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Prof. Dr.-Ing. Cornelia Eschelbach
Tel: +49 (0) 69 1533-2356

Dipl.-Ing. (FH) Michael Lösler
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Kontakt

Frankfurt University of Applied Sciences — Fachbereich 1

Labor für Industrielle Messtechnik
Gebäute 9, Raum 201

Nibelungenplatz 1
D-60318 Frankfurt am Main

Transferzentrum

Transferzentrum Angewandte Geodäsie im Steinbeis-Verbund
http://applied-geodesy.org

Monitoring und Deformationsanalyse

Monitoring und Deformationsanalyse

Ingenieurgeodäsie

Die DIN 18710 untergliedert die wesentlichen Kernkompetenzen der Ingenieurgeodäsie und Messtechnik in Aufnahme, Absteckung und Überwachung. Hierbei umfasst die Aufnahme die Erfassung aller notwendigen raumbezogenen und topologischen Daten, die zur Beschreibung des Istzustandes eines Objektes notwendig sind. Im Gegensatz dazu überträgt die Absteckung ein geplantes bzw. projektiertes Objekt in die Örtlichkeit. Die Überwachung bzgl. geometrischer, räumlicher und zeitlicher Veränderungen im Rahmen einer Deformationsanalyse stellt ferner die Betriebs- und Standsicherheit eines Objektes sicher und ermöglicht u.U. das Ableiten von geeigneten Präventivmaßnahmen. Insbesondere die Kongruenzanalyse spielt hierbei eine wesentliche Rolle.

Forschungsschwerpunkte

Das Labor für Industrielle Messtechnik entwickelt hierbei Algorithmen und Softwarelösungen, die einen hohen Automatisierungsgrad besitzen und durch kommerzielle Produkte nur unzureichend abgebildet werden. Hierunter zählt neben der klassischen Kongruenzanalyse, die bspw. beim Überwachen von Stauanalagen oder im Bergbaubereich zum Einsatz kommt und punktuelle Änderungen an Objekten überwacht, auch die Formanalyse z.B. an Hauptreflektoren von VLBI-Radioteleskopen.

In enger wissenschaftlicher Kooperation mit der HTW Dresden untersucht das Labor für Industrielle Messtechnik alternative Ansätze zum zuverlässigen Aufdecken von signifikanten Veränderungen an Objekten. Neben Methoden aus der deskriptiven Statistik wie z.B. Hypothesentest oder das p-Wertkriterium werden Verfahren aus der Informationstheorie hinzugezogen und deren Einsatz validiert.

Publikationen

Lehmann, R., Lösler, M.: Congruence analysis of geodetic networks – hypothesis tests versus model selection by information criteria. Journal of Applied Geodesy, Vol. 11(4), S. 271-283, 2017.

Lösler, M., Lehmann, R., Eschelbach, C.: Modellselektion mittels Akaike-Informationskriterium - Anwendung in der Kongruenzanalyse. Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (AVN), Vol. 124(5), S. 137-145, 2017.

Lehmann, R., Lösler, M.: Multiple Outlier Detection: Hypothesis Tests versus Model Selection by Information Criteria. Journal of Surveying Engineering, Vol 142(4), 2016.

Lösler, M., Haas, R., Eschelbach, C.: Terrestrial monitoring of a radio telescope reference point using comprehensive uncertainty budgeting - Investigations during CONT14 at the Onsala Space Observatory. Journal of Geodesy, Vol. 90(5), S. 467-486, 2016.

Referenzen aus der angewandten Wissenschaft

Eine kleine Auswahl an wissenschaftlich betreuten und durchgeführten Referenzprojekten aus den ingenieurgeodätischen Schwerpunktfeldern: Überwachnungsmessungen, Monitoring und Deformationsanalyse ist nachfolgend aufgeführt.

Überwachungsmessung von Pegelmessstationen

Nivellement am GNSS-Mareographen in Onsala
Einmessung des GNSS-Mareographen am Onsala Space Observatory

Zur Überwachung von Pegelmessstationen und Mareographen am Onsala Space Observatory (OSO) erfolgen großflächige Nivellementskampagnen. Ziel dieser Kampagne ist zum einen der Anschluss an das Höhenbezugssystem der schwedischen Landesvermessung und zum anderen der Nachweis bezüglich der Stabilität der einzelnen Messstellen. Die statistisch fundierte Kongruenzanalyse erfolgte mit dem Ausgleichungsprogramm Java Graticule 3D (JAG3D), welches vom Labor für Industrielle Messtechnik fachlich betreut wird. Die Analyse der Epochen erfolgt streng auf der Basis der originären Beobachtungen. Neben der Prüfung auf Einzelpunktverschiebungen sind erweiterte Analyse z.B. Blockverschiebungen oder Strainanalysen durchführbar.

