A VSP test experiment at the high temperature geothermal field Krafla in NE-Iceland has been carried out. In two boreholes a zero-, far-, and multi-offset VSP were applied to assess the applicability of VSP as a method for delineating subsurface structures like magmatic bodies, zones of supercritical fluids, superheated steam, and high permeability in volcanic geothermal fields. Because of high well temperatures (>150°C) and high attenuating surface layers, challenging field preparations were necessary. Three-component seismic data were recorded with a sufficient signal-to-noise ratio and dominant signal frequencies around 20 Hz and 40 Hz, down to 2200 m depth, for air gun and explosive sources, respectively. As a result, the data provide a good basis for several processing and imaging techniques. As part of this Master\'s thesis, standard and novel processing techniques of a subset of the data (zero and far-offset VSP in a single well) have been tested and show promising results in accordance with the lithology from well data. Besides velocity profiles and a corridor stack for both P- and S-waves were determined, a 3D Kirchhoff depth migration and Fresnel volume migration have been applied and tested. Already for a single source location, results show structures in the vicinity and below the well, and it can be assumed that further interpretation and data integration will provide a great potential in addition to hitherto applied teleseismic and potential methods. Especially, for geothermal sites it has been shown, that VSP can be applied and provide information of geometries where dipping faults and fracture zones are expected. The research leading to these results has received funding from the European Community\'s Seventh Framework Programme under grant agreement No. 608553 (Project IMAGE).

Dam failures and the following emptying of the reservoir are very seldom. But such catastrophes caused significant damages in the past. The related risk has to consider as high despite the high return period. The paper describes the development of hazard maps showing the dimension of inundation in the downstream region of the dam due to a potential failure. The needed data and possible used software for the dam break flood simulation were discussed. A dam break occurred in the catchment area of the Müglitz river in the Ore mountains during the flood 2002 is described. / Das Versagen einer Talsperre mit einer sich anschließenden Entleerung des Stauraumes ist sehr selten. Jedoch zogen solche Ereignisse in der Vergangenheit immer große Schäden nach sich, so dass trotz der geringen Eintrittswahrscheinlichkeit das Risiko als hoch einzuschätzen ist. Der Beitrag behandelt die Erstellung von Gefahrenkarten, die Auskunft darüber geben, wie groß die zu erwartende Überflutung infolge eines Bruches eines Absperrbauwerkes sein könnte. Dabei soll auf die zu ermittelnden Ausgangsdaten ebenso wie auf die zur Verfügung stehende Software zur Simulation der Ausbreitung von Talsperrenbruchwellen eingegangen werden. Als Fallbeispiel wird auf einen Dammbruch während des Hochwassers 2002 im Einzugsgebiet der Müglitz im Erzgebirge eingegangen.

Terrestrische Laserscanner finden seit einigen Jahren immer stärkere Anwendung in der Praxis und ersetzen bzw. ergänzen bisherige Messverfahren, oder es werden neue Anwendungsgebiete erschlossen. Werden die Daten eines terrestrischen Laserscanners mit photogrammetrischen Bilddaten kombiniert, ergeben sich viel versprechende Möglichkeiten, weil die Eigenschaften beider Datentypen als weitestgehend komplementär angesehen werden können: Terrestrische Laserscanner erzeugen schnell und zuverlässig dreidimensionale Repräsentationen von Objektoberflächen von einem einzigen Aufnahmestandpunkt aus, während sich zweidimensionale photogrammetrische Bilddaten durch eine sehr gute visuelle Qualität mit hohem Interpretationsgehalt und hoher lateraler Genauigkeit auszeichnen. Infolgedessen existieren bereits zahlreiche Ansätze, sowohl software- als auch hardwareseitig, in denen diese Kombination realisiert wird. Allerdings haben die Bildinformationen bisher meist nur ergänzenden Charakter, beispielsweise bei der Kolorierung von Punktwolken oder der Texturierung von aus Laserscannerdaten erzeugten Oberflächenmodellen. Die konsequente Nutzung der komplementären Eigenschaften beider Sensortypen bietet jedoch ein weitaus größeres Potenzial. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieser Arbeit eine Berechnungsmethode – die integrierte Bündelblockausgleichung – entwickelt, bei dem die aus terrestrischen Laserscannerdaten und photogrammetrischen Bilddaten abgeleiteten Beobachtungen diskreter Objektpunkte gleichberechtigt Verwendung finden können. Diese Vorgehensweise hat mehrere Vorteile: durch die Nutzung der individuellen Eigenschaften beider Datentypen unterstützen sie sich gegenseitig bei der Bestimmung von 3D-Objektkoordinaten, wodurch eine höhere Genauigkeit erreicht werden kann. Alle am Ausgleichungsprozess beteiligten Daten werden optimal zueinander referenziert und die verwendeten Aufnahmegeräte können simultan kalibriert werden. Wegen des (sphärischen) Gesichtsfeldes der meisten terrestrischen Laserscanner von 360° in horizontaler und bis zu 180° in vertikaler Richtung bietet sich die Kombination mit Rotationszeilen-Panoramakameras oder Kameras mit Fisheye-Objektiv an, weil diese im Vergleich zu zentralperspektiven Kameras deutlich größere Winkelbereiche in einer Aufnahme abbilden können. Grundlage für die gemeinsame Auswertung terrestrischer Laserscanner- und photogrammetrischer Bilddaten ist die strenge geometrische Modellierung der Aufnahmegeräte. Deshalb wurde für terrestrische Laserscanner und verschiedene