das Institut Am Institut arbeitet die Mehrheit der an der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung unterrichtenden Professoren, sowie mehr als zwanzig wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, die mit befristeten Verträgen beschäftigt sind. Neben ihnen sind Studierende mit ihren Abschlussarbeiten, Praktikanten, studentische Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter und Austauschstudierende in die Forschungsprojekte des Instituts eingebunden.

Förderung Im Jahr 2013 standen Mittel im Gesamtumfang von 1,44 Mio Euro zur Verfügung. Dazu zählten Mittel der FH Mainz, des Landes Rheinland-Pfalz, öffentlicher Förderprogramme des Bundes, der DFG und aus öffentlichen Stiftungen, der Europäischen Union sowie Drittmittel aus der Wirtschaft.

Kompetenz- und Leistungsspektrum Das Institut betreibt Forschungs- und Entwicklungsaufgaben einschließlich Technologietransfer im Rahmen des Bildungsauftrags der Fachhochschule und wirkt bei der Lehre und Weiterbildung mit. Im Rahmen dieser Aufgaben arbeitet es mit einer Vielzahl von Partnern im In- und Ausland zusammen. In nachfolgender Übersicht sind die aktuellen Arbeitsschwerpunkte, die Kompetenzen, das Leistungsangebot und das Netzwerk an Partnern und Geldgebern übersichtlich zusammengestellt. Der Schwerpunkt der Institutsaktivitäten liegt im fachlichen Umfeld der Geoinformatik und Vermessung. Dabei kommen moderne Verfahren der Messtechnik für die Gewinnung raumbezogener Daten zum Einsatz, mit anschließender Weiterverarbeitung, Analyse und Visualisierung mit aktuellen Methoden der Informationstechnik. Das fachliche

Spektrum deckt nahezu alle aktuellen Forschungsrichtungen im Bereich der Geoinformatik und Vermessung ab und ist in vier Forschungsschwerpunkten gebündelt:

–– Kompetenzzentrum „Raumbezogene Informationstechnik in den Geisteswissenschaften“ –– Optische 3D-Messtechnik –– Geoinformationssysteme –– Informationstechnik Eine wesentliche Kernkompetenz ist die interdisziplinäre Kooperation mit Forschern und Anwendern aus dem Umfeld der Geisteswissenschaften. Daraus entstanden ist das Kompetenzzentrum „Raumbezogene Informationstechnik in den Geisteswissenschaften“, in dem alle Projekte mit dem Römisch-Germanischen Zentralmuseum (RGZM) gebündelt sind. Projekte in Kooperation mit weiteren geisteswissenschaftlichen Institutionen finden sich jedoch auch unter den anderen Schwerpunkten und verorten sich zunehmend in dem sich etablierenden Fach der Digital Humanities, auch eHumanities genannt. Die 3D-Messtechnik widmet sich Verfahrensentwicklungen und Untersuchungen zum Einsatz optischer Methoden für die präzise Objektvermessung. Dabei legt das Institut Wert darauf, immer die neueste Technik einzusetzen und tätigte auch im Jahr 2013 Investitionen in moderne Messtechnik und Komponenten. Projekte des Forschungsschwerpunktes Geoinformationssysteme beschäftigen sich mit Struktur, räumlicher Erfassung, Verwaltung, Bereitstellung, Analyse und Präsentation raumbezogener Daten. Ausgehend von den Forschungsarbeiten zu Geodateninfrastrukturen widmet sich das Institut vermehrt auch den Herausforderungen des nachhaltigen Umgangs mit Forschungsdaten aus den Natur- und Geisteswissenschaften.

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Die Informationstechnik stellt sich den vielschichtigen Fragen der Nutzung von Informationen in Internet, 3D-Visualisierungen, Multimediaanwendungen, eLearning und der Analyse von Bild- und Punktwolkendaten sowie der Nutzung inhärenter semantischer Informationen. In den vier Forschungsgebieten bearbeitete das i3mainz 2013 insgesamt 32 Projekte (siehe Kapitel 3). Die vier Schwerpunkte sind seit Ende 2010 auch vier der sechs Handlungsfelder im Forschungsprofil der Fachhochschule Mainz und dokumentieren das Gewicht der Arbeiten am i3mainz für die Forschung an der Hochschule insgesamt.

Informationsaustausch Um die Forschungsarbeit und das Dienstleistungsspektrum des i3mainz bekannter zu machen, nimmt das i3mainz regelmäßig neben Fachveranstaltungen und Fachmessen auch an Publikumsveranstaltungen teil und stellt dort ihre aktuellen Projektergebnisse vor. Insgesamt haben die Institutsangehörigen 38 Fachvorträge gehalten und 32 Publikationen veröffentlicht.

Mitarbeiter stellen ihre Projekte regelmäßig auf Fachkongressen im In - und Ausland vor. An der weltweiten Verbreitung von Knowhow im Bereich des Geodatenmanagements beteiligt sich das Institut insbesondere innerhalb der Organisation FIG – Fédération Internationale des Géomètres. „Geospatial Information Management als geeignetes Tool für die Entwicklung von Inselstaaten“ stellte Prof. Hartmut Müller bei der FIG Konferenz im September in Fiji vor, den „Einsatz Europäischer Censusdaten im Landmanagement“ im November in Skopje, Mazedonien.

Die Arbeiten im Forschungsschwerpunkt Geoinformationssysteme und Dateninfrastruktur wurden 2013 auf mehreren nationalen und internationalen Fachkonferenzen präsentiert, unter anderem auf der ICSSA, Vietnam, der IFIP, Koblenz und der DCC, Amsterdam. Bei dem internationalen Symposium CIPA im September in Straßburg referierte Mathias Uhler über den „Einsatz von open-source-tools bei der Entwicklung eines Kulturlanschafts GIS“. Das neu gestartete EU-Netzwerkprojekt COSCH (Colour and Space in Cultural Heritage) wurde dort ebenso in einem Vortrag präsentiert. Auch im Oktober in Dortmund bei der Tagung Denkmäler 3D hatte das COSCH Projekt eine eigene Session mit mehreren Vortragenden aus dem i3mainz. Das vom BMBF in der Förderlinie eHumanities unterstützte Verbund-Projekt „IBR – Inschriften im Bezugssystem des Raumes“ stellten i3-Mitarbeiter an verschiedenen Veranstaltungen im In- und Ausland vor vor.

Internationalisierung Spürbare Wirkung auf die internationale Ausrichtung der Institutsaktivitäten hat das COSCH-Projekt entfaltet. Nicht nur die Auftaktveranstaltung am Institut zu Jahresbeginn sondern auch die vielen Treffen – real oder virtuell - haben interessante interdisziplinäre Diskussionen angeregt. In diesem neuen Netzwerk wurde ein gemeinsamer Antrag für weitere Forschungsförderung auf europäischer Ebene gestellt. Beteiligungen bei Anträgen im EU Horizon2020 Programm sind geplant. Messkampagnen führten Mitarbeiter des i3mainz im vergangenen Jahr nach Ainos/Enez (Türkei) und Los Angeles (USA). Geplante Messungen in Qatna, Syrien, mussten leider wegen des Bürgerkriegs dort ausfallen.

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Die internationale Ausrichtung des Institutes spiegelt sich auch bei der Zusammenstellung der Mitarbeiter wider: 2013 arbeiteten mit den Kollegen aus Deutschland Forscher aus Nepal, Vietnam, den USA, Mexiko, Estland und Frankreich zusammen. Für das deutsch-französische Kooperationsprojekt „HIGEOMES“ entwickelte das i3mainz ein webbasiertes Geoinformationssystem, in dem Textund Ortsdaten für die Erforschung von Obermesopotamien im 2. vorchristlichen Jahrtausend (heute auf dem Territorium des Iraks, Syrien und dem Südosten der Türkei) zusammengeführt werden.

Kooperationen mit anderen Hochschulen und Einrichtungen Das i3mainz pflegt langjährige Partnerschaften mit anderen Hochschulen im In- und Ausland. 2013 liefen Kooperationsprojekte u.a. mit der Université de Bourgogne (Dijon/Frankreich), dem Altorientalischen Seminar der Universität Tübingen oder den Wissenschaftlern der Universität Mainz. An dem Projekt HIGEOMES arbeiten neben dem Institut auch Wissenschaftler der Universität Mainz, der FU Berlin, der École du Louvre und der Université Bourgogne mit.

Mitarbeiter stellen ihre Projekte regelmäßig auf Fachkongressen im In - und Ausland vor. Das i3mainz kooperierte außerdem mit dem Römisch-Germanischen-Zentralmuseum in Mainz (RGZM), bei Messkampagnen an archäologischen Ausgrabungsstätten mit vielen anderen Hochschulen zwischen Kiel und München. Partner bei der Ausgrabung in Ainos (Türkei) waren das Institut für Geowissenschaften der Uni Köln und die Uni Kiel. Daneben existieren langjährige fruchtbare Zusammenarbeiten mit der Akademie der Wissenschaften und der Literatur in Mainz, dem

Fraunhofer Institut, dem Städte und Gemeindebund, dem Institut für Steinkonservierung sowie vielen weiteren Forschungsinstituten, Museen und Sammlungen. Erheblich intensiviert wurden die Kooperationen mit dem Deutschen Archäologischen Institut Berlin, in deren Rahmen ein umfangreicher, gemeinsamer DFG-Antrag erarbeitet wurde. Auch mit dem Institut für Europäische Geschichte konnten gemeinsame Forschungsinteressen, insbesondere im Bereich der semantischen Modellierung, identifiziert und gemeinsame Entwicklungsarbeiten begonnen werden. Von der Möglichkeit, in Zusammenarbeit mit einer Universität im In- oder Ausland an einer Promotion zu arbeiten, machten 2013 insgesamt fünf Doktoranden Gebrauch.

Kooperationen mit Unternehmen Gerade durch seine Kompetenzen im Bereich der 3D-Informations- und Messtechnik wird das i3mainz auch von Unternehmen als Partner für kleinere und große innovative Projekte gesucht. Hervorzuheben waren hier im Jahr 2013 die Zusammenarbeit mit der Deutschen Bahn AG, ArcTron, Bluestone Technology, Fraport, Firu, Hexagon, Hoesch Bausysteme, Kubit, Metronom und Gerolsteiner. Um für Unternehmen auf dem Markt sichtbarer zu werden, war das Institut wieder auf den Fachleitmessen Control und INTERGEO präsent. Aus dem Projekt 3P-GM – Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping hervorgegangene Resultate wurden auf der Medica der Öffentlichkeit vorgestellt. Die vielen Diskussionen mit Besuchern und Firmenvertretern belegten das vorhandene Potenzial moderner Mess- und Informationstechnik für medizinische Anwendungen.

Öffentlichkeitsarbeit Daneben präsentierte sich das Institut auf dem Mainzer Wissenschaftsmarkt der interessierten Mainzer Öffentlichkeit. Zusammen mit der Lehreinheit und im Rahmen des Ada-Lovelace-Projekts nahm es die Möglichkeit wahr, Schülerinnen und Schüler sowie angehende Studierende, etwa während des Girls-Days oder am Studieninfo-Tag, für das Studium der Geoinformatik und Vermessung zu begeistern. Im Zuge der Einführung des neuen Corporate Design ist auch der Internetauftritt auf technologisch und optisch neue Beine gestellt worden. Die Umstellung erlaubt nun sehr zeitnah und in unterschiedlicher inhaltlicher Tiefe, Forschungsergebnisse und Aktivitäten des Instituts der Öffentlichkeit zu präsentieren, auch um neue Partner gewinnen zu können.

Das Institut 12 Personal 18 Budget 18 Ausstattung 20 Neue Homepage 20 Auszeichnungen 20 Internationalisierung 22 Fachveranstaltungen 28 Short-Term Scientific Missions 30 Promotionen 30 Verbindung zur Lehre

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Das Institut

Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik Mainz

Fachhochschule Mainz Lucy-Hillebrand-Str. 2 55128 Mainz

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Personal

Kooperative Leitung

Prof. Dr. Frank Boochs Geschäftsführender Leiter

Weitere Professoren

Prof. Dr.- Ing. Klaus Böhm Geoinformationssysteme Informationstechnik

Kompetenzzentrum Optische 3D-Messtechnik Geoinformationssysteme Informationstechnik

Tel.: +49 6131 628-1431 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1460 [email protected]

Prof. Dr.-Ing. Jörg Klonowski

Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Prof. Dr. phil. Kai-Christian Bruhn

Prof. Dr.-Ing. Thomas Klauer

Informationstechnik

Kompetenzzentrum Geoinformationssysteme

Kompetenzzentrum Geoinformationssysteme Informationstechnik

Geoinformationssysteme

Tel.: +49 6131 628-1410 joerg [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1438 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1413 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1433 [email protected]

Prof. Dr. Ing. Renate Czommer

Prof. Dr. Karl-Albrecht Klinge

3D-Messtechnik Ortung und Navigation

Geoinformationssysteme

Tel.: +49 6131 628-1439

Tel.: +49 6131 628-1434 [email protected]

[email protected]

Prof. Dr.-Ing. Fredie Kern

Prof. Dr.-Ing. Martin Schlüter

Optische 3D-Messtechnik Informationstechnik

Optische 3D-Messtechnik

Tel.: +49 6131 628-1435 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1440 [email protected]

Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik Mainz

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Mitarbeiter

Fachhochschule Mainz Lucy-Hillebrand-Str. 2 55128 Mainz

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Dipl.-Ing.(FH) Anja Cramer

Stefan Hauth M.Sc.

Jan Klemp M.Sc.

Wissenschaftliche Mitarbeiterin am RGZM für das Kompetenzzentrum

Optische 3D-Messtechnik

Geoinformationssysteme

Tel.: +49 6131 628-1492 [email protected]

Bis April 2013

Tel.: +49 6131 628-1485 [email protected]

Nikolai Bock, M.Eng.

Karina Dingebauer, M. A.

Guido Heinz M.Eng.

Dipl-Ing. Tobias Kohr

Informationstechnik

Wissenschaftliche Mitarbeiterin Öffentlichkeitsarbeit

Wissenschaftlicher Mitarbeiter am RGZM für das Kompetenzzentrum

Geoinformationssysteme

Tel.: +49 6131 628-1452 [email protected]

Bis Juni 2013

Tel.: +49 6131 628-1486 [email protected]

Nicole Bruhn, MA

Thomas Engel, M. A.

Carina Justus, M.Sc.

Gildardo Lozano Vega M.Sc.

Kommunikation Interdisziplinäre Projekte

Geoinformationssysteme Informationstechnik

Kompetenzzentrum Optische 3D-Messtechnik

Informationstechnik

Tel.: +49 6131 628-1474 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1494 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1499 [email protected]

Mathias Burger, M.Sc.

Julia Ganitševa, M.Sc

Dr. Ashish Karmacharya

Dipl.-Ing. (FH) Stefan Mehlig

Optische 3D-Messtechnik

Informationstechnik

Geoinformationssysteme

Optische 3D-Messtechnik

Tel.: +49 6131 628-1454 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1467 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1477 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1483 [email protected]

Celeste Chudyk, M.Sc.

Alice Gundlach, M.A.

Thilo Käsemann, M.Sc.

Waldemar Mordwinzew, M.Sc.

Informationstechnik

Wissenschaftliche Mitarbeiterin Öffentlichkeitsarbeit

Geoinformationssysteme

Optische 3D-Messtechnik Informationstechnik

Tel.: +49 6131 628-1479 [email protected]

Bis August 2013

Tel.: +49 6131 628-1497 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1496 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1475 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1498 [email protected]

Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik Mainz

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Fachhochschule Mainz Lucy-Hillebrand-Str. 2 55128 Mainz

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Songül Polat, M.Sc.

Hung Quoc Truong, M.Sc

Christoph Weiß, M.Sc.

Dipl.-Ing. Falk Würriehausen

Optische 3D-Messtechnik

Informationstechnik

Geoinformationssysteme

Geoinformationssysteme

Tel.: +49 6131 628-1480 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1489 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1490 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1472 [email protected]

Tobias Reich, M. Sc.

Matthias Uhler, M. Sc.

Kompetenzzentrum Optische 3D-Messtechnik

Geoinformationssysteme

Tel.: +49 6131 628-1493 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1481 [email protected]

Yann Ryan

Martin Unold, M. Sc.

Informationstechnik

Informationstechnik

Tel.: +49 6131 628-1484 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1468 [email protected]

Rainer Schütze, M.Sc.

Dipl.-Ing. Jeanette Wachter

Optische 3D-Messtechnik

Informationstechnik Koordination Forschungsprofil

Bis Mai 2013 Tel.: +49 6131 628-1473 [email protected]

Burkhard Tietz M.Sc.

Dr. Stefanie Wefers

Optische 3D-Messtechnik Informationstechnik

Informationstechnik Koordination COSCH-Action Archäologie

Tel.: +49 6131 628-1491 [email protected]

Tel.: +49 6131 628-1471 [email protected]

Neuer Professor Im August 2013 kam Thomas Klauer als neuer Professor an die Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung: Thomas Klauer studierte Bauingenieurswesen mit Schwerpunkt Bauinformatik an der TU Darmstadt. Anschließend arbeitete er zunächst als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Numerische Methoden und Informatik im Bauwesen am Fachbereich Bauingenieurwesen und Geodäsie der TU Darmstadt. Im Rahmen seiner Forschungstätigkeiten beschäftigte er sich mit dem Prozess- bzw. Workflow-Management bei Bauprojekten, räumlichen Gebäudenavigationsmodellen sowie der semantischen Verknüpfung von Prozessen und räumlichen Informationen. Nach Abschluss seiner Promotion war er ab April 2005 als leitender Angestellter für die Konzeptionierung und Entwicklung von innovativen IT-Systemen bei der CIP Ingenieurgesellschaft Darmstadt verantwortlich. Im August 2006 wurde er Berater in IT-Projekten für Kunden der Energie-, Pharma- und Medizintechnikbranche zunächst bei Logica und ab Mai 2008 bei BridgingIT. Er führte Projekte im Betrieb von IT-Systemen, hauptsächlich aber im Umfeld der Softwareentwicklung bzw. -Implementierung durch. Parallel zu seiner Tätigkeit in der Wirtschaft unterrichtete er seit 2005 an der TU Darmstadt. Klauer freut sich, neben der Lehrtätigkeit an der FH Mainz wieder in der Forschung aktiv zu werden, wofür das i3mainz beste Voraussetzungen bietet.

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Budget Im Jahr 2013 standen dem Institut Mittel im Gesamtumfang von 1,44 Mio Euro zur Verfügung, was eine weitere deutliche Steigerung zum Vorjahr bedeu­tet: 2012 waren es noch 1,2 Mio Euro gewesen. Damit hat das Institut seit 2006 durchgehend mehr als 1 Million Euro an Einnahmen pro Jahr zu verzeichen. Diese Mittel wurden vorrangig zur Bezahlung des Personals verwendet.

Ausstattung Das i3mainz verfügt über eine breiten Palette von Geräten, Anwendungen und Software für die Präzisionsmesstechnik. 2013 wurden einige zusätzliche Komponenten erworben. Das Equipments für Kamerakalibrierungen und Überprüfung von Bildverbänden wurde 2013 um die folgenden Komponenten erweitert.

Ein Kamerakalibrierfeld Großes, mobiles, leichtes und trotzdem stabiles ebenes Messfeld (Alucore) zur Kalibrierung auch kurzbrennweitiger Kameras. Die Kameras können durch die leichte Bauweise des Messfeldes auch kalibriert werden, wenn sie stationär fest montiert sind. Zum einen sind durch unterschiedliche Zielmarkengrößen variable Arbeitsabstände möglich und zum anderen können durch die stabile Bauweise und die Anordnung der Zielmarken geometrische Bedingungen – wie Ebenheit oder Geradheit – in den Rechenprozess einfließen.

3D Kalibrierkörper Sechs massive 3D Kalibrier- und Referenzkörper in Pyramidenstupfform mit dreiseitiger Grundfläche, die anhand ihrer ebenen Seitenflächen und dort aufgebrachter photogrammetrischer Referenzmarken zur Stabilisierung von Bildverbänden und zur Vereinigung von Lasertracker- und Photogrammetrie Systemen eingesetzt werden. Durch ein speziell eingelassenes Gewinde lassen sich die Referenzkörper mit unterschiedlichen Stativkonstellationen nutzen. Für das Projekt TakeIT wurden folgende Materialan angeschafft:

3D-Kamera

Abb. 1:

Kalibrierkörper

Abb. 2:

Kalibrierfeld

Abb. 3:

3D Kalibrier- und Referenzkörper

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Abb. 1

Eine sehr kleine, kompakte 3D-Kamera (camboard nano von der Firma PMD-Tec), basierend auf dem TOF-Prinzip (Time Of Flight) mit einer enormen Bildrate von 90 HZ bei einer Bild- und 3D-Auflösung von 160x120 Elementen.

Hochauflösende Industriekamera Ein monochrome Industriekamera der Firma SVS Vistek zur gemeinsamen Nutzung als System mit der TOF-Kamera, welche durch ihre 4 Megapixel Auflösung die geringe Informationsdichte der TOF-Kamera kompensiert. Trotz ihres rauscharmen 1“ CCD-Sensors besitzt sie noch eine echtzeitfähige Bildrate von 41 HZ.

Zubehör zur Industriekamera Lichtstarkes Megapixelobjektiv mit einer Brennweite von 12 mm der Firma Kowa, welches für 4/3“-Sensoren geeignet ist und somit den optimalen Bildbereich der monochromen Kamera einfängt, um möglichst verzeichnungsfreie Bildverarbeitung zu gewährleisten.

Kalibrierfeld für TOF-Kamerasystem Ein ebenes, mobiles und leichtes Kalibrierfeld im DIN A1 Format aus Alucore der Stärke 25 mm, bedruckt mit Kreismarken von 60 mm Durchmesser, um der geringen Auflösung der TOF-Kamera Rechnung zu tragen. Die Kreismarken können im Rahmen einer Bündelausgleichung alleine durch ihre Farbkodierung zugeordnet werden. Es dient zur Kalibrierung von TOF-Kameras und TOF-Kamera-Systemen, bei Arbeitsabständen von 0,5 -1 m.

Abb. 2

Abb. 3

Abb. 1:

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Die neue Homepage des i3mainz: www.i3mainz.fh-mainz.de

Neue Homepage Im Oktober 2013 ging die neue Website des Instituts www.i3mainz.fh-mainz.de online. Vorausgegangen waren umfangreiche Konzeptionsphasen und die Evaluierung geeigneter Frameworks für eine effiziente, technisch robuste und auch mittelfristig ressourcenschonende Administration des Webauftritts. Grundlage für die visuelle Gestaltung ist das im vorigen Jahr erarbeitete Corporate Design des i3mainz, das im Rahmen einer hochschulinternen Kooperation mit dem Fachbereich Gestaltung entstand. Die in diesem Rahmen entwickelten gestalterischen Prinzipien sorgen besonders bei dem Webauftritt für eine übersichtliche und moderne Darstellung der Inhalte. Bei Konzeption und Umsetzung wurde ein spezielles Augenmerk darauf gerichtet, die Aktivitäten des Instituts für Besucher der Website besser zu erschließen. Dazu verlinkt die Seite sachlich verwandte Beiträge sehr stark miteinander und schlägt abhängig von der Navigation weitere Inhalte vor, was eine interessensorientierte Erkundung ermöglicht. Dabei wird von verschiedenen Seiten auf eine zentrale Suchseite geleitet, die sowohl eine textbasierte Suche als auch das Filtern anhand verschiedener Parameter ermöglicht. Technisch wurde die Seite von Tobias Kohr und Matthias Uhler mit dem Open Source Content Management Systems (CMS) Drupal umgesetzt.

Auszeichnungen Innovationspreis 2013 Prof. Dr.-Ing. Klaus Böhm erhielt am 3. Dezember 2013 in Koblenz gemeinsam mit Torsten Sehlinger, Geschäftsführer der Bluestone Technology GmbH in Woerrstadt, den Innovationspreis 2013 aus der Hand von Wirtschaftsministerin Eveline Lemke. Prof. Böhm und sein ehemaliger Student wurden in der Kategorie Kooperation für ein System zur Erstellung eines persönlichen Pollen und Beschwerdeprofis ausgezeichnet.Der Innovationspreis, einer der ältesten derartigen Preise in Deutschland, wird jährlich gemeinsam vom rheinland-pfälzischen Wirtschaftsministerium und den Arbeitsgemeinschaften der Industrie- und Handelskammern und Handwerkskammern in Rheinland-Pfalz ausgelobt.

Internationalisierung Die internationale Ausrichtung des i3mainz zeigte sich 2013 in mehreren Kooperationen, Messkampagnen und Projekten. Bei dem EU-Projekt „Colour and Space in Cultural Heritage“ (COSCH) steht der optimierte Einsatz von Messtechnik für die Dokumentation von Bauwerken, Kunstgegenständen und anderen Objekten des kulturellen Erbes im Fokus. Das Projekt fördert den Austausch zwischen Restauratoren, Konservatoren, Archäologen und Kunsthistorikern sowie Ingenieuren und Informatikern auf europäischer Ebene. Initiator und Leiter ist Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs. Seit September ist Dr. Stefanie Wefers für die Koordination und wissenschaftliche Betreuung des Projekts zuständig. Neben seinen deutschen Mitarbeitern beschäftigte des Institut 2013 Forscher aus Nepal, Vietnam und Mexiko. Ein regelmäßiger Studierendenund MitarbeiterInnenaustausch besteht zwischen der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung beziehungsweise dem i3mainz mit der Université de Bourgogne in Dijon (Frankreich), der University of Nebraska/Omaha (USA) und der Universität von Gävle (Schweden). Sporadisch existiert auch ein Austausch mit der Gunadarma Universität Jakarta (Indonesien) und der Universität Amman (Jordanien). Das am RGZM seit 2012 laufende Projekt zur Untersuchung der Hafen- und Handelstadt Ainos an der Nordägäis in antiker und byzantinischer Zeit wurde auch 2013 vom i3mainz durch die Bereitstellung von Messgeräten unterstützt. Für das deutsch-französische Kooperationsprojekt „HiGeoMes“ liefert das i3mainz ein webbasiertes Geoinformationssystem, in dem Text- und Ortsdaten für die Erforschung von Obermesopotamien im 2. vorchristlichen Jahrtausend (heute auf dem Territorium des Iraks, Syrien und dem Südosten der Türkei) zusammengeführt werden. Die Ergebnisse stellte Prof. Kai-Christian Bruhn im März auf der CAA in Perth, Australien und zuvor in Berlin vor. Vom 06.-08. Mai 2013 fand in Xi’an / China die Konferenz „Sustainable Documentation in Archaeology. Technological perspectives in excavation and processing“ statt. Das RGZM, das Archäologische Institut der Provinz Shaanxi und das i3mainz, Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik der Fachhochschule Mainz organisierten die Konferenz.

Abb. 1

Abb. 2

Abb. 2:

Torsten Sehlinger, Wirtschaftsministerin Eveline Lemke, Prof. Klaus Böhm

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Fachveranstaltungen Workshop „Grundlagen zu Forschungsdateninfrastrukturen in der Archäologie“, Campus FH Mainz Archäologen brauchen Kenntnisse in der Datenverarbeitung. Sie müssen ihre Messergebnisse langfristig abrufbar machen, um sie weiter verarbeiten zu können. Für sie veranstalteten Kai-Christian Bruhn, Tobias Kohr und Thomas Engel vom i3mainz im Februar den Workshop „Grundlagen zu Forschungsdateninfrastrukturen in der Archäologie“. Die Geoinformatiker ver­mittelten dabei Wissenschaftlern der Jo­hannes Gutenberg-Universität Mainz, des Römisch-Germanischen Zentralmuseums (RGZM) und des Landesamtes für Denkmalpflege Hessen die Grundlagen raum­bezogener Forschungsdateninfrastrukturen in den Altertumswissenschaften. Neben Datenbanken- und Geodatengrundlagen standen GIS-Analytik und webbasierte Forschungsportale im Fokus. Ziel des Workshops war es, die Archäologen für die Notwendigkeit einheitlicher Datenstrukturen zu sensibi­lisieren. „Diese Datenstrukturen gewährleisten eine nachhaltige Datenhaltung und einen kontrollierten und anwendungsneutralen Zugang zu interdisziplinären Forschungsdatenbeständen“, erklärte Thomas Engel. Aus dem Workshops entstand ein Anforderungskatalog, der im Rahmen des Projektes „Studien zur Dynamik neolithischer Gesellschaften“ des RGZM umgesetzt werden soll.

Interdisziplinär und International: Spring Meeting des EU-Projektes COSCH Im Rahmen des EU-Förderprogram­mes COST diskutierten am 26./27. März 2013 an der Fachhochschule Mainz rund 90 Wissenschaftler aus 22 europäischen Ländern über „Farbe und Raum im kultu­rellen Erbe“ (Colour and Space in Cultural Heritage - COSCH). Geleitet wird das Projekt von Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs, Geschäftsführender Leiter des i3mainz.