Lösler, M., Eschelbach, C., Haas, R.: Kongruenzanalyse auf der Basis originärer Beobachtungen. Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformatik und Landmanagement (ZfV), Vol. 142(1), S. 41-52, 2017.

Einrichtung und Überwachung von Vergleichspunktfeldern

UAS-Testfeld an der Zeche Gneisenau
Überwachungsmessungen am UAS-Testfeld der RAG Deutsche Steinkohle AG.

Mittels Unmanned Aircraft Systems (UAS) lassen sich kleinräumige Gebiete kostengünstig, schnell und detailreich flächenhaft erfassen. Die Genauigkeit der aus Luftbildern generierten Punktwolke hängt von vielen Faktoren ab z.B. der Stabilität der Kamera, Kalibrierparameter sowie der räumlichen Verteilung und Güte der Referenzpunkte im Netz, die den Maßstab definieren. Um das Potenzial von UAS für Überwachungsmessungen im Altbergbau zu evaluieren, wurde ein UAS-Testfeld von der RAG Deutsche Steinkohle AG (RAG) und dem hiesigen Labor für Photogrammetrie initiiert, welches vom Labor für Industrielle Messtechnik epochal überwacht und analysiert wird.

Lösler, M., Eschelbach, C., Spreckels, V., Schlienkamp, A., Greiwe, A., Peters, J.: Anlegung eines Vergleichspunktfeldes zur Validierung von UAS – Planung, Realisierung und Überwachung. In: Luhmann, T., Schumacher, C. (Hrsg.): Photogrammetrie - Laserscanning - Optische 3D-Messtechnik: Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2017, Wichmann, S. 184-201, 2017.

Automatisierte IVS-Referenzpunktbestimmung

Automatisiertes Monitoring eines VLBI-Radioteleskops mit HEIMDALL
Automatisierte IVS-Referenzpunktbestimmung mit dem Monitoringsystem HEIMDALL

Das Monitoring System HEIMDALL (High-End Interface for Monitoring and spatial Data Analysis using L2-Norm) ist eine vom Labor für Industrielle Messtechnik entwickelte Monitoringsoftware, die speziell für die Erfordernisse der systemintegrierten IVS-Referenzpunktbestimmung von VLBI-Radioteleskopen konzipiert wurde. Neben der reinen Ansteuerung von Messsensoren wie bspw. Totalstationen oder Lasertracker verfügt das System über Module zur Netzausgleichung, Referenzpunktbestimmung und rekursive Parameterschätzung mittels Kalman-Filter. HEIMDALL wurde erfolgreich am Metsähovi Radio Observatory (Finnland) und Onsala Space Observatory (Schweden) parallel betrieben und läuft seit 2013 am Geodätischen Observatorium in Wettzell (Deutschland).

Kallio, U., Lösler, M., Bergstrand, S., Haas, R., Eschelbach, C.: Automated simultaneous local ties with GNSS and robot tachymeter. In: Behrend, D., Baver, K. D. Armstrong, K. L. (Hrsg.): Proceedings of the 9th IVS General Meeting, New Horizons with VGOS, 13.-19. März 2016, Johannesburg, Südafrika, S. 154-158, 2016.

Lösler, M., Eschelbach, C., Schenk, A., Neidhardt, A.: Permanentüberwachung des 20m VLBI-Radioteleskops an der Fundamentalstation in Wettzell. Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformatik und Landmanagement (ZfV), Vol. 135(1), 135, S. 40-48, 2010.

Konvergenzmessungen im Bergbau

Konvergenzmesseinrichtungen am Schacht Konrad
Konvergenzmessungen am Schacht Konrad der DBE

Zur kontinuierlichen Erfassung von Konvergenzen am Schacht Konrad setzt die Deutsche Gesellschaft zum Bau und Betrieb von Endlagern für Abfallstoffe (DBE) ein umfangreiches Geo-Monitoring ein, welches baubegleitend die Schachtanlage überwacht. Die Analyse der terrestrischen Daten von z.T. überkopfhängenden Totalstationen erfolgt mit einer systemintegrierten Analyseapplikation vom Labor für Industrielle Messtechnik. Diese ermöglicht ein vollständig automatisiertes Prozessieren der Einzelepochen mit einhergehender Kongruenzprüfung der Stabilpunkte gegenüber einer Referenzepoche.

Michael LöslerID: 18184