Unsere Forschung im Überblick

Spitzenforschung ist immer die beste Basis für eine exzellente Ausbildung. Der Lehrstuhl für Geodäsie weist daher neben den klassischen Kernbereichen der Instrumentenprüfung und -kalibrierung insbesondere auf den Gebieten der Ingenieurgeodäsie und Ingenieurnavigation ein zukunftsweisendes und charakteristisches Forschungsprofil auf. Viele unserer innovativen Forschungen entstanden dabei aus der fruchtbaren Zusammenarbeit mit den verschiedensten Disziplinen der Ingenieur- und Naturwissenschaften.

Aufgrund des Klimawandels und im speziellen durch den Rückgang von Permafrost hat sich im Alpenraum das Risiko von Felsstürzen und Hangrutschungen in den letzten Jahren stark erhöht. AlpSenseBench ist eine einjährige Vorstudie (2018) in 4 alpinen Regionen (Bayern, Tirol, Land Salzburg und Sürdtirol) mit dem Ziel ein innovatives, multiskaliges Monitoringkonzept für klimabedingte Naturgefahren in besonders risikoreichen alpinen Räumen zu entwickeln.

The AlpHaz Cluster aims at cooperating research and teaching on Alpine Hazards and related risks and mitigation...

The necessity for monitoring geo-risk areas such as rock slides is growing due to the increasing probability of such events caused by environmental change. Europe is one leader in survey technology, due to well-established providers of measurement systems and frameworks. In Europe, rock slides cause increasing damage particularly in alpine areas.

Die Kapelle St. Georg in Roggenstein ist eine kleine mittelalterliche Kapelle in Eichenau, im Westen von München. Die Kapelle besitzt einen einzigartigen Wandmalereizyklus aus dem 15. Jahrhundert - Grund genug, dieses Kulturdenkmal ausführlich zu dokumentieren. Hierzu wurde die Kapelle von einer  brasilianischen Austauschstudentin mit einem 3D-Laserscanner erfasst und mit Hilfe von Panoramafotos mit Echtfarben überlagert. Das Ergebnis sind QuickTime-Movies und TruViews...

Nach dem Auslaufen des Geotechnologien-Projekts alpEWAS (Development and Testing of an Integrative 3D Early Warning System for Alpine Instable Slopes) wird in einem Folgeantrag die marktreife Entwicklung einzelner Komponenten weiter vorangetrieben.
Zusammen mit Partnern aus dem Bereich der KMU werden die bisherigen Erkenntnisse und Vorarbeiten aus alpEWAS präzisiert und aus dem Prototypenstatus für eine kommerzielle Nutzung weiter professionalisiert.

Zu der seit hellenistisch romanischer Zeit bekannten Oasenstadt Palmyra in der Wüstensteppe Syriens ist unter der Ägide von em. Prof. Klaus Schnädelbach in Kooperation mit der Außenstelle Damaskus der Orientabteilung des Deutschen Archäologischen Instituts die TOPOGRAPHIA PALMYRENA entstanden. Die Karte ist im Maßstab 1:5000 gehalten, Detailpläne in 1:1000 Hochformat DIN A4. Erstmals sind im digitalen Geländemodell alle Gebäude und architektonischen Kunstbauten in einem einheitlichen Bezugssystem neben historischen Luftbildern, archäologischen Inselkarten und Satellitenbildern georeferenziert enthalten sowie ausführlich kommentiert. Zu diesem Zweck waren wiederholt Mitarbeiter und Studierende des Lehrstuhls in den zurückliegenden Jahren für mehrwöchige terrestrische Messkampagnen vor Ort.

In Kooperation mit dem Deutschen Archäologischen Instituts (DAI) in Rom war unter Leitung des Emeritus Univ. Prof. Dr.-Ing. habil. Klaus Schnädelbach der Lehrstuhl für Geodäsie damit betraut, detailreiche Vermessungsarbeiten auf dem Forum Romanum durchzuführen. Im Fokus stand die Basilica Aemilia und die Basilica Iulia. Dabei handelt es sich laut DAI um die ersten jemals durchgeführten echten Vermessungsarbeiten auf diesen Arealen, die über archäologische Bestandsaufnahmen (meist zeichnerisch) hinausgehen.