Das auf vier Jahre angesetzte EU-Projekt fördert in erster Linie den Wissensaustausch, die optimierte prak­tische Anwendung und die theoretische Auseinandersetzung mit Verfahren zur optischen 3D- und Multispektralmessung für die Dokumentation von Objekten des kulturellen Erbes. Im Vordergrund steht die Förderung des gemeinsamen Ver­ständnisses zwischen Restauratoren, Konservatoren und Kunsthistorikern sowie Ingenieuren, Informatikern und Ar­chäologen, um zu einem bestmöglichen Ergebnis beim Einsatz moderner Technologie zu kommen. Angesichts der Vielschichtigkeit der Fragestellung ist ein funktionierendes Netzwerk sehr wichtig. „Um die Beschaf­fenheit eines Kunstgegenstandes zu bestimmen, ohne diesen zu berühren, sind Techniken wie Laserscanning, 3D-Photogrammetrie, Multispektralmesstechnik unerlässliche Arbeitsmittel“, erklärt Frank Boochs. „Hier ist eine enge Zusammenarbeit zwischen Kunst und Technik Voraussetzung. Insofern hoffen wir in den nächsten Jahren, insbeson­dere auf diesem Gebiet, europaweit neue Empfehlungen geben und einheit­ liche Normen vorbereiten zu können.“ Beim Spring Meeting in Mainz wurden in fünf Arbeitgruppen insgesamt 25 Präsentationen gezeigt. Besonders große Resonanz fanden die Vorträge von Ruven Pillay vom Pariser Louvre mit dem Titel „Remote Visualization of Extremely High Resolution Multispect­ral Data“ und von Miroslav Hain (Slovak Academy of Sciences), der über „X-ray Microtomography for 3D imaging of Cultural Heritage Artefacts“ berichtete. Die große Bandbreite der The­men innerhalb des Projektes zeigte sich während der beiden Veranstal­tungstage deutlich. Zum Abschluss diskutierten Teilnehmer gemeinsam erste Zwischenergebnisse und das weitere Vorgehen in den Gruppen. „Die Präsentationen der Teilneh­mer waren von sehr hoher Qualität und bilden eine gute Ausgangsbasis für jede der fünf Arbeitsgruppen“, freute sich Boochs. „Nun liegt es an allen Projekt­ teilnehmern, COSCH in den kommenden vier Jahren erfolgreich weiter zu führen.“

Abb. 1:

Teilnehmer des Workshops „Grundlagen zu Forschungsdateninfrastrukturen in der Archäologie“

Abb. 2:

Wegweiser zum Spring Meeting des EU-Projektes COSCH

Abb. 1

Abb. 3

Abb. 3:

Teilnehmer des Spring Meetings des EU-Projektes COSCH

Abb. 2

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Internationale Konferenz und Workshop, Xian & Sanyuan, China Vom 9. bis zum 16. Mai fand die internationale Konferenz mit anschließendem Workshop „Introduction into approaches and techniques for digital documentation on archaeological excavations“ zu nachhaltiger Dokumentation in der Archäologie mit Guido Heinz vom RGZM und Tobias Reich vom i3mainz in Xi’an/China statt. Die Idee dazu entstand aus den Erfahrungen der über 20jährigen Kooperation der drei Veranstalter, RGZM, Archäologisches Institut in Xi’an und Fachhochschule Mainz sowie aus aktuellen Fragestellungen. Der Workshop umfasste theoretische Einführungen, praktische Beispiel- und Übungsanwendungen am Rechner sowie Dokumentationsarbeiten im Feld und ihre Auswertung unter der Vorgabe, hauptsächlich lizenzfreie Open-Source-Produkte zu verwenden.

COSCH-Meeting in London Vom 23.-25.09.2013 trafen sich Wissenschaftler aus EU-Ländern, um verschiedene Aspekte der Weltkulturgut-Erhaltung zu diskutieren. Dabei ging es vor allem um Ideenaustausch, neueste Forschungsmethoden und künftige Partnerschaften. Am Vormittag des 23. Septembers 2013 boten Dr. Kirk Martinez und Lindsay McDonald am University College London einen „Imaging-Workshop“ an. Die Teilnehmer konnten sich dabei ein Bild davon machen, mit welchen Mitteln Kulturgüter dokumentiert und visualisiert werden können. Vorgestellt wurden: • Ein Farb-Laser-Scanner von Arius 3D • Low-Cost Hand-Scanner • PTM/RTI Dome-Aufnahmen • Projekte am Petrie Museum für Ägyptologie Nach der Mittagspause folgte eine Vortragsreihe mit anschliessender Diskussion: What makes push-broom hyperspectral imaging advantageous for art applications? Von Timo Hyvärinen, SPECIM, Spectral Imaging Ltd., Oulu. Hierbei ging es um einen Vergleich zwischen hyperspektralen “push-broom” Verfahren und optischen Filter-Techniken. Optical 3D-sensors in Cultural Heritage – potentials and limits. Von Prof. Gerd Häusler, Institute of Optics University of Erlangen-Nuremberg. Dieser Vortrag beschäftigte sich mit grundsätzlichen, physikalischen Limitierungen von derzeit in der Archäologie verwendeten Aufnahmetechniken, sowie einem Ausblick auf künftige Entwicklungen im Bereich der optischen 3D Sensoren.

Sensing data from ancient coins, pottery fragments and archaeological manuscripts. Von PD Dr. Martin Kampel, Vienna University of Technology. In diesem Vortrag ging es um Aufnahmetechniken und allgemeine Voraussetzungen automatischer Dokumentation archäologischer Funde. Photogrammetric calibration procedures for proper camera-based cultural heritage documentation. Von Dr. Jose Luis Lerma, Polytechnic University of Valencia. Thema dieses Vortrags waren aktuelle Kamera-Kalibriertechniken und deren Auswirkung auf die Dokumentations-Resultate. Color sampling for digitized 3D models: technologies and issues. Von Roberto Scopigno, Visual Computing Laboratory Pisa. Dieser Vortrag fasste die derzeit zur Verfügung stehenden Methoden zur Dokumentation von Farbinformationen von Kulturgütern und deren Limitierungen zusammen. Am Abend hielt Stuart Robson, Professor für Photogrammmetrie und Laser-Scanning am University College London einen Vortrag mit dem Titel: „There and back again – Heritage Recording with photogrammetry yesterday, today and tomorrow.” Dabei wurde die historische Entwicklung photogrammetrischer Dokumentations-Verfahren beginnend ab 1820 zusammengefasst dargestellt. Am Dienstag den 24. September fanden Diskussionen innerhalb der einzelnen Arbeitsgruppen (Working Groups) statt. Working Group 1, unter Leitung von Prof. Markku Hauta-Kasari and Marcello Picollo, beschäftigt sich mit spektraler Objektdokumentation. Working Group 2 , unter Leitung von Prof. Robert Sitnik and Dr. Zoran Ognjanovic, beschäftigt sich mit räumlicher Objektdokumentation. Working Group 3, unter Leitung Prof. Alain Trémeau and Dr. Orla Murphy, beschäftigte sich mit Algorithmen und Prozeduren. Working Group 4, unter Leitung von Dr. Christian Degrigny and Dr. Sergey Kucheryavskiy, beschäftigt sich mit der Analyse und Wiederherstellung von archäologisch relevanten Oberflächen und Objekten. Working Group 5, unter Leitung von Dr. Selma Rizvić and Dr. Despoina Tsiafaki, beschäftigt sich mit der Visualisierung und Verbreitung von dokumentierten Kulturgütern. Anschließend wurden die Ergebnisse der Gruppengespräche in einer Plenarsitzung zusammenfassend an die Teilnehmer der anderen Gruppen mitgeteilt. Am Abend tagte das Management Komitee. Am Mittwoch, dem 25. September, trafen sich die „Early-Stage-Researcher“. In einer kleinen Vortragsreihe stellten Sie sich selbst und Ihre Projekte vor.

Abb. 1:

Abb. 1

Abb. 2

Guido Heinz spricht auf der Internationalen Konferenz „Sustainable Documentation in Archaeology“ in Xi’an / China.

Abb. 2:

Teilnehmer des COSCH-Meetings in London

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Workshop an der Universität Mainz: Bioaerosol Analysis Network and Geoinformatics (BANG) Am 11. Oktober 2013 organisierten die Universität Mainz (Arbeitsgruppe Després) und das i3mainz (Arbeitsgruppe Prof. Müller) einen Workshop zu den derzeit laufenden gemeinsamen Arbeiten. In einem ersten Vortrag gaben Dr. Viviane Després, Daniel Pickersgill und Tobias Könemann eine Einführung in das BANG-Projekt. Dabei standen Messtechniken von Bioaerosolen, die Bioaerosol-Datenbank, sowie die Ziele von BANG im Vordergrund: Das System soll die Bioaerosol-Daten mit anderen räumlichen Daten integrieren, um eine Analyse der Umgebung auf die am Sensor gemessenen Daten zu ermöglichen. Tobias Kohr und Thomas Engel vom i3mainz stellten anschließend die Technologie des Systems vor. Neben grundlegenden Konzepten gingen sie dabei genauer auf die verschiedenen Datenquellen, die interoperable Bereitstellung der Bioaerosol-Sensordaten und Analysefunktionalitäten ein. Zudem wurde ein erster Prototyp der Anwendung präsentiert. Ein Hauptziel des Workshops war es, zwei externen Interessenten das Projekt zu präsentieren, von deren Know-How zu profitieren und Möglichkeiten der Zusammenarbeit zu erörtern. Dr. Benno Kleinhenz von der Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP) referierte zur „Optimierung der wetterbasierten Prognose von luftbürtigen landwirtschaftlichen Schaderregern“. Dr. Bernhard Vogel vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) rundete das Programm mit seinem Vortrag „Numerische Simulationen zur Ausbreitung biologischer Partikel auf der regionalen bis kontinentalen Skala“ ab. In einer abschließenden Diskussion tauschten sich die verschiedenen Parteien über Qualitäten, Unsicherheiten und zukünftiges Potential von BANG aus.

Gründung des „Netzwerk DHMainz“ Seit Bestehen des i3mainz liegt einer der Forschungsschwerpunkte in der Kooperation mit geisteswissenschaftlichen Fächern und Institutionen, die den Fortschritt der digitalen Methoden namentlich in der Archäologie vorantreibt. Dieses Engagement, das im „Kompetenzzentrum für Raumbezogene Informationstechnik in den Geisteswissenschaften“ gebündelt ist, zählt zu einer Reihe von Initiativen an weiteren Mainzer Forschungsinstituten, die auf den Wandel in den Geisteswissenschaften reagiert und entsprechende Expertise aufgebaut haben.

Insbesondere die verstärkten Forschungskooperationen des i3mainz mit dem Institut für Geschichtliche Landeskunde an der Universität Mainz e.V. (IGL) und der Digitalen Akademie an der Akademie der Wissenschaften und der Literatur Mainz zeigt das enorme Potential sich ergänzender Kompetenzen in einem Wissenschaftsfeld, das seit einigen Jahren unter den Begriffen Digital Humanities oder eHumanities in den geisteswissenschaftlichen Fächerkanon getreten ist. In einem weit gefassten Sinn beschäftigen sich die Digital Humanities mit den Möglichkeiten und Konsequenzen, die sich aus den Auswirkungen des Informationszeitalters auf die Wissenschaftspraxis ergeben: Der webbasierte Zugriff auf Sammlungs- und Archivbestände aggregiert Informationen in ungekannter Quantität und zunehmender Qualität. Gleichzeitig ermöglicht die Informationstechnologie die Vernetzung und Auswertung dieser Daten in einer Art und Weise, die alte Fragestellungen neu beantwortet und bisher unbearbeitete Problemfelder erschließt. In einigen Geisteswissenschaften etablieren sich neue Fächer, die vorher als interdisziplinäres Forschungsfeld galten. Daneben ist aber mittlerweile auch die alltägliche Arbeit in vielen geistesund sozialwissenschaftlichen Fächern von digitalen Abläufen durchdrungen und die daraus folgenden Konsequenzen für eine wissenschaftlich nachhaltige Strategie im Umgang mit Information müssen berücksichtigt werden. Die Ausgestaltung dieser Transformationsprozesse in den Geisteswissenschaften ist eine zentrale Aufgabe der Digital Humanities. Sie muss auf vielen Ebenen gleichzeitig ansetzen und beachten, dass der technologische Fortschritt an Dynamik noch gewinnen wird, Veränderung also auch in Zukunft gestaltet werden muss. Viele Wissenschaftsinstitutionen in Mainz haben auf diesen Wandel reagiert und Forschergruppen aufgebaut, die diesen Prozess begleiten. Neben den genannten Kooperationspartnern des i3mainz sind hier insbesondere das Institut für Europäische Geschichte Mainz (IEG) und der Digital Humanities Service der Universiätsbibliothek Mainz zu nennen. Gemeinsam haben diese Institutionen auf Initiative von Kai-Christian Bruhn in den Räumen der FH Mainz am 6. November 2013 den offenen und informelle Verbund „Netzwerk DHMainz“ gegründet (dhmainz.net), der sich der engeren Vernetzung der Forschungsinstitutionen, der Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses und der wissenschaftlichen Kooperation sowie der Verankerung der Digital Humanities in der Mainzer Hochschulund Forschungslandschaft widmet. Die Mainzer Wissenschaftsallianz unterstützt seither die Arbeit des Netzwerks. Für das Jahr 2014 sind gemeinsame Aktionen und Maßnahmen geplant.

Abb. 1:

Abb. 1

Prof. Hartmut Müller, Nikolai Bock, Tobias Kohr und Thomas Engel in gemütlicher Runde beim Workshop an der Universität Mainz: Bioaerosol Analysis Network and Geoinformatics (BANG).

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Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik Mainz

Short-Term Scientific Missions Colour and Space in Cultural Heritage, Short Term Scientific Mission in Warschau, Polen Short-Term Scientific Missions (STSM) ermöglichen jungen Wissenschaftlern den Besuch ausländischer Institute, um neue Techniken zu erlernen oder Instrumente einzusetzen, die im eigenen Labor nicht verfügbar sind. Von 2. November bis 2. Dezember 2013 verbrachte Waldemar Mordwinzew eine STSM am Institute of Micromechanics and Photonics in Warschau. Dort wollte er die vom Gastinstitut eingesetzten Methoden zur Erstellung von 3D Modellen, der geometrischen und radiometrischen Kalibrierung kennenlernen. Die Genauigkeit rekonstruierter 3D Modelle variiert mit der Qualität der Eingangsdaten, welche wiederum durch das verwendete Instrument vorgegeben wird. Um sicherzugehen, dass das verwendete Instrument den erwarteten Qualitätsanforderungen entspricht, wird vor jeder Messepoche eine Kalibrierung durchgeführt. Dabei bedient sich der Dokumentierende verschiedener mathematischer Ansätze, welche an die verwendete Hardware angepasst werden. Bei der Rekonstruktion von 3D Modellen kann die Genauigkeit in eine geometrische und radiometrische (Farbe) Komponente aufgeteilt werden. Am i3mainz werden 3D Modelle mit Instrumenten erstellt, welche aus zwei Kameras bestehen, wobei deren gegenseitige Lage bekannt ist. Die Kalibrierung wird mittels Bündelblockausgleichung durchgeführt. Das Gastinstitut verwendet ein Instrument mit nur einer Kamera und einem Projektor (Bild 1), dessen Kalibriermodell auf Polynominterpolation beruht. Zu untersuchen war, ob Teile dieser Methode verwendet werden können,

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Abb. 1:

um die Genauigkeit der geometrischen Kalibrierung am i3mainz zu steigern. Das Gastinstitut führt auch radiometrische Kamerakalibrierungen durch, um die Qualität der aufgenommenen Farbinformation zu überprüfen. Zu untersuchen war, ob eine verbesserte radiometrische Genauigkeit sich auch in der geometrischen Genauigkeit widerspiegelt. Waldemar Mordwinzew lernte die geometrische Kamera-Kalibrierung des Gastinstitutes kennen. Anders als in der Bündelblockausgleichung (BA), in der nur Kameras kalibriert werden, besteht das Verfahren aus zwei Schritten, in denen die Kamera und der Projektor von einander unabhängig kalibriert werden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass für die Rekonstruktion von Objekten nur eine Kamera benötigt wird. Dadurch können Kosten für Gerätschaften und mathematische Komplexität reduziert werden. Darüber hinaus lernte Mordwinzew die radiometrische Kalibrierung anhand einer Beispiel-Kalibrierung kennen. Als erweitertes Hintergrundwissen wurde auch der Quellcode der verwendeten Programme weitergegeben. Das Gastinstitut begann vor kurzem mit der Forschung an BA-Modellen. Als Wissenstransfer hielt Mordwinzew eine Vorlesung über das am i3mainz verwendete BA-Modell und die Kleinste-Quadrate-Methode. Zur Vorlesung gab er Quellcodeteile verschiedener Ausgleichungsmethoden weiter. Neben der mathematischen Theorie der BA führt er auch praktische Übungen durch. Dabei wurde die Dokumentation von Kulturgut beaufsichtigt (Bild 2). Geplant ist nun das Verfassen von zwei Artikeln in Kooperation mit dem Warschauer Institut. Im ersten soll die Leistung der BA einer „Structured-Light-Projection“ sowie einer neu entwickelten Methode gegenüber gestellt werden. Im zweiten Artikel soll die verbesserte Berechnung von radiometrischen Kalibrierungen durch aktuellen Kleinste-Quadrate-Techniken dargelegt werden.

Abb. 1

Abb. 2

Structured Light Projection. Quelle: Odwzorowanie kształtu obiektów trójwymiarowych z wykorzystaniem owietlenia strukturalnego, Robert Sitnik, 2009

Abb. 2:

Dokumentation von Kulturgütern unter Anwendung von Bündelblockausgleichung.

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Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik Mainz

Promotionen Aufgrund erfolgreicher Kooperationen mit Universitäten im In- und Ausland kann den Mitarbeitern in einigen Projekten die Gelegenheit zur Promotion angeboten werden.

Dr. Camille Simon Chane Seit Dezember 2013 liegt die Dissertation von Dr. Camille Simon Chane aus Frankreich in digitaler Form vor. Ihr Titel lautet: Integration of high re-

solution spatial and spectral data acquisition systems for monitoring purposes in cultural heritage applications. Sie entstand als kooperative Promotion zwischen dem i3mainz und der Université de Bourgogne im Rahmen des Projekts Kombinierte Erfassung von 3D- und Multispektraldaten mit Hilfe optischen Trackings. Betreut wurde sie von Prof. Marzani, und Prof. Boochs.

Dr. Quoc Hung Truong Ebenfalls als kooperative Promotion zwischen dem i3mainz und der Université de Bourgogne, betreut durch Prof. Voisin und Prof. Boochs, entstand die Dissertation von Quoc Hung Truong aus Vietnam, die er am 15.11.2013 erfolgreich verteidigte. Sie trägt den Titel

Knowledge based 3D point cloud processing und entstand im Rahmen des Projekts Wissensbasierte Detektion von Objekten in Punktwolken für Anwendungen im Ingenieurbereich (WiDOP).

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Verbindung zur Lehre

Abb. 1:

Dr. Camille Simon Chane

Abb. 2:

Dr. Hung Quoc Truong

Abb. 1

Erste akademische Jahresfeier Am 8. Juni 2013 fand in der Aula des Campus zum ersten Mal die akademische Jahresfeier der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung statt. In diesem neuen Rahmen erhielten 23 Bachelor-, 9 Masterabsolventen und 11 Absolventen des Berufsbegleitenden Masterstudiengangs Geoinformatik ihre Bachelor- und Masterurkunden. Den Festvortrag zum Thema „Erneuerbare Energien - unterstützt durch GIS und Landmanagement“ hielt Prof. Martina Klärle, Professorin der Fachhochschule Frankfurt. In ihrem Vortrag erläuterte die bundesweit als Expertin anerkannte Gastrednerin, welchen Beitrag Vermessungsingenieure und Geoinformatiker zur Energiewende leisten können mit ihrer Fähigkeit, Geodaten zu analysieren und zu visualisieren. Viele der geehrten Absolventen hatten ihre Abschlussarbeit am Institut bearbeitet und die Möglichkeit wahrgenommen, an aktuellen Forschungsprojekten im In- und Ausland mitzuwirken und dabei wissenschaftliche Arbeitsweisen kennenzulernen und einzuüben. Für einige Absolventen war die Anfertigung ihrer Abschlussarbeit Höhepunkt und Abschluss ihrer Mitarbeit am Institut im Rahmen von Auslandspraktika und teilweise mehrjähriger Tätigkeit als wissenschaftliche Hilfskraft. Als Gäste nahmen auch Vertreter von Fachverbänden und Projektpartner des Instituts aus der Wirtschaft und der Öffentlichen Verwaltung an der akademischen Jahresfeier teil. Auf diese Weise wurde die seit jeher enge Verbindung von Forschung und Lehre im Bereich Geoinformatik und Vermessung an der Fachhochschule Mainz weiter gepflegt und intensiviert. Der bemerkenswerte Erfolg der ersten akademischen Jahresfeier hat zur gemeinsamen Entscheidung von Institut und Lehreinheit geführt, diese Veranstaltung auch in den kommenden Jahren auszurichten und nach Möglichkeit weiter auszubauen.

Abb. 3

Abb. 3:

Abschlußphoto der Absolventen und Professoren

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Abb. 2

Masterabsolventinnen und -absolventen:

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Bachelor- und Masterarbeiten Die folgenden Bachelor- und Masterarbeiten sind 2013 von Studierenden der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung in Kooperation mit dem i3mainz entstanden:

Bachelor: • Johannes Adam: Bearbeitung von LiDARDaten mit LAStools Betreuer: Prof. Dr. phil. Kai-Christian Bruhn • Philipp Arent: Kalibrierung von GNSS– Nutzerantennen Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jörg Klonowski • Jens Bingenheimer: GIS-gestützte Rekonstruktion und Visualisierung einer jungsteinzeitlichen Siedlung Betreuer:Guido Heinz M.Eng • Raphael Bretscher: 3D-Aufnahme und Visualisierung der Kirche von Mainz Hechtsheim Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Jörg Klonowski • Julien Denis: Entwurf und Erprobung einer Prozesskette für Photogrammetry-ondemand mit einem Tragschrauber Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Schlüter • Andre Diederich: Einsatz von 3D-Modellen für die Dokumentation und Analyse prähistorischer Skulpturen Betreuer: Prof. Dr. phil. Kai-Christain Bruhn • Linda Gode: Geodaten zur Landschaftsarchäologie Obermesopotamiens: Geomorphologie und Kostenkarten Betreuer: Prof. Dr. phil. Kai-Christian Bruhn • Christina Kern: Entwicklung einer Fachschale für das GIS CAIGOS 11 zur Auswertung eines Leitungsanlagenbestandes für statistische Zwecke Betreuer: Prof. Dr. phil. Kai-Christain Bruhn • Jan Hendrik Mahle: Visualisierung von Wetter- und Energieverbrauchsdaten Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Karl-Albrecht Klinge • Morad Lahriq: Structure from Motion für das Verwitterungsmonitoring Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs • Alea Paukstadt: Untersuchungen zur Erstellung einer Basemap mit Open SourceTools Betreuer: Prof. Dr. phil. Kai-Christian Bruhn

• Timo Schorb: 3D-Modellierung eines Römerschiffes aus Laserscandaten Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller • Christian Schütz: Konzeption eines Webviewers zur Echtzeit-Schattierung von Normal Maps als Web Map Service (WMS) Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs • David Schumann: Optimierung von Dokumentationsprozessen für die Bauforschung Betreuer: Guido Heinz M. Eng. • Christian Wiemers: Evaluierung der Prozessierung und Bereitstellung von Normal Maps als Web Map Service (WMS) Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs

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Abb. 1:

Florin Aubele

Abb. 2:

Carina Justus

Abb. 3:

Songül Polat

Abb. 4:

Andreas Salden

Abb. 5:

Robert Schäfer

Abb. 6:

Marcel Stephan

Abb. 7:

Florian Thiery

Abb. 8:

Christoph Weiß

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Stefan Sebastian Weiß

Abb. 1

Abb. 2

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Abb. 4

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Abb. 7

Abb. 8

Abb. 9

Master: • Florin Aubele: Geographischer und topologischer Kontext für die Analyse von Diagnosedaten Betreuer: Prof. Dr. Karl-Albrecht Klinge • Carina Justus: Zügige, ergonomische, realitätsnahe Reproduktion von Objekten mit einem Faro-3D-Messgelenkarm unter Rhinoceros Version 5.0 Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Schlüter • Songül Polat: Evaluierung und Entwicklung von Registrierungsverfahren auf Bild- und 3D-Daten im Kontext des„Bin Picking“ Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs • Andreas Salden, Auswahl und prototypische Entwicklung eines Regelwerksmoduls für die Diagnoseplattform Infraview Betreuer: Prof. Dr. Karl-Albrecht Klinge • Robert Schäfer: Ingenieurgeodätische Anwendungen für Modulare Digitalkameratachymeter Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Schlüter • Marcel Stephan: Räumliche Daten des Gesundheitswesens und INSPIREDatenspezifikationen Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller • Florian Thiery: Semantic Web und Linked Data: Generierung von Interoberabilität in archäologischen Fachdaten am Beispiel römischer Töperstempel (GeInArFa) Betreuer: Prof. Dr. phil. Kai-Christian Bruhn • Christoph Weiß: Architekturkonzept und Umsetzung der Bereitstellung von ortsbezogenen Wetterdaten für Betreiber von Infrastrukturanlagen Betreuer: Prof. Dr. -Ing. Karl Klinge • Stefan Sebastian Weiß: Prototypische Bereitstellung amtlicher kommunaler Geobasisinformationen über eine API, dargestellt an einem ausgewählten Beispiel Betreuer: Prof. Dr. -Ing. Karl Klinge

Projekte 38 56 78 94

Schwerpunkt Kompetenzzentrum Schwerpunkt Optische 3D-Messtechnik Schwerpunkt Geoinformationssysteme Schwerpunkt Informationstechnik

Schwerpunkt Kompetenzzentrum „Raumbezogene Informationstechnik in den Geisteswissenschaften“ 38 40 42 46 48 50

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Informationstechnik und Archäologie Dokumentationsarbeiten in der thrakischen Hafenstadt Ainos Konferenz und Workshop in Xi’an / China Datenbanken und IT-Tools für die archäologische Forschung Digitale Dokumentationen – von der 3D-Aufnahme zur 3D-Kopie Hochgenaue geometrische Erfassung der Oberflächendegradation an Kulturgütern Geometrische und visuelle Dokumentation zersetzter Holzkisten mit menschlichen Überresten einer unberührten Gruft

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Informationstechnik und Archäologie

Projektmitarbeiter - Dipl.-Ing. (FH) Anja Cramer, Guido Heinz M.Eng. Laufzeit - Seit 1997 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Motivation Zwischen dem RGZM und dem i3mainz besteht seit 20 Jahren eine enge Zusammenarbeit, die seit April 1997 im Projekt „Informationstechnik und Archäologie“ organisiert ist. Dabei werden neue Entwicklungen aus der Vermessungstechnik, Geoinformatik und Informationstechnik hinsichtlich ihrer Anwendungsmöglichkeiten in den Fachbereichen Geschichte, Archäologie und Denkmalpflege untersucht. Um eine möglichst enge Zusammenarbeit in gemeinsamen Projekten zu gewährleisten, arbeiten Mitarbeiter vom RGZM direkt am i3mainz. Guido Heinz koordiniert die gemeinsamen Projekte.

Aktivitäten Auch 2013 konnten sowohl Projekte aus den Vorjahren fortgeführt und abgeschlossen als auch neue Ideen umgesetzt werden. In diesem Rahmen entstanden auch einige interessante Bachelor- und Masterarbeiten. Ein wichtiger Termin für 2013 war die internationale Konferenz mit anschließendem Workshop zu nachhaltiger Dokumentation in der Archäologie in Xi’an/China. Die Idee dazu entstand aus den Erfahrungen der über 20jährigen Kooperation der drei Veranstalter, RGZM, Archäologisches Institut in Xi’an und Fachhochschule Mainz sowie aus aktuellen Fragestellungen. Der Workshop umfasste theoretische Einführungen, praktische Beispielund Übungsanwendungen am Rechner sowie Dokumentationsarbeiten im Feld und ihre Auswertung unter der Vorgabe, hauptsächlich lizenzfreie Open-Source-Produkte zu verwenden. Im Sommer 2013 führte das Institut im interdisziplinären Projekt „Dokumentationsarbeiten in der thrakischen Hafenstadt Ainos“ wieder Aufnahmen und Analysen von raumbezogenen Daten durch. David Schumann (Student in der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung der FH Mainz) schrieb seine Bachelorarbeit zum Thema „Optimierung von Dokumentationsprozessen für die Bauforschung“.

Finanzierung – Römisch-Germanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM) Partnereinrichtungen– RömischGermanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM)

Zur 3D-Dokumentation von kleineren Befunden kam nicht nur der Streifenlichtscanner ATOS III zum Einsatz, sondern auch bildgestützte Verfahren mittels SFM (Structure from Motion). Diese fanden immer häufiger ihren Einsatz, u.a. auch in der Ausbildung der Restauratoren am RGZM. Die so erzeugten virtuellen 3D-Modelle der verschiedenen Objekte dokumentieren den aktuellen Zustand und dienen als Basis für Untersuchungen von beispielsweise Längen- und Abstandsmessungen am Modell. Daneben wurden aus den Daten der 3D-Scans maßstabsgerechte Ansichten und verschiedene Visualisierungen erstellt, welche die klassische Vorgehensweisen in der Restaurierung zur Dokumentation ergänzen. In Einzelfällen wurden 3D-Drucke und damit Kopien von dokumentierten Objekten erstellt. Der Einsatz von Terrestrischen Laserscannern (TLS) fand erneut in der Osteifel in Zusammenarbeit mit dem Forschungsbereich Vulkanologie, Archäologie und Technikgeschichte des RGZM (VAT) statt. Nach Messungen in den Jahren 2007 und 2010 wurden am Eppelsberg neue Aufnahmen der aktuellen Situation mit den sichtbaren geologischen Schichten durchgeführt. Mit ihnen soll der Ausbruch des Vulkans vor rund 225.000 Jahren rekonstruiert werden. Die Wingertsbergwand, ein bekannter vulkanologischer Aufschluss des Laacher See-Vulkans, wurde ebenfalls dokumentiert. Auch bei der Bachelorarbeit „3D-Modellierung eines Römerschiffes aus Laserscandaten“ von Timo Schorb kam der TLS Leica HDS6000 zum Einsatz. Das mit der Modellierungssoftware Rhinoceros 5 erstellte digitale 3D-Modell des Schiffnachbaus soll für weitere Anwendungen in der Zukunft eingesetzt werden. Webbasierte Geo-Datenbanken finden immer mehr Anwendung. Auch Florian Thiery setzte sie in seiner Masterarbeit ein. Erste Applikationen wurden mit vorhandenen raumbezogenen Daten aus abgeschlossenen und laufenden Projekten erstellt und werden in Zukunft eine wichtige Rolle in der Kooperation zwischen i3mainz und RGZM spielen.