Kameratypen ein geometrisches Modell, bestehend aus einem Grundmodell und Zusatzparametern zur Kompensation von Restsystematiken, entwickelt und verifiziert. Insbesondere bei der Entwicklung des geometrischen Modells für Laserscanner wurden verschiedene in der Literatur beschriebene Ansätze berücksichtigt. Dabei wurde auch auf von Theodoliten und Tachymetern bekannte Korrekturmodelle zurückgegriffen. Besondere Bedeutung innerhalb der gemeinsamen Auswertung hat die Festlegung des stochastischen Modells. Weil verschiedene Typen von Beobachtungen mit unterschiedlichen zugrunde liegenden geometrischen Modellen und unterschiedlichen stochastischen Eigenschaften gemeinsam ausgeglichen werden, muss den Daten ein entsprechendes Gewicht zugeordnet werden. Bei ungünstiger Gewichtung der Beobachtungen können die Ausgleichungsergebnisse negativ beeinflusst werden. Deshalb wurde die integrierte Bündelblockausgleichung um das Verfahren der Varianzkomponentenschätzung erweitert, mit dem optimale Beobachtungsgewichte automatisch bestimmt werden können. Erst dadurch wird es möglich, das Potenzial der Kombination terrestrischer Laserscanner- und photogrammetrischer Bilddaten vollständig auszuschöpfen. Zur Berechnung der integrierten Bündelblockausgleichung wurde eine Software entwickelt, mit der vielfältige Varianten der algorithmischen Kombination der Datentypen realisiert werden können. Es wurden zahlreiche Laserscannerdaten, Panoramabilddaten, Fisheye-Bilddaten und zentralperspektive Bilddaten in mehreren Testumgebungen aufgenommen und unter Anwendung der entwickelten Software prozessiert. Dabei wurden verschiedene Berechnungsvarianten detailliert analysiert und damit die Vorteile und Einschränkungen der vorgestellten Methode demonstriert. Ein Anwendungsbeispiel aus dem Bereich der Geologie veranschaulicht das Potenzial des Algorithmus in der Praxis. / The use of terrestrial laser scanning has grown in popularity in recent years, and replaces and complements previous measuring methods, as well as opening new fields of application. If data from terrestrial laser scanners are combined with photogrammetric image data, this yields promising possibilities, as the properties of both types of data can be considered mainly complementary: terrestrial laser scanners produce fast and reliable three-dimensional representations of object surfaces from only one position, while two-dimensional photogrammetric image data are characterised by a high visual quality, ease of interpretation, and high lateral accuracy. Consequently there are numerous approaches existing, both hardware- and software-based, where this combination is realised. However, in most approaches, the image data are only used to add additional characteristics, such as colouring point clouds or texturing object surfaces generated from laser scanner data. A thorough exploitation of the complementary characteristics of both types of sensors provides much more potential. For this reason a calculation method – the integrated bundle adjustment – was developed within this thesis, where the observations of discrete object points derived from terrestrial laser scanner data and photogrammetric image data are utilised equally. This approach has several advantages: using the individual characteristics of both types of data they mutually strengthen each other in terms of 3D object coordinate determination, so that a higher accuracy can be achieved; all involved data sets are optimally co-registered; and each instrument is simultaneously calibrated. Due to the (spherical) field of view of most terrestrial laser scanners of 360° in the horizontal direction and up to 180° in the vertical direction, the integration with rotating line panoramic cameras or cameras with fisheye lenses is very appropriate, as they have a wider field of view compared to central perspective cameras. The basis for the combined processing of terrestrial laser scanner and photogrammetric image data is the strict geometric modelling of the recording instruments. Therefore geometric models, consisting of a basic model and additional parameters for the compensation of systematic errors, was developed and verified for terrestrial laser scanners and different types of cameras. Regarding the geometric laser scanner model, different approaches described in the literature were considered, as well as applying correction models known from theodolites and total stations. A particular consideration within the combined processing is the definition of the stochastic model. Since different types of observations with different underlying geometric models and different stochastic properties have to be adjusted simultaneously, adequate weights have to be assigned to the measurements. An unfavourable weighting can have a negative influence on the adjustment results. Therefore a variance component estimation procedure was implemented in the integrated bundle adjustment, which allows for an automatic determination of optimal observation weights. Hence, it becomes possible to exploit the potential of the combination of terrestrial laser scanner and photogrammetric image data completely. For the calculation of the integrated bundle adjustment, software was developed allowing various algorithmic configurations of the different data types to be applied. Numerous laser scanner, panoramic image, fisheye image and central perspective image data were recorded in different test fields and processed using the developed software. Several calculation alternatives were analysed, demonstrating the advantages and limitations of the presented method. An application example from the field of geology illustrates the potential of the algorithm in practice.