Das Juneau Icefield Research Program (JIRP) ist eines der ältesten Gletscherforschungsprogramme weltweit. Es wurde von Prof. Dr. Maynard M. Miller im Jahre 1946 gegründet. Seit 1981 werden die geodätischen Messkampagnen von der Universität der Bundeswehr, der Technischen Universität München und der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich geleitet. Die Ergebnisse dieser Vermessungsarbeiten werden in einem jährlichen Bericht auf der Webseite crevassezone.org zusammengefasst.

Waren zunächst die bloße Darstellung einer bunten Punktwolke oder ein animierter Flug durch ebendiese als Blickfang für Interessenten ausreichend, haben sich in den vergangenen Jahren realitätsnahe Möglichkeiten der Visualisierung etabliert. Eine entscheidende Rolle spielt dabei die (inzwischen von nahezu jedem Scannerhersteller umgesetzte) Kombination der Punktwolke mit Farbinformationen einer externen Kamera. Zudem gewinnt die Verbreitung von (Mess-)Daten über das Internet zunehmendan Bedeutung. So ist es schließlich möglich, über ein spezielles Plugin projektrelevante laserscandaten über einen Web-Browser zu veröffentlichen. Im nachfolgenden Beispiel wird ein solcher Datensatz mit Hilfe des Plufgins "TruView" der Firma Leica Geosystems visualisiert.

Dieses selbstfinanzierte Forschungsprojekt beschreibt ein Multisensorsystem zur Erfassung von Tagesgängen und Eigenfrequenzen von Turmbauwerken. Leistungspotenzial unterschiedlicher Sensoren für die Beobachtung der Turmbewegungen inklusive hochfrequenter Schwingungsanteile wurde am Beispiel des Olympiaturmes in München aufgezeigt. In Abhängigkeit von Wind und Sonneneinstrahlung kann dabei die Auslenkung der Turmspitze einige Zentimeter bis Dezimeterbetragen. Wärend Wartungsarbeiten konnte ein Multisensorsystem vorübergehend installiert und bertrieben werden. Dieses bestand aus einem Leica GPS1200 Empfänger, dessen Antenne direkt aufder Turmspitze montiert werden konnte, und zweier Totalstationen (Leica TCRA 1101+), die ein 360°-Prisma direkt unterhalb der GPS-Antenne im Trackinmodus verfolgten. Zusätzlich kamenein Zweiachs-Neigungssensor (Leica Nivel20) sowie eine Inertiale Messeinheit (IMU) der Firma iMAR zum Einsatz.

Das strategische Gemeinschaftsprojekt "ClimChAlp" ist Teil des "Interreg III B Alpine Space Programms" unter Beteiligung zahlreicher Institutionen aus allen Ländern des Alpenraumes. Um die zukünftige Entwicklung im Alpenraum unter dem Gesichtspunkt des Klimawandels und seinen möglichen Auswirkungen nachhaltig gestalten zu können, werden im Rahmen des Projektes konkrete Grundlagen zur Unterstützung politischer Entscheidungen entwickelt. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Schutz vor Naturgefahren und der Vermeidung von Schäden. Ebenso werden die möglichen Auswirkungen einer Klimaerwärmung auf wirtschaftliche und bodenpolitische Aspekte untersucht.

Kinematische Messverfahren lassen sich grob in zwei Bereiche aufteilen: Verfahren, bei denen das zu messende Objekt bewegt wird, das Messinstrument selbst jedoch stationär bleibt, und Verfahren, bei denen das Messinstrument Teil des bewegten Objekts ist. Typische Anwendung des ersten Bereichs ist die Steuerung von Fertigungsmaschinen, z.B. im Straßenbau; zum zweiten Bereich gehören vor allem autonome Navigationssysteme mittels GPS/INS, z.B. im Precision Farming und der See- und Luftfahrtnavigation.

Ziel des Projekts ist die Entwicklung computergestützter Modelle für die Beurteilung des Zustands von Altbauten sowie für die ressourcenbezogene Bewertung möglicher Sanierungsmaßnahmen. Ausgehend von einem lasergestützen Aufmasssystem wird ein geometrisches Modell eines bestehenden Bauwerks erzeugt. Dieses geometrische Modell soll dabei als Volumenmodell realisiert werden. Das Erzeugen eines Volumenmodells aus Laseraufmaßdaten geschieht heute mit hohem zeitlichem Aufwand durch den Benutzer ohne weitreichende algorithmische Unterstützung vom Computer. Ziel war es, Ansätze für eine Teilautomatisierung zu formulieren, die die Datenüberführung vereinfachen, sowie eine wirtschaftliche Arbeits- und Vorgehensweise der drei zum Einsatz kommenden Messverfahren zu empfehlen.