Abb. 1:

Bachelorarbeit Timo Schorb (SS 2013); Aufnahme des Schiffnachbaus mittels TLS im Museum für Antike Schiffahrt in Mainz.

Abb. 3:

Aufnahme an der Wingertsbergwand (Osteifel) mittels TLS (Leica HDS6000).

Abb. 2:

Bachelorarbeit Timo Schorb (SS 2013); fertiges digitales 3D-Modell des Schiffnachbaus.

Abb. 4:

Aufnahme am Eppelsberg(Osteifel) mittels TLS (Leica HDS3000).

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Abb. 1

Abb. 2

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Abb. 4

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Dokumentationsarbeiten in der thrakischen Hafenstadt Ainos Projektmitarbeiter - Dipl.-Ing. (FH) Anja Cramer, Guido Heinz M.Eng., David Schumann Laufzeit - 2012—2015 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Motivation Das am RGZM seit 2012 laufende Projekt untersucht die Hafen- und Handelstadt Ainos an der Nordägäis in antiker und byzantinischer Zeit. Ziel ist die interdisziplinäre Erforschung der historischen und umweltgeschichtlichen Entwicklung. Neben den Ausgrabungskampagnen, archäologischen Surveys, geologischen und geophysikalischen Prospektionen spielt die Vermessung eine wichtige Rolle zur Dokumentation aller Ergebnisse in einem gemeinsamen Geoinformationssystem. Durch die jahrelange Kooperation des RGZM mit dem i3mainz wird das Konzept zur Erfassung, Analyse und Präsentation aller fachübergreifenden raumbezogenen Daten in Zusammenarbeit mit dem i3mainz realisiert. In der Kampagne 2013 wurde das 2012 festgelegte Referenzpunktfeld verdichtet, sodass aktuell 57 vermarkte Festpunkte für das Arbeitsgebiet vorliegen. Alle Arbeitsgruppen können diese Punkte zur Einmessung ihrer raumbezogenen Daten im einheitlichen Bezugssystem verwenden. Die eingemessenen Befunde und sonstigen raumbezogenen Informationen aller beteiligten Arbeitsgruppen können so in einem gemeinsamen Raum ausgewertet werden. Ziel ist es, ein GIS zu generieren, in dem alle Daten aus den Bereichen Geoarchäologie, Geophysik, Archäologie und Bauforschung zusammen verwaltet, analysiert und präsentiert werden können.

Finanzierung – Römisch-Germanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM) Partnereinrichtungen – RömischGermanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM) Um alle aufgenommenen Befunde auch in Zusammenhang mit der Topografie des Stadtgebiets von Ainos und deren Beziehung zur Meeresoberfläche zu erhalten, wurden 2013 weitere Arbeiten zur Erstellung eines Geländemodells durchgeführt. Dies erfolgte mittels differentiellem geodätischem GPS. Dabei wurde der für die Messung der Daten verwendete Empfänger (Rover) entweder auf ein Autodach montiert oder bei nicht befahrbarem Gelände auf einen Rucksack aufgeschraubt. Diese Verfahren erlaubten zum einen eine großflächige Gewinnung von Geländedaten und zum anderen eine ausreichend detaillierte Aufnahme von Geländestrukturen. Ein weiterer Schwerpunkt in diesem Jahr war die Unterstützung der Bauforschung. Die zu untersuchende Hafenmauer sollte geometrisch aufgenommen werden, um die Bauaufnahme wesentlich zu vereinfachen. Die Bauforscher fertigen steingerechte Handzeichnungen in einem lokalen Koordinatensystem (bezogen auf die Mauer) an. Da die händische Aufnahme der zu untersuchenden 150 m langen Mauer und ihrer fünf teilweise zweistöckigen Türme sehr aufwändig ist, sollte ein Konzept zur geometrischen Aufnahme an diesem teilweise schwer zugänglichen Objekt entwickelt werden. In der Bachelorarbeit von David Schumann wurde ein Arbeitsablauf generiert, in dem aus Einzelbildern 3D-Punktwolken und schließlich maßstäbliche Zeichengrundlagen abgeleitet werden. Eine Aufgabe dabei lag in der Transformation vom übergeordneten Bezugskoordinatensystem zum lokalen Objektkoordinatensystem und zurück.

Abb. 1:

Tachymetrische Aufnahme einer Basilika in Ainos.

Abb. 3:

GIS-Projekt mit ausgewählten Daten.

Abb. 2:

GPS-Rover auf dem Autodach zur Aufnahme des Geländes.

Abb. 4:

Arbeitsablauf zur Erstellung einer Zeichengrundlage aus Einzelbildern mittels SFM.

Abb. 1

Abb. 3

Aktivitäten Neben der Aufnahme von archäologischen Funden und der Verdichtung des Festpunktfeldes wurden auch in diesem Jahr die Arbeiten von Projektpartnern bezüglich der geometrischen Dokumentation unterstützt. So konnten die Flächen und Profile der geophysikalischen Prospektionen durch die Verwendung der vermarkten Festpunkte im übergeordneten Koordinatensystem mittels Echtzeit-GPS-Messungen bestimmt werden. Die Absteckung geoarchäologischer Bohrungen in Bereichen der Geophysik zu deren Kontrolle sowie die Aufnahme der Bohrungspositionen erfolgten ebenfalls mittels GPS.

Ergebnisse Neben den erstellten Zeichengrundlagen für die Bauforschung konnten alle weiteren raumbezogenen Daten in einem GIS abgelegt werden. In diesem GIS werden sämtliche Vektordaten (Punkte, Linien, Flächen), Rasterdaten (z.B. Satellitenbilder, Abbildungen geophysikalischer Prospektionen, Grabungspläne) sowie weitere Strukturen wie z.B. digitale Geländemodelle gemeinsam verwaltet und analysiert. Das System bildet so auch die Grundlage für die Erstellung von Karten und verschiedenen Abbildungen und stellt ein wichtiges Werkzeug für die zukünftige interdisziplinäre Auswertung der gewonnen Daten dar.

Abb. 4

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Abb. 2

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Konferenz und Workshop in Xi’an / China

Projektmitarbeiter - Guido Heinz M.Eng., Tobias Reich M.Sc. Laufzeit - Mai 2013 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Motivation Das i3mainz veranstaltete vom 06. bis 08. Mai in Xi’an / China zusammen mit dem Römisch-Germanischen Zentralmuseum Mainz (RGZM) und dem Archäologischen Institut der Provinz Shaanxi eine internationale Konferenz mit dem Titel „Sustainable Documentation in Archaeology“. Die Idee zur Konferenz entstand aus den Erfahrungen der 20jährigen Kooperation des RGZM mit dem Archäologischen Institut in Xi’an und der Fachhochschule Mainz sowie aktuellen Fragestellungen. Im Anschluss an die Konferenz veranstaltete das Kooperationsteam einen mehrtägigen Workshop.

Aktivitäten Die Teilnehmer von Instituten und Universitäten aus insgesamt fünf Ländern präsentierten an zwei Tagen aktuelle Methoden, Erfahrungen und Ergebnisse aus ihren verschiedenen Forschungsprojekten wie z.B. die Königsgruft in Qatna / Syrien, wo das i3mainz bei der 3D-Dokumentation mitwirkt. Neben Verfahren wie Photogrammetrie, 3D-Scanning und Fernerkundung wurden Konzeption und Einsatz eines mobilen Labors vorgestellt. Die Redner und Teilnehmer betonten das hohe wissenschaftliche Niveau der Vorträge und die gute Organisation der Konferenz. Zum Abschluss besuchten die Teilnehmer die weltbekannte Terrakotta-Armee des ersten chinesischen Kaisers in der Nähe von Xi’an. Im Anschluss an die Konferenz fand in Xi’an ein Workshop mit dem Titel „Introduction into approaches and techniques for digital documentation on archaeological excavations” statt. Teilnehmer waren zwölf Mitarbeiter von archäologischen Institutionen aus insgesamt 8 Provinzen der Volksrepublik China. Die Vermessungsingenieure Tobias Reich vom i3mainz und Guido Heinz vom RGZM konzipierten und leiteten den Kurs in Zusammenarbeit mit dem Archäologischen Institut der Provinz

Abb. 1:

Internationale Konferenz in Xi’an / China „Sustainable Documentation in Archaeology“.

Abb. 2:

Dokumentationsarbeiten während des Workshops - Einsatz der Laserscanner Technologie am freigelegten Hügel (zerfallener Torturm).

Finanzierung – Römisch-Germanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM) / BMBF Partnereinrichtungen– RömischGermanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM); Archäologischen Institut der Provinz Shaanxi

Shaanxi in Xi’an. Das archäologische Institut übernahm die Organisation für die Veranstaltungen vor Ort und die praktischen Arbeiten auf der Grabung an einer chinesischen Kaisergrabanlage aus der Tang-Dynastie. Der Workshop ging über insgesamt acht Tage und umfasste theoretische Einführungen, praktische Beispiel- und Übungsanwendungen am Rechner sowie Dokumentationsarbeiten im Feld und ihre Auswertung. Hauptthemen waren die bildbasierte Dokumentation (mit Einzelbildentzerrungen und Multibildverfahren), deren Auswertung im Geoinformationssystem (GIS) und eine kurze Einführung in die Technik von 3D-Laserscanning. Leica Geosystems China unterstützte die Veranstaltung freundlicherweise durch die Bereitstellung eines 3D-Laserscanners und eines Mitarbeiters, so dass bei den Feldarbeiten die Vermessungen mit einem Scanner durchgeführt werden konnten. Das Hauptaugenmerk der praktischen Demonstration und Übungen lag auf der Grabung an einem Hügel, der einen zerfallen Torturm der Kaisergrabanlage beinhaltet. Dieser sollte mit Hilfe von terrestrischem Laserscanning sowie Einzelbildphotogrammetrie digital dokumentiert werden. Die auf diesem Weg erfassten Daten waren die Grundlage für die Quantum GIS Auswertung, welche die Workshop-Teilnehmern nach der praktischen Erfassung vor Ort in den Räumen des archäologischen Institutes in Xi‘an durchführten. Eine weitere Aufgabe stellten die Erfassung und Dokumentation einiger massiver Steinskulpturen auf Grundlage bildbasierender Techniken dar. Hier fand die SFM (Structure Form Motion) Technologie Anwendung, welche anhand von Photos aus unterschiedlichen Perspektiven 3D-Modelle generiert. Neben konventioneller Hard- und Software kamen auch Open-Source Systeme zum Einsatz, die den Teilnehmern nach dem Workshop problemlos zur Verfügung stehen.

Abb. 1:

Abb. 2

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Abb. 1:

Dokumentationsarbeiten während des Workshops - Einzelbildentzerrung eines Steinversturzes.

Abb. 1:

Dokumentationsarbeiten während des Workshops - eine der massiven Steinskulpturen.

Abb. 2:

Ergebnis der praktischen Arbeiten 3D-Modelle der einzelnen steinernen Statuen (schattierte 2,5D Darstellung im Quantum GIS)

Abb. 2:

Ergebnis der praktischen Arbeiten - 3D-Modelle der einzelnen steinernen Statuen (3D Darstellung).

Abb. 1

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Abb. 1

Abb. 2

Abb. 2

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Datenbanken und IT-Tools für die archäologische Forschung

Projektmitarbeiter - Guido Heinz M. Eng., Florian Thiery B.Sc Laufzeit - Seit 2000 Projektleitung - Prof. Dr. Kai-Christian Bruhn, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Motivation Die Erstellung von webbasierten Datenbankanwendungen als Werkzeug für die archäologische Forschung erfolgt am RGZM bereits seit den 1990er Jahren im Rahmen von internationalen Forschungsprojekten. Teile der Anwendungen entstanden im Rahmen der Kooperation mit dem i3mainz. Im Berichtsjahr erfolgten Anpassungen und Weiterentwicklungen sowie im Rahmen einer Masterarbeit Untersuchungen zur Verwendung aktueller Techniken für den Zugriff auf Objekte und ihre Beziehungen sowie Visualisierungen. Die Ergebnisse der Abschlussarbeit von Florian Thiery sollen sowohl in neue Projekte als auch in anstehende Aktualisierungen bestehender Anwendungen einfließen.

Aktivitäten Die aktuell am RGZM bestehenden webbasierten Datenbanken als Werkzeuge für die archäologische Forschung basieren auf relationalen Datenbanken und verschiedenen unter Verwendung von serverbasierten Skriptsprachen erstellten Frontends mit Funktionen zur Abfrage, Suche, Auswahl, Visualisierung und Analyse der Daten. Die Erweiterung der Funktionalitäten für die webbasierte Dateneingabe einerseits sowie andererseits Anpassungen und Aktualisierungen, um die älteren Installationen laufend zu halten, waren hierbei von besonderer Bedeutung.

Abb. 1:

Finanzierung - Römisch-Germanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM); i3mainz Partnereinrichtungen - RömischGermanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM)

Im Berichtsjahr erfolgten zusätzlich Untersuchungen zu Werkzeugen, die eine direkte Adressierung von Objekten im Sinne von ‚Linked Data‘ erlauben und deren Prüfung in Testinstallationen. Des Weiteren wurde die Anbindung und Nutzung eines externen Gazetteer-Dienstes, mit auf verschiedenen Servern im Internet verknüpften Daten getestet. Diese Untersuchungen verwendeten eine Auswahl der Objekte einer großen Datenbank zu gestempelten Terra Sigillata (www.rgzm.de/samian) und erfolgten in enger Kooperation mit Dr. Allard Mees, der die Datenbank am RGZM betreut. Im Rahmen der Masterarbeit von Florian Thiery mit dem Titel „Semantic Web und Linked Data: Generierung von Interoperabilität in archäologischen Fachdaten am Beispiel römischer Töpferstempel“ wurden verschiedene Aspekte untersucht, die für eine entsprechende Dateninfrastruktur Voraussetzung sind. So wurde beispielsweise ein REST-Server aufgesetzt und die Ablage der Beziehungen der Items in einem Triple-Store realisiert. In den vergangenen Jahren eingerichtete webbasierte Tools für die archäologische Forschung wie ein Ortsnamensservice und grundlegende Dienste zur Datenprozessierung (Korrespondenzanalysen und Seriationen) wurden gepflegt, in der Funktionalität erweitert und auf neue Plattformen übertragen, um die Nutzbarkeit auch weiterhin sicher zu stellen.

Abb. 1

Abb. 2

Visualisierung von Fundorten als interaktive Karte.

Abb. 2:

Repräsentation eines Fragmentes und seiner Beziehungen.

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Digitale Dokumentationen – von der 3D-Aufnahme zur 3D-Kopie

Projektmitarbeiter - Dipl.-Ing. (FH) Anja Cramer, Guido Heinz M.Eng. Laufzeit - Seit 2010 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Motivation Die Verwendung virtueller Modelle realer archäologischer Objekte hat in den vergangenen Jahren immer weiter zugenommen. Gründe hierfür liegen einerseits bei den Techniken und Methoden zur Erstellung, andererseits stehen mehr Werkzeuge zur Analyse und Visualisierung der Datensätze zur Verfügung und durch die bessere Qualität von 3D-Drucken konnte die Akzeptanz so erstellter Kopien erhöht werden. Die unterschiedlichen Verfahren müssen je nach Aufgabenstellungen und speziellen Erfordernissen untersucht und evaluiert werden. Insbesondere bei den Werkzeugen zur Präsentation und Analyse der virtuellen Modelle gibt es vielversprechende Entwicklungen.

Aktivitäten Im Rahmen der Kooperation des i3mainz mit dem RGZM wurden unterschiedliche virtuelle Modelle von Objekten erstellt. Bei hohen Anforderungen an Geometrie und Detailtreue ist nach wie vor der Einsatz von professioneller Messtechnik, wie hochauflösenden 3D-Scannern Standard. Hier kam insbesondere der Streifenlichtprojektionsscanner GOM ATOS III in verschiedenen Konfigurationen mit unterschiedlich großen Messvolumina zum Einsatz. Daneben haben sich inzwischen die Verwendung von Reflektionsmodellen (PTM oder auch RTI Bilder) sowie die Dokumentation aus Bildserien (SfM-Techniken) fest etabliert. Hier stehen zurzeit die Optimierung der Aufnahme- und Datenverarbeitungsprozesse sowie neue Werkzeuge zur Nutzung und Präsentation für spezielle Aufgaben im Vordergrund.

Finanzierung - Römisch-Germanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM) Partnereinrichtungen - RömischGermanisches Zentralmuseum Mainz (RGZM)

Vermessen wurden auch im Berichtsjahr wieder verschiedene Nassholzobjekte wie eine antike Tür und Teile eines antiken Einbaums. Bei letzterem steht die Aufnahme nach Abschluss der Konservierung noch aus, womit evtl. geometrische Veränderungen während des Prozesses dokumentiert werden. Ausgewählte kleinere Objekte wurden berührungslos detailgetreu kopiert. Von einem römischen Klappmesser und einem steinzeitliche Knochenfragment wurden dazu mit dem 3D-Scanner berührungslos 3D-Oberflächenmodelle mit einem durchschnittlichen Punktabstand von 0.07 mm erstellt. Nach der Prozessierung der Daten erfolgte der 3D-Druck auf Kunststoffbasis mit einer Schichtdicke von nur 16 µm. Die Kolorierung erfolgte in bewährter Weise in den Restaurierungswerkstätten des RGZM. Insbesondere die verbesserte geometrische Auflösung der Druckausgabe erhöht die Akzeptanz der so erstellten Kopien in der Archäologie und archäologischen Restaurierung. Wegen Resten von Farbfassungen und fragilen Oberflächen konnten keine klassischen Abformungen der Objekte gemacht werden. Untersucht und getestet wurden für die Präsentation und Analyse von Daten verschiedene JavaScript-Bibliotheken, die es erlauben, unter der Verwendung von WebGL und HTML5 in modernen Webbrowsern ohne weitere Plugins oder sonstige Erweiterungen plattformunabhängig virtuelle Modelle darzustellen, zu bewegen und zu analysieren. Diese Arbeiten dauern zurzeit noch an.

Abb. 1:

Abb. 1

Abb. 2

Ansichten einer PTM-Datei im Webbrowser unter Verwendung der JavaScript Bibliothek SpiderGL. Die Betrachtung und interaktive Änderung der Beleuchtungsrichtung ist ohne weitere Zusatzprogramme oder Plugins in modernen Webbrowsern möglich.

Abb. 2:

Verschiedenen Ansichten aus der Dokumentation eines Freilegungszustandes bei der Bearbeitung einer Blockbergung. Von links oben nach rechts unten: Foto, Punktwolke, Dreiecksmodell und texturiertes 3D-Modell.

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Hochgenaue geometrische Erfassung der Oberflächendegradation an Kulturgütern Projektmitarbeiter - Uwe Huxhagen M. Eng. Tobias Reich M. Sc. , Carina Justus B. Sc., Jens Bingenheimer Laufzeit - Seit 2007 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Auch für das Jahr 2013 kann das i3mainz auf eine erfolgreiche Zusammenarbeit mit dem Institut für Steinkonservierung e.V. (IfS) zurückblicken. Nachdem es einige Pilotprojekte zur Untersuchung der Verwendbarkeit aktueller 3D-Messtechnik zu Zwecken des Monitorings historischer Steinoberflächen erfolgreich beendete, konnte es weitere Objekte im Rahmen einer Anschlussfinanzierung vermessen und über mehrere Messphasen hinweg dokumentieren. Dazu zählen Wandgemälde in Rüdesheim und Jena, ein Sarkophag in Trier, sowie Steinoberflächen an der Klosterruine Limburg a.d.H. und am Heidenportal des Wetzlarer Doms. Zum Einsatz kamen hochaktuelle Scanningverfahren für den Nahbereich mit Objektauflösungen und -genauigkeiten von unter 0,1 mm. Da sich in den letzten Jahren die photogrammetrischen Auswertemöglichkeiten erheblich erweitert haben, entschied das i3mainz-Team, ein weiters Messverfahren bezüglich der Einsatzmöglichkeiten im Verwitterungsmonitoring zu untersuchen.

Institut für Steinkonservierung e.V. Partnereinrichtungen – Laboratoire d’électronique, informatique et image, Universität Burgund

zeigt sich eindeutig ein verwitterungsbedingtes Anwachsen der Schäden, sodass sich Restauratoren Gedanken über die Ursachen und Auswirkungen machen müssen. Da im Jahr 2013 ein weiteres Messverfahren auf Einsatzfähigkeit untersucht werden soll, wurden zwei Referenzobjekten ausgewählt. Das eine Objekt weist ein sehr flaches Relief (Hauptfriedhof), das andere ein Objekt mit stärkeren dreidimensionalen Strukturen (Wetzlar) auf. Ein weiterer Unterschied liegt in der zu erwartenden witterungsbedingten Veränderung am Objekt selbst. Diese kann von wenigen Submillimetern bis hin zu einigen Zentimetern variieren. Untersucht wird ein flächenhaftes photogrammetrisches Verfahren, das auf Matchingalgorithmen basiert und aus dem Bereich der Robotvision stammt (Structure From Motion - SFM). Über dieses Verfahren werden anhand von Photos der Objekte aus unterschiedlichen Perspektiven 3D Modelle generiert, die in den gewohnten Workflow integriert werden können.

Abb. 1

Grabsteinobjekt mit Schriftgravur (links); Heidenportal - Dom zu Wetzlar (rechts).

Abb. 2

Vergleich zwischen zwei zeitlich versetzten Messungen hinsichtlich verwitterungsbedingter Änderungen; Vergleich mit Streifenlichtverfahren (links); Vergleich mit Streifenlichtverfahren und SFM Verfahren (rechts).

Abb. 1:

Abb. 2

Ergebnisse Aktivitäten Ergänzend zu den erstmalig erfassten Objekten und den damit verbundenen speziellen Konfigurationen des Messequipments, widmete sich das Team der erneuten Vermessung bereits untersuchter Steinoberflächen. Diese weiteren Messkampagnen hatten zum Ziel, genaue Aussagen zu den witterungsbedingten geometrischen Oberflächen­ ver­än­de­rungen in Form von 3D Objektvergleichen zu erarbeiten. Auf der Grundlage dieser 3D Vergleiche sind für die bereits in den vergangenen Jahren gescannten Objekte in Trier und Wetzlar farbige Darstellungen entwickelt worden, welche das Ausmaß der Verwitterung im Submillimeterbereich deutlich machen. In diesen Beobachtungen

Der Grabstein auf dem Mainzer Hauptfriedhof ist zeitgleich durch zwei unterschiedliche Messverfahren - Streifenlichtverfahren & SFM - erfasst worden, wobei das Streifenprojektionsverfahren als Referenz gilt. Da bei diesem Objekt der Fokus auf der eingravierten Schrift lag, sind Auflösung und Genauigkeit des SFM - Verfahrens nicht mit denen des Scanners vergleichbar. Für eine Interpretation durch Restauratoren sind sie unzureichend. Im Fall von Wetzlar sind zwei Phasen (2012-2013) mit beiden Messverfahren (wobei 2012 nur mit Streifenprojektionsscanner) erfasst, um die verwitterungsbedingten Veränderungen zu analysieren. Daraus resultiert, dass das SFM Verfahren zur Aufdeckung größerer Veränderungen durchaus anwendbar ist.

Abb. 3

Abb. 3

3D Modell des Schriftbereiches aus Streifenprojektionsscanning (links oben); (texturiertes) 3D Modell des gleichen Bereiches aus SFM-Verfahren (rechts oben); Vergleich der 3D Geometrien aus beiden Verfahren in einer Falschfarbendarstellung (unten).

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Geometrische und visuelle Dokumentation zersetzter Holzkisten mit menschlichen Überresten einer unberührten Gruft Projektmitarbeiter - Tobias Reich M. Sc. Laufzeit - Seit 2009-07 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Im Zuge des bronzezeitlichen Brunnenprojektes („Einsatz moderner Messtechnik als Grundlage für die Rekonstruktion eines bronzezeitlichen Brunnens“) von 2008 beschloss die Grabungsleitung für das Jahr 2009 und 2010 die Ausweitung der 3D- Messtätigkeiten auf den gesamten Westteil des Palastes zu Qatna (deutsch-syrisches Grabungsareal). Hierbei erfasste das i3mainz Räume mit mehreren Stockwerken, die in dieser Region einzigartig sind. Im Verlauf der Grabungstätigkeiten stießen die Tübinger Archäologen auf eine noch unberührte Gruft, die sich unterhalb des Raumes DA befindet. Diese bezog das i3mainz in seine 3D-Erfassung und Dokumentation ein. Die Gruft besteht aus zwei separaten Kammern (Nord- u. Südkammer), die durch einen Felssteg von einander getrennt sind und eine Fülle von Skeletten, Knochen, Gefäßen und Schmuckgegenständen beinhalten. Diese einzigartige Gruft rief ein deutschlandweites Medienecho hervor. Die Archäologen legten zunächst eine Schicht frei, in der sie durch Erdverfärbungen und geringe systematische Höhenunterschiede eindeutig mehrere, heute zersetzte Holzkisten nachweisen konnten. Deren Lage und Ausrichtung konnte visuell dokumentiert werden.

Abb. 1:

Finanzierung – Deutsche Forschungsgemeinschaft Partnereinrichtungen – Universität Tübingen, Altorientalisches Seminar

Ergebnisse Zum Einsatz kamen in diesem Projekt die Verfahren des Laserscannings und der Stereophotogrammetrie. Das i3mainz erfasste in mehreren zeitlichen Abständen den Gruftboden, um den Verlauf der Grabungstätigkeit zu dokumentieren und die Ergebnisse als archäologische Interpretationsgrundlage nutzbar zu machen. Unter anderem erfasste es auch den Zustand, in dem sich die Holzkisten auf dem Gruftboden abzeichnen. Das heißt, dass für diesen Zustand eine 3D Punktwolke im entsprechenden Grabungskoordinatensystem verfügbar ist. Diese konnte mit Hilfe einer 2,5D Rasterüberführung in einem Geoinformationssystem (GIS) verarbeitet werden. Auf Grundlage dieser GIS-Verarbeitung war es möglich, sämtliche Kisten zu kartieren und Höhenunterschiede der gesamten freigelegten Schicht zu analysieren. Dies sollte Rückschlüsse auf eventuelle Wasseransammlungen in Teilbereichen der Gruft erlauben. Da in den Kistenbereichen starke Ansammlungen menschlicher Knochen gefunden wurden, ist davon auszugehen, dass die Kisten als Särge dienten. Aus anthropologischen Überlegungen wurden eine Fülle von Knochen mit auffallenden Merkmalen ausgewählt und computertomographisch (CT) erfasst. Da der Computertomograph einen Defekt aufwies, konnte nicht die gesamte Knochenauswahl auf diesem Wege dreidimensional erfasst werden. Um zumindest die sichtbaren Bereiche der restlichen Knochen dreidimensional zu vermessen, wendete das i3mainz die SFM (Structure From Motion) Methode an, um anhand einer gewissen Anzahl von Photos aus unterschiedlichen Perspektiven 3D-Modelle einzelner Knochen zu generieren. Diese 2013 auf Grundlage der damals erzeugten Bilder eingeleiteten Prozesse werden 2014 fortgesetzt werden.

Abb. 1

Abb. 2

2,5D Höhendarstellung des Gruftbodens mit kartierten Kistenpositionen; eingefärbter Höhenplan (rechts oben).

Abb. 2:

Kleiner Anteil der Bilder (oben), mit deren Hilfe über die SFM Technologie ein 3D Modell des fotografierten Knochens (unten) generiert wurde.