Die geodätischen Beobachtungsverfahren leisten auf verschiedene Weise Beiträge zur Erforschung des Systems Erde: Einerseits beobachten sie die rezenten Prozesse und ihre zeitlichen Variationen direkt, andererseit liefert sie die Grundlage für die konsistente Betrachtung aller Einflüsse in einem einheitlichen geometrischen und gravimetrischen Bezug. Das Projekt des Global Geodetic Observing System (GGOS) der Internationalen Assoziation für Geodäsie (IAG) soll die Voraussetzungen zur Vereinigung der verschiedenen geodätischen Beobachtungsverfahren, Modelle und Auswertemethoden mit dem Ziel schaffen, mit einem konsistenten Satz geodätischer Parameter ein hochgenaues Monitoring des Systems Erde zu ermöglichen. Die Realisierung geodätischer Bezugssysteme mit höchsten Genauigkeitsansprüchen ist in diesem Kontext eine zentrale Aufgabe des GGOS und Thema der vorliegenden Arbeit. In der derzeit üblichen Darstellung umfasst eine Realisierung des Terrestrischen Referenzsystems (TRS) Stationspositionen zu einer spezifischen Epoche und ihre linearen Änderungen mit der Zeit. In diesem Konzept führen alle nichtlinearen Stationsbewegungen zu residualen Abweichungen, die geowissenschaftlich interpretiert werden können. Der natürliche Ursprung eines globalen TRS, so auch des International Terrestrial Reference System (ITRS), liegt im Massezentrum des Systems Erde (CM). Mit Hilfe dynamischer Satellitenverfahren, wie GPS, lässt sich dieser Ursprung aus geodätischen Beobachtungen realisieren. In einem konsistenten Ausgleichungsansatz werden Satellitenbahnen, Stationspositionen und die in Kugelflächenfunktionen niedrigen Grades modellierte Auflastdeformation gemeinsam geschätzt. Die Grundlage der Realisierung des ITRS bilden in einem gemeinsamen Projekt der TU Dresden, der TU München und des GFZ Potsdam reprozessierte Beobachtungen eines über 200 Stationen umfassenden globalen GPS-Netzes des Beobachtungszeitraums 1994 bis 2007. Nach der Vorstellung der Grundprinzipien des GPS und seiner wesentlichen Fehlereinflüsse erfolgt die Beschreibung der Analyse der Beobachtungsdaten selbst. Sie umfasst die einheitliche Auswertung über den gesamten Zeitraum sowie Verbesserungen in der Modellierung der atmosphärischen Einflüsse und der Charakteristika der Sende- und Empfangsantennen sowie die Nutzung der Normalgleichungen zu Realisierung des ITRS. Der abgeleitete Terrestrische Referenzrahmen (TRF) wird Potsdam-Dresden-Reprocessing 2007 (PDR07) genannt. Zur Beurteilung der Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieses TRF werden umfangreiche Analysen durchgeführt. So wird der PDR07 u.a. mit weiteren Realisierungen des ITRS, dem ITRF2000, dem ITRF2005 und den Realisierungen des International GNSS Service (IGS) IGb00 und IGS05, verglichen. Für eine Vielzahl geodynamischer Anwendungen werden GPS-Stationen in Messkampagnen beobachtet. Die hochgenaue Realisierung des ITRS in diesen regionalen GPS-Netzen ist für die geodynamische Interpretation der Ergebnisse zwingend erforderlich. Am Beispiel eines regionalen GPS-Netzes in der Antarktis wird untersucht, wie sich das ITRS in derartigen Netzen realisieren lässt und mit welcher Genauigkeit lineare Stationsbewegungen aus Kampagnenmessungen abgeleitet werden können. Im Anschluss werden die erhaltenen Bewegungsraten geodynamisch interpretiert: Aus den horizontalen Bewegungsraten wird die Bewegung der Antarktischen Kontinentalplatte im Konzept der Globaltektonik bestimmt und ihre innere Stabilität bewertet. Die vertikalen Stationsbewegungen werden genutzt, um Aussagen über rezente Krustendeformationen aufgrund glazialisostatischer Ausgleichsbewegungen und rezenter Massenvariationen des antarktischen Eises zu treffen. / The geodetic observation techniques contribute in several ways to the research of the system Earth: On the one hand they observe the recent processes and their variations in time directly, on the other hand they provide the basis for a consistent description of all effects in a consistent geometrical and gravimetrical reference. Within the project Global Geodetic Observing System (GGOS) of the International Association of Geodesy (IAG) the prerequisites for the combination of geodetic observation techniques, models and analysis strategies shall be created in order to enable a high accurate monitoring of the system Earth with consistent geodetic parameters. In this context the realization of geodetic reference systems with highest accuracy is a central task of the GGOS and subject of this thesis. At present, a common realization of the Terrestrial Reference System (TRS) consists of station positions according to a specific epoch and their linear changes with time. In this concept non-linear station motions yield to residual variations, which may be used for geoscientific interpretations. The natural origin of a global TRS, and this is also the case for the International