Geoinformation in der Lehre und Forschung

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1 Geoinformation in der Lehre und Forschung Prof. Dr. Stephan Nebiker Institut Vermessung und Geoinformation Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern

2 Wir vermessen die Zukunft seit 50 Jahren? GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 2

3 Inhalt Teil 1: (Ingenieur-) Ausbildung in Geoinformation Teil 2: Geoinformationsthemen in der Lehre und Forschung Teil 3: Ausblick und Fazit GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 3

4 Geomatik-Ausbildung Schweiz "Ingenieur"-Studiengänge FHNW HABG GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 4

5 Fachlicher Fokus und Berufsfelder Internet 3D-Modellierung Deformationen Ingenieurbau Bauvermessung/ Absteckung Polizei (Unfall) Kulturgüter, Archäologie Simulation Dokumentation 3D- Grundlagen Architektur Visualisierung Erfassen Projizieren Analysieren 3D-Geometrie Visualisieren Verwalten Vermarkten Amtliche Vermessung Kommunale Infrastruktur Geo-Marketing GIS Anlagenbau Raumplanung Nutzung & Bodenbedeckung Fahrzeugbau (Land, Luft, Wasser) Industrie Natur- und Landschaftsschutz Forschung & Entwicklung Maschinen- und Werkzeugbau Raumfahrt Facility- Management GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 5

6 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 6

7 Neuer Bachelor of Science in Geomatik mit Wahlschwerpunkten Geoinformatik, Geodäsie/IngGeodäsie und GIS-Umwelt-Planung (2 aus 3) Bachelor-Thesis 5./6. Semester Gemeinsame Module Geodäsie / Ingenieurgeodäsie Geoinformatik GIS-Umwelt- Planung Gemeinsame Module 3./4. Semester Start Herbstsemester /2. Semester Gemeinsame Module Geomatik für Nicht- Geomatiker Informatik für Nichtinformatiker GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 7

8 Master of Science in Engineering (MSE) Vertiefungsrichtung Geoinformationstechnologie

9 Kernelemente gemeinsamer Masterstudiengang aller Schweizer Fachhochschulen für alle technischen Richtungen Zielgruppe Bachelor-AbsolventInnen mit gutem Abschluss Aufbau des Studiums 1/3 Theorie- und Kontextmodule (zentral angeboten) 2/3 Vertiefung (dezentral in Master Research Units) Studiendauer Als Vollzeitstudium: 3 Semester (inkl. 1 Sem. Thesis) Als Teilzeitstudium: Dauer nach Pensum (z.b. 5 Sem.) GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 9

10 Modulstruktur Dezentrale Module 57 ECTS-Credits Master Thesis in Geoinformationstechnologie 27 ECTS-Credits Vertiefung in Geoinformationstechnologie 30 ECTS-Credits Zentrale Module 33 ECTS-Credits Kontextmodule min 9 ECTS-Credits Theoretische Grundlagen min 9 ECTS-Credits Fachtechnische Vertiefung min 6 ECTS-Credits Quelle Rahmenkonzept Version 1.0 / 10.Okt.06 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 10

11 Vertiefungsstudium Geoinformationstechnologie Motivation Zukunftsthema Geoinformationstechnologie! Schwerpunktsthemen (Auswahl) Virtuelle Globen & Mixed Reality Mobile Mapping Open Source GI-Technologien und -Projekte (3D-) Geosensorik Master Research Unit Geoinformation Technology Vertiefungsstudium & praxisorientierte F&E Enge Verzahnung: Studium Forschung! GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 11

12 Inhalt Teil 1: (Ingenieur-) Ausbildung in Geoinformation Teil 2: Geoinformationsthemen in der Lehre und Forschung Teil 3: Ausblick und Fazit GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 12

13 Geoinformation in der Lehre und Forschung aktuelle Themen 3D Cultural Heritage Laserscanning Industriemesstechnik UAV 3D-Rekonstruktion 3D 3D-Punktwolken 3D-Stadtmodelle Photogrammetrie Virtuelle Globen Mobile Mapping Open Source Bild Open Data Fernerkundung Cloud Computing Volunteered GI Informationsextraktion Geobilddienste Geo Games Mixed Reality GI für Alle Datenschutz Crisis Mapping Mobile Apps GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 13

14 Geoinformation in der Lehre und Forschung aktuelle Themen 3D Cultural Heritage Laserscanning Industriemesstechnik UAV 3D-Rekonstruktion 3D 3D-Punktwolken 3D-Stadtmodelle Photogrammetrie Virtuelle Globen Mobile Mapping Open Source Bild Open Data Fernerkundung Cloud Computing Volunteered GI Informationsextraktion Geobilddienste Geo Games Mixed Reality GI für Alle Datenschutz Crisis Mapping Mobile Apps GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 14

15 OpenAddresses.org Mio. von Gebäudeadressen von der öffentlichen Hand von Freiwilligen (Volunteers) GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 15