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Schwerpunkt Optische 3D-Messtechnik

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Schichtenweise 3D-Dokumentation einer Blockbergung - Otzing 3D Dokumentation historischer Objekte auf Basis digitaler und physischer Repliken Entwicklung von Verfahren zum Aufbau eines Zentrums zur Präzisionsmess- und Prüftechnik für optische Messverfahren (POV) MoDiTa – Modulare Digitalkameratachymeter Einsatz moderner Messtechnik als Grundlage für die Rekonstruktion eines bronzezeitlichen Brunnens Verfahrensentwicklung für die robotergestützte Objektentnahme mittels multisensoraler 3D-Messtechnik (TakeIT) Entwicklung und Aufbau von optischen Systemen zur Kontrolle von Defekten an Verbundswerkstoffplatten Konservierungsmethoden von Feuchtholz im Vergleich Optimierte geometrisch/ physikalische Modellierung digitaler Industriemesskameras im Einsatz der industriellen Qualitätskontrolle (MIndKam) Digitalkameratheodolite und -tachymeter

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Schichtenweise 3D-Dokumentation einer Blockbergung - Otzing

Projektmitarbeiter - Tobias Reich M. Sc. Carina Justus B. Sc. Laufzeit - Seit 2012-07 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Die Archäologische Staatssammlung München bearbeitet seit Mitte 2012 in ihren Restaurierungswerkstätten die Blockbergung eines hallstattzeitlichen Kammergrabes (7. Jh. v. Chr.) aus Otzing (Lkr. Deggendorf, Niederbayern). Es wird davon ausgegangen, dass es sich um ein Grab eines reichen Menschen der damaligen Zeit handelt. Worauf zahlreiche Funde und Grabbeigaben, wie Elfenbeinschnitzereien und Metallgegenstände schließen lassen. Auf das Grab ist man beim Bau eines zukünftigen Trainingsplatzes des dort ansässigen Sportvereines gestoßen und hat es zum größten Teil in einem Block geborgen und nach München transportiert. Hier erfolgt eine schichtenweise Freilegung des Grabes, wobei auch technische Hilfen, wie Röntgenaufnahmen eingesetzt werden. Zur Unterstützung der archäologischen Dokumentation ist es angedacht, jeden freigelegten Grabungszustand hochgenau (texturiert) dreidimensional zu erfassen. Dabei sind derzeit drei Grabungszustände geplant. Des Weiteren ist vorgesehen, spezielle Einzelfunde (Bsp. Grabbeigaben) separat mit höherem Detailgrad dreidimensional zu dokumentieren.

Aktivitäten Die Planungen sehen vor, die dreidimensionale Dokumentation des Befundes von Otzingen mittels Streifenlichtscanner (ATOS III) durchzuführen, da dieser zum einen sehr flexibel bezüglich der erforderlichen 3D-Auflösungen ist und zum anderen in einem hohen Genauigkeitsbereich arbeitet. Für die Auswertung wird auf eine Kombination aus 2D- und 3D-Daten gesetzt, die anhand eines GIS Systems (Qantum GIS) in die Dokumentation einfließen und mit einer Datenbank verknüpft werden.

Abb. 1:

Im Block geborgenes Kammergrab mit Holzverschalung, sowie auf dem Grab verteilte Referenzmarken, -kugeln und -maßstäbe.

Abb. 2:

3D-Erfassung eines Teilbereiches des Grabes mit Streifenlichtscanner.

Abb. 3

Kartierung in Quantum GIS - Geometrie und Parameter des kartierten Objektes werden in SpatiaLite Datenbank gespeichert.

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Finanzierung – Archäologisches Staatsarchiv München

Für diese Art der Auswertung sind 3D-Daten allein nicht ausreichend, da sie nicht die komplette Bandbreite von Informationen des Objektes liefern, um eine vollständige Kartierung des Grabungszustandes zu gewährleisten. Deshalb wird zusätzlich ein photogrammetrischer Mehrbildverband erzeugt, der neben den 3D-Daten noch detaillierte Farbinformationen liefert. Diese zusätzlichen Farbinformationen dienen beispielsweise der Lokalisierung und Kartierung unterschiedlicher Erdschichten. Grundlage für diese Kartierungen stellen zum einen 2,5D-Höhenmodelle und zum anderen maßstäbliche Orthobildpläne der einzelnen Grabungszustände dar. Bisher wurde ein Grabungszustand erfasst und in Quantum GIS (QGIS) als Höhenmodell und Orthophoto integriert. Des Weiteren sind einige Darstellungen in Form von Kantenseparation, Höhenlinien und Reliefschattierungen erzeugt worden. Im rückliegenden Jahr 2013 wurde die Anbindung der GIS Daten an eine Datenbank umgesetzt. Dabei ist zusammen mit den beteiligten Archäologen eine entsprechende Struktur entwickelt und auf Basis einer SpatiaLite (SQLite) Lösung umgesetzt worden. Der Vorteil bei dieser Lösung ist, dass während des Kartierungsprozesses in QGIS zum einen Geometriedaten und zum anderen beschreibende Parameter des jeweiligen Objektes in die Datenbank geschrieben werden. Bei der SpatiaLite Lösung wird auch nur ein Teil der eigentlichen PostgreSQL Abfragen/Befehle angeboten, was den Vorteil hat, dass keine spezielle Datenbankmanagementumgebung (PostgreSQL) installiert werden muss. Dies vereinfacht die Projektweitergabe. Da die Archäologen während der weiteren Freilegung auf eine Vielzahl von einzigartigen und komplexen Funden stießen, hat sich die dreidimensionale Dokumentation der nächsten Schicht verzögert und wird im Jahr 2014 fortgesetzt.

Abb. 1

Abb. 3

Abb. 2

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3D Dokumentation historischer Objekte auf Basis digitaler und physischer Repliken Projektmitarbeiter - Carina Justus, M.Sc.; Tobias Reich, M.Sc. Laufzeit - 2013 -09 - 2013-10 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Im Bereich der Restaurierung und musealen Ausstellung ist schon seit vielen Jahren das Anfertigen von Repliken in Form von physischen Abgüssen und anderen ähnlichen Varianten etabliert. Hierfür sind die Originale den direkten Einflüssen der Materialien, die für den Abguss genutzt werden, ausgesetzt. Dies ist aber bei einer Großzahl von einzigartigen Objekten unerwünscht, da es bei dieser Methode zu Beschädigungen kommen kann. Das heißt, dass für viele historische Objekte aufgrund ihres Alters und ihrer Fragilität keine Repliken mit den herkömmlichen Methoden angefertigt werden können. Über ein berührungsloses Messverfahren, wie zum Beispiel das Streifenprojektionsverfahren, können Objekte auf indirektem Weg digital, in hoher Qualität und Auflösung, erfasst werden. Auf Basis dieser digitalen Daten und den neuen Methoden des 3D Druckes lassen sich relativ schnell und einfach Repliken des gewünschten Objektes erstellen. Das Unternehmen Gerolsteiner und die Infothek in Flonheim wandten sich daher an das i3mainz, um Kopien einiger wichtiger historischer Objekte anfertigen zu lassen. Gerolsteiner zeigte 2013 zum 125-jährigen Firmenjubiläum eine Sonderausstellung zur Geschichte des Gerolsteiner Mineralwassers. Unter den Exponaten der Ausstellung befanden sich zwei Stempel aus Buchsbaum aus dem Jahr 1888, dem Gründungsjahr von Gerolsteiner, mit denen damals das Firmenlogo auf Tonflaschen angebracht wurde, bevor diese gebrannt wurden. Da sich die Stempel mittlerweile in Privatbesitz befinden, beschloss Gerolsteiner, originalgetreue Kopien derselben anfertigen zu lassen. Die Infothek in Flonheim lieh sich für eine Ausstellung Kopien historischer Waffenfragmente aus Holz, die sich im Fundus des RGZM (Römisch

Abb. 1:

Ein Schwert aus der Infothek Flonheim

Abb. 4:

Original Gerolsteiner Stempel.

Abb. 2:

Aufnahmesituation in der Infothek Flonheim.

Abb. 5:

Druckseite eines Gerolsteiner Stempels im 3D-Modell.

Abb. 3:

3D-Modell eines Schwertes aus der Infothek Flonheim.

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Finanzierung – Gerolsteiner Brunnen GmbH & Co. KG; Infothek und Ortsmuseum Flonheim

Germanisches Zentralmuseum Mainz) befinden. Da diese Waffenfragmente sonst nicht verfügbar sind, nutzte das i3mainz den Zeitraum der Ausstellung, um digitale Kopien der Fragmente zu erstellen.

Abb. 1

Abb. 2

Ergebnisse Das Team des i3mainz erfasste die Objekte mit dem Streifenlichtscanner ATOS III der Firma GOM und maß mit einer 3D-Auflösung von 0,07mm (entspricht einem Messvolumen von 150 mm). Bei den Waffenfragmenten der Infothek Flonheim lag der Schwerpunkt während des Scanvorgangs eher auf den aus Holz gefertigten Bereichen der Objekte und weniger auf den goldenen Applikationen. Dies lag vor allem daran, dass stark glänzende Oberflächen durch die stärkere Reflektion des Lichtes schwerer zu scannen sind. Zudem war es aufgrund der Feinheiten an den Applikationen der Wunsch des Auftraggebers Ulrich Höhn, diese eigenhändig anzufertigen und anzubringen. Die feinen Strukturen der Objekte beider Aufträge erforderten nach der Aufnahme und dem Polygonisierungs-Prozess, bei dem das i3mainz aus der Punkwolke ein vermaschtes 3D-Modell erstellte, eine Nachbearbeitung, um eben diese Strukturen noch besser sichtbar zu machen. Ergebnis beider Aufträge waren jeweils sogenannte wasserdichte 3D-Kopien der eingescannten Objekte, auf deren Grundlage mit Hilfe eines 3D-Druckers reale 3D-Kopien angefertigt wurden. Die Restauratoren des RGZM kolorierten die Stempel-Oberflächen der ausgedruckten 3D-Modelle manuell, sodass diese nun kaum von den Originalen zu unterscheiden sind.

Abb. 3

Abb. 4

Abb. 5

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Entwicklung von Verfahren zum Aufbau eines Zentrums zur Präzisionsmess- und Prüftechnik für optische Messverfahren (POV) Projektmitarbeiter - Dipl.-Ing. (FH) Stefan Mehlig, Burkhard Tietz M.Sc., Dr. Dirk RiekeZapp, Rainer Schütze M.Sc. Laufzeit - Seit 2007-01 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Seit mehreren Jahren wird am i3mainz in Zusammenarbeit mit Industriepartnern das Messsystem zur hochgenauen Längenbestimmung der Längenkomparator „LK5“ (weiter-)entwickelt und für photogrammetrische Messaufgaben optimiert. Der Längenkomparator ist speziell zur Kalibrierung photogrammetrischer Präzisionsmaßstäbe von bis zu 2,3 Metern mit kreisförmigen Zielmarken entworfen worden. Die Messstrecken können mit einer Genauigkeit von ±5 μm bestimmt werden. Dem steigenden Bedarf von Unternehmen an der Kalibrierung photogrammetrischer Maßstäbe folgend, wird die baldige DAkkS-Akkreditierung (DAkkS: Deutsche Akkreditierungsstelle GmbH) als Prüf- und Kalibrierlaboratorium angestrebt. Das i3mainz wird die Unterlagen für den Akkreditierungsantrag in absehbarer Zeit einreichen. Mit der Akkreditierung als Kalibrierlabor kann es zukünftig DAkkS-Kalibrierscheine ausstellen, was ein weiterer Schritt zur Einrichtung eines Prüfzentrums für optische Messverfahren bedeutet.

Aktivitäten Im Laufe dieses Jahres hat das i3mainz die Steuerungs- und Auswertungssoftware des LK5 inkl. Messablauf, Mechanismen und Funktionsfähigkeit in weiteren Testmessungen überprüft. Auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse konnte es einen neuen Algorithmus zur robusteren Kreisdetektion implementieren, der zu einer noch größeren Zuverlässigkeit der Messung führt. Ausserdem konnte das Team das Messanweisungsdokument, das zur Optimierung und Vereinheitlichung des Messablaufs beiträgt, fortführen. In Verbindung mit dem Benutzerhandbuch für die Bedienung der Software einschließlich Beschreibung des Messablaufs sollen die Messanweisungen einen einheitlichen und optimalen Kalibriervorgang gewährleisten.

Abb. 1:

Der Längenkomparator eignet sich insbesondere zur Kalibrierung photogrammetrischer Präzisionsmaßstäbe mit kreisförmigen Zielmarken.

Abb. 2:

Der LK 5 kann Messstrecken bis 2,3 m mit einer Genauigkeit von ± 5 μm bestimmen.

Finanzierung – Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur Partnereinrichtungen–Metronom Automation, Leica Geosystems HDS, Faro AG

Um während des Messvorgangs ein Höchstmaß an Stabilität in puncto Stabhalterung zu gewährleisten, wurden zwei Verbesserungen vorgenommen bzw. geplant. Zum einen besteht nun die Möglichkeit, die Motorgeschwindigkeit zu senken und somit ein langsameres An- und Verfahren zu ermöglichen. Zum anderen sind Arbeiten in der Umsetzungsphase, die zu einer Optimierung der Stabhalterung führen sollen. Geplant ist ein modularer Aufbau der Stabhalterung, bestehend aus einer Schiene, die am Schlitten (Besselpunkt) verschraubt wird. In die Schiene können je nach Stabform modulare Führungen angebracht werden, in die der Stab hineingelegt wird. Zusätzlich wird der Stab von oben mit einem weiteren, dem Stab angepassten Stück fixiert, indem dieses mit der unteren Führung verschraubt wird. Die neue Lösung soll für eine (möglichst) spannungsfreie Lagerung des Stabes sorgen. Zudem soll der modulare Aufbau dafür sorgen, dass Maßstäbe unterschiedlicher Form (rund, trapezförmig, etc.) und Größe aufgenommen werden können. Nach der Umsetzung sind weitere Tests geplant, bei denen die Testdatenbasis mit Längenmaßstäben (AICON, GOM, imetric) unterschiedlicher Länge und Form vergrößert wird. Die Antragsunterlagen für die geplante Einreichung des Akkreditierungsantrags sind in Vorbereitung. Dafür hat das Team das Qualitätsmanagement-Handbuch (QMH) und die dazugehörigen Anlagen auf Grundlage der DAkkS-Checkliste zur DIN EN ISO/IEC 17025 für Prüf- und Kalibrierlaboratorien angepasst. Ein verbleibendes ToDo ist die Konzeption einer geeigneten (Software-)Lösung für die Auftragsabwicklung, die den Arbeitsablauf bei einem Kalibrierauftrag vom ersten Kontakt mit dem Kunden über die Aushändigung des Kalibrierzertifikats bis hin zur Rechnungserstellung unterstützt.

Abb. 1

Abb. 2

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MoDiTa – Modulare Digitalkameratachymeter Projektmitarbeiter - Stefan Hauth M.Sc. Laufzeit - 2009—2014 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Martin Schlüter Finanzierung – BMBF (FHprofUnd)

Motivation Das Projekt MoDiTa will einen Innovationsschub für moderne Motortachymeter auslösen. Ziel ist die Realisierung und Verifizierung modularer Digitalkameras als Okularaufsatz einschließlich einer Erprobung der Gesamtsysteme in Pilotanwendungen. Angestrebt wird eine möglichst herstellerübergreifende Lösung. Anwender moderner technischer Systeme profitieren in Zeiten rasanter technologischer Entwicklungen von einem modularen Gerätedesign. Mit einem modularen Konzept für die Integration von Digitalkameras können die erheblichen Unterschiede der Entwicklungs- und Nutzungsdauerzyklen bei geodätischen Instrumenten, digitaler Kameratechnik und Verfügbarkeit drahtloser Datenübertragungskapazität entkoppelt werden. Für den Anwender bedeutet ein modularer Zukauf: moderate Aufrüstungskosten, Um- und Rückrüstung mit wenigen Handgriffen, Mischnutzung (mit/ ohne Digitalkamera) möglich, geringeres kaufmännisches Risiko.

Aktivitäten Der Kunde kann die einzelnen Komponenten des modular aufgebauten Messsystems einfach austauschen. Der Wechsel von Kameras erfolgt mit wenigen Handgriffen: Von der für messtechnische Zwecke vorteilhaften monochromen Kamera zur Farbkamera für die Dokumentation oder zur Infrarot- oder Thermalkamera für Sonderanwendungen. Das i3mainz hat die Vor- und Nachteile einer Hochkontrastkamera untersucht und bewertet: Vorteile identifizierte es nur für Anwendungen mit extremen Helligkeitsunterschieden wie z.B. direkte Kollimationszielungen gegen Laser. Im Regelfall heben der vergleichsweise großen Pixelpitch und die vergleichsweise geringe Auflösung die Vorteile der Hochkontrastaufnahmen wieder auf. Deutlich vielversprechender ist die hochpräzise Erfassung von kleinen Bewegungen und Schwingungen mit USB 3.0 CMOS-Kameras. Einige Systeme ermöglichen eine Beschränkung

Abb. 1:

Schwingungsmessungen an einer Bahnbrücke

Abb. 2:

Schwingende Violinsaite; Demonstrator für hochfrequente geometrische Messtechnik

Partnereinrichtungen– Dr. Bertges VT, Hexagon Metrology GmbH, Sinning Vermessungsbedarf GmbH, sigma3D GmbH, Scholpp Montage GmbH, Hessisches Landesamt für Bodenmanagement und Geoinformation (HLBG), TU Darmstadt, Geodätisches Institut, Prof. Dr.-Ing. Andreas Eichhorn auf kleine Bildbereiche und einzelne Sensorzeilen und erzielen dadurch enorme Taktraten bis weit in den Kilohertzbereich. Trotzdem stehen für die geometrische Selbstkalibrierung immer auch hochaufgelöste Gesamtbilder zur Verfügung. Die erfolgreiche Integration des GPS-Zeitsignals ermöglicht gleichzeitig eine hohe zeitliche Auflösung und Genauigkeit sowie eine hohe geometrische Genauigkeit. Im Laborversuch konnte das i3mainzTeam eine schwingende Violinensaite im schnellen Einzelzeilenmodus mit bis zu über 60kHz auflösen. Feldversuche an schwingenden Brückenkomponenten benötigen nur eine geringere zeitliche Auflösung. Für die Schwingungsbeobachtung an Bauwerken und technischen Objekten lassen sich derzeit mit unserem System Taktraten bis etwa 200Hz mittels GPS-Zeit getriggert über mehrere Stunden permanent und präzise aufrechterhalten. Generell stellt eine automatisiert ablaufende Selbstkalibrierung nach einem Kamerawechsel binnen weniger Minuten sicher, dass die Genauigkeitseigenschaften selbst hochgenauer Motortachymeter und -theodolite vollständig ausgeschöpft werden können. Möglich wird dies durch eine umfassende mathematische Modellierung des Gesamtsystems: Kleinste Stativbewegungen werden automatisch korrigiert, indem die für die Tachymeterzielachse gültigen Kompensatorablesungen für das vollständige Kamerablickfeld umgerechnet werden. Eventuelle Bewegungen der Okularkamera bzgl. des Tachymeterfernrohrs werden durch eine regelmäßige Strichkreuzerkennung mittels automatisierter digitaler Bildverarbeitung messungsbegleitend aufgedeckt und verrechnet.

Ergebnisse Der aktuelle Stand der Softwareimplementierung bietet einen hohen Automatisierungsgrad mit Near-Realtime Auswertung durch digitale Bildverarbeitung und Best-Fit-Algorithmen. Nahezu alle Arten von visuell eindeutig definierten Zielpunkten können mittels digitaler Bildzuordnung oder basierend auf Linienerkennung automatisch registriert und verfolgt werden.

Abb. 1

Abb. 2

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Einsatz moderner Messtechnik als Grundlage für die Rekonstruktion eines bronzezeitlichen Brunnens Projektmitarbeiter - Tobias Reich M. Sc. Francesco Leprai M. A. Laufzeit - Seit 2008-07 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Die Ausgrabungen auf dem Ruinenhügel von Tell Misrife (Syrien), dem alten Qatna, sind Teil eines im Jahr 1999 aus der Taufe gehobenen internationalen Projektes, an dem die Universität Tübingen unter Prof. Dr. Peter Pfälzner federführend beteiligt ist. Die im Palastbrunnen von Qatna geborgenen Holzfunde sind bisher die ältesten und am besten erhaltenen im gesamten Vorderen Orient und damit von unschätzbarem Wert. Aus dieser einzigartigen Fundsituation erwuchs das Interesse, eine Rekonstruktion des bronzezeitlichen Brunnens mit Hilfe moderner Mess- und Auswertetechnik zu erstellen. Im Zuge der Ausgrabung hat das i3mainz bereits in den Jahren 2008 bis 2010 Fundlage und geometrische Form der Holzfunde mit Terrestrischem Laserscanning und der Stereophotogrammetrie dokumentiert. In den Jahren 2010-2012 wertete es die gewonnenen Daten aus (siehe dazu die entsprechenden Jahresberichte). Da im Jahr 2013 der Wunsch aufkam, die Fundsituation der Brunnentreppe dreidimensional zu rekonstruieren, sichtete das i3mainz-Team die Daten der 2004 dokumentierten Freilegung (Grabungsphotos, Plana, usw.). Auf Basis dieser Sichtung wählte es entsprechende Verfahren aus, die eine 3D-Rekonstruktion des damaligen Fundzustandes ermöglichen. Schon zu Zeiten der historischen Nutzung waren einzelne Stufen aus der Auflage gestürzt, welche dann auf die noch erhaltene Treppe deponiert wurden. Das heißt, daß die Archäologen bei der 2004 beginnenden Brunnenausgrabung eine Fülle übereinander gestapelter Stufen freilegten.

Finanzierung – Deutsche Forschungsgemeinschaft, Institute of Aegean Prehistory, Philadelphia. Partnereinrichtungen– Universität Tübingen, Altorientalisches Seminar

Abb. 1:

Fundsituation des östlichen oberen Treppenversturz (links); Restaurierung dieses Brunnentreppenbereiches (rechts).

Abb. 2:

Ansichten der rekonstruierten Treppenstufen im 3D Modell des restaurierten Brunnens.

Abb. 1

Aktivitäten Angesichts der Komplexität des Treppenversturzes entschied das i3mainz, nicht nur eine Technologie für die 3D-Rekonstruktion der ursprünglichen Fundlage zu nutzen, sondern mehrere Auswertungsstrategien zu kombinieren. Dazu zählt einerseits die SFM (Structure From Motion) Technik, die aus den alten Grabungsbildern 3D Punktwolken des damals fotografierten Fundzustandes ableitet. Andererseits erstellte das Team eine CAD-Rekonstruktion der einzelnen Stufen auf Grundlage der gezeichneten Plana und Ansichten. Es entschied sich für diese Vorgehensweise, da keine der beiden Verfahren eine vollständige Rekonstruktion der Treppe zulässt. Zum einen fehlen Bildansichten des Versturzes, was eine lückenhafte Punktwolke aus dem SFM Verfahren zur Folge hat, und zum anderen ist eine vollständige Interpretation der komplexen Stufenschichtung aus den Plana und Ansichten nicht möglich. In einem ersten Schritt entstand die dreidimensionale Rekonstruktion des östlichen oberen Abstieges der Treppe, die aus 24 Stufen besteht.

Abb. 2

Ergebnisse Als vorläufiges Ergebnis liegen die in 3D rekonstruierten Treppenstufen des östlichen oberen Brunnenabstiegs in der ursprünglichen Fundlage vor. Diese integrierte das i3mainz in das 3D Modell des restaurierten Brunnens, das es mit Hilfe der 3D Laserscanning Technik bereits 2009 erfasst hatten. Die Restaurierung erfolgte in Zusammenarbeit mit den Bauforschern und Archäologen, auch, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Abb. 3

Abb. 3:

Darstellung des rekonstruierten Treppenteils im transparenten 3D Modell des Brunnens.

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66

Verfahrensentwicklung für die robotergestützte Objektentnahme mittels multisensoraler 3D-Messtechnik (TakeIT) Projektmitarbeiter - Mathias Burger M.Sc., Songül Polat M.Sc., Burkhard Tietz M.Sc. Laufzeit - Seit 2011-04 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Ein zentrales Problem der Automatisierungstechnik besteht darin, Roboter in die Lage zu versetzen, ungeordnet in einem Behälter liegende Objekte zu erkennen und zu greifen („bin picking“). Um Roboter dazu zu befähigen, benötigen sie eine möglichst eindeutige, genaue und vollständige räumliche Beschreibung der zu greifenden Objekte. Trotz der weit fortgeschrittenen Messtechnik ist dies ein bis heute nicht zufriedenstellend gelöstes Problem, da die bislang eingesetzten Messverfahren nicht gleichzeitig die nötige Geschwindigkeit, Genauigkeit und Vollständigkeit in der Erfassung von 3D-Oberflächen besitzen. Neuerdings verfügbare 3D-Messkameras können mit ihrer hohen Messfrequenz zur Lösung dieser Problemstellung beitragen. Um die Schwächen aktueller 3D-Kameras hinsichtlich ihres höheren Messrauschens, ihrer geringeren Auflösung und der mangelnden morphologischen Präzision an Kanten zu kompensieren, ergänzen hochauflösende Bilder einer simultan eingesetzten Industriekamera die 3D-Datensätze.

Aktivitäten Die Ausschöpfung des Potenzials der Messsensoren und die Möglichkeit der konformen Nutzung setzt eine gemeinsame Kalibrierung und Kenntnis der gegenseitigen Orientierung voraus. In einer sogenannten „Simultankalibrierung“ werden für beide Systeme die Kameraparameter, sowie deren relative Orientierung über einen Ausgleichungsprozess mitbestimmt. Das i3mainz hat das bereits entwickelte Kalibriermodul zur Erkennung von Kreismarken um eine optionale Subpixeldetektion erweitert. Die Zuordnung hat es unter Hinzunahme der Entfernungsinformationen robuster gestaltet, sie funktioniert vollautomatisch. Zudem ist das Verfahren unabhängig von kodierten Marken

Finanzierung –Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation Partnereinrichtungen– Metronom Automation GmbH, Hirata Robotics GmbH

und trägt der geringen Auflösung der 3D-Kamera Rechnung. Dadurch können etwaige Identifizierungsprobleme vermieden werden. Im Hinblick auf die Softwareanpassung hat das i3mainz-Team das ebene Kalibrierobjekt mit Kreismarken konzipiert und auf einen formstabilen und leichten Wabenverbund aus Aluminium gedruckt. Um die Bildrate der PMD-Kamera bestmöglich auszuschöpfen, hat das Institut eine monochrome Industriekamera mit höherer Auflösung angeschafft. Mitunter wurde das Objektiv der 3D-Kamera ausgetauscht, um einen optimaleren Aufnahmeabstand und zugleich eine stabilere Kamerageometrie zu erlangen. Im vorherigen Projektjahr hat das Team für die Fusion von 2D und 3D Messdaten verschiedenste Algorithmen und Ansätze getestet. In diesem Jahr stand die Umsetzung bzw. Implementierung der Algorithmen, die sich als am geeignetsten erwiesen haben, im Fokus. In zwei Verwertungsschritten wird aus den sequentiell aufgenommenen 2D- und 3DDaten (Bilder und 3D Punktwolken) ein Gesamtdatensatz erzeugt. Der erste Schritt ist die Grobregistrierung. Ziel ist es, Aufnahmen aus unterschiedlichen Perspektiven grob aufeinander zu registrieren. Das i3mainz hat ein Verfahren implementiert, das über 2D und 3D Merkmalskorrespondenz die räumliche Beziehung der Aufnahmen berechnet. Diese Merkmalskorrespondenz findet mit einer Überzahl statt, was eine gewisse Ausfallsicherheit gewährt. Der Zweite Schritt ist die Feinregistrierung. Die überlappende 3D Information wird hierbei widerspruchsfrei und genau vereinigt. Dafür hat das i3mainz ein ausgleichendes, auf Ebenen basierendes, Verfahren implementiert. Der Algorithmus nutzt detektierte, über eine Aufnahmesequenz korrespondierende Ebenen im 3D Datensatz. Die ausgleichende Berechnung der Vereinigung über diesen Ansatz liefert eine höhere Genauigkeit als die üblichen punktbasierten Feinregistrierungsverfahren (z.B. ICP).

Abb. 1:

Grobregistrierung über Merkmalskorrespondenz.

Abb. 3:

Neues Gesamtsystem.

Abb. 2:

Feinregistrierung über Ebenenkorrespondenz.

Abb. 4:

Neues Kalibrierfeld aus Alucore.

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Abb. 1

Abb. 2

Abb. 3

Abb. 4

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Entwicklung und Aufbau von optischen Systemen zur Kontrolle von Defekten an Verbundswerkstoffplatten Projektmitarbeiter - Rainer Schütze M. Sc, Burkhard Tietz M. Sc. Laufzeit - Seit 2011-05 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Hoesch Baussysteme stellt Sandwichbauteile her. Dies sind Platten aus Verbundwerkstoffen, die zum Erstellen von beispielsweise Haus- und Hallenwänden oder Kühlräumen benötigt werden. Im Produktionsprozess können kleine, nicht auf Anhieb erkennbare Fehler auftreten, die beim späteren Konstruktionsprozess zu optischen Mängeln oder Schwierigkeiten führen. Daraus entstehen Nachbesserungspfichten und entsprechend hohe Kosten für den Produzenten. Daher ist Hoesch daran interessiert, ein Messverfahren zu entwickeln, das innerhalb der Produktion bereits Mängel identifiziert. Bei diesen Mängeln geht es einerseits um eine Längswelligkeit auf den Platten mit einer Amplitude zwischen 1mm-3mm auf einer Länge von mehreren Metern. Diese soll auf 1mm Genauigkeit erkannt werden. Außerdem sollen Defekte in Form von Dellen mit einer Genauigkeit von 0,1mm detektiert werden. Darüber hinaus werden die Platten nach einem Nut-Fugen-System verbunden. Die Nute und die Fuge (zwischen 4cm und 22cm Breite) müssen genau ineinander passen, damit z.B. die Temperaturisolation gewährleistet werden kann. Beim Kontrollieren der Nuten und Fugen ist eine Genauigkeit von 1mm gewünscht.

Abb. 1:

Softwaretool zur Analyse und Auswertung.

Abb. 2:

Falschfarbendarstellung Soll/Ist-Vergleich zweier Plattenoberflächen.