Terrestrial Reference System (ITRS), is the center of mass of the system Earth (CM). This origin can be realized by observations of dynamic satellite techniques, such as GPS. In a consistent approach satellite orbits, stations positions and the lower degrees of harmonic surface mass load coefficients are estimated simultaneously. The ITRS is realized based on reprocessed observations of a global GPS network. In a joint effort TU Dresden, TU München and GFZ Potsdam analyzed the data of more than 200 stations of the observation time span 1994 to 2007. After an introduction to the basic principles of GPS and its major error sources the data analysis is described. This covers a homogeneous analysis over the entire period, improvements in atmosphere modeling and antenna phase center modeling as well as the usage of normal equations for the ITRS realization. The determined Terrestrial Reference Frame (TRF) is named Potsdam-Dresden-Reprocessing 2007 (PDR07). In order to assess the accuracy and stability of this TRF a variety of analyses is performed. For example, PDR07 is compared to other ITRS realizations, such as the ITRF2000, the ITRF2005 as well as the realizations of the International GNSS Service (IGS) IGb00 and IGS05. GPS campaign observations are often used to investigate geodynamic phenomena. The realization of the ITRS with highest accuracy in these regional GPS networks is essential for the geodynamic interpretation of the results. A regional GPS network in Antarctica is used to investigate the optimal way to realize the ITRS in such networks and the accuracy of linear station rates determined from campaign observations. Subsequently, the station rates are used for geodynamic interpretations: The horizontal station rates are used to determine the movement of the Antarctic Plate in the concept of global plate kinematics and to assess the inner stability of the Antarctic Plate. The vertical station rates are used to evaluate recent crustal deformations caused by glacial isostatic adjustment and recent mass changes of the Antarctic ice sheet.

Die rasante Weiterentwicklung der Technik eröffnet vielen Lebens- und Wirtschaftsbereichen völlig neue Möglichkeiten. So ist die stetige Verbesserung von mobilen Geräten auch ein Gewinn für die Kartographie. Im Bereich der erweiterten Realität sind dazu schon einige Anwendungen entwickelt worden. Diese Arbeit stellt verschiedene Augmented Reality Anwendungen vor, nicht nur aus dem Gebiet der Kartographie, sondern aus allen Lebensbereichen. Ein besonderes Augenmerk soll dabei auf der Anwendung mit mobilen Endgeräten liegen. Entstanden ist aus dieser Arbeit ein Campusführer, der nur die Namen der Gebäude anzeigt, welche der Nutzer von seiner Position aus auch tatsächlich sehen kann. Hierfür werden in der Arbeit Sichtbarkeitsanalysen im Allgemeinen und im Speziellen für GIS-Programme untersucht und vorgestellt. Auch die Beschriftung im dreidimensionalen Raum und auf dem Bildschirm von mobilen Geräten wird überblickshaft dargestellt. Abschließend wird der Campusführer getestet und bewertet sowie ein Fazit zum Thema Augmented Reality auf mobilen Endgeräten gegeben.:Abbildungsverzeichnis iii Tabellenverzeichnis vii Abkürzungsverzeichnis ix 1 Einleitung 1 2 Die erweiterte virtuelle Realität - Augmented Reality 3 2.1 Definition der Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1 Das Augmented Reality System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Augmented Reality mit mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.1 Mobile Geräte und Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.2 Mobile Anwendungen mit Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3 Augmented Reality in der Kartographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 Bewertung der vorgestellten Augmented Reality Anwendungen . . . . . . . . . . . . 20 3 Sichtbarkeitsanalyse 23 3.1 Vorbetrachtungen zu ortsbasierten Sichtbarkeitsanalysen auf mobilen Endgeräten . . 23 3.1.1 Ortsbasierte Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.2 Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2 GIS-basierte Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.2.1 Anfälligkeit von Viewsheds auf Höhenunsicherheiten im DGM . . . . . . . 29 3.2.2 Unterschiedliche Implementierung der Algorithmen . . . . . . . . . . . . . 30 3.2.3 Erweiterung von Sichtbarkeitsanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3 Sichtbarkeitsanalysen mit der Software ArcGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4 Grafische Darstellung der Sichtbarkeiten auf mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . 38 3.4.1 Der Z-Buffer-Algorithmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4.2 Das Raytracing Verfahren (Strahl-Verfolgung) . