Submitted by Geyciane Santos (geyciane_thamires@hotmail.com) on 2015-06-24T12:53:55Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-24T15:01:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-24T15:01:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-06-24T15:19:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) / Made available in DSpace on 2015-06-24T15:19:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Elda Nunes de Carvalho.pdf: 2461744 bytes, checksum: 32fc857bfdb9e7a48176274b174bf16e (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Unmanned aerial vehicles (UAV’s) have been the target of research in many applications where there are hazardous conditions to the integrity of the crew. A great effort has been made to increase the autonomy of UAV’s to perform these missions. In the military domain these studies have shown good results. On the other hand, in civil area, researches are still a challenge, due to the lack of investments for the development and absence of specific rules. However, in some situations, the lack of pilots onboard becomes mission execution a nontrivial task. An example is missions on dense forest environments with, specific feature of the Amazon region. This scenario presents a critical role both in autonomous navigation mode and the remotely operated mode, due to the difficulty of navigation in such environments. The use of planners has enabled obtaining paths or trajectories that satisfy criteria navigation performance meeting the requirements of the mission. In general, a set of points is defined in the vehicle navigation space and the planner finds a path that passes through all of these points, taking into account the constraints of motion, time and / or energy consumption of the vehicle. This work addresses the construction of a path planner for fixed wing UAV navigation in three dimensional spaces about sparse forest regions with restriction of flight due to weather and environmental conditions. Unlike the traditional way, the methodology developed here gets specific points in three-dimensional space regions that favor the criteria for flight safety and maneuverability of the aircraft and also meet the requirements of the mission, paving the way from the interpolation of these points with points crossing the coming mission. Experimental tests by simulation in different scenarios show the applicability of UAVpath planner in actual service security and improving mission performance. / Os veículos aéreos não tripulados (VANT) têm sido alvo de pesquisas em diversasaplicações.Um grande esforço tem sido feito para aumentar a autonomia dos VANT’s ao realizar essas missões. Na área militar essas pesquisas têm mostrados bons resultados, por outro lado, na área civil as pesquisas aindasão um desafio, pela carência de investimentos para o desenvolvimento e falta de regulamentação especifica. No entanto, em algumas situações, a falta de pilotoabordo torna a execução da missão uma tarefa não trivial. Um exemplo disso são missões realizadas sobre ambientes florestais com mata densa, característica especificada Região Amazônica. Este cenárioapresentaum papel crítico tanto no modo de navegação autônoma quanto no modoremotamente operado, devido àdificuldade de navegação em tais ambientes. O uso de planejadores tem viabilizadoa obtenção de caminhos ou trajetórias que satisfaçam critérios de desempenho de navegação atendendo aos requisitos da missão. Em geral, um conjunto de pontos passagem é definido no espaço de navegação do veículo e o planejador encontra um caminho que passa por sobre todos esses pontos, levando em consideração as restrições de movimento, tempo, condições ambientaise/ou o consumo de energia do veiculo.Este trabalhoaborda a construção de um planejador de caminho para navegação do VANT de asa fixa no espaço tridimensional sobre regiões esparsas de florestascom restrição de voo devido àscondições de dirigibilidade, climáticas, ambientais. De maneira diferente das tradicionais, a metodologia aqui desenvolvida obtém pontos específicos em regiões do espaço tridimensional que favoreçam os critérios de segurança do voo e dirigibilidade da aeronave e também atendam aos requisitos da missão, construindo o caminho a partir da interpolação desses pontos com os pontos de passagem oriundos da missão. Testes experimentais por meio de simulaçãoem diferentes cenários mostram à aplicabilidade do planejador de caminho em VANT reais no atendimento a segurançae na melhoria do desempenho da missão.

The presented MSc. thesis is focused on the introduction and application of PDMS software in the process piping designing area. The introduction to the employing of the PDMS software is elaborated in the first part of the thesis as practical user manual of this software followed by the benefits of this software as a recognized supportive design program are consequently illustrated on partial solved cases from common design practice. The particular benefit of deploying PDMS in design practice is demonstrated in the thesis by economic evaluation of two selected solved industrial projection cases where design optimization of process piping system is solved with the support of this software system. Introduction of new ones broadening possibilities and current trends in the supportive design software systems, specifically using the scanner and supporting Everything3D are also presented as part of the thesis on a concrete example of the reconstruction of the boiler room.