Finanzierung - ehem. Thyssen Krupp jetzt Hoesch Baussysteme GmbH Partnereinrichtungen - ehem. Thyssen Krupp jetzt Hoesch Baussysteme GmbH

Ergebnisse Im letzten Jahr hat das i3mainz das Systemkonzept sowie die Kalibrier- und Orientierkonzepte umgesetzt und mit einem Testaufbau realistische Daten gewonnen. In diesem Jahr standen die Auswertung der Testdaten sowie die Entwicklung von Softwarewerkzeugen zur Analyse und erste Teillösungen im Vordergrund. Beim vorjährigen Testaufbau hat das i3mainz 10GB Testdaten mit 13.000 Bildaufnahmen generiert. Um die Auswertung der Testdaten zu vereinfachen, hat es die Entwicklung von Analysewerkzeugen vorgezogen. Die Auswertung des vorjährigen Testaufbaus bestätigte, dass die gewünschte Auflösung und Genauigkeit mit dem Systemdesign erreicht werden kann. Allerdings zeigte sich bei der Auswertung, dass der ursprünglich geplante Algorithmus zur Qualitätskontrolle der Oberflächenwelligkeit nicht alle örtlichen Variationen in der Messsituation kompensieren kann. Gegenüber dem Soll aus der CAD–Planung variiert der Anfang der Profilierung. Ebenso entstehen durch mechanische Einwirkungen aus Walzen und Schneiden im Produktionsprozess Deformationen auf der Oberfläche. Diese überdecken die tatsächlich zu detektierenden Fehler um das mindestens Zehnfache. Für die nächste Projektephase plant das i3mainz die Weiterentwicklung und Anpassung der Analysewerkzeuge für die Oberflächenüberprüfung. Grundsätzlich hat das Team die Machbarkeit und Einsetzbarkeit des Systems demonstriert. Mit den Ergebnissen der Aktivitäten im Jahre 2013 hat es einen kritischer Meilenstein erreicht, mit dem die Weiterführung des Projektes in einer weiteren Projektphase gesichert ist.

Abb. 1

Abb. 2

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Konservierungsmethoden von Feuchtholz im Vergleich

Projektmitarbeiter - Carina Justus, M.Sc.; Tobias Reich, M.Sc. Laufzeit - Seit 2013-11 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Ähnlich wie in dem KUR Projekt (Konservierung und Restaurierung) in Zusammenarbeit mit dem RGZM Mainz, werden auch hier Holzproben auf unterschiedliche Art und Weise konserviert. In diesem Fall handelt es sich um über 30 Holzproben, die die Archäologische Denkmalpflege des Regierungspräsidiums Stuttgart bearbeitet. Die Restauratoren teilten die Holzproben in acht Gruppen auf, um sie mit unterschiedlichen Konservierungsmitteln zu bearbeiten. Dabei verwendeten sie verschiedene Festigungsmittel und Konzentrationsstärken. Um geometrische Veränderungen während der Konservierung der Hölzer festzustellen, maß das i3mainz die Strecken zwischen zuvor ins Holz gesetzten Nägeln unter anderem manuell mit Hilfe von Messschieber und Schieblehre. Auf Basis dieser gesammelten Maße ermittelte es Kenngrößen, die die Veränderungen des Holzes während des Konservierungsprozesses in verschiedenen Bereichen (Bsp. in Wuchsrichtung) beschreiben. Kenngrößen sind zum einen der tangentiale, radiale und longitudinale Schwund, zum anderen das Volumenschwindmaß. Dieses Verfahren ergänze das Team durch das hochpräzise dreidimensionale Scannen der einzelnen Holzproben vor und nach der Konservierung, wobei auch bei dieser Methode die zur Kenngrößendefinition gesetzten Nägel mit in die Analyse eingehen. So kann es neben dem digitalen Messen der Strecken zwischen den Nägeln auch eine Analyse der Volumenveränderung vornehmen.

Abb. 1:

Schematische Darstellung der tangentialen und radialen Richtungsdefinition am Beispiel eines gescannten 3D-Modells (Holzprobe).

Abb. 2:

Eine der Holzproben vor der Konservierung.

Abb. 3:

3D-Modell einer gescannten Holzprobe.

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Finanzierung – Regierungspräsidium Stuttgart, Referat 84 – Archäologische Denkmalpflege

Aktivitäten Mit dem Streifenlichtscanner Atos III der Firma GOM erfasste das i3mainz-Team die Holzproben, wobei es ein Messvolumen wählte, mit dem es eine 3D Punktauflösung auf der Holzoberfläche von 0,25 mm erreichte. Um die einzelnen Proben komplett erfassen zu können, musste es einen Scan der Ober- und der Unterseite anfertigen. Die beiden Seiten verknüpfte es über die zuvor gesetzten Nägel aus rostfreiem Stahl, die hier zu Referenzpunkten umfunktioniert wurden. Diese wurden an den verschiedenen Seiten der Probe so in Wuchsrichtung des Holzes angebracht, dass sie später für radiale, longitudinale und tangentiale Schnitte am 3D-Modell genutzt werden können und somit eine Kenngrößenableitung gewährleisten. Die durch den natürlichen Wuchs des Holzes entstandenen kleineren Astlöcher und ähnliche Unebenheiten am Holz kann der Scanner nicht erfassen. Diese werden in der Nachbearbeitung der einzelnen Modelle geschlossen. Die erste Phase des Projektes beinhaltete die vollständige dreidimensionale Erfassung der Nassholzobjekte vor der Konservierung und die entsprechende Vorverarbeitung für den anstehenden Vergleich mit den Proben nach der Konservierung. 2014 wird das Team die noch ausstehende Erfassung der konservierten Holzproben umsetzen. Die Trocknungsphase und die daraus resultierende Konservierung kann sich über einige Monate bis Jahre ausdehnen.

Ergebnisse Als Ergebnis dieses ersten Schrittes liegen nun digitale 3D-Modelle aller Holzproben vor. Weitere Ergebnisse resultieren später aus der Aufnahme und Bearbeitung der Holzproben nach der Konservierung.

Abb. 1

Abb. 2

Abb. 3

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Optimierte geometrisch/ physikalische Modellierung digitaler Industriemesskameras im Einsatz der industriellen Qualitätskontrolle (MIndKam) Projektmitarbeiter - Waldemar Mordwinzew Laufzeit - 2013-01-01—2015-12-31 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Optische Messtechniken bilden heute einen wichtigen Faktor, wenn es darum geht, die Qualität und Produktivität in der industriellen Produktion zu steigern. Zu diesem Trend hat vor allem die zügige Entwicklung von Digitalsensoren beigetragen. Obwohl Algorithmen von Filmkameras ohne tiefgreifende Veränderungen auch bei Digitalsensoren verwendet werden können, zeigen Untersuchungen und Erfahrungen aus industriellen Projekten, dass das geometrisch-physikalische Verhalten digitaler Kameras für höchste Ansprüche nicht ausreichend modelliert wird. Dies zeigt sich vor allem in Restfehlern, welche nach der Kalibrierung der Kameras in den Messbildern sichtbar werden. In vielen Fällen sind diese immer noch zu groß und zu systematisch (Abb. 1). Somit ist Potenzial für signifikante Qualitätssteigerungen vorhanden. Auch kann das Verständnis der auf die Geometrie eines Digitalsensors wirkenden Faktoren optimiert werden. Dieses Verständnis soll im Rahmen einer kooperativen Promotion mit der Universität Koblenz im Kontext dieses Projektes erarbeitet werden. Die darauf aufbauende, erweiterte mathematische Beschreibung soll zu erhöhter Genauigkeit heutiger und zukünftiger Kameragenerationen beitragen.

Aktivitäten Zu Beginn untersuchte Mordwinzew den aktuelle Stand von Nahbereich-Kalibriertechniken, die dabei erreichten Genauigkeiten und darauf wirkende Faktoren wie Optik und Licht (a), Zielmarkendesign (b), Aufnahme-Positionen und Orientierungen der Kamera (c), Vorverarbeitung Rohdaten (d) und das mathematische Modell (e). Er führte Kalibrierungs-Messungen zu (c, e) durch, um die Auswirkungen von Aufnahmekonfigurationen und verschiedener mathematischer Modelle auf die geometrische Genauigkeit zu untersuchen.

Abb. 1:

Sichtbare Restfehler-Systematiken in einem Messbild.

Abb. 2:

LED Zielmarken verursachten bei Kalibrierungen systematische Restfehler.

Finanzierung - Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation Partnereinrichtungen - Prof. Dr.-Ing. Dietrich Paulus, Universität Koblenz

Algorithmen zu (e), die es ermöglichen, vorhandene Genauigkeitsinformationen und Geometrien in die Berechnung einzuführen, implementierte er in der eigenen Software. Innerhalb des COSCH Projektes verbrachte Mordwinzew einen Gastaufenthalt an der Universität Warschau, mit dem Ziel, das Verständnis von Optik, Lichteinfluss auf Zielmarken (a, b), dort eingesetzten Kalibriermethoden (e) und Vorverarbeitung der Bilddaten (d) zu erweitern.

Abb. 1

Ergebnisse Mit dem heutigen Wissensstand erreichen aufwendigere Messkampagnen Relativgenauigketen von ~1:100.000 in Bezug auf die Objektgröße. Der Automobilbau bleibt damit unterhalb eines Zehntelmilllimeters für die Sicherheit der ausgewiesenen Geometrien. In neuesten Arbeiten zu (e) versucht Mordwinzew, mathematische Unzulänglichkeiten bereits etablierter Modelle zu reduzieren oder Restfehler zu korrigieren, die durch Fertigungsungenauigkeiten oder instabile Bauweise entstehen. Das Zwischenfazit zu (c, e) lautet: • Neueste mathematische Modelle in (e) brachten einen Genauigkeitszuwachs von bis zu Faktor 4. • Veränderte Kamera-Positionen und Orientierungen hatten nur einen geringen Einfluss auf die geometrische Genauigkeit, solange diese ausreichend in der Zahl und gut verteilt waren. • Kontrollen zeigten, dass teilweise zu optimistische Genauigkeitswerte angegeben werden. In einer Kooperation mit der Universität Warschau wird Mordwinzew die am Host-Institut kennengelernten Kalibrier-Methoden mit der Bündelausgleichung vergleichen. Außerdem will er prüfen, wie sich die radiometrische Kalibrierung auf die erreichbare geometrische Genauigkeit auswirkt.

Abb. 2

73

74

Digitalkameratheodolite und -tachymeter Projektmitarbeiter - Philipp Atorf B.Sc., Matthias Mayer B.Sc., Robert Schäfer M.Sc. Laufzeit - 2013 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Martin Schlüter

Motivation Die berührungslose Messtechnik mit Motortheodoliten und -tachymetern liefert präzise 3D-Informationen im großen und im kleinen Maßstab. Zwei der Ad-hoc-Projekte des Jahres 2013 machen diese Bandbreite anschaulich: In einem Fall werden Genauigkeiten im Mikrometerbereich für Prüfkörper mit äußerst geringen räumlichen Ausdehnungen erzielt, in einem anderen Fall werden astrogeodätische Zielungen zu Sternen und Planeten eingesetzt, um die Laserkommunikation zu tieffliegenden Erdsatelliten möglich zu machen. Beide – auf den ersten Blick äußerst unterschiedliche Anwendungen – profitieren vom perfektionierten Zusammenspiel zwischen Motortheodolit oder -tachymeter und der automatisierten Bildverarbeitung, die das i3mainz in zahlreichen anwendungsbezogenen Projekten in den letzten Jahren erarbeitet und erprobt hat. Schließlich stellt sich ein Stern im digitalen Bild nur unwesentlich anders dar, als eine als Punktlichtquelle eingesetzte Leuchtdiode oder der helle Dot eines Messpunktes auf einem geometrischen Kalibriernormal. Diese Übereinstimmung veranlasst das i3mainz, äußerst unterschiedliche Anwendungsfälle mit eng artverwandten Messmethoden und -instrumenten einer Lösung zuzuführen. Innovationspotential für die Zukunft sind insbesondere durch die präzise Verknüpfung von Zeit- und Geometrieinformationen zu erwarten, die sich beide bereits heute in sehr hohen Auflösungen und Genauigkeiten aufzeichnen und verknüpfen lassen.

Aktivitäten Im Rahmen der Nahbereichsanwendungen mit Motortheodoliten werden geometrische Raumstrecken von Prüfkörpern bestimmt. Wichtig ist die Rückführbarkeit auf den internationalen Standard, welche über eine ununterbrochene und nachvollziehbare Kette von Vergleichen auf ein seitens des DKD zertifiziertes Längennormal erfolgt. Hier werden Motortheodolite auf einer Richtplatte

Abb. 1:

Robert Schäfer nach erfolgreicher Mission vor dem Hollywood Sign in Los Angeles.

Abb. 2:

Messbild der Okularkamera am Motortheodolit Leica TM5100.

Finanzierung – Bruker, Tesat-Spacecom

aus Granit innerhalb eines Messvolumens von deutlich unter einem Kubikmeter eingesetzt. Die Abbildung zeigt ein exemplarisches Messbild der verwendeten Okularkamera auf ein Kalibriernormal, die Abstände zweier direkt benachbarter Punkte betragen nur vier Millimeter. Raumstrecken mit wenigen Zentimetern Länge zwischen eindeutig signalisierten Punkten können in der Genauigkeitsklasse eines Hundertstel Millimeters reproduzierbar bestimmt werden. Das vollständig berührungslose Vorgehen bietet gegenüber dem ansonsten üblichen taktilen Verfahren gerade bei filigranen Strukturen den Vorteil, dass es zerstörungsfrei ist. Zwischen den beobachteten Wiederholgenauigkeiten und den erwarteten Genauigkeiten konnte das i3mainz-Team mittels der von Prof. Dr. Fredie Kern bereitgestellten Ausgleichungssoftware xdesy eine gute Übereinstimmung feststellen. Xdesy ist ein Ausgleichsprogramm für geodätische Netze, Koordinaten-Transformationen und für die photogrammetrische Bündelblockausgleichung. Die Einrechnung eines Laserterminals in das globale Referenzsystem WGS84 ermöglicht die direkte Laserkommunikation der Bodenstation mit entsprechend ausgerüsteten Erdsatelliten. Die äußerst unterschiedlichen Entfernungen von einigen wenigen Hundert Kilometern zu niedrig und teilweise sonnensynchron fliegenden Satelliten bis zu über 36.000 Kilometern zu geostationären Satelliten spielen hier eine indirekte Rolle, sie bestimmen die scheinbare Geschwindigkeit des Satelliten: Tieffliegende Satelliten benötigen nur einige Minuten für den kompletten Überflug des sichtbaren Himmelsteils. Messtechnisch ist deshalb eine präzise geometrische Ausrichtung der Bodenstation im globalen Referenzsystem besonders wichtig. Um ein erfolgreiches und durchgreifend kontrolliertes Ergebnis innerhalb von zwei Tagen vor Ort sicher zu stellen, kamen GPS sowie eine Total Station samt speziell angepasster Okularkamera zum Einsatz. Wie so oft bei kurzfristig anberaumten Auslandseinsätzen galt es, eine Reihe logistischer und praktischer Unvorhersehbarkeiten zu meistern, bis Robert Schäfer die Sonne Kaliforniens genießen konnte.

Abb. 1

Abb. 2

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Schwerpunkt Geoinformationssysteme 78

80 82 84 86 88 90

Einführung und Analyse von Geoinformationssystemen (GIS) bei den Kreisverwaltungen in Rheinland-Pfalz HIGEOMES - Die historische Geographie Obermesopotamiens im 2. Jahrtausend v. Chr. Smart Grid für Elektrische Weichenheizungsanlagen (InfraGrid) Erstellung eines Kulturlandschaftskatasters für Rheinland-Pfalz Bioaerosol Analysis Network and Geoinformatics [BANG] Umsetzung des XPlanungs-Standards ‚XPlanGML‘ als durchgreifender eGovernment-Prozess Frameworks zur webbasierten Erfassung und Bearbeitung archäologischer Geo(fach)daten

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Einführung und Analyse von Geoinformationssystemen (GIS) bei den Kreisverwaltungen in Rheinland-Pfalz Projektmitarbeiter - Dipl.-Ing. Falk Würriehausen Laufzeit - Seit 2008 -05 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Motivation Die Verarbeitung raumbezogener kommunaler Daten und Informationen mit Geo-Informationssystemen (GIS) ist gerade in Zeiten produktorientiert arbeitender Verwaltungen notwendiger denn je. Geoinformationssysteme ermöglichen es, schnell auf neue Situationen, Anforderungen und Gegebenheiten im operativen Geschäft der Verwaltung zu reagieren. Informationen und Daten können schneller gesucht, verarbeitet und für die Weiterverwendung bereitgestellt werden. Aufgrund der Vielzahl kommunaler Daten einer Verwaltung sind statistische und raumbezogene Analysen ohne digitale Informationsverarbeitung nicht mehr möglich. Geoinformationssysteme sind aufgrund der genannten Anforderungen und Einsatzmöglichkeiten eine Basiskomponente der elektronischen Datenverarbeitung in kommunalen Verwaltungen; dies sollten im Jahr 2013 der Landkreistag und die Fachhochschule Mainz im Rahmen des Vorhabens „Einführung und Analyse von GIS bei den Kreisverwaltungen in Rheinland-Pfalz“ weiter fokussieren. Zudem sollten sie die Rahmenbedingungen zur Bereitstellung kommunaler Geodaten und Metadaten für die europäische Geodateninfrastruktur (INSPIRE) untersuchen (Abb. 2).

Aktivitäten Der Fokus der Arbeiten im Jahr 2013 lag auf der Untersuchung der Anforderungen der Europäischen INSPIRE-Richtlinie für die rheinland-pfälzischen Kommunen. Hierbei wurden Vorarbeiten durchgeführt, wie unter Berücksichtigung rechtli-

Finanzierung – Landkreise Altenkirchen, Mainz-Bingen, Cochem-Zell, Südwestpfalz, Fachhochschule Mainz Partnereinrichtungen– Landkreistag Rheinland-Pfalz

cher und technischer Rahmenbedingungen, eine Bereitstellung kommunaler Geodaten und Metadaten für die Landkreise in Rheinland-Pfalz erfolgen kann. Dabei unterstützte das i3mainz die eingerichtete Arbeitsgruppe INSPIRE des Landkreistages Rheinland-Pfalz bei Ihren Untersuchungen, welche Geodaten der Kreisverwaltungen für INSPIRE bereitzustellen sind. Aufbauend auf den Projekten und Analysen zum Status quo GIS bei den Kreisverwaltungen in Rheinland-Pfalz (Abb. 3), erstellte Falk Würriehausen eine Übersicht der Einführung von GIS. Sie bildet für die Fachhochschule Mainz die Grundlage für eine erneute Begutachtung des Status quo. Neben der Analyse vorhandener GIS-Systeme, soll der Untersuchungsschwerpunkt vor allem auf den kreiskommunalen Geofachdaten und Metadaten gelegt werden. Das i3mainz kann den Ist-Zustand digitaler Geodaten bei den Kreisverwaltungen in Rheinland-Pfalz nun den Anforderungen zur Umsetzung der INSPIRE-Richtlinie an ein interoperables Geo- und Metadatenmanagement gegenüberstellen und so die Einführung von GIS bei den Kreisverwaltungen bewerten. Zudem sind digitale Geofachdaten Grundlage für die Einführung von Bürgerdiensten der Kommunen. Ohne digitale Bereitstellung von Geoinformationen können Prozesse nicht elektronisch unterstützt und Beteiligungsprozesse auf Basis von Geodaten initiiert werden. Diese Weiterentwicklung der internen Nutzung von Geodaten in einem WebGIS im Intranet der Verwaltung zu einem Bürger-GIS im Internet wird das Nutzungspotential von Geoinformationssystemen aufzeigen und die Akzeptanz der Geodatenverarbeitung mit GIS bei den Kreisverwaltungen erhöhen (Abb. 1).

Abb. 1:

Geofachdaten im WebGIS der Kreisverwaltung Mainz-Bingen.

Abb. 2:

Die Europäische Geodateninfrastruktur INSPIRE.

Abb. 3:

Analysen und Projekte des i3mainz zur GIS-Einführung bei den Kreisverwaltungen in Rheinland-Pfalz.

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Abb. 1

Abb. 2

Abb. 3

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HIGEOMES - Die historische Geographie Obermesopotamiens im 2. Jahrtausend v. Chr. Projektmitarbeiter - Dr. Ashish Karmacharaya, Dipl.-Ing. Tobias Kohr Laufzeit - 2011-03—2014-03 Projektleitung - Prof. Dr. Kai-Christian Bruhn, Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs

Motivation Die Bedeutung Obermesopotamiens für die Geschichte Vorderasiens ist durch seine geostrategische Situation und eine Vielzahl günstiger naturräumlicher Bedingungen geprägt. Die letzten Jahrzehnte haben einen Zuwachs an archäologischen und epigraphischen Materialien sowie naturwissenschaftlichen Daten erbracht, die es erlauben, die historisch-geographische Kenntnis auf eine neue Basis zu stellen. Ziel des Projektes ist es, am Beispiel des 2. Jts. v. Chr. diese heterogenen Forschungsprimärdaten in einer integrierten Auswertung zu verbinden.

Aktivitäten Das letzte Förderjahr des Projektes beschäftigte sich mit der Aufbereitung der Ergebnisse, die in den ersten beiden Jahren erzielt werden konnten. Für die entstandene Web GIS Anwendung erstellte das i3mainz ein Online-Tutorium, das den Archäologen den Einstieg zu diesem Werkzeug erleichtert. In einer Umfrage ermittelte das Institut die Akzeptanz der entwickelten Anwendung unter den Archäologen, die das Web GIS in vielen Belangen als benutzerfreundlich einstuften. Neben den Wegeanalysen im vorigen Jahr (Abb. 1) erstellte es für die Projektpartner auch Karten der archäologischen Fundplätze (Abb. 2). Gemeinsam mit den Kollegen in Dijon wurde ein Paper erarbeitet und auf der internationalen Konferenz „Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology“ (CAA 2013), 25.-28. März 2013 in Perth (Australien) präsentiert. „HiGeoMes: Distributed Geodatabases in an archaeological joint research project“ ist die abschließende Publikation der Projektergebnisse und wird als einer der 50 besten Beiträge im gedruckten Konferenzband erscheinen. Die Erkenntnisse aus HiGeoMes flossen im Laufe des Jahres in einen zweiten Artikel ein, der

Finanzierung – DFG, ANR Partnereinrichtungen– JohannesGutenberg-Universität Mainz, Freie Universität Berlin, Université de Bourgogne, CNRS, UMR 7192 Paris

die Stärken semantischer Modellierung bei der Auswertung geographischer und historischer Informationen aufzeigt: „Semantics – Supportive Element for the Cooperative Evaluation of Geographical and Historical Information“ erschien in der zfv - Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement, Heft 5/2013 zur Intergeo im Oktober 2013. Bereits Anfang März koordinierten die involvierten Institutionen die Ausarbeitung eines Forschungsantrages für ein Folgeprojekt von HiGeoMes auf einem Arbeitstreffen in Paris. Im April reichten sie den Antrag, der mittlerweile bewilligt wurde, im gleichen Förderprogramm ein. Somit beginnt voraussichtlich im März 2014 das dreijährige Projekt „Texte, Tells und Semantik“ (TEXTELSEM). Für den anstehenden Forschungszeitraum hat man sich auf technischer Seite zum Ziel gesetzt, das in HiGeoMes aufgezeigte Potential semantischer Technologien voll zu erschließen.

Ergebnisse Eine Dienste-orientierte Infrastruktur erlaubt den Kooperationspartnern einen syntaktisch interoperablen Austausch der Datenbestände mit absolutem Raumbezug. Die gesammelten Fundort-Daten sind über einen Web Feature Service (WFS) zugänglich. Außerdem werden ein am Institut erzeugter Baselayer aus SRTM-Daten, sowie Corona Satellitenbilder und russische Karten über OGC-konforme Schnittstellen (WMS/WMTS) bereitgestellt. Ein am i3mainz realisierter Web Dienst stellt die in Dijon semantisch modellierten Textdaten mit relativem Raumbezug bereit. Das entwickelte Web GIS bindet die verschiedenen Dienste des Projektes ein und steht Wissenschaftlern zur Visualisierung und Analyse der archäologischen und epigraphischen Daten zur Verfügung. Damit ist die Grundlage für eine wissensbasierte Auswertung der geografischen Informationen über Obermesopotamien im 2. Jt. v. Chr. gelegt.

Abb. 1:

Least-Cost-Path Analyse von Qirdahat nach Yakaltum.

Abb. 2:

Kartographische Darstellung archäologischer Fundorte aus der Spätbronzezeit.

Abb. 1

Abb. 2

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Smart Grid für Elektrische Weichenheizungsanlagen (InfraGrid) Projektmitarbeiter - Thilo Käsemann, M.Sc Jan Klemp, M. Sc., Christoph Weiß, M.Sc. Laufzeit - 2012-08—2015-07 Projektleitung - Prof. Dr. -Ing. Karl-Albrecht Klinge

Motivation Elektrische Weichenheizungen verbrauchen z.B. im Netz der Deutschen Bahn AG im Winter so viel Energie wie eine Großstadt. Über das ganze Jahr gerechnet entspricht der durchschnittliche Bedarf an elektrischer Leistung einer einzelnen Weichenheizung dem Verbrauch eines Zweifamilienhauses (ca. 10.000 KWh). Da sie nur bei niedrigen Temperaturen betrieben wird, ist der Verbrauch im Winter entsprechend höher. Stand der Technik ist die lokal witterungsabhängige Bedienung der Einzelanlagen. Hierbei werden die Weichen in Abhängigkeit von vorort gemessenen Umweltparametern beheizt. Die Ermittlung der Umweltparameter ist durch die Anzahl und Art der verwendeten Fühler lokal begrenzt. Für ein effizientes Management der Energieversorgung ist es von großer Bedeutung, ungeplant auftretende Lastspitzen im Gesamtnetz zu vermeiden. Dafür richtet das Projekt InfraGrid den Blick von der Einzelanlage auf den Anlagenverbund. Ziel von InfraGrid ist, die Potentiale mit überregionalen Lastprognosen und -abwurfschaltungen zu heben.

Aktivitäten Die Ergebnisse aus dem Vorjahr bildeten die Grundlage für die Fortführung des Projektes 2013. Auf Grundlage der Rechercheergebnisse wurden die Potentiale des Projektes verfeinert und auf folgende Punkte eingegrenzt: • Optimierung der Kurzzeit-Einschaltpunkte und Heben der betrieblichen Verfügbarkeit • Reduzierung der Netznutzungsentgelte • Reduzierung der Kosten für Ausgleichsenergieeinkäufe Im ersten Projektabschnitt setzt das i3mainz das Potential „Heben der betrieblichen Verfügbarkeit“ und eine Lastprognose um, welche für die restlichen Potentiale einen essentiellen Stellenwert

Abb. 1:

Visualisierung der vorhergesagten Temperatur und Darstellung der Betriebsstellen.

Abb. 2:

Verarbeitungsprozess der Wetterdaten (von den Rohdaten bis hin zu ortsbezogenen Wetterprognosen in der Datenbank).

Abb. 3:

Wetterdaten sind über einen Webservice abrufbar.

Abb. 4:

Optimierte Visualisierung des Anlagenverhaltens (Luft- und Schienentemperatur, Energiezähler, isHeating,…).

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Finanzierung - Bundesministerium für Bildung und Forschung Partnereinrichtungen– ESA Elektroschaltanlagen Grimma GmbH, PINTSCH ABEN B.V., DB Netz Aktiengesellschaft – Technologiemangement – I.NVT 321

besitzt. Diesen Arbeiten liegen Wissen über die Wetterparameter (z.B. Temperatur) und das Anlagenverhalten zu bestimmten Zeiten zugrunde. Eine zentrale Komponente des Projektes bilden somit die Wetterdaten. Daher wählte des i3mainz-Team in enger Absprache mit den projektbeteiligten Weichenheizungsherstellern die zeitliche und räumliche Auflösung sowie die relevanten meteorologischen Parameter aus. Im Anschluss an die automatische Verarbeitung der Wetterdaten ist es den Weichenheizungsherstellern möglich, die Wetterdaten über einen Webservice abzufragen. Dabei ist eine Kombination aus historischen Wetterdaten und erfassten Anlagenverhalten sowie kurz- oder langfristige Wettervorhersagen möglich (Abb. 2 und 3). Vorbereitend für die Lastprognose wurden zur Ableitung eines funktionalen Zusammenhangs zwischen Wetter und Anlagenverhalten die beiden Größen gegenübergestellt und analysiert. Erste Ergebnisse zeigen die räumliche Abhängigkeit der Anlagen und die Erkenntnis, dass eine genaue Berechnung nur pro Einzelanlage möglich ist (Bild 4). Für das Potential „Heben der betriebliche Verfügbarkeit“ setzte das i3mainz eine Referenzimplementierung um. In enger Absprache mit den Weichenheizungsherstellern entwickelte es Weichenvereisungsszenarien, und die damit zusammenhängenden meteorologischen Parameter. Anhand der Wettervorhersagen können diese Parameter geprüft und so die potentiellen Vereisungszeitpunkte bestimmt werden. Um die Akzeptanz der späteren Anwendung und die Transparenz für den Nutzer zu gewährleisten, entwickelte Jan Mahle im Rahmen einer Bachelorarbeit eine Visualisierung. Im Rahmen des Moduls Verteilte Geoinformationssysteme entwickelte eine Gruppe von Studenten als Projektarbeit ein Tool, um systematische Abweichungen zwischen den Wettervorhersagen und den Messdaten der Weichenheizungssteuerungen zu ermitteln. Diese Abweichungen können in die Berechnungen einbezogen werden. (Bild 1).