16 Crisis Mapping Prof. Hans-Jörg Stark Institut Vermessung und Geoinformation, FHNW

17 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 17

18 tp://blog.ushahidi.com/index.php/2011/03/16/crisis-mapping-japansearthquake-and-how-you-can-help/ GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 18

19 Big Brother is watching you! There are only 1.85 million CCTV cameras in the UK GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 19

20 Data mining GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 20

21 Spuren hinterlassen GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 21

22 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 22

23 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 23

24 Trackanalyse Daten Velokurierzentrale Basel IVGI FHNW, 31. August 2012 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 24

25 Geoinformation in der Lehre und Forschung aktuelle Themen 3D Cultural Heritage Laserscanning Industriemesstechnik UAV 3D-Rekonstruktion 3D 3D-Punktwolken 3D-Stadtmodelle Photogrammetrie Virtuelle Globen Mobile Mapping Open Source Bild Open Data Fernerkundung Cloud Computing Volunteered GI Informationsextraktion Geobilddienste Geo Games Mixed Reality GI für Alle Datenschutz Crisis Mapping Mobile Apps GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 25

26 3D Cultural Heritage Laserscanning-Modell Ruine Homburg 3D-Blockkurs Diplomklasse 2005 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 26

27 3D Cultural Heritage Historisches 3D-Modell von Solothurn GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 27

28 3D Cultural Heritage Historisches 3D-Modell von Solothurn Erfassung GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 28

29 Fernsehbeitrag SF Einstein & 3D-Szene Google Earth 3D Cultural Heritage Solothurn 1830 in Google Earth Resultate GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 29

30 Fernsehbeitrag SF Einstein & 3D-Szene Google Earth 3D Cultural Heritage Solothurn 1830 in Google Earth Resultate GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 30

31 3D Cultural Heritage Augusta Raurica Insula 30 Digitale 3D-Rekonstruktion (Diplomarbeit Ivo Burkhalter und Michael Fankhauser, 1999) GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 31

32 3D Cultural Heritage Augusta Raurica 3D Videoanimation GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 32

33 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 33

34 Prozedural modelliertes 3D-Modell Augusta Raurica als Basis für Bronzemodell Entstehung mitverfolgen via Facebook: GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 34

35 Geoinformation in der Lehre und Forschung aktuelle Themen 3D Cultural Heritage Laserscanning Industriemesstechnik UAV 3D-Rekonstruktion 3D 3D-Punktwolken 3D-Stadtmodelle Photogrammetrie Virtuelle Globen Mobile Mapping Open Source Bild Open Data Fernerkundung Cloud Computing Volunteered GI Informationsextraktion Geobilddienste Geo Games Mixed Reality GI für Alle Datenschutz Crisis Mapping Mobile Apps GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 35

36 UAV-basierte Fernerkundung MSMS (MultiSpectralMicroSensor) Prototyp eines leichtgewichtigen Multispektralsensors auf einer microdrones md4-200 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 36

37 UAV-basierte Fernerkundung Agrochemische Forschung Projekptartner Syngenta AG Vitalitätsbeurteilung von Reben GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 37

38 UAV-basierte Fernerkundung Reben-Monitoring Vergleich mit Referenzdaten Bonitierung vs. Auswertung (Reihe 3) Soll-Werte Ist-Werte %-kranke Pflanze 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% -10% Parzellen Nr. GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 38

39 UAV-Photogrammetrie Leistungs- und Genauigkeitsuntersuchungen Nico Rohr, BTh 2012 GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 39

40 Geoinformation in der Lehre und Forschung aktuelle Themen 3D Cultural Heritage Laserscanning Industriemesstechnik UAV 3D-Rekonstruktion 3D 3D-Punktwolken 3D-Stadtmodelle Photogrammetrie Virtuelle Globen Mobile Mapping Open Source Bild Open Data Fernerkundung Cloud Computing Volunteered GI Informationsextraktion Geobilddienste Geo Games Mixed Reality GI für Alle Datenschutz Crisis Mapping Mobile Apps GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 40

41 3D-Webdienste made in Switzerland FHNW & GEONOVA AG, GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 41

42 OpenWebGlobe SDK für Virtuellen Globus (www.openwebglobe.org) GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 42

43 Demo OpenWeb Globe - Juli

44 Realitätsnahe 3D-Stadtmodelle - 3D-Punktwolken in OpenWebGlobe GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 44

45 Geoinformation in der Lehre und Forschung aktuelle Themen 3D Cultural Heritage Laserscanning Industriemesstechnik UAV 3D-Rekonstruktion 3D 3D-Punktwolken 3D-Stadtmodelle Photogrammetrie Virtuelle Globen Mobile Mapping Open Source Bild Open Data Fernerkundung Cloud Computing Volunteered GI Informationsextraktion Geobilddienste Geo Games Mixed Reality GI für Alle Datenschutz Crisis Mapping Mobile Apps GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 45

46 Warum Bilddaten und warum bild-basiertes Mobile Mapping? Lichtraumhöhe Fassadentexturen Signalisation Baumkataster Strassenmöblierung Markierung Leitungskataster Profile Situation Strassenzustand und Schadensbild GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 46