Der Forschungsverbund Agrarökosysteme München (FAM) hat sich zum Ziel gesetzt, in einem langfristigen Versuch die ökologischen Folgen von zwei unterschiedlichen Bewirtschaftungssystemen in einem Landschaftsausschnitt zu untersuchen. Dabei sollen Wege der Landbewirtschaftung aufgezeigt werden, die wirtschaftliche Landnutzung mit der Erhaltung und Wiederherstellung der natürlichen Lebensgrundlagen unserer Agrarlandschaft vereinen.

Hangbewegungen fordern insbesondere im alpinen Raum immer noch einen hohen gesellschaftlichen und ökonomischen tribut. Insbesondere durch Extremwetterereignisse können instabile Hänge aktiviert werden und die in ihrem Einzugsbereich liegenden Menschen, Siedlungen und Güter bedrohen. Daraus leitet sich die Notwendigkeit eines tieferen Verständnisses der geologischen und physikalischen Vorgänge ab, die zu einem spontanen Versagen eines natürlichen Hanges führen können.

Die stetig wachsende Technisierung und Elektronisierung unserer Gesellschaft zeigt sich wohl am eindrucksvollsten an der Verbreitung und Nutzung von Mobiltelefonen. So war in den 90er Jahren allein ein Graphik unterstützendes, oder gar Farbdisplay wahrlich Luxus. Heute dagegen ist ein regelrechter Wettkampf ausgebrochen zwischen Computer- und Mobiltelefonherstellern um Marktanteile, die beste Funktionalität und Dienstleistung. Das wohl vielseitigste Werkzeug moderner Mobiltelefone ist dabei die Möglichkeit der GPS-gestützten Navigation.

Die Überwachung von Objekten auf Deformationen (allgemein die Bestimmung signifikanter Punktbewegungen) ist eine der wichtigsten Aufgaben der Ingenieurgeodäsie. Von Interesse ist sie vor allem dort, wo eine nicht oder zu spät erkannte Deformation zu Schäden für Menschen und Sachgüter führen kann, also z.B. bei der Stabilität von Bauwerken oder bei Hangrutschungen. Auch ohne eine unmittelbare Gefährdung geben Langzeit-Messreihen Aufschluss über objektrelevante Prozesse und helfen bei der Interpretation von Daten oder dem Design von Monitoringsystemen. Unterschiedliche geodätische und artverwandte Sensoren können genutzt werden, um Punktbewegungen in verschiedenen Genauigkeitsniveaus zu bestimmen.

Terrestrisches 3D-Laserscanning (TLS) ist eine innovative Methode zur dreidimensionalen Erfassung komplexer und ausgedehnter Objektgeometrien und insbesondere im Bereich des modernen Bauwesens zur As-Built-Dokumentation eingesetzt wird. Am Lehrstuhl für Geodäsie wird bereits seit 2000 intensiv an an dieser Technologe geforscht und an Referenzprojekten erprobt. Aber erst in Kombination mit einer effizienten Modellierung entstehen aus den so genannten Punktwolken aussagekräftige Daten, die für gängige CAD-Umgebungen bereit gestellt werden. Dieser Herausforderung widmen wir uns und erarbeiten Methoden zur automatisierten Objektextraktion.

Im industriellen Umfeld sind die Toleranzen oft gering und die Genauigkeitsanforderungen hoch. Zusätzlich sind die Anforderungen häufig sehr spezifisch und sind nicht "von der Stange" zu lösen. Neue Messsensoren werden daher speziell auf ihre Eignung im industriellen Umfeld geprüft, bestehende Systeme fortentwickelt und innovative Messkonzepte erarbeitet. Die Forschungsprojekte in diesem Bereich finden meist in enger Kooperation mit Partnern aus der Industrie statt.

Beim Einsatz geodätischer Messmittel muss sich der Ingenieur darauf verlassen können, dass diese den von ihm gewünschten bzw. gesetzlich vorgeschriebenen Genauigkeitsanforderungen genügen. Daher ist die Aufgabe des Geodätischen Prüflabors die Konformität geodätischer Messmittel mit geltenden Normen zu prüfen und zu zertifizieren; aber auch die Eignung eines Instrumentariums für Spezialaufgaben höherer Anforderungen zu untersuchen. Angepasst an Messtechnologie und Aufgabenstellungen entwickelt das Geodätische Prüflabor daher kontinuierlich geeignete adaptive Messverfahren für anspruchsvolle Ingenieursleistungen.