Abb. 1:

Abb. 3:

Abb. 4:

Abb. 2

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Erstellung eines Kulturlandschaftskatasters für Rheinland-Pfalz Projektmitarbeiter - Dipl.-Ing. Falk Würriehausen, Matthias Uhler, M.Sc. Laufzeit - Seit 2010-11 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller Finanzierung - Ministerium für Wirtschaft, Klimaschutz, Energie und Landesplanung Rheinland-Pfalz

Motivation Rheinland-Pfalz ist ein an kulturlandschaftlichen Zeugnissen reiches Bundesland. Von der Römerzeit über das Mittelalter bis heute weisen Bauwerke auf historisch bedeutsame Räume hin. Auch die durch Weinbau, Wälder und Vulkane geprägten Landschaften sind vielerorts einzigartig. Dialekte, Bräuche, Feste, Geschichten und Personen machen aus Denkmälern und Landschaften ein komplettes Bild, durch das einzelne Regionen unverkennbar werden. Mit dem Landesentwicklungsprogramm (LEP IV) hat sich die Landesregierung die Aufgabe gestellt, diese Kulturlandschaften langfristig zu sichern und zu entwickeln. Diese Zielsetzung wird über die Erarbeitung eines Kulturlandschaftskatasters realisiert. Der Aufbau des Katasters führt über einen Prozess der Sicherung und Entwicklung von Kulturlandschaften sowie den technischen und inhaltlichen Aufbau einer webbasierten Informationsplattform. Die Kommunen und die interessierte Öffentlichkeit soll aktiv in den Prozess eingebunden werden. Daten und Informationen sollen im KULIS (KULturlandschafts-Informations-System) erhoben und gepflegt werden. Das Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik der Fachhochschule Mainz (i3mainz) setzt die technische Realisierung des „KULIS“ (Abb. 1) auf Basis von offenen Standards und OpenSource-Technologien um.

Aktivitäten Seit Beginn des Projektes hat die Projektgruppe einen Katalog der rheinland-pfälzischen Kulturlandschaftselemente erstellt und die Definition von Steckbriefen mit Kriterien für die einzelnen Elemente durchgeführt. Das i3mainz baute ein webbasiertes Geoinformations-Systems (WebGIS) in Kombination mit einer Wiki-Anwendung als verteiltes System auf. Seither ist ein größerer

Partnereinrichtungen FIRU - Forschungs- und Informationsgesellschaft für Fach - und Rechtsfragen der Raum- und Umweltplanung, Kaiserslautern WiSo - Geographie - Fach für Wirtschaftsund Sozialgeographie der Universität Trier, Trier

Abb. 1:

Übersicht auf verteilte Struktur der verwendeten Technologien in KULIS .

Abb. 2:

Qualitätssicherung und Rechteverwaltung in KULIS.

Abb. 3:

KULIS-Portal mit Darstellung der landesweit bedeutsamen historischen Kulturlandschaften, den Westwallrelikten und weiteren Geofachdaten der Behörden.

Abb. 2

Datenbestand amtlicher und privater Geodaten mit Informationen zu Kulturlandschaftselementen des Landes in KULIS aufgenommen und angelegt worden. Hierbei konnte das i3mainz im Rahmen von Workshops zur Ausweisung der bedeutsamen historischen Kulturlandschaften weitere Daten gewinnen und in das System einpflegen (Abb. 3). Darüber hinaus waren Studenten der Fachhochschule Mainz im Landkreis unterwegs und fotografierten historische Gebäude in den Gemeinden, um die gesammelten Daten und Informationen als Steckbriefe in das Wiki einzutragen und deren geographische Information anzulegen. Derzeit wird über einen mobilen Zugang zu dem System nachgedacht. Außerdem laufen Gespräche, das KULIS für die Dokumentation von Kulturlandschaften im Welterbe Oberes Mittelrheintal einzusetzen.

Ergebnisse Aus den Erfahrungen mit der Datengewinnung konnte das i3mainz Verbesserungen am Qualitätsmanagement vornehmen und den Nutzern die Arbeit mit KULIS erleichtern. So kann dieser jetzt den Status eines KULIS-Artikels über eine Ampelsymbolik (rot, gelb, grün) herleiten. Zudem hat das i3mainz Diskussionsebenen, eine Versionierung, eine Rechteverwaltung mit Redaktionssystem sowie weitere neue Funktionen integriert. Auch hat es Anpassungen in der Menüstruktur des Wiki vorgenommen, um die Kartennavigation sowie die Informationsabfrage intuitiver zu gestalten und die Version des Artikels zu dokumentieren (Abb. 2). Da sich das KULIS mit den Komponenten des Semantic MediaWiki in das Zeitalter des Semantic Webs einfügt, sind Datenabfragen wie zum Beispiel die Auflistung aller Elemente nach Bedeutung in Rheinland-Pfalz möglich. Dieser Aspekt der semantischen Daten und die Integration des Portals zur Dokumentation weiterer Kulturlandschaftsräume bieten Potential für weitere Arbeiten und Entwicklungen in der Zukunft.

Abb. 3

Abb. 1

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Bioaerosol Analysis Network and Geoinformatics [BANG] Projektmitarbeiter - Dipl-Ing. Tobias Kohr, Thomas Engel M.A. Laufzeit - 2013-02-01—2014-06-01 Projektleitung - Prof. Dr-Ing. Hartmut Müller

Abb. 1:

HiVol Sampler zur Erfassung von Bioaerosol-Daten; Manaus, Brasilien © D. Pickersgill.

Abb. 2:

Analyse der Bioaerosol-Daten unter Verwendung von Trajektorien und Landnutzungsklassen.

Finanzierung – Geocycles Earth System Research Centre Partnereinrichtungen– Institut für allgemeine Botanik der Universität Mainz, Max-Planck-Institut für Chemie Abb. 1

Motivation Im Rahmen des Exzellenzzentrums Erdsystemwissenschaften (Geocycles) arbeitet das i3mainz mit dem Institut für allgemeine Botanik der Universität Mainz und dem Max-Planck-Institut für Chemie (MPI-C) an einem gemeinsamen Informationssystem. BANG hat das Ziel, an Sensoren gemessene Bioaerosol-Daten mit weiteren relevanten raumbezogenen Daten zu verknüpfen. Das entwickelte System soll eine visuelle Analyse der Zusammenhänge ermöglichen, welche durch Prozessierung von Geodatensätzen unterstützt werden können. Im Forschungsfeld der Biogeochemie werden Bioaerosol-Daten von einzelnen Instituten erfasst, klassifiziert und in lokalen Datenbanken verwaltet. Dabei fehlen den Wissenschaftlern meist Werkzeuge zur visuellen Analyse ihrer Messdaten, insbesondere in deren geographischem Kontext. Außerdem können Forscher zunächst nur auf ihre eigenen Daten zugreifen, da Schnittstellen zwischen den verschiedenen Datenbanken nicht existieren. Erst nach einem langwierigen Prozess publizieren die einzelnen Einrichtungen ihre Daten in einer zentralen Datenbank des „National Center for Biotechnology Information“ (NCBI), wo sie für andere Forschungsgruppen zugänglich werden. Das am i3mainz entwickelte WebGIS ermöglicht eine gemeinsame Analyse von Bioaerosol-Daten mit relevanten Geodaten. Die Bioaerosol-Daten werden auf Basis sogenannter „Sampler“ (Abb. 1) mit unterschiedlichen Siebgrößen manuell ausgelesen. Die Ergebnisse fließen in eine lokal vorgehaltene Datenbank und haben eine zeitliche Auflösung von einer Woche. Bei den Geodatensätzen handelt es sich um hochaufgelöste Landnutzungsdaten aus dem CORINE Land Cover Projekt sowie detaillierte Informationen zum Baumbewuchs von 18 Spezies, die für ganz Europa vorgehalten werden. Hinzu kommen Luftstrom-Trajektorien aus dem Hysplit-Programm. Die für die Analyse verwendeten Basisdaten werden mit Hilfe von OGC Web Diensten integriert. Den Zugriff auf die Umgebungsdaten ermöglichen Web Map Services (WMS), Web Feature Services (WFS) und Web Coverage Services (WCS), den auf die Bioaerosol-Daten ein Sensor Observation Service (SOS). Die Umsetzung der SOS-basierten

Anbindung wird zunächst eine statistische Gegenüberstellung von Landnutzungskategorien, Bewuchs, sowie den Bioaerosol-Daten ermöglichen. Im nächsten Schritt will das i3mainz Werkzeuge entwickeln, die durch die Anwendung von Geoprozessierungs-Algorithmen, insbesondere bei der Auswertung von Rasterdaten auf Basis von Trajektorienkorridoren, einen Mehrwert bieten.

Aktivitäten Zunächst standen Evaluation und Auswahl eines geeigneten Web GIS –Frameworks im Mittelpunkt. Da Flexibilität und Erweiterbarkeit Hauptanforderungen waren, fiel die Wahl auf die OpenGeoSuite, in der das i3mainz die Anwendung auch entwickelt. Ein weiteres Arbeitspaket bildete die Aufbereitung und Integration der angesprochenen Datensätze. Im Oktober 2013 stellte das i3mainz-Team das Projekt in einem Workshop den folgenden potentiellen Projektpartnern vor: • Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz (ZEPP) • Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Nach Fachvorträgen aller beteiligten Institutionen wurden die Möglichkeiten der Zusammenarbeit sowie Qualitäten, Unsicherheiten und zukünftiges Potential erörtert.

Ergebnisse Die standardkonformen Schnittstellen ermöglichen sowohl anderen Forschergruppen, als auch dem Web Client des Systems einen interoperablen Zugriff auf die Daten. Schwerpunkt des Web Client ist es, dem Anwender eine visuelle Analyse der verschiedenen Daten zu ermöglichen. In einem ersten Prototyp (Abb. 2) konnte das i3mainz-Team sowohl statische als auch dynamische raumbezogene Daten in einem klassischen Web GIS visualisieren, welches es in Zukunft durch die graphische Darstellung der Sensordaten ergänzen wird. Darüber hinaus sind über einen Web Processing Service (WPS) auch automatisierte Prozessierungen zur Analyse geplant.

Abb. 2

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Umsetzung des XPlanungsStandards ‚XPlanGML‘ als durchgreifender eGovernmentProzess Projektmitarbeiter - Dipl.-Ing. Falk Würriehausen Laufzeit - 2011-03—2013-04 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller Finanzierung - Ministerium des Innern, für Sport und Infrastruktur , Ministerium der Finanzen

Motivation Der Fokus von XPlanung liegt, wie der Name schon sagt, in der Umsetzung einer digitalen Planung (z.B. einer Bauleitplanung). Die Bundesregierung hat für die Projekte auf „Bundesebene“ (Deutschland-Online) einen Standard ‚XPlanGML‘ entwickelt, der die Verarbeitung, Verwaltung und den Datenaustausch von digitalen Plänen zwischen unterschiedlichen IuK-Systemen (CAD, GIS) und unterschiedlichen Akteuren der räumlichen Planung sicherstellen soll. Unter dem Fokus der Verbreitung des Standards soll auch das Forschungsprojekt „Umsetzung des XPlanungs-Standards ‚XPlanGML‘ als durchgreifender eGovernment-Prozess von der Bauleit- bis zur Landesplanung für Verwaltung und Bürgerinnen und Bürger“ einen wesentlichen Beitrag leisten, den Standard in Rheinland-Pfalz verbindlich zum Austausch, der Erstellung und Online-Verwaltung von Planungsdaten zu verwenden und Mehrwerte daraus zu generieren.

Aktivitäten Das i3mainz arbeitet gemeinsam mit dem Landkreistag Rheinland-Pfalz, dem Städtetag Rheinland-Pfalz, dem Gemeinde- und Städtebund Rheinland-Pfalz, dem Finanzministerium sowie dem Innenministerium an den Rahmenbedingungen zur Einführung von XPlanung in der Geodateninfrastruktur und bei den Kommunen in Rheinland-Pfalz. Im Rahmen von Fallstudien untersuchte die Projektgruppe die Implementierung des Standards ‚XPlanGML‘ sowie die Prozesse der Bereitstellung von Plänen über die Planungsbüros bis in das GeoPortal.rlp. Zudem schaffte sie im Rahmen von

Abb. 1:

Modulare Realisierung der XPlanungs-Schnittstelle in der Kreisverwaltung Mainz-Bingen.

Abb. 2:

Visualisierung des Bebauungsplan „Gaustraße“ der Stadt Bingen am Rhein.

Abb. 3:

Datenmodellierung des Bebauungsplan „Gaustraße“ in XPlanGML.

Partnereinrichtungen - Landkreistag Rheinland-Pfalz, Städtetag RheinlandPfalz, Gemeinde- und Städtebund Rheinland-Pfalz, Landkreis Mainz-Bingen Stadt Bingen, Verbandsgemeinde Gau-Algesheim

Abb. 4:

Bereitstellung von Bebauungspläne im Landkreis Mainz-Bingen im GeoPortal.rlp.

Workshops in der Kreisverwaltung Mainz-Bingen, der Stadt Bingen am Rhein sowie der Verbandsgemeinde Gau-Algesheim in Zusammenarbeit mit den Softwarefirmen die organisatorischen und systemtechnischen Voraussetzungen, den XPlanungs-Standard in den Pilotverwaltungen zu bedienen. (Abb. 1)

Abb. 2

Ergebnisse Das Projekt „Umsetzung des XPlanungs-Standards ‚XPlanGML‘ als durchgreifender eGovernment-Prozess von der Bauleit- bis zur Landesplanung für Verwaltung und Bürgerinnen und Bürger“ konnte das i3mainz im Jahr 2013 erfolgreich abschließen. Hierbei führte es Untersuchungen zur Einführung und Nutzung von XPlanung bei der Neuplanung einerseits, sowie die Neudigitalisierung von analogen Bestandsplänen im Hinblick auf die Objektbildung andererseits durch. Exemplarisch erprobte es das Verfahren in der Verbandsgemeinde Gau-Algesheim und der Stadt Bingen am Rhein. Am Projekt beteiligte Planungsbüros konnten die Bebauungspläne mit CAD in dem Standard ‚XPlanGML‘ erstellen und mit der XPlanungs-Schnittstelle im GIS der Kreisverwaltung darstellen (Abb. 2 und 3). Zudem konnte das i3mainz, angelehnt an den Aktionsplan eGovernment der Landesregierung, einen durchgreifenden Prozessablauf auf Grundlage von XPlanung erarbeiten, der kommunale Bauleitpläne über das GeoPortal.rlp leichter zugänglich macht und eine medienbruchfreie Verarbeitung zwischen Verwaltungsebenen und für die Bürgerinnen und Bürger in Rheinland-Pfalz gewährleistet (Abb. 4).

Abb. 4

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Abb. 1

Abb. 3

90

Frameworks zur webbasierten Erfassung und Bearbeitung archäologischer Geo(fach)daten Projektmitarbeiter - Thomas Engel M. A., Dipl-Ing. Tobias Kohr Laufzeit - 2013-08-01—2013-12-20 Projektleitung - Prof. Dr. phil. Kai-Christian Bruhn, Prof. Dr.-Ing. Hartmut Müller

Motivation Die geographische und zeitliche Modellierung ist ein zentraler Aspekt archäologischer Datenmodelle. Dies liegt zum einen an der Relevanz, die der Raumbezug für archäologische Daten hat. Andererseits werden viele Analysen, die ein besseres Verständnis für die Daten erzeugen, so erst möglich. Webbasierte GIS ermöglichen Forschergruppen die Bearbeitung ihrer Daten im geographischen Kontext. Die Anforderungen an solche Systeme beinhalten Kernelemente, welche sehr häufig auftreten. Dazu zählen: • Administration, Erfassung und Manipulation • Analyse und Visualisierung • Bereitstellung und Zugriffskontrolle Zwei sehr unterschiedliche Anwendungsfälle zeigen auf, wie diese Anforderungen durch den Einsatz eines Web GIS Framework erfüllt werden können. Das DFG Schwerpunktprogramm “Häfen von der Römischen Kaiserzeit bis zum Mittelalter“ arbeitet mit Inter- sowie Intrasite-Daten zu Hafenanlagen aus der Antike und dem Mittelalter in ganz Europa. Für die Evaluation von Austauschszenarien für die entstehenden Forschungsdaten hat das i3mainz einen webbasierten Vorschlag mit frei verfügbaren Daten erarbeitet. Ein zweites bereits in der Antragsphase befindliches Projekt ist thematisch in der Bronze-/Eisenzeit am Monte Bisenzio in Lazio, Italien angesiedelt.

Aktivitäten In zahlreichen Projekten hat das i3mainz Erfahrungen mit unterschiedlichen Web GIS Frameworks gesammelt. Für die hier thematisierten Projekte wird die OpenGeoSuite eingesetzt. Diese Software wird seit mehreren Jahren von der Firma Boundless entwickelt und quelloffen bereitgestellt. Mit dem Ziel einer OGC-konformen Web GIS Plattform, basiert die OpenGeoSuite auf weit verbreiteten, leistungsstarken FOSS-Projekten, die Boundless selbst mitentwickelt. Dabei kommen PostgreSQL/PostGIS als Datenbank, GeoServer als OGC-Web Dienst Provider und GeoExplorer als

Abb. 1:

Web GIS zur Erfassung von Datensätzen antiker und mittelalterlicher Häfen

Abb. 2:

Visualisierung verschiedenster Geodatensätze rund um den Monte Bisenzio

Finanzierung – Geocycles Earth System Research Centre Partnereinrichtungen– Projektgruppe SPP-Häfen; Institut für Vor- und Frühgeschichte Mainz

Web GIS Client zum Einsatz. Diese Komponenten decken die genannten Kernanforderungen ab und können dank ihrer Open Source Lizensierung an weitere Anforderungen angepasst und um zusätzliche Funktionalität erweitert werden. Während zunächst die Anpassung der erwähnten Web GIS Komponenten auf Projekterfordernisse im Vordergrund stand, lag der Fokus in der jeweils zweiten Projektphase auf einer möglichst umfassenden Datenintegration. Hier hat das i3mainz im Projekt SPP Häfen ausgewählte (Siedlungen, Straßen und hydrologische Bauwerke), frei verfügbare Vektordatensätze aus dem Pleiades Projekt entnommen und eingebunden. Im Projekt Bisenzio musste es diverse Geodatensätze (Orthophotos, historische Luftaufnahmen, Geländemodelle und topographische Karten sowie archäologische Fachdaten) zunächst photogrammetrisch bearbeiten, bevor es eine Georeferenzierung durchführen konnten. Auf diese Weise konnte das Team etwa für archäologische Betrachtungen interessante, mehr als 70 Jahre alte Luftbilder qualitativ hochwertig in das Web GIS integrieren.

Ergebnisse Der Web GIS Client für das SPP Häfen Projekt ermöglicht den Beteiligten die Erfassung und Verwaltung von Daten zu antiken und mittelalterlichen Häfen. Neben den als Punktgeometrien modellierten Daten können auch Linien- und Flächengeometrien bearbeitet werden. Im Gegensatz zum Projekt SPP Häfen hat das zweite Beispiel eine lokalere räumliche Ausdehnung rund um den Monte Bisenzio am italienischen Lago di Bolsena (Viterbo, Latium). Das entstandene Web GIS integriert verschiedenste Rasterdatensätze und ermöglicht ebenso die Vektordatenerfassung in den unterschiedlichen Geometrieformen. Ziel ist es, dem jeweiligen Forschungsprojekt eine Plattform für die einheitliche Visualisierung und den Austausch vorhandener Datenbestände bereits während der Projektlaufzeit zu bieten. Dabei legte das i3mainz besonderen Wert auf eine Sicherstellung der Zugriffskontrolle, so dass nachvollziehbar ist, welche Instanz eine Veränderung der Geodaten vorgenommen hat.

Abb. 1

Abb. 2

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Schwerpunkt Informationstechnik 94 96 98 100 102 104

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3P-GM – Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping – Geospatial Mapping 3P-GM – Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping: Project Part Classification COST Action TD 1201: Colour and Space in Cultural Heritage (COSCH) IBR - Inschriften im Bezugssystem des Raumes Weiterentwicklung einer digitalen Stereoarbeitsstation (DISTA) Strategic ALignment of Electrical and Information Engineering in European Higher Education Institutions (SALEIE) FlexGeo - Konzeption und Umsetzung eines Systems zur flexiblen Integration unterschiedlicher GeoDienste

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3P-GM – Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping – Geospatial Mapping Projektmitarbeiter - Nikolai Bock, M.Eng. Laufzeit - 2011-10—2013-05 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs Finanzierung - ZIM - Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie

Motivation The number of people suffering from seasonal allergies in Germany is continuously growing. Therefore, the ability to accurately measure airborne pollen concentrations in the environment is an important goal for palynology, especially for improving the understanding of allergies. Pollen counts are useful for providing data on when and where pollen can be expected. However, pollen counts remain: 1) slow and expensive, because they rely on experts to manually count them, and 2) limited in their locations, meaning pollen collection stations can be stationed far away from each other and do not consider the individual. A portable and traceable device for capturing pollen would collect data about direct pollen exposure for the individual allergy sufferer. A personalized pollen profile could then be developed for each patient, specifically noting pollen counts for each species, as well as associated data such as location, time, or other metadata. This heightened precision of individual exposure could then be matched with symptoms, and advance research into possible alleviation techniques or medication, as well as advance prognosis techniques. At i3mainz we have concentrated on two goals: 1) development of an automatic pollen segmentation and classification system (see “Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping: Concept Classification” report) and 2) creation of a means for geostatistical analysis and visualization. This second goal would enable both the visualization of data details, thereby providing potential new insights, as well as analysis through associations of various metadata.

Activities

In the reporting period, the geomapping system using OGC standards such as Web Feature Service (WFS), Web Mapping Service (WMS) and Web Processing Service (WPS) was developed further. For flexible map visualization options, an architecture (Fig. 1) was defined. For the OGC conforming standard interface, we used Geoserver which offers WMS and WFS utilization. Furthermore, style definition (SLD) provided the possibility of

95 from classification, and metadata from the Pollator (e.g. GPS, timestamp, temperature, humidity and air pressure). The geostatistic system accessed this database for data visualization through thematic maps and user-based track views.

the possibility to monitor the symptoms of the test subject. Prototypes were developed for a mobile web application. The data storage and management system also enabled data merging for all related data such as: symptoms, pollen exposure

Partnereinrichtungen - Bluestone Technology GmbH - Mainz, health&media GmbH - Darmstadt, Charité Universitätsmedizin - Berlin, Universität Burgund - Dijon

Abb. 1:

Architecture of the geospatial mapping system.

Abb. 2:

Vision of potentially spatial detailed pollen exposure maps.

using transformations. This way it was feasible to execute processes such as geostatistical algorithms before the style’s origin rendering process. Geoserver used its own WPS processes for this opportunity. To provide a more flexible system for choosing geostatistical algorithms, we then worked towards a solution with a cascading WPS-Process inside the Geoserver, which offered the chance to incorporate processes from other WPS services. These services then could deliver many more processes supported by other frameworks or services, such as SEXTANTE, R or GRASS. Furthermore, the Geoserver was connected to the datastore provided by a project partner. We then defined views which extracted specific pollen exposure with various parameters. Lastly, a client with OpenLayers was developed. The combination of the services was tested with hypothetical data.

Abb. 1

Abb. 3:

Expert View for the semi-automatic classification of pollen

Results For this geospatial mapping, we developed a system containing various OGC-Geoservices. The system could map individuals’ specific location paths or paths bound to specific times. Furthermore, thematic maps were also possible, aggregating all measurements in a time period specified via a request parameter. With many portable “Pollen Sensors,” there will be the possibility of pollen exposure maps with higher spatial resolutions (Fig. 2). The overall project results deliver a system prototype combining these various components. Namely: The Personal Pollen Sampler (“Pollator”) by Bluestone Technology; the Semi-Automatic Pollen Classification and Geospatial Mapping and Visualization by i3mainz; and the Data Storage System with REST interface, the Management (Expert View) (Fig. 3) and the Personal Pollen App by health&media. The partner Charité provided the medical expertise, procedures and in-depth analysis. The Pollator enabled the capture of airborne particles on exchangeable slides. The slide then could be scanned with a bright field microscope to produce high resolution images of the captured aerosols. With the Personal Pollen App, we provided

Abb. 2

Abb. 3

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3P-GM – Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping: Project Part Classification Projektmitarbeiter - Gildardo Lozano, M.Sc. Celeste Chudyk, M.Sc.Yann Ryan Laufzeit - 2011-10—2013-05 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs Finanzierung -ZIM - Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie

Motivation In order to realize a personalized pollen profiling and geospatial mapping system (see “Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping: Concept Geographic Mapping” report), a key step is the development of an automatic pollen recognition software package. Traditionally, professional biologists would hand-count the frequency of pollen samples under a microscope, but given the abundance of data needed for the project, such traditional methods would be incompatible. Instead, an automatic system that can start with a scanned slide from the Pollator (Fig. 1), automatically recognize pollen particles and then segment and extract their unique features to determine their species, would be a necessary system for achieving the end product.

Activities In order to determine the species of pollen based on their scanned image, a classification process was developed (Fig. 2). This classification process required multiple steps: • Identification of the pollen particle area (bounding box) on the slide • Contour definition of the found pollen particle • Feature extraction from within the contour • Classification of the particle based on extracted features The first step for the classification process, detection of the pollen particle location on the slide, was programmed during last year’s activities. The second step of drawing a precise contour around the edge of the pollen particle had been

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Results

accuracy using images created in a laboratory environment. The most successful combination of features to use was found to be 18 shape features calculated from the pollen’s contour, and the support vector machine algorithm was chosen as the best classifier tested, although a random forest ensemble classifier also returned positive results. The accuracy of the classification system was determined through implementing a 10 folds cross validation process.

A robust pollen particle image segmentation and pollen species classification system has been developed. The improved image segmentation resulted in successful contour extraction with all used pollen species. Using the results from features extracted from these contours, the developed classification system then correctly automatically identified five species of pollen with 89% (+/- 3%)

Partnereinrichtungen - Bluestone Technology GmbH - Mainz, health&media GmbH - Darmstadt, Charité Universitätsmedizin - Berlin, Universität Burgund - Dijon

introduced last year and further developed this year. This precise contour definition is important so that no background characteristics of the slide will be included into the feature definition, leaving only characteristics of the pollen particle itself to be classified. Image processing techniques including morphological operations, thresholding, and active contour models were tested against the previous year’s results to find the best solution for detecting the most precise boundary. Moreover, this contour definition technique was tested against all species. Using this contour, texture feature extraction algorithms were then developed utilizing Haralick features, to add further data on top of the color and shape feature extraction algorithms developed previously. Additionally, techniques for automatic aperture detection on the particles were investigated and developed (Fig. 3). Multiple machine learning algorithms and techniques were researched, coded, and tested in order to find the most accurate classification model. Various versions of classification systems were developed using Python, testing the use of various sets of features as well as various machine learning algorithms. In order to better train, test and evaluate competing classification methods, additional image data was collected through preparation and scanning of new pollen slide samples, adding hundreds of example images to the process. This additional image data was beneficial because the more examples of each species are used, the more robust is the resulting classification model. Using multiple slides and scanning setups resulted in more beneficial variability within the image data, ensuring that the resulting classification model would not be over-fitted to one particular set of data, and in particular would not be over-fitted to the characteristics of one slide.

Abb. 1:

Image of Pollator prototype

Abb. 2:

Visualization of classification process

Abb. 1

Abb. 3

Abb. 3:

Demonstration of aperture detection process

Abb. 2

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COST Action TD 1201: Colour and Space in Cultural Heritage (COSCH) Projektmitarbeiter - Stefanie Wefers Laufzeit - 2012-07-11—2016-11-06 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs Internetseite - www.cosch.info

Motivation Das disziplinenübergreifende Projekt COSCH ist für über 170 beteiligte Wissenschaftler aus ganz Europa eine Plattform, Richtlinien zur berührungslosen optischen Dokumentation von Kulturgütern zu erarbeiten. So werden sowohl räumliche als auch spektrale Messtechniken angewendet (z.B. Laserscanning, Farb- und Infrarotphotographie, Multispektralabtastung), um z.B. Gebäude, einzelne archäologische Fundstücke, komplette archäologische Befunde oder auch Gemälde möglichst wirklichkeitsgetreu zu erfassen. Langfristig betrachtet soll das Projekt auch über seine Laufzeit hinaus die Verwendung dieser modernen Dokumentationstechniken im Bereich der Kulturgutforschung festigen, Weiterentwicklungen anregen und nutzbar machen. Insbesondere soll das Projekt durch intensiven interdisziplinären Dialog das gemeinsame Verständnis von den an diesem Prozess Beteiligten aus den Anwendungs- und technischen Disziplinen fördern. Die folgenden Teilziele wurden festgelegt: 1. (a) Um das Potenzial präziser spektraler und räumlicher Instrumente für die Dokumentation von Kulturgütern besser auszuschöpfen, sollen ihre individuellen Voraussetzungen, aber auch Einschränkungen u.a. mittels praktischer Erfahrungen benannt werden. (b) In verschiedenen Fallstudien werden spektrale und raumbezogene Techniken angewendet und anschließend veröffentlicht. (c) Sowohl für die Naturwissenschaften als auch für die Geisteswissenschaften werden spektrale und raumbezogene Techniken bei der Dokumentation von Kulturgütern zusammenfassend beurteilt. (d) Für alle Institutionen, die sich mit der Dokumentation und Sicherung von Kulturgütern befassen, soll eine Grundlage für die optimale Nutzung spektraler und raumbezogener Techniken geschaffen werden. 2. (a) Im Bereich räumlicher und spektraler Messtechniken für die Dokumentation, Bestandserhaltung und Rekonstruktion von Kulturgütern wird ein nachhaltiges europäisches Netzwerk bestehend aus Forschern, Lösungsanbietern, Endnutzern und Industriepartnern gebildet. (b) Weitere interdisziplinäre Forschungsprojekte werden auf nationaler, bilateraler und europäischer Ebene angeregt.