Für das Modell Erosion 3D wird derzeit an der TU Bergakademie Freiberg ein Wintermodul entwickelt. Mit diesem soll es möglich werden, den aus der Schneeschmelze resultierenden Oberflächenabfluß und dessen Sedimentgehalt zu modellieren. Ziel dieser Studienarbeit ist es, zum einen die Schneedecke im „Schäfertal“ zu charakterisieren und zum anderen das Modell Erosion 3D/Winter Version zu überprüfen. Das Ergebnis der Auswertung von gemessener Lufttemperatur, Schneehöhe und dazugehörigem Wasseräquivalent hat ergeben, das selbst in Kleineinzugsgebieten wie dem Schäfertal die Schneedecke eine sehr große Heterogenität aufweißt. Diese Heterogenität nimmt mit zunehmendem Alter der Schneedecke zu. Bei der Ausführung des Modells Erosion 3D/Winter Version muß zu Beginn der Modellierung ein Schneeschmelzfaktor eingegeben werden. Eine empirische Bestimmung ergab, daß ein Schneeschmelzfaktor mit dem Wert 1 für das „Schäfertal“ die besten Simulationsergebnisse liefert. Weiterhin muß festgelegt werden, ob die Böden im Untersuchungsgebiet zum Zeitpunkt der Modellierung gefroren oder nicht gefroren sind. Diese Entscheidung ist problematisch: Einerseits wird selten die Bodentemperatur gemessen, die nicht zwangsläufig mit der Lufttemperatur korreliert. Anderseits befindet sich im Untersuchungsgebiet nur ein Lufttemperaturmesspunkt. Somit ist es schwierig eine exakte Verteilung des Parameters zu erhalten, insbesondere da es eine starke Gliederung in Nord- und Südhanglagen gibt. In Anlehnung an die große Heterogenität der Schneedecke kann davon ausgegangen werden, daß es falsch ist anzunehmen, daß im gesamten Untersuchungsgebiet über den Modellierzeitraum gleiche Bedingungen vorliegen (gefrorene bzw. nicht gefrorene Böden). Somit wird der große Einfluß des Bodenfrostes nicht optimal in dieser Modellversion beachtet. Für die Überprüfung des Modells Erosion 3D/Winter Version wurde zunächst eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um das Verhalten der Modellergebnisse gegenüber der Lagerungsdichte, dem Erosionswiderstand und der Rauhigkeit herauszufinden. Diese Sensitivitätsanalyse ergab, daß bei den Parametern Erosionswiderstand und Rauhigkeit die Annahme „Bodenfrost“ keinen Einfluß auf das Ergebnis der Modellierung hat. Einen großen Einfluß hat die Annahme „Bodenfrost“ allerdings bei Betrachtung der Lagerungsdichte die im Programm Erosion 3D/Winter Version ein zentraler Parametern ist. Gefrorene Böden überspringen das Infiltrationsmodul, somit ist deren Sensitivität wegen fehlender Infiltration Null. Ohne Bodenfrost ist der Parameter durch seine hohe Sensitivität wie schon im E3D sehr bedeutend. Die Ablation der Schneedecke wird von Erosion 3D/Winter Version sehr gut berechnet, doch bei der Akkumulation von Schnee treten bei der verwendeten Version Fehler auf, denn das simulierte Wasseräquivalent ist um einiges höher als das gemessene. Aus diesem Grund war es nicht möglich das Programm für das Schäfertal zu validieren.