47 Vision 3D Geoinformation Loop "Von der realen Welt zur digitalisierten Welt und zurück" Rückprojektion Stereobildbasiertes Mobile Mapping: Grundlage für 3D-Geoinformationsmanagement Asset-Management für Pflege unserer Infrastrukturanlagen Digitalisierung GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 47

48 Mobile Datenerfassung Diverse Trägerplattformen auf Strasse, Schiene, Wasser Navigationssensorik GNSS, INS, evt. DMI Stereokameras GNSS RX INS Stereokameras (oblique) Erfassungssensoren Stereokamerasysteme Triggering und Datenaufzeichnung Controller & Erfassungssoftware Sync Box Multi-Stereo Mobile Mapping System inovitas AG (www.invovitas.ch) GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 48

49 3DCityTV Architektur & Workflow Systemkalibrierung Georeferenzierung Stereobild-Vorverarbeitung Mobiles Erfassungssystem Stereosystem Stereosystem Stereosysteme Kontroller und Synchronisationsbox INS/GNSS-basiertes Navigationssystem Stereo Client Mono Client Dichte Tiefenkartenextraktion & 3D-Punktwolken-Generierung Automatische Objektextraktion Cloud-basiertes Hosting und interaktive Nutzung System Kalibrierung Stereobild- und Tiefenkartenaufbereitung Direkte und Integrierte Sensororientierung Datenaufbereitung Web-basierte Datennutzung 3DCityTV Georeferenzierte 3D-Bilddatenbasis digitalisierte Strassen- und Schienenkorridore Cloud-basierte Datenhaltung GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 49

50 3D-Geobilddatendienst 3DRoadTV (Bundesamt für Strassen) Dreiländertagung D A CH, , Freiburg i.br. 50

51 Automatisierte Informationsextraktion: Verkehrssignalkartierung Dense Matching mit Semi-Global-Block- Matching-Algorithmus Stereobild-basiertes Mobile Mapping System Stereonormalbilder Tiefenkarte Automatische Detektion, Klassifizierung und Kartierung von Verkehrssignalen Referenzmuster (Masterprojekt Burkhard, 2009 und Master Thesis Cavegn, 2010) Bildregion Art 3D-Position GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 51

52 Inhalt Teil 1: (Ingenieur-) Ausbildung in Geoinformation Teil 2: Geoinformationsthemen in der Lehre und Forschung Teil 3: Ausblick und Fazit GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 52

53 Stereonormalbilder Disparitätskarten Anonymisierung von Geobilddiensten 1. Generierung und geometrische Filterung der Regions of Interest (ROI) Gefilterte Bounding Boxes pro Objekt Person 2. Berechnung der Bildfeatures pro ROI n-dimensionaler Bildfeaturevektor pro ROI 3. Überwachte Klassifikation der ROI's und Filterung nach der Objektklasse "Person" Gefilterte Bounding Boxes pro Person Matti, E. (2013). Erkennung und Anonymisierung von personenbezogenen Informationen in mobil erfassten, stereobildbasierten 3D-Geobilddatendiensten. Master Thesis, FHNW Muttenz. 4. Anwenden eines Gauss'schen Weichzeichners für den Bildausschnitt der zu detektierenden Personen Anonymisierte Personen GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 53

54 Anonymisierung von Geobilddiensten GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 54

55 Aus der Vergangenheit für die Zukunft lernen Orientierung (historischer ) terrestrischer Aufnahmen GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 55

56 Aus der Vergangenheit für die Zukunft lernen Automatische Gebäudeextraktion aus (historischen) Luftbildern GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 56

57 Aus der Vergangenheit für die Zukunft lernen Automatische Gebäudeextraktion aus (historischen) Luftbildern rot: gelb: nicht detektierte Gebäude korrekt detektierte Gebäude GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 57

58 Bilder und Punktwolken automatisch interpretieren Punktwolkenklassifizierung Matti, E., Geometrie- und farbbasierte Punktwolkenklassifizierung von komplexen urbanen Laserscanning-szenen mittels überwachter SOM-Klassifikation. Master- Vertiefungsprojekt. Instrumentenstandort Unterschiedliche Punktauflösungen Legende: Strasse Baumstamm/-ast Gebäudefassade Vegetation Fehlende Aufnahmegebiete (a) (b) GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 58

59 Wir vermessen die Zukunft seit 50 Jahren und hoffentlich für weitere 50 Jahre GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 59

60 Besten Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Veranstaltungshinweis 50 Jahre Geomatik an der FHNW ein halbes Jahrhundert Ingenieurausbildung in der Region Basel Fachanlass, 29. Mai 2013, FHNW, Muttenz Tag der offenen Tür, Festveranstaltung, fachliche Highlights, Apéro riche, Live-Unterhaltung Publikumsanlass, 1. Juni 2013, Kantonsbibliothek BL Live Demos, Publikumswettbewerb, Live-Unterhaltung Jubiläums-Vortragsprogramm GIS Tage Stadt Luzern, GIS Forum, 8. März 2013, Luzern 60

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