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Zudem fand im Herbst 2013 die erste sogenannte Training School an der Warsaw University of Technology und dem Museum of King Jan III’s Palace at Wilanów in Polen statt. Sie war der automatisierten 3D Dokumentation von Kulturgütern mit computergesteuertem Streifenlichtscanner gewidmet. In einer Fallstudie führte jeder Teilnehmer dieses Dokumentationsverfahren aus und prozessierte zudem die Daten, um sie letztendlich für die Publikation auf einer Webseite aufzubereiten.

Finanzierung – EU – COST Partnereinrichtungen– 57 Institutionen in 25 Ländern

(c) Innerhalb des Netzwerks sollen Wissenszentren identifiziert und speziell für Bildung und Forschung zugänglich gemacht und weiterentwickelt werden. (d) Die Mobilität von Nachwuchswissenschaftlern wird gefördert. 3. Es werden Empfehlungen und Richtlinien für alle Institutionen, die sich mit der Dokumentation und Sicherung von Kulturgütern befassen, entwickelt, die abhängig vom Zweck einer Dokumentation (z.B. Visualisierung und Zustandsbewertung) extrem unterschiedlich ausfallen können. Daher sollen mittels einer Auswahl von Materialien und Fallstudien Vorgaben, z.B. zur minimalen räumlichen Auflösung und zu Messunsicherheiten, empfohlen werden.

Abb. 1:

Ergebnisse Im ersten Projektjahr fanden zwei große Tagungen zum einen an der FH Mainz und zum anderen am King’s College in London statt. Prägend für die Tagung an der FH Mainz waren Fachvorträge, die auf die Interessengebiete der fünf Arbeitsgruppen abzielten, um das insgesamt weite Themenfeld und vorhandene Kompetenzen abzustecken und damit die Arbeit innerhalb der Arbeitsgruppen zu initialisieren. In London ließen sich die bereits in Mainz definierten Aufgabenfelder durch rege Diskussionen und durch Vorträge eingeladener Spezialisten innerhalb der Arbeitsgruppen weiter spezifizieren. Im Rahmen dieser großen Tagungen wurde auch jeweils eine sogenannte Management Committee Sitzung abgehalten, in der der Projektstand referiert und das weitere Vorgehen zur Erreichung der Ziele diskutiert und festgelegt wurde. Erstmals trafen sich hier auch die COSCH Nachwuchswissenschaftler: Der sogenannte Think Tank wird zukünftig zweimal pro Jahr stattfinden und ermöglicht Jungwissenschaftlern, eigene Ideen in das Projekt einzubringen, sich projektbezogen untereinander auszutauschen und ein persönliches Netzwerk auf europäischer Ebene aufzubauen. Neben diesen beiden großen Tagungen wurde zudem ein kompletter Tag der in Dortmund stattfindenden Konferenz Denkmäler 3D mit Beiträgen aus der COSCH Community bespielt. Eine Publikation dieser Vorträge ist in Vorbereitung.

Abb. 1

Abb. 2-3

Kleine Diskussionsrunde während der Frühlingstagung in Mainz.

Schließlich gingen insgesamt 14 Stipendien im Rahmen des ersten und zweiten „Calls für Short Term Scientific Missions“ an Wissenschaftler, darunter auch Jungwissenschaftler, aus insgesamt elf Ländern. Sie besuchten Forschungsinstitute in insgesamt zehn verschiedenen europäischen Partnerländern, um dort ihre COSCH-relevanten Forschungen voranzutreiben. Auf der Projektwebseite www.cosch.info sind Kurzberichte dieser Forschungsergebnisse veröffentlicht.

Abb. 2-3: Logos der Projekte.

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IBR - Inschriften im Bezugssystem des Raumes

Abb. 1:

Abb. 2:

Abb. 1

Projektmitarbeiter - Martin Unold, Julia Ganitševa Laufzeit - 2012-05-01—2015-04-30 Projektleitung - Prof. Dr. phil. Kai-Christian Bruhn, Prof. Dr.-Ing. Fredie Kern

Motivation Interdisziplinäre Forschungsarbeit fördert die Herausbildung neuer Fachdisziplinen. Die auch am i3mainz seit vielen Jahren betriebene Zusammenarbeit mit geisteswissenschaftlichen Fächern wird so um die sich entwickelnde Disziplin der e-Humanities ergänzt, auch Digital Humanities oder Humanities Computing genannt. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert „Forschungs- und Entwicklungsvorhaben aus dem Bereich der e-Humanities“, um diese Forschungsrichtung in Deutschland zu etablieren. Das Verbundprojekt zwischen der Akademie der Wissenschaften und der Literatur Mainz und dem i3mainz befasst sich mit der interdisziplinären Arbeit an Inschriften. Inschriften besitzen drei grundsätzliche Bedeutungsebenen: Text, Träger und Position im Raum. Die Kategorie Raum wurde bisher kaum verwertet. Der räumliche Kontext eröffnet jedoch eine Vielzahl neuer inhaltlicher Verknüpfungen von Inschriften untereinander und zu anepigraphen Objekten. Ausgehend von den epigraphischen Fachdaten des Internetportals Deutsche Inschriften Online (DIO, www.inschriften.net) werden die dort katalogisierten Objekte mit einem Raumkontext – bestehend aus geometrischer Dimension und Form sowie der Position in dem sie umgebenden Raum (z.B. Kirchenschiff) – verknüpft. Die dazu notwendigen raumbezogenen Daten werden durch eine moderne und kostenextensive Erfassungsmethodik – eine Kombination aus Terrestrischem Laserscanning (TLS) und Panoramaphotogrammetrie – gewonnen. Für die Auswertung dieser Massendaten, deren Verbreitung und Visualisierung entwickelt das i3mainz die Webanwendung „GenericViewer“.

Ergebnisse Mit der Kombinationsmethode aus Terrestrischem Laserscanning (TLS) und Panoramaphotographie hat das i3mainz-Team im Mai 2013 die

Finanzierung - Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Partnereinrichtungen - Akademie der Wissenschaften und der Literatur (ADW) Mainz

Liebfrauenkirche in Oberwesel in einer viertägigen Messkampagne nach geodätischen Standards vermessen. Die Liebfrauenkirche eignet sich aufgrund ihrer Ausstattung und der überlieferten Architektur sowie der dichten Archivlage als Referenzstudie zur Erprobung der geometrischen und semantischen Erfassung und dadurch zur Beantwortung wissenschaftlicher Fragen auf der räumlichen Bedeutungsebene vorhandener Inschriften. Das i3mainz konnte die Auswertung und Aufbereitung der TLS-Daten weiter automatisieren und optimieren. Es konnte die Daten bereits wenige Wochen nach Abschluss der Messkampagne in den GenericViewer integrieren. Mit dem GenericViewer können in einer Panoramaansicht beliebige Objekte mit einer Genauigkeit von bis zu 5mm erfasst werden. Die Objekte können unmittelbar mit epigraphischen Fachdaten (z. B. aus DIO) verknüpft werden. Das dabei entwickelte Server-Modell besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: Ein REST-adressierbares Fachdaten-Repositorium im XML-Format, ein Apache Tomcat mit sämtlichen Scandaten und den erfassten geometrischen Objekten sowie ein Sesame Triple-Store, der die Verknüpfungen zwischen Raum- und Fachdaten speichert. Ein wichtiges Merkmal des GenericViewers ist dessen einfache Handhabung, da die Anwendung ohne Installation von Plug-Ins auf HTML5 unterstützenden Browsern läuft. Außerdem ist durch die Verknüpfung von Panoramabildern und Punktwolken eine intuitive Bedienung auch ohne Erfahrung mit CAD-Systemen möglich. Der Benutzer navigiert ähnlich wie in Google Street View in einer 360°-Rundumansicht und arbeitet mit einfachen polygonalen Geometrien, die im Hintergrund zu 3D-Objekten verarbeitet werden. Annotationen zu textuellen Fachdaten sowie Verknüpfungen werden mit Hilfe von Pund-it erstellt, einem Tool zur Ergänzung semantisch strukturierter Inhalte. Aktuelle Infos zum Projektfortschritt werden unter www.spatialhumanities.de regelmäßig veröffentlicht. IBR fand beim International Medieval Congress in Leeds und den Berliner Gesprächen zur Digitalen Kunstgeschichte große Beachtung.

Abb. 3

Abb. 4

Impression von der Messkampagne: Julia Ganitševa, Stefan Mehlig, Florian Thiery (v.l.n.r.) Impression von der Messkampagne: Julia Ganitševa am Laserscanner

Abb. 3:

Illustration zur Architektur des GenericViewers

Abb. 4:

GenericViewer im praktischen Einsatz

101

Abb. 2

102

Weiterentwicklung einer digitalen Stereoarbeitsstation (DISTA)

Projektmitarbeiter - Burkhard Tietz M. Sc. Laufzeit - Seit Sommer 1999 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Mit dem Hauptziel, Stereophotogrammetrie auf dem Desktop-PC einem breiten Anwenderkreis zur Verfügung zu stellen, wird DISTA als Lösung vom i3mainz ständig fortentwickelt. Neben dem stereoskopischen Betrachten und Auswerten von Bilddatensätzen bietet DISTA auch einige Funktionalitäten zum Umgang mit 3D-Punktwolken. Zur kontinuierlichen Weiterentwicklung von DISTA gehören u.a. das Anpassen der Anwendung für andere Projekte als Hilfswerkzeug, sowie das Umsetzen von gewünschten Funktionalitäten aus dem Anwenderumfeld.

Aktivitäten Eine Kamerakalibrierung dient unter anderem dazu, die Verzeichnung des Linsensystems zu bestimmen und zu korrigieren. Dies ist in der Photogrammetrie zusammen mit anderen Bearbeitungsschritten eine Grundvoraussetzung, um Daten auswerten zu können. Die Kamerakalibrierung basiert auf bestimmten mathematischen Beschreibungen der am häufigsten vorkommenden Verzeichnungen. Bei einigen Fällen kann es dazu kommen, dass die Verzeichnung durch diese Modelle nicht gut genug kompensiert wird. Um solche Fälle aufzudecken, hat das i3mainz in DISTA ein Werkzeug zur Visualisierung von rasterförmig bestimmten Median- und Mittelabweichungen implementiert. Damit lassen sich systematische, nicht von der Kalibrierung erfasste Phänomene verdeutlichen.

Finanzierung – Bundesministerium für Bildung und Forschung

Auch hat es die Handhabung der maschenhaften Auswertung in DISTA vereinfacht, in dem es eine Snapping Funktionalität hinzugefügt hat. Als Snapping bezeichnet man das Verhalten von Vektorgrafikprogrammen, automatisch den nächstgelegenen Eckpunkt eines Grafikobjektes als Anschlusspunkt zu wählen, ohne den Eckpunkt exakt anklicken zu müssen. Mit dieser Funktionalität lassen sich mehrere Auswertebereiche einfach verknüpfen oder weiterführen. Für die Benutzungsfreundlichkeit ist damit ein weiterer Schritt getan. Bis dato war es in DISTA zwar theoretisch möglich, über mehrere Stereoaufnahmen ein Objekt auszuwerten, praktisch jedoch gab es an den Grenzen des Stereomodells Probleme. Wenn ein Objekt oder auszuwertender Bereich sich über den Rand zweier benachbarter Stereomodelle erstreckte, konnte man nur zwei separate Auswertungen in den Modellen durchführen und hatte zudem keinen Hinweis, wo die Auswertung des ersten Modells im zweiten Modell liegt. Das i3mainz hat DISTA dahingehend erweitert, dass gemessene 3D Strukturen von einem Stereomodell in jedes andere Stereomodell rückprojiziert werden können. Damit ist es dem Nutzer möglich zu erkennen, wo er seine Auswertung anschließen kann. Über die vorher beschriebene Snapping Funktion kann der Anwender nun an die Auswertung aus einem benachbarten Modell anknüpfen.

Abb. 1:

Visualisierung von rasterförmig bestimmten Medianabweichungen.

Abb. 2:

Snapping Funktionalität.

Abb. 1

Abb. 2

Abb. 3

Abb. 3:

Modellübergreifende Auswertung eines Bereichs durch Rückprojektion (rechts nach links)

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Strategic ALignment of Electrical and Information Engineering in European Higher Education Institutions (SALEIE) Projektmitarbeiter - Dr. Dirk Rieke-Zapp, Dipl.-Ing. Jeanette Wachter Laufzeit - 2012-10-01—2015-30-09 Projektleitung - Prof. Dr. Ing. Boochs

Motivation Dieses von der Europäischen Kommission geförderte Forschungsprojekt im Förderprogramm „Lebenslanges Lernen“ hat zum Ziel, die Herausforderungen an einen modernen Studiengang in Elektro- und Informationstechnik zu erforschen und im europäischen Zusammenhang: • zu eruieren, welche Anforderungen Unternehmen an die Fähigkeiten und Kompetenzen von Absolventen stellen, um auf die globalen technischen Herausforderungen reagieren zu können. • das Verständnis zu wecken, die Studiengänge und Module zur Verbesserung der Fähigkeiten und Kompetenzen der Studierenden in Bezug auf Mobilität, wissenschaftlichen Fortschritt und Beschäftigung auszurichten. Ein Augenmerk liegt dabei darauf, studentische akademische Austausche zu erleichtern, um deren Attraktivität zu erhöhen. • Barrieren abzubauen, um Studierende zu unterstützen, die sozial benachteiligt oder individuell beeinträchtigt sind. Studierende mit speziellen Bedürfnissen benötigen oft Hilfen durch Anpassungen in der Infrastruktur und Lehrmethode, die mit Sensibilität für die beteiligten Studenten durchgeführt werden müssen. Um diese Ziele zu erreichen werden im Projekt folgende Punkte herausgearbeitet: • Erstellung eines Modellstudiengangs und Modullehrpläne, ausgerichtet auf die aktuellen Themen der globalen technischen Zukunftsherausforderungen; • Erarbeitung von wirksamen Strategien zur Unterstützung von Studierenden in ihren persönlichen Herausforderungen während des Studiums und wenn sie Studienzeiten im Ausland leisten wollen;

105 Die Projektpartner teilten sich beim Kick-offMeeting in York, UK, in Arbeitsgruppen ein, um die Workpackages (Management, Projekt Evaluation, Globale Herausforderungen, Inklusion, Politik, Veröffentlichungen und Ergebnisse) zu besetzen. Die Fachhochschule Mainz ist im WP3 vertreten, welches 2013 bis zum Treffen in Chania, Kreta, einen Fragebogen erarbeitete, durch den ermittelt werden soll, wie die ET/IT Studiengänge in Bezug auf die IT-relevanten Bedarfsfelder der von der UN definierten Zukunftsherausforderungen ausbilden. In dieser Erhebung werden die Hochschulen in vielen Detailfragen über die Ausrichtung der

Finanzierung - EU Lifelong Learning Partnereinrichtungen - University of York, UK und 42 andere in der EU Projektwebsite - http://www.saleie.co.uk

• Modellstudiengänge, die durch Barrierefreiheit uneingeschränkte Möglichkeiten für alle Studierenden bieten.

Abb. 1:

Logo des Projekts.

Abb. 2:

Partnermeeting York.

Abb. 3:

Schwerpunkte in WP3

Abb. 2

Um diese Ziele zu erreichen, prüft das SALEIE-Projekt zuerst die derzeitige nationale Praxis, entwirft neue Modellstudiengänge, integriert diese anschließend in Versuchseinrichtungen, begleitet sie wissenschaftlich und evaluiert sie. Zuletzt erfolgt die Analyse, Berichterstattung und Verbreitung der Ergebnisse.

Aktivitäten In einem ersten Schritt füllten die Projektbeteiligten einen von der Projektleitung konzipierten Online-Fragebogen zur Prüfung der aktuellen Situation und der momentanen Praxis im EU Hochschulbereich aus. Diese Erhebungen möchte prüfen: • ob die Absolventen die erforderlichen Fähigkeiten erlangten, die Industrie zu unterstützen und um auf die bestehenden globalen technischen Herausforderungen zu reagieren. • welche Studiengänge und Module diese Schlüsselkompetenzen entwickeln, welche Einrichtungen diese anbieten sowie deren technischen Inhalt und Anspruch. • die Anzahl und die Art der Benachteiligung von Studierenden mit besonderen Bedürfnissen, die derzeit in IT und ET Studiengängen in ganz Europa registriert sind. • die Chancengleichheit und Diversity in Politik und Praxis und Unterstützung für Studierende im nationalen Hochschulsystem. • die Politik und Praxis im Zusammenhang mit Studiengangs-und Modulspezifikationen.

Abb. 3

bestehenden Studiengänge und eine Bewertung zukunftsfähiger Konzepte befragt. Den Fragebogen füllten bis zum Arbeitstreffen im Dezember 2013 in Iasi, Rumänien, alle Partnerorganisationen aus. Parallel dazu wurden auch die Fragebögen zu den beiden WP Inklusion und nationale Politik bearbeitet. Der Bericht über die Analyse der Umfrageergebnisse am Ende des ersten Projektjahres bildet eine solide Grundlage für den Entwurf und die Erstellung von Versuchsmodulen im zweiten und dritten Projektjahr.

Abb. 1

FlexGeo - Konzeption und Umsetzung eines Systems zur flexiblen Integration unterschiedlicher Geo-Dienste Projektmitarbeiter - Nikolai Bock, M.Eng. Laufzeit - Seit 2013-06-01 Projektleitung - Prof. Dr.-Ing. Klaus Böhm

Motivation Die Zahl der verfügbaren Dienste für Geo-Daten und Geo-Anwendungen steigt ständig. Dies schafft Potential für neuartige Anwendungen, welche insbesondere auf die Kombination dieser Dienste setzen. Ein zentrales Problem ist, die Dienste zu kombinieren und zu integrieren, sowohl auf konzeptioneller Ebene als auch programmiertechnisch. Dies gilt bei den Client-Server-Umgebungen sowohl auf der serverseitigen Anwendung, als auch auf dem Client. Serverseitig erreicht man zwar Flexibilität durch die unterschiedlichen Geo-Dienste des OGC (Open Geospatial Consortium), wie Web Map Service(WMS), Web Feature Service (WFS), Web Processing Service (WPS) oder das Sensor Web Enablement (SWE), allerdings ist die Kombination dieser Dienste noch mit relativ viel Aufwand verbunden. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn die Geo-Dienste mit anderen Ressourcen außer denen der OGC Standards verknüpft werden soll. Im Client/Portal-Bereich gibt es im Grunde zwei Realisierungsansätze. Zunächst die reinen Frameworks, welche die volle Freiheit erlauben, allerdings einen hohen Programmieraufwand bedeuten. Zudem die fertigen Clients/Portale, welche allerdings eher auf dezidierte Web-GIS-Anwendungen ausgelegt sind. Ziel ist daher die Konzeption und Entwicklung eines generischen Systems, welches unterschiedliche Geo-Dienste verwalten und insbesondere verknüpfen kann. Das Ergebnis soll für unterschiedliche Aufgabenstellungen nutzbar, bzw. erweiterbar sein und ausreichend Schnittstellen für weitere Entwicklungen hinsichtlich der Eingabe, Verwaltung, Analyse und Darstellung bieten.

Aktivitäten In einer ersten Phase entwickelte das i3mainz ein fundiertes Allgemeinkonzept und wählte geeignete verfügbare Komponenten aus. Im Bereich

107

Finanzierung - i3mainz Abb. 1:

der Benutzerschnittstelle entschied sich das Team für die Portalsoftware Liferay. Diese bietet bereits einige Grundfunktionalität und lässt sich mit eigenen Komponenten (Portlets, Services, Hooks) sehr gut erweitern. Die Verwendung von Portlets erlaubt zudem später, Anwendungen flexibel zusammenzusetzen. Das i3mainz erstellte bereits das Grundsystem, und entwickelte erste prototypische Erweiterungen. Da auch serverseitig die flexible Kombination der Dienste und Ressourcen möglich sein soll, müssen sie über Module im Programm sehr stark entkoppelt werden. Die Aufgaben lassen sich dann in Workflows definieren, die aus einer Reihe von Schritten zusammengesetzt sind. Diese Workflows bestehen im einfachsten Fall aus einem Input, welcher dann prozessiert wird und einem Output an welchen die Daten gegeben werden. Derzeit sind Module in der Entwicklung, die auf Basis von Projekten des Spring Frameworks (SpringXD, Spring Integration, Spring Social, Spring Data) Schnittstellen für Datenquellen, Prozesse und Datenspeicher zur Verfügung stellen. In einem Beispielszenario untersucht das i3mainz die Möglichkeiten des Prototyps. Hierzu entwickelt es ein Social Media Analyse Werkzeug, welches den Grundgedanken von Tweetmap (http://tweetmap.fh-mainz.de) aufgreift. Das i3mainz-Team wird Tweets zu bestimmten Themen sammeln, in einer Sentiment-Analyse bearbeiten und dann im Sinne von Human As Sensors in einem Geo-Sensor-Netzwerk über einen Sensor Observation Service (SOS), welcher Bestandteil des SWE ist, bereitstellen.

Architektur Konzept mit Clientkomponenten, Workflow-Server und (Geo)-Diensten

Abb. 2:

Kombination von Modulen zu einem Workflow mit Spring XD

Abb. 1 Client / Portal

Workflow Services (Spring XD) Portlets

Rest

Kartenanwendung

Zeitliche Navigation

Workflow-GUI

(Geo)-Dienste

etc... Twitter

WPS

SOS

WFS

Analyse

WMS

Hooks

Services

Abb. 2 Sentiment

SOS

Twitter-Search / Stream Transformation

HTTP POST /streams/merkeltweets „i3twittersearch –query='merkel' | sentiment | tweet2observ | ogc-sos“

XD Admin

Ergebnisse Der aktuelle Prototyp basiert auf dem Architekturmodell aus Abbildung 1. Als zusätzliche Portalkomponenten existiert eine erste Kartenanwendung und deren Ebenenmanagement. Zudem gibt es erste Tests einer zeitlichen Diagrammvisualisierung, welche später zur zeitlichen Navigation/

nutzen. Dabei können sämtliche Module, aber auch der Kanal auf unterschiedlichen Servern liegen. Auch die Verwaltung der Workflows geschieht über eine Web-Schnittstelle. Im nächsten Schritt plant das i3mainz, die entwickelten Module zu erweitern und weitere Module, vor allem für die Datenprozessierung (z.B. Twitter-Sentiment), zu entwickeln. Zudem werden die Schnittstellen zur Benutzeranwendung (Portal) hergestellt.

Filterung genutzt werden soll. Auf der Serverseite setzte das i3mainz verschiedene Dienste auf und entwickelte die ersten Module für einen Workflow. Diese beinhalten derzeit vor allem Input- und Outputmodule, wie eine Twitter-Schnittstelle und die Bereitstellung dieser Daten als Sensor in einem SOS. Damit kann ein Hintergrundprozess, welcher z.B. die Twittermeldung zu einem Thema sammelt und in den SOS schreibt, wie in einer UNIX-Shell definiert werden (Abb. 2). Die „Pipes“ definieren hierbei den Kanal, welchen die einzelnen Module

Core

106

XD Container

XD Container

XD Container

XD Container

Twitter Modul

Prozess Modul (Sentiment)

Transformation Modul

OGC SOS Modul

Transportation (Redis / RabbitMQ / Internal Memory)

Öffentlichkeitsarbeit 110 Publikumsveranstaltungen 114 Angebote für Schülerinnen und Schüler 116 Messen

110

Öffentlichkeitsarbeit

Publikumsveranstaltungen Wissenschaftsmarkt 2013, Mainz Wie in den zurückliegenden Jahren präsentierten sich das i3mainz und die Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung der FH Mainz am 14. und 15. September im Rahmen des 12. Mainzer Wissenschaftsmarktes mit einem facettenreichen Programm. Virtuelle Welten - am Beispiel des Heißen Drahts: Mit der kostengünstigen 3D-Kamera Kinect Sensor lassen sich reale Objekte dreidimensional und in Echtzeit erfassen. So ist es möglich, virtuelle Modelle zu erzeugen, aber auch Gegenstände zu erkennen und auf diese zu reagieren. Außerdem kann der Nutzer mit Hilfe des Gerätes berührungslos in virtuellen Welten navigieren. Das von Studierenden im Rahmen einer Projektarbeit entwickelte “Spiel mit dem Heißen Draht“ stellt hohe Anforderungen an das Geschick der Teilnehmer. Ziel ist es, einen Ring in einem virtuellen dreidimensionalen Raum möglichst schnell über einen gebogenen Draht zu führen, ohne diesen zu berühren. Mit steigendem Level erhöht sich der Schwierigkeitsgrad. Objekt im 3D-Raum - Panoramafotografie und Terrestrisches Laserscanning: Die Welt ist voll von wunderschönen Orten und Räumen. Schnell sind einige Schnappschüsse zur Erinnerung gemacht. Computerprogramme setzen diese Einzelbilder im Handumdrehen zu einem Panorama zusammen. Mit Hilfe der Web-Anwendung „Generic Viewer“, der im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts „IBR – Inschriften im Bezugssystem des Raumes“ entwickelt wird, kann der Nutzer durch das Panorama navigieren. Der GenericViewer verknüpft Panoramabilder mit hoch präzisen 3D-Informati-

onen, die mit dem Terrestrischen Laserscanner gewonnen werden. Er bietet Analysefunktionen für diverse Forschungsbereiche, indem er die Ableitung von 3D-Objekten aus den Panoramabildern erlaubt. Vom Foto zum 3D-Modell / UAVs vermessen die Welt: Kameras nehmen 2D Bilder auf, weshalb man die abgebildeten Objekte in einem einzelnen Foto nicht räumlich sehen kann. Um die räumliche Information zu erhalten, benötigt man mehrere sich überlappende Bilder. Bilder aus der Luft sind ein ideales Hilfsmittel zur Darstellung eines Geländes. Mit dem Oktokopter, einem sogenannten „Unmanned Aerial Vehicle“ (UAV), hat sich die FH Mainz ein low-cost Modell gebaut, das in der Lage ist, vorgegebene Bereiche autonom zu befliegen. Die hierzu notwendige Bildflugplanung erfolgt über eine eigens entwickelte Software. Mit einer einfachen Digitalkamera lassen sich überlappende Bilder aufnehmen, aus denen am Rechner ein virtuelles, dreidimensionales Modell erzeugt werden kann. Um dies zu dokumentieren, lagen Bilderschnipsel aus, die, ähnlich einem Puzzle, durch Überlappungen zu mehreren großen Bildern zusammengefügt werden konnten. Darüber hinaus wurde die sog. ToF-Kamera (time of flight) vorgeführt. Sie ist in der Lage, direkt ein 3D-Modell aufzunehmen. Hierfür kommt sie mit einem Bild aus, da sie für jedes Pixel in Echtzeit die Entfernung zum Objekt misst. Neben der Erläuterung des Grundprinzips und der Anwendungsmöglichkeiten wurde eine 3D Videokamera in Aktion gezeigt. Das Angebot des i3mainz lockte viele Besucher aller Altersklassen an und weckte lebhaftes Interesse an der Arbeit von Lehreinheit und Forschungsinstitut.

Abb. 1-2: Großer Andrang beim Wissenschaftsmarkt auf dem Gutenbergplatz in Mainz

Abb. 1

Abb. 2

111

Abb. 1:

112

Studieninfo-Tag an der Fachhochschule Am Studieninfo-Tag der FH Mainz am 4. Mai 2013 stellten sich die Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung und das Institut i3mainz einer breiten Öffentlichkeit vor. Unter dem Motto „Mach Dich schlau“ konnten sich insbesondere zukünftige Studierende über Inhalte und Möglichkeiten des Studiums an der Fachhochschule Mainz informieren. Neben fünf Schnuppervorlesungen von Professoren der Lehreinheit präsentierten Professoren, Studierende und Mitarbeiter des i3mainz ihre Projekte: • Die Powerwall: Eintauchen in die virtuelle Realität – der 3D-Effekt • Echtzeit 3D-Modelle mit neuester Kameratechnik – die PMD-Kamera • Automatische Zielverfolgung mit dem Tachymeter • 3D-Scanning für Jedermann – DAVID Streifenlichtscanner • Mobile Multimedia Schnupperkurse – Geoinformatik und Vermessung Die zahlreichen Besucher nahmen darüber hinaus gerne die Möglichkeit der Studienberatung und des direkten Gesprächs mit Studierenden und Wissenschaftlichen Hilfskräften wahr.

Tage der offenen Werkstätten am RömischGermanischen Zentralmuseum, Mainz Am 16. und 17. November fanden am RGZM die „Tage der offenen Werkstätten“ statt. Dabei konnten sich die Besucher in den Restaurierungswerkstätten über die dortigen Arbeiten an archäologischen Funden informieren. Guido Heinz und Anja Cramer präsentierten die Dokumentation von Kleinfunden mittels Streifenlichtprojektor ATOS III und die daraus entstehenden Modelle – vom digitalen 3D-Modell im Computer bis hin zum fertigen 3D-Druck als berührungslos erstellte Kopie zum Anfassen.