Für das Modell Erosion 3D wird derzeit an der TU Bergakademie Freiberg ein Wintermodul entwickelt. Mit diesem soll es möglich werden, den aus der Schneeschmelze resultierenden Oberflächenabfluß und dessen Sedimentgehalt zu modellieren. Ziel dieser Studienarbeit ist es, zum einen die Schneedecke im „Schäfertal“ zu charakterisieren und zum anderen das Modell Erosion 3D/Winter Version zu überprüfen. Das Ergebnis der Auswertung von gemessener Lufttemperatur, Schneehöhe und dazugehörigem Wasseräquivalent hat ergeben, das selbst in Kleineinzugsgebieten wie dem Schäfertal die Schneedecke eine sehr große Heterogenität aufweißt. Diese Heterogenität nimmt mit zunehmendem Alter der Schneedecke zu. Bei der Ausführung des Modells Erosion 3D/Winter Version muß zu Beginn der Modellierung ein Schneeschmelzfaktor eingegeben werden. Eine empirische Bestimmung ergab, daß ein Schneeschmelzfaktor mit dem Wert 1 für das „Schäfertal“ die besten Simulationsergebnisse liefert. Weiterhin muß festgelegt werden, ob die Böden im Untersuchungsgebiet zum Zeitpunkt der Modellierung gefroren oder nicht gefroren sind. Diese Entscheidung ist problematisch: Einerseits wird selten die Bodentemperatur gemessen, die nicht zwangsläufig mit der Lufttemperatur korreliert. Anderseits befindet sich im Untersuchungsgebiet nur ein Lufttemperaturmesspunkt. Somit ist es schwierig eine exakte Verteilung des Parameters zu erhalten, insbesondere da es eine starke Gliederung in Nord- und Südhanglagen gibt. In Anlehnung an die große Heterogenität der Schneedecke kann davon ausgegangen werden, daß es falsch ist anzunehmen, daß im gesamten Untersuchungsgebiet über den Modellierzeitraum gleiche Bedingungen vorliegen (gefrorene bzw. nicht gefrorene Böden). Somit wird der große Einfluß des Bodenfrostes nicht optimal in dieser Modellversion beachtet. Für die Überprüfung des Modells Erosion 3D/Winter Version wurde zunächst eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt, um das Verhalten der Modellergebnisse gegenüber der Lagerungsdichte, dem Erosionswiderstand und der Rauhigkeit herauszufinden. Diese Sensitivitätsanalyse ergab, daß bei den Parametern Erosionswiderstand und Rauhigkeit die Annahme „Bodenfrost“ keinen Einfluß auf das Ergebnis der Modellierung hat. Einen großen Einfluß hat die Annahme „Bodenfrost“ allerdings bei Betrachtung der Lagerungsdichte die im Programm Erosion 3D/Winter Version ein zentraler Parametern ist. Gefrorene Böden überspringen das Infiltrationsmodul, somit ist deren Sensitivität wegen fehlender Infiltration Null. Ohne Bodenfrost ist der Parameter durch seine hohe Sensitivität wie schon im E3D sehr bedeutend. Die Ablation der Schneedecke wird von Erosion 3D/Winter Version sehr gut berechnet, doch bei der Akkumulation von Schnee treten bei der verwendeten Version Fehler auf, denn das simulierte Wasseräquivalent ist um einiges höher als das gemessene. Aus diesem Grund war es nicht möglich das Programm für das Schäfertal zu validieren.:Abbildungsverzeichnis iii Tabellenverzeichnis iv 1 Einleitung und Zielsetzung 1 2 Charakterisierung des Untersuchungsgebietes „Schäfertal“ 4 2.1 Lage und Charakterisierung 4 2.2 Pedologie 6 2.3 Klima 7 2.4 Landnutzung 8 3 Charakterisierung von Schneeperioden im Untersuchungsgebiet im Hinblick auf ihre zeitliche und räumliche Dynamik 11 3.1 Datengrundlage 11 3.2 Zeitliche Dynamik der Schneeschmelze 13 3.2.1 Ergebnisdarstellung und Interpretation 13 3.3 Räumliche Dynamik 15 3.3.1 Ergebnisdarstellung 15 3.3.2 Interpretation 21 4 Model Erosion 3D mit Wintermodul 24 4.1 Das Modell Erosion 3D 24 4.2 Erweiterung des Modells Erosion 3D durch das Wintermodul 25 4.3 Parametersetzung für die räumlichen Daten 27 4.4 Aufbereitung der zeitlichen Daten 32 5 Überprüfung der Funktion des Modells Erosion 3D/Winter Version 34 5.1 Methodische Vorgehensweise 34 5.2 Überprüfung des Schneeschmelzfaktors mit gemessenen Werten 34 5.2.1 Ergebnisdarstellung und Interpretation 34 5.3 Überprüfung der Sensitivität ausgewählter Bodenparameter 35 5.3.1 Methodische Vorgehensweise 36 5.3.2 Ergebnisdarstellung und Interpretation 36 5.3.3 Vergleich der Sensitivitätsparameter 38 5.4 Optimierung der Februarbodenparameterdatei für das „Schäfertal“ 40 5.4.1 Datenaufnahme für den Sedimentaustrag 40 5.4.2 Vergleich gemessener Daten mit simulierten Daten 41 5.4.3 Änderung der Februarbodenparameterdatei 43 5.5 Modellierung der dritten Schneeperiode 43 6 Zusammenfassung 46 Literaturverzeichnis 48 Anhang 50