zfv 3/2005

zfv 3/2005
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Zusammenfassung

Der Beitrag beschreibt zunächst das geodätische Verfahren der Homogenisierung, das seinen Ursprung in der Datenaufbereitung im Zuge der Digitalisierung analoger Karten hat. Der Zusammenhang zu den aus der Geoinformatik stammenden Ansätzen der Integration und Verschmelzung heterogener räumlicher Datenquellen wird aufgezeigt. Es folgt eine Diskussion des Begriffs der geometrischen Heterogenität als Folge der Fragmentierung von Geodatenbeständen. Zuletzt wird gezeigt, dass das Verfahren der Homogenisierung die Integration geometrisch heterogener Datenquellen ermöglicht und dadurch einen Beitrag zur Herstellung geometrischer Interoperabilität in Geodaten-Infrastrukturen leisten kann.
Der zweite Teil des Beitrags stellt das Modell der Homogenisierung und seine Umsetzung in dem Programmsystem KATHOM vor. Die Lösung eines Normalgleichungssystems, dessen Dimension durch die Anzahl der nicht-inzidenten Koordinaten der zu integrierenden Geometrien (Neupunkte) determiniert ist, bildet den Flaschenhals der Homogenisierung von Massendaten. Es folgt eine Untersuchung verschiedener Ansätze zur Überwindung des Flaschenhalses und deren Vergleich anhand realer Datensätze. Praktische Beispiele zeigen, dass ein Fill-In minimierendes Sortierverfahren, das einen Multilevel Nested Dissection Algorithmus (MLND) verwendet, zu einer Verbesserung der Performanz der Homogenisierung von Massendaten bis zum Faktor 80 gegenüber den bisher in KATHOM verwendeten Ansätzen führt.

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Ein Trägheitsnavigationssystems (INS) als Einzelsystem oder in Verbindung mit anderen Navigationssystemen wie dem Differentiellen Global Positioning System (DGPS) ist im letzten Jahrzehnt ein Standardwerkzeug in vielen Anwendungsbereichen geworden. Jedoch haben Fehlermodelle, die momentan in den meisten INS- oder INS/DGPS-Systemen Verwendung finden, Einschränkungen, die die Genauigkeit der Navigationslösung beeinträchtigen. Eine dieser Einschränkungen ist mit der Modellierung des stochastischen Fehlers im INS-Fehlermodell verknüpft. Für die meisten INS-Systeme der Navigationsklasse (Kreiseldrift 0.005–0.01 deg/h) wird normalerweise ein Gauß-Markov(GM)-Modell erster Ordnung verwendet. Dies gilt auch für billigere Systeme (Kreiseldrift 100–1000 deg/h), wenn auch manchmal ein Prozess mit weißem Rauschen anstelle des Gauß-Markov-Modells erster Ordnung implementiert ist. In dieser Veröffentlichung wird eine Übersicht der verschiedenen möglichen Zufallsprozesse für die stochastische Modellierung eines Trägheitsnavigationssystems vorgestellt. Das tatsächliche, zufällige Fehlerverhalten des INS-Sensors wird mit Hilfe der Autokorrelationssequenz (ACS) von Versuchsdaten bestimmt. Die Ergebnisse zeigen, dass keiner der allgemein verwendeten Zufallsprozesse geeignet ist, das Fehlerverhalten des INS-Sensors zu beschreiben. Um die geringe Genauigkeit von ACSs, die aus Versuchsdaten gewonnen werden, zu verdeutlichen, werden zusätzlich numerische Berechnungen durchgeführt. Darüber hinaus wird hier eine neue Methode zur Modellierung des zufälligen Fehlerverhaltens unter Verwendung von autoregressiven (AR) Modellen höherer Ordnung vorgestellt. Testergebnisse mit gemessenen INS-Daten zeigen, dass die Leistung des autoregressiven Prozesses um 40 % bis 70 % besser als jedes der bisher verwendeten ist.

Zusammenfassung

In geodätischen Zeitreihen vermutet man häufig überlagerte periodische Signale. Die sich stellende Aufgabe besteht darin, ein entsprechendes Modell – bestehend aus beliebigen Frequenzen – mittels der Methode der kleinsten Quadrate »optimal« an eine empirische Datenreihe anzupassen. Bislang wurde die Nichtlinearität des Problems durch die Beschränkung auf vorgegebene Fourierfrequenzen umgangen. In diesem Beitrag wird das nichtlineare Problem der Frequenzsuche als globale Optimierungsaufgabe verstanden, die mit Hilfe des Intervall-Newton-Verfahrens für die im Datenmaterial vorhandene stärkste Frequenz exakt gelöst werden kann und somit physikalisch interpretierbar ist. Die Robustheit gegenüber einer ungleichmäßigen Abtastung oder dem Vorhandensein größerer Datenlücken lässt dem Verfahren einen besonderen Stellenwert zukommen. Vermutet man mehrere überlagerte Schwingungen im Datensatz, lässt sich ein sequenzielles Verfahren anwenden, das zwar nicht mehr die optimale Lösung garantieren kann, aber dennoch bei den aufgezeigten Anwendungen gute Ergebnisse liefert.