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.4.3 Verschiedene Culling-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4 Beschriftung im dreidimensionalen Raum 41 4.1 Beschriftungsplatzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2 Schriftformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.2.1 Schriftart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2.2 Schriftfarbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2.3 Schriftgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 5 Erstellung eines Campusführers 49 5.1 Genauigkeit der Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.2 Arbeitsschritte zur Erstellung der Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.3 Arbeitsschritte in der Geodatenbank PostGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.4 Die Plattform Layar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.5 Die Programmierung mit Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.6 Probleme bei der Erstellung des Campusführers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.7 Der Campusführer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.8 Bewertung der Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6 Fazit und Zusammenfassung 75 Literaturverzeichnis 77 A Workflow 85 B Quellcode 87 B.1 PointsOfInterest.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 B.2 IfKLayarQueryBuilder.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 B.3 pom.xml . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 / Undreamed-of possibilities in many areas of life and also in different economic sectors emerge owing to the rapid enhancement of technology. The constant advancement of mobile devices is also a gain for cartography. In this field some augmented reality applications have already been developed. In this thesis some augmented reality applications, not only with cartographic references, are introduced. Special attention is paid to their use on mobile devices. Furthermore a campus-guide is developed, which only displays the points of interest actually seen from the user's position. For this purpose the concept of viewsheds is introduced and examined both in general terms and especially in the use of GIS-programs. The labeling in a three-dimensional scene and on the screen of mobile devices is shortly discussed as well. Moving on, the campus-guide is tested and evaluated. Also a conclusion on the topic of augmented reality with mobile devices is given.:Abbildungsverzeichnis iii Tabellenverzeichnis vii Abkürzungsverzeichnis ix 1 Einleitung 1 2 Die erweiterte virtuelle Realität - Augmented Reality 3 2.1 Definition der Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2.1.1 Das Augmented Reality System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.2 Augmented Reality mit mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.1 Mobile Geräte und Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2.2.2 Mobile Anwendungen mit Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.3 Augmented Reality in der Kartographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.4 Bewertung der vorgestellten Augmented Reality Anwendungen . . . . . . . . . . . . 20 3 Sichtbarkeitsanalyse 23 3.1 Vorbetrachtungen zu ortsbasierten Sichtbarkeitsanalysen auf mobilen Endgeräten . . 23 3.1.1 Ortsbasierte Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 3.1.2 Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 3.2 GIS-basierte Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 3.2.1 Anfälligkeit von Viewsheds auf Höhenunsicherheiten im DGM . . . . . . . 29 3.2.2 Unterschiedliche Implementierung der Algorithmen . . . . . . . . . . . . . 30 3.2.3 Erweiterung von Sichtbarkeitsanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3 Sichtbarkeitsanalysen mit der Software ArcGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.4 Grafische Darstellung der Sichtbarkeiten auf mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . 38 3.4.1 Der Z-Buffer-Algorithmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4.2 Das Raytracing Verfahren (Strahl-Verfolgung) . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.4.3 Verschiedene Culling-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 4 Beschriftung im dreidimensionalen Raum 41 4.1 Beschriftungsplatzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 4.2 Schriftformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 4.2.1 Schriftart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 4.2.2 Schriftfarbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 4.2.3 Schriftgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 5 Erstellung eines Campusführers 49 5.1 Genauigkeit der Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 5.2 Arbeitsschritte zur Erstellung der Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 52 5.3 Arbeitsschritte in der Geodatenbank PostGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.4 Die Plattform Layar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 5.5 Die Programmierung mit