Transfercafé Die Veranstaltungsreihe „Transfercafé“ wurde im Rahmen von Stadt der Wissenschaft etabliert, um Mainzer Wissenschaftseinrichtungen und insbesondere kleine und mittlere Unternehmen zusammen zu führen. Ziel ist es, das breite Spektrum der Mainzer Forschung vorzustellen, um Anreize für Kooperationen zwischen Wirtschaft und Wissenschaft zu schaffen. Unter dem Motto „Fördermittel für Kooperationen von Wissenschaft und Wirtschaft erfolgreich nutzen“ referierte Prof. Dr. Klaus Böhm am 2. Oktober an der Fachhochschule Mainz über das Thema „Best-Practice Beispiel ZIM-gefördertes Projekt“. Das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) ist ein bundesweites, technologie- und branchenoffenes Förderprogramm für mittelständische Unternehmen und mit diesen zusammenarbeitende wirtschaftsnahe Forschungseinrichtungen des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Mit dem Projekt 3P-GM wurde ein erfolgreiches Beispiel eines auf diesem Weg geförderten Projektes vorgestellt und dadurch die Förder- und Kooperationsmöglichkeiten für Wirtschaft und Hochschulen dargestellt. Am 17. November 2013 stellte Prof. Dr. Kai-Christian Bruhn im Mainzer Rathaus unter dem Titel “Mainzer Inschriften” das Projekt „Inschriften im Bezugssystem des Raumes“ vor, welches das i3mainz in Kooperation mit der Akademie der Wissenschaften und der Literatur durchführt. Der Vortrag im Rahmen des Transfercafés gemeinsam mit der Mainzer Büchermesse statt und stand unter dem Motto „Geschichtswissenschaft zum Anfassen – ausgewählte Kooperationsprojekte der Mainzer Wissenschaftsallianz.

Guido Heinz führt an den Tagen der offenen Werkstätten im RGZM den GOM ATOS 3D-Scanner vor. Das Foto zeigt die Vermessung einer Situla. (Bild: RGZM / S. Steidel)

Abb. 2:

Songül Polat informiert Besucher des Studieninfo-Tags über die Projekte am i3mainz.

Abb. 3:

Einladung des Transfercafés.

113

Abb. 1

Abb. 2

Abb. 3

114

Angebote für Schülerinnen und Schüler Girl‘s Day: Aus Bildern werden 3D-Modelle Beim Girls’ Day an der Fachhochschule Mainz am 25. April 2013 entführten Songül Polat, Marita Prehl und Florian Thiery, drei Studierende der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung, sieben Schülerinnen in die Welt der 3D-Modelle und des Structure From Motion-Verfahrens (SFM). Zunächst schossen die Schülerinnen mit Digitalkameras Bilderserien eines Objekts. Die Studierenden zeigten ihnen dann, wie sie die Fotos mit Hilfe des kostenfreien Dienstes „123dCatch” von Autodesk in 3D-Punktwolken und vermaschte 3D-Modelle umwandeln können. Am Ende des Tages waren alle Teilnehmerinnen von dem Kurs begeistert und viele von ihnen wollten mehr über den Studiengang Geoinformatik und Vermessung wissen. Das Angebot entstand in Kooperation mit dem Ada-Lovelace-Projekt (ALP).

Abb. 1

Workshop „Mit Fotos rechnen“

Abb. 1:

Resultat des Workshops „Mit Fotos rechnen“

Abb. 2:

Songül Polat, Marita Prehl und Florian Thiery mit sieben Schülerinnen beim Girls’ Day am 25. April 2013.

Abb. 2

In loser Folge finden an der Fachhochschule Mainz im Rahmen des Ada-Lovelace-Projekts Schülerinnenkurse statt. Am 16.10.2013 verbrachten acht Mädchen der Klassen 9-12 einen Tag an der FH, wo sie im Rahmen des Workshops „Mit Fotos rechnen“ von Marita Prehl und Julien Denis in die Welt der Bildverarbeitung und Fotografie eingeführt wurden. Mit den Kursen will Prof. Dr. Martin Schlüter den Jugendlichen einen sanften und dennoch nachhaltigen Einblick in MINT-Berufsfelder ermöglichen. Deshalb wird konsequent kostenfreie quelloffene Software eingesetzt, welche von den Schülerinnen später in der Schule oder zu Hause selbstständig genutzt werden kann. Die beiden studentischen Betreuer, beide aus dem Studiengängen Geoinformatik und Vermessung, bekamen von den Teilnehmerinnen äußerst positives Feedback: „Den Mädchen hat es gut gefallen, sie arbeiteten intensiv und sehr motiviert.“

Abb. 3

Abb. 3:

Die Girls’ Day-Schülerinnen in Aktion.

115

Abb. 1:

116

Messen Control 2013, Stuttgart i3mainz stellt neues Semantik-Projekt vor Das i3mainz stellt bei der Fraunhofer-Sonderschau „Berührungslose Messtechnik“ auf der Control 2013 vom 14.-17. Mai in Stuttgart erstmals sein neues Semantik-Projekt, einen Lösungsansatz zur wissensgestützten Detektion und Klassifizierung von Objekten in 3D-Oberflächendaten, vor. Der Ansatz „Intelligente Auswertung von 3D-Messdaten mittels variabler Semantik“ nutzt explizit formulierte Semantik, um Objekte in großen und komplexen Datensätzen wie z.B. Punktwolken zu finden und zu identifizieren. Der Lösungsansatz wurde bereits am Schienenumfeld der Deutschen Bahn und an Wartehallen am Frankfurter Flughafen getestet. Alle Verarbeitungsschritte stützen sich durchgängig auf Semantik, anstatt, wie bisher bei der Analyse von 3D-Datensätzen üblich, auf Modellannahmen oder reine Datensteuerung zurückzugreifen. In vielen Fällen liegen allgemeine oder sogar spezifische Informationen zu den in den 3D-Modellen enthaltenen Objekten vor. Sie werden konsequent genutzt und zur Unterstützung bzw. durchgängigen Steuerung der Verarbeitungsprozesse eingesetzt. Das Vorgehen ist an kognitive Prozesse bei visuellen Interpretationen durch den Menschen angelehnt. Die Messe Control Stuttgart ist die internationale Fachmesse für Qualitätssicherung. Zum 9. Mal in Folge war das i3mainz dort vertreten.

Intergeo 2013, Köln i3mainz präsentiert unbemanntes Flugobjekt Das Institut für Raumbezogene Informationsund Messtechnik präsentierte sich zusammen mit der Lehreinheit Geoinformatik und Vermessung vom 8.-10. Oktober auf der Intergeo in Köln. Reges Interesse erweckte neben den berufsbegleitenden und konsekutiven Masterstudiengängen der selbst gebaute Oktokopter des i3mainz. Das unbemannte Flugobjekt mit integriertem GPS-Empfänger dient als Träger einer Kamera zur Erfassung realer Objekte und zur Ableitung von virtuellen 3D-Welten. Die Intergeo ist die international führende Kongressmesse für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement und lockt jährlich rund 18.000 Besucher an.

Medica 2013 in Düsseldorf

Abb. 1

i3mainz präsentiert „Personal Pollen Sampler“ Auf der Medica 2013 vom 20. – 23. November in Düsseldorf präsentierte das i3mainz das 3P-GM-System (Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping). Dieses besteht aus einem Sampler, einer App und einem Auswertungssystem zur Bestimmung der persönlichen Pollenbelastung. Der nur 70 Gramm schwere Personal Pollen Sampler erfasst in konfigurierbaren Abständen die vorhandenen Pollen und speichert diese auf einem Streifen mit adhäsivem Material. Der Streifen wird in einer Kassette des Geräts in regelmäßigen Abständen weiter transportiert. Dadurch entsteht ein chronologisches Profil aller in der Umgebung befindlichen Pollen. Gleichzeitig speichert das Gerät ergänzende Daten wie Position, Luftdruck, Feuchtigkeit und Temperatur. Mit Hilfe der Sampler App kann der Allergiker subjektive Symptome zum Zustand seiner Nase, Bronchien und Augen aufzeichnen und in einem zentralen Service speichern. Das Auswertungssystem analysiert durch bildgestützte Verfahren die Pollenaufzeichnung. Es bestimmt die konkreten Pollentypen, korreliert diese mit den persönlichen Symptomen und speichert alle Daten in dem zentralen 3P-DataStorage zur weiterführenden Verarbeitung. Durch den Einsatz von 3P-GM bei klinischen Studien im Bereich allergischer Immuntherapien werden für die exakte Bestimmung der individuellen Pollenexposition erheblich weniger Probanden pro Studie benötigt. Dadurch werden die Studienkosten signifikant reduziert, bei gleichzeitiger Erhöhung der Aussagegenauigkeit. Durch den Einsatz von 3P-GM in Arztpraxen ist eine exakte, nicht invasive Anamnese der Allergieart und auch des persönlichen Schwellwerts möglich. Sie versetzt den Arzt in die Lage, seine Patienten individuell zu therapieren. Rund 17 Millionen Menschen sind in Deutschland von einer Pollenallergie betroffen – Tendenz deutlich steigend. Der Bedarf an neuen diagnostischen Methoden und personalisierten Therapien wächst. Das Kernproblem einer exakten therapiebegleitenden Diagnostik ist die mangelnde Information über die Menge und Art der Pollen, der die Allergiker ausgesetzt sind.

Abb. 2

Punktwolke von Wartehallen am Frankfurter Flughafen

Abb. 2:

Prof. Dr. Klaus Böhm stellt auf der Medica 2013 den Personal Pollen Sampler und das 3P-GM-System vor.

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Publikationen 120 Buchkapitel 120 Artikel 121 Kongresse 122 Artikel für breite Leserkreise 122 Vorträge und Präsentationen 124 Dissertationen 124 Herausgeberschaften

120

Publikationen

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Buchkapitel 1

BOOS, S., HORNUNG, S., MÜLLER, H.: A Multimedia Museum Application Based upon a Landscape Embedded Digital 3D Model of an Ancient Settlement. Book Chapter 21, pp 195-203. In: Bock, H. G., Jäger, W., Winckler, M. (Eds.), Scientific Computing and Cultural Heritage, Contributions in Mathematical and Computational Sciences 3, Springer Berlin Heidelberg ISBN 978-3-64228020-7, 2013, XIII, 290 p.

2

CHUDYK, C., MÜLLER, H., UHLER, M., AND WÜRRIEHAUSEN, F.: A Cultural Landscape

Artikel 7

8

4

9

14

15

Camille Simon Chane, Alamin Mansouri, Franck S. Marzani, Frank Boochs: ”Integration of 3D and multispectral data for cultural heritage applications: survey and perspectives”, Image and Vision Computing, Volume 31, Issue 1, (2013) pp. 91-102

SIMON CHANE C., SCHÜTZE R., MARZANI F., BOOCHS F.: Registration of 3D and multispectral

Simon Chane C., Schütze R., Marzani F., Boochs F.: Registration of arbitrary multi-view

18

Lozano Vega, G., Benezeth, Y., Marzani F., Boochs F.: Classification of Pollen Apertu-

F. Boochs , A. Bentkowska-Kafel, C. Degringy, M. Hautta-Kasari, S. Rizvic, R. Sitnik, A. Tremeau: Towards An Optimal Spectral

HAUTH, S., SCHLÜTER, M., THIERY, F.: Schnel-

23

MÜLLER, H., HEINZ, G.: Non-contact generating of 3D replicas – virtual and tangibe. Program and Abstract of Collaborative Conference on 3D & Materials Research (CC3DMR) 2013, 838pp, 2013.06, International Conference, pp.012-013.

24

MÜLLER, H.: Provisioning of place based archaeological information on the Internet. Sustainable documentation in archaeology – technological perspectives in excavation and processing, International Conference, 06-08 May, 2013, Xian, China, Program and Abstract book, pp. 4-6.

25

MÜLLER, H., WÜRRIEHAUSEN, F.: Umsetzung des XPlanungs-Standards XPlanGML als durchgreifender eGovernment-Prozess von der Bauleitbis zur Landesplanung für Verwaltung und Bürgerinnen und Bürger, Projektbericht, i3mainz, April 2013, 144p.

26

SCHREG, R., ZERRES, J., PANTERMEHL, H., WEFERS, S., GRUNWALD, L., GRONENBORN, D.: Habitus – ein soziologisches Konzept in der

HAUTH, S., SCHLÜTER, M.: Autokollimationszielungen mit dem Leica Absolute Tracker AT401. Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn), Vol. 120, Nr. 5, 172-176, 2013.

3D acquisitions, Computers in Industry (Special Issue: 3D Imaging in Industry), Volume 64, Issue 9, Pages 1082-1089, (December 2013) Kongres

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20

Archäologie. Archäologische Informationen 2013, 1-12.

KARMACHARYA, A.; KOHR, T.; BOOCHS, F.; BRUHN, K.-C.; CRUZ, C.: Semantics – Supportive Element for the Cooperative Evaluation of Geographical and Historical Information. zfv - Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement, Heft 5/2013

UHLER, M., MÜLLER, H., WÜRRIEHAUSEN, F.: Qualitätsmanagement von Kulturlandschaftsinformationen. In: Strobl, J., Blaschke, T., Griesebner, G., Zagel, B. (Hrsg.): Angewandte Geoinformatik 2013. Herbert Wichmann Verlag, VDE Verlag GmbH, Berlin/Offenbach. ISBN 78-3-87907-533-1. 638-647. Full Paper Review.

a Feasible Tool for Small Island Developing States? FIG Pacific Small Island Developing States Symposium, 18-20 September 2013, Suva Fiji, Technical Program and Proceedings, ISBN 978-87-9285307-3, ISSN 2308-3433

ler und ausdauernder als das menschliche Auge: Modulare Okularkameras am Motortachymeter. Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (avn), Vol. 120, Nr. 6, 210-216, 2013.

Data for the Study of Cultural Heritage Surfaces, Sensors 2013, 13(1), 1004-1020

12

MÜLLER, H.: Geospatial Information Management,

Kohr T., Bruhn K.-C., Karmacharya A., Cruz C., Boochs F.: An SDI for archaeologi-

And Spatial Documentation Of Cultural Heritage COSCH – An Interdisciplinary Action In The COST Framework, CIPA 2013, Strasbourg

17 11

22

Bruhn K.-C., Kohr T., Karmacharya A., Cruz C., Boochs F.: Distributed Geodatabases

res Using Bag of Words, ICIAP 1, volume 8156 of Lecture Notes in Computer Science, page 712-721. Springer, (2013)

16 10

KLONOWSKI, J.: Einsatz unbemannter Flugdrohnen (UAV) bei mobilen 3D-Mapping Anwendungen; Geomatik aktuell 2013; Karlsruher Geowissenschaftliche Schriften; Reihe B; Band 8, 9-16, 2013, ISBN 978-3-89063-107-3

cal data with a RESTful interface to semantically modeled information, Geoinformatiks Heidelberg, 2013

Geodatabases in an archaeological joint research project. 41st Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology Conference (CAA 2013 Perth), 25th to 28th March 2013

MÜLLER, H.; WÜRRIEHAUSEN, F.: Semantic Interoperability of German and European Land-Use Information. In: Beniamino Murgante, Sanjay Misra, Maurizio Carlini, Carmelo Mario Torre, HongQuang Nguyen, David Taniar, Bernady O. Apduhan, Osvaldo Gervasi (Eds.): Computational Science and Its Applications - ICCSA 2013 - 13th International Conference, Ho Chi Minh City, Vietnam, June 24-27, 2013, Proceedings, Part III. Springer 2013 Lecture Notes in Computer Science ISBN 978-3642-39645-8, Volume 7973, p.309-323.

6

BOOCHS, F.; BRUHN, K.-C.; CRUZ, C.; KARMACHARYA, A.; KOHR, T.: HiGeoMes: Distributed

21

in an archaeological joint research project, CAA Conference, 2013-03-25 at Perth, Australia

atistischen Visualisierung am Beispiel von “Personalized Pollen Profiling” Daten, FOSSGIS 2013 Anwenderkonferenz für Freie und Open Source Software für Geoinformationssysteme, 2013

Feth, W.; Heinz, G.; Gronenborn, D.; Junge, A.; Kreuz, A.; Recker, U.: Neue Forschungen zum Kapellenberg in Hofheim am Taunus. in : Hessen Archäologie 2012. Darmstadt 2013

5

BOCK, N.; BÖHM, K: Flexibles System zur geost-

Cramer, A.; Heinz, G.: Vermessungs- und Dokumentationsarbeiten im Bergland der Krim, in: A. Albrecht, F. Daim, M. Herdick: Die Höhensiedlungen um Bergland der Krim. Monographien des RGZM, Band 113, Mainz, 2013

13

Karten mit Geoserver in einer integrierten Umgebung”. Entwicklerforum Geodäsie und Geoinformationstechnik 2012, Shaker Verlag, S. 119-130, 2013

Information System developed with Open Source Tools, ISPRS Ann. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., II-5/W1, 73-78, doi:10.5194/isprsannals-II-5-W1-73-2013, 2013.

3

BOCK, N.; KRIEGER, A.; BÖHM, K.: “Dynamische

Kongresse

27

Automatic Detection and Classification of Objects in Point Clouds using multi-stage Semantics. Journal of photogrammetry, remote sensing and geoinformation processing

KLEIN, U., MÜLLER, H.: Usage of European census data for sustainable land management – a German case study. In: Proceedings of international conference spatial data Infrastructures & spatial information management 2013,13-16 November 2013, FON University, Skopje, Macedonia; editors Yerach Doytsher, Bashkim Idrizi, Chryssy Potsiou,Skopje : Alfa 94, 2013. 223 pp, ISBN 978-9989936-43-2, p4

TRUONG, H.Q., BEN HMIDA, H., BOOCHS, F., HABED, A., CRUZ, C., VOISIN, Y., NICOLLE, C.:

28

TRUONG, H.Q., KARMACHARYA, A., MORDWINZEW, W., BOOCHS, F., CHUDYK, C., HABED, A., VOISIN, Y.: Automatic object detection in point clouds based on knowledge guided algorithms. SPIE Optical Metrology Conference, International Society for Optics and Photonics, 2013

122

29

30

123

WÜRRIEHAUSEN, F., MÜLLER, H.: Innovative GDI-Anwendung - Bürgerbeteiligung im GeoPortal. rlp, Anwendungstrack, Proceedings, Geoinformatik 2013 - Geo together - Geoinformatik verbindet, Heidelberg, 13.-15.März - 2013

Vorträge und Präsentationen 34

WÜRRIEHAUSEN, F.: XPlanung, die

35

31

WÜRRIEHAUSEN, F: XPlanung ist eine Triebfeder für eGovernment - Business Geomatics Aufgabe 5/13 - 2013

GUNDLACH, A.: Masterstudent orientiert Laser-

37

terminal in Los Angeles. Forum - Das Magazin der Fachhochschule Mainz, Nr. 2, S. 61, 2013.

33

SCHLÜTER, M.: Einrechnung von Laserterminals

Ganitseva, J.: Web Based 3D data extraction using the concept of panoramic Images and TLS, Denkmäler 3D, Dortmund, 18.10.2013

47

Heinz, G.: Modern documentation methods in archaeological field projects: Experiences and Perspectives, Sustainable Documentation in Archaeology. Technological Perspectives in excavation and processing. Konferenz organisiert von RGZM, Archäologischem Institut der Provinz Shaanxi und dem i3mainz, Institut für Raumbezogene Informations- und Messtechnik der Fachhochschule Mainz. Xi’an / China, 06.-08. Mai 2013.

Boochs, F.: COST Action COSCH Working

Boochs, F.: COST Action COSCH Management Committee Meeting (MC): Presentation for COST Action COSCH, Mainz, 27.3.13

38

LCT für Europas Spacedatahighway EDRS. Best Practice Forschungsprojekte, Fachbereich Technik 2013.02, FH Mainz, 2013.

Boochs, F.: COST Action COSCH Working

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44

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59

BURGER, M.: Ansätze zur Modellierung und Kalibrierung einer 2D / 3D Sensorkombination; Jahrestagung der DGPF 2013, 27. Feb. 2013, Freiburg i. B. ENGEL, T.: An OGC-based Service Oriented Architecture Approach for a Research-Data Infrastructure, DCC 2013, 15. Jan. 2013, Amsterdam, Netherlands

52

KLAUER, T.: Aktuelle IT-Trends und ihre Bedeu60

61 KOHR, T.: Spatiotemporal Aspects in Archaeological Data Infrastructures, Workshop GIS of Byzantium, RGZM - Mainz, 14. Juni 2013

MÜLLER, H.: Geospatial Information Analysis and Data Curation in SFB. Geocycles Workshop Days 16-18 October 2013, Erbacher Hof, Mainz, Day 3 Aerosol Composition and Dynamics, 18 October 2013.

KLONOWSKI, J.: Einsatz unbemannter Flugdrohnen (UAV) bei mobilen 3D-Mapping Anwendungen; Geomatik aktuell 2013 - Seminar zum Thema: 3D-Geodaten; 24. Okt. 2013

53

MÜLLER, H.: Geospatial Information Management, a Feasible Tool for Small Island Developing States? FIG Pacific Small Island Developing States Symposium, Policies and Practices for Responsible Governance18-20 September 2013, Suva, Fiji, Technical Session 1A: FIG Commission 3 Technical Session: The Importance of Geospatial Information, 19 September 2013

Heinz, G.: Präsentation eines 3D-Streifen-

tung für die Geoinformatik, Geodätisches Kolloquium FH Mainz, 24. Oktober 2013,

MÜLLER, H.: Das Forschungsprojekt XPlanung der kommunalen Spitzenverbände. 5. Baurechtstag, Germersheim, 22. August 2013

lichscanners, 8. Forum der Initiative Mainzer Medienwirtschaft. 22. März 2013, Mainz.

51

MÜLLER, H.: Raum und Zeit als persistente Identifikatoren. Schwerpunktprogramm „Häfen von der Römischen Kaiserzeit bis zum Mittelalter. Zur Archäologie und Geschichte regionaler und überregionaler Verkehrssysteme“ (SPP 1630), Workshop ‚Informationszusammenführung‘, Friedrich-Schiller-Universität Jena, 15./16. Juli 2013, 16. Juli 2013.

Boochs, F.: Einsatz der „Structure From Motion“ Technologie in Archäologie und Denkmalpflege, 8. Forum der Initiative Mainzer Medienwirtschaft, 22. März 2013

43

50

MÜLLER, H.: Non-Contact Generating of 3D Replicas - Virtual and Tangible. Invited talk, Collaborative Conference on 3D & Materials Research June 24-28 2013, Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, South Korea, 24 June 2013.

Heinz, G.: Experiences in 3D-Recording and Documentation of CH objects and findings. COSCH – Colour and Space in Cultural Heritage: First Working Group Meeting of COSCH, 27. März, Mainz.

Boochs, F.: Aktuelle Aufgaben in Geoinformatik & Vermessung innovativ – interdisziplinär – zukunftsweisend, Fachwissenschaftliche Jahrestagung, DVW RLP, 15.5.13

42

49

Boochs, F.: COST-MPNS Annual Progress Conference (APC): Presentation for COST Action COSCH, Reykjavic, Iceland, 10.9.13

41

56

Boochs, F.: COST Action COSCH Management Committee Meeting (MC): Presentation for COST Action COSCH, London, UK, 24.9.13

MÜLLER, H.: Education and Research at Mainz University of Applied Sciences. University of Gävle, Sweden, 23 May 2013.

Heinz, G.; Lehnert, U.: Conservation of an iron lamellar helmet and creating a copy using 3D-Scanning and 3D-Printing. Metal 2013, International Conference on Metal Conservation. Interim meeting of the International Council of Museums Committee for Conservation (ICOM-CC) Metal Working Group. Edinburgh 16. – 20. September 2013.

MÜLLER, H.: Provisioning of Place Based Archaeological Information on the Internet. International Conference on Sustainable Documentation in Archaeology, Technological perspectives in excavation and processing, May 06-08 2013, Tang Hua Hotel, Xi‘an, China, 6 May 2013.

57 48

Group Meeting (WG), Presentation oft Action Status during WG Plenary Meeting, London, UK, 24.9.13

39

54

55

Group Meeting (WG), Presentation oft Action Status during WG Plenary Meeting, Mainz, 27.3.13

Artikel für breite Leserkreise

ENGEL, T.: Evaluation GIS-basierter Methodik zur Rekonstruktion altneolithischer Besiedlungsstrukturen; CAA 2013, 16. Feb. 2013, Berlin

46

Böhm, K.: „Best-Practice Beispiel eines ZIM-geförderten Projekts: 3P-GM - Personalized Pollen Profiling and Geospatial Mapping ”, Vortrag Transfercafé „Fördermittel für Kooperationen von Wissenschaft und Wirtschaft erfolgreich nutzen“, Oktober 2013

36

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BOCK, N.: Flexibles System zur geostatistischen Visualisierung am Beispiel von „Personalized Pollen Profiling“ Daten; FOSSGIS 2013, Rapperswil

CAD-GIS-Schnittstelle, Einsatz in Rheinland-Pfalz Widemann-Journal Ausgabe 1/13 - 2013

45

MÜLLER, H.: Usage of European Census Data for Sustainable Land Management – A German Case Study. International Conference SDI & SIM 2013, FIG-COM3, FIG-TF-PH & Geo-SEE 13-16 November 2013, Skopje, Macedonia, Technical Session 1: Cadastre and Land Management, 13 November 2013

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Diese und mehr Publikationen erreichen Sie auch unter: i3mainz.de/publikationen

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REICH, T.: 3D-Datenerfassung, 3D-Datenauf-

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bereitung und zukünftiger Datenumgang - „Palastbrunnen zu Qatna“; 1. Brunnen Workshop des archäologischen Grabungsprojektes: „Qatna“; IANES - Eberhard Karls Universität Tübingen; 22. Jan. 2013

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nment: a case study on planned land-use information in Germany and Europe, IFIP egov conference - E-Government, Urban Governance and Climate Change, Koblenz, 20. September 2013

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WÜRRIEHAUSEN, F., MÜLLER, H.: Das Kulturlandschafts-Informationssystem KULIS Rheinland-Pfalz, Lenkungsausschuss für Geodateninfrastruktur Rheinland-Pfalz, Mainz, 28. Oktober 2013

73

WÜRRIEHAUSEN, F: XPlanung, die CAD-GIS Schnittstelle - Einsatz in Rheinland-Pfalz, GeoNet. MRN – Fachaustausch Geoinformation, Heidelberg, 27. November 2013

REICH, T.: Identification Of the Main 3D Scanning Techniques Suitable for Use in Cultural Heritage Objects. First Working Group Meeting of COSCH 26-27 March 2013, i3mainz, Mainz, Working Group 2 - Spatial object documentation, 27 March 2013

REICH, T.: 3D-Datenerfassung & -aufbereitung Einbindung in die archäologische Dokumentation der Gruft VII; 1. Gruft VII Workshop des archäologischen Grabungsprojektes: „Qatna“; IANES - Eberhard Karls Universität Tübingen; 15. Jun. 2013

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UHLER, M.: Qualitätsmanagement von Kulturland-

Dissertationen 74

SIMON CHANE, C.: Intégration de systèmes d‘acquisition de données spatiales et spectrales haute résolution, dans le cadre de la génération d‘informations appliquées à la conservation du patrimoine. Catalogue général du SCD de l‘Université de Bourgogne, Dijon 2013

75

TRUONG, H. : Knowledge based 3D point cloud

schaftsinformationen - AGIT 2013 – Symposium und Fachmesse Angewandte Geoinformatik, Salzburg, Österreich, 3.-5.Juli 2013

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UHLER, M.: A Cultural Landscape Information System Developed With Open Source Tools - XXIV International CIPA Symposium, Strasbourg, France, 2.–6. September 2013

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processing, Ecole Doctorale des sciences pour l’ingenieur et Microtechniques, Université de Bourgogne

WEFERS, S.: The Late Antique and Early Byzantine workshop- and milling-complex in Terrace House 2 of Ephesos (Turkey) - Documentation and analysis by means of 3D laser scanning, Denkmäler 3D, Dortmund, 18.10.2013

Herausgeberschaften 76

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WÜRRIEHAUSEN, F.: Innovative GDI-Anwendung - Bürgerbeteiligung im GeoPortal.rlp, Geoinformatik 2013 - Geo together - Geoinformatik verbindet, Heidelberg, 13.-15.März 2013

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WÜRRIEHAUSEN, F.: XPlanung, die CAD-GIS Schnittstelle - Einsatz in Rheinland-Pfalz, Gastvortrag, WS Landcad Roadshow für Stadtplaner, Mainz, 18. April 2013

70

WÜRRIEHAUSEN, F.: Semantic Interoperability of German and European Land-Use Information – ICCSA 2013 Computational Science and Its Applications, Ho-Chi-Minh-City, Vietnam, 24.-27. Juni 2013

WÜRRIEHAUSEN, F.: Interoperability in E-Gover-

WEFERS, S., FRIES-KNOBLACH, J., LATER, C., RAMBUSCHECK, U., TREBSCHE, P., WIETHOLD, J. (Hrsg.): Bilder – Räume – Rollen. Beiträge zur gemeinsamen Sitzung der AG Eisenzeit und der AG Geschlechterforschung während des 7. Deutschen Archäologenkongresses in Bremen 2011. Beiträge zur Ur- und Frühgeschichte Mitteleuropas 72 (Langenweissbach 2013)

i3mainz Institut für raumbezogene Informations- und Messtechnik Fachhochschule Mainz

Redaktion: Nicole Bruhn M.A. Dipl.-Ing. Jeanette Wachter

Verantwortlich: Prof. Dr.-Ing. Frank Boochs Lucy-Hillebrand-Straße 2 55128 Mainz Deutschland Tel.: 06131/628- 14 60 Fax: 06131/628- 14 09 E-Mail: [email protected] Internet: www.i3mainz.fh-mainz.de