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Zur Untersuchung der Rotationsdynamik der Erde wurde das dynamische Erdsystemmodell DyMEG entwickelt, das durch konsistente atmosphärische und ozeanische Drehimpulsvariationen angetrieben wird. Durch die Berücksichtigung der Rotationsdeformation im Modell bewirken die durch die Antriebe erzwungenen Rotationsvariationen einen unmittelbaren Effekt auf die durch DyMEG beschriebene Chandler-Schwingung. Analysen der Modellergebnisse für die Polbewegung zeigen, dass die freie Polbewegung des Modells durch die atmosphärischen und ozeanischen Antriebe über mehrere Jahrzehnte hinweg realistisch angeregt wird. Eingehende Untersuchungen weisen darauf hin, dass das in den Antrieben enthaltene Rauschen eine ausreichende Energie besitzt, um der durch Reibung verursachten Dämpfung der Chandler-Amplitude entgegenzuwirken. Als Ursache des Rauschens werden stochastische atmosphärische Prozesse (Wetter) vermutet.

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Um Ausreißer zu suchen, gibt es zwei Ansätze: die Tests für Ausreißer und die robusten Verfahren. Statistiker, die mit robusten Methoden arbeiten, behaupten, dass ihre Verfahren zuverlässiger als die Tests für Ausreißer sind. Welcher der beiden Ansätze ist nun zuverlässiger? Diese Frage wurde in Hinblick auf einige Probleme bei der Bestimmung von Ausreißern, wie Einfluss der Maskierung, der Überdeckung und der Hebelpunkte in einer linearen Regression durch eine Simulation untersucht. Um die beiden Ansätze miteinander zu vergleichen, wurde die mittlere Erfolgsrate benutzt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die robusten Verfahren die Ausreißer um 22 % zuverlässiger bestimmen als die Tests für Ausreißer in einer einfachen Regression.

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Mit der Weiterentwicklung von terrestrischen 3D-Laserscannern in den letzten Jahren können diese bereits für ingenieurgeodätische Anwendungen mit höheren Genauigkeitsanforderungen eingesetzt werden. Ein Laserscanner ermöglicht den Übergang von einer diskreten Punktverteilung zu einer flächenhaften Erfassung von Objekten, zum Beispiel im Rahmen einer Deformationsmessung. An die Stelle korrespondierender Punkte wie bisher üblich tritt die wesentlich höhere Informationsdichte der Fläche, was eine bessere Grundlage für die Beurteilung durch den Bauingenieur darstellt. Aus der großen Punktmenge eines Scans müssen zunächst Flächen, die im Allgemeinen keiner Regelgeometrie genügen, abgeleitet und analytisch beschrieben werden. Diese Freiformflächen werden im vorliegenden Artikel aus NURBS (non uniform rational B-Splines) generiert, die eine echte 3D-Modellierung erlauben. Der Vorteil gegenüber einer 2.5D-Darstellung liegt in der exakten Beschreibung gekrümmter Oberflächen beliebiger Raumlagen. Testobjekt war eine Bogenstaumauer am Wörglerbach. Die bisherigen Ergebnisse zeigen, dass durch Modellierung von Flächen aus den Punktwolken ein Genauigkeitsgewinn gegenüber dem gemessenen Einzelpunkt erreicht wird.

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Grundlagen für die öffentlich-rechtliche Abmarkung sind die jeweiligen Gesetze der Länder und die dazugehörenden Durchführungsverordnungen und Verwaltungsvorschriften. Die Abmarkungspflicht im Zusammenhang mit einer Grenzfeststellung, wie sie in der Mehrzahl der Bundesländer existiert, verliert zunehmend an Bedeutung. In den vergangenen Jahren haben nahezu alle Länder dahingehend ihre Gesetze geändert. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Eine Rolle spielen dabei das gewandelte Staatsverständnis, moderne Vermessungstechnik in Kombination mit einem Koordinatenkataster und die grundstücksübergreifende Landbewirtschaftung.
[Siehe auch zfv 5/2005, 130. Jg., S. 309–310]  

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Die TEGoVA stellt im »Blue Book 2003«, den »Europäischen Bewertungsstandards, EVS 2003«, die Regeln und Verfahrensweisen der europäischen Immobilienbewertungssystematik vor. Darin sind niedergelegt die Verfahren, die Aus- und Fortbildung sowie die ethischen Fragen für 500.000 Wertermittlungssachverständige in 27 europäischen Ländern. Dieses Werk stellt einen weiteren deutlichen Fortschritt gegenüber den Vorgängerwerken dar. Gleichwohl besteht aus deutscher Sicht weiterhin Verbesserungsbedarf. Der Arbeitskreis 6 »Immobilienwertermittlung« des DVW möchte mit seiner Stellungnahme nicht kritisieren, sondern Anregungen für verbesserte Formulierungen in der Neuauflage der EVS 2006 liefern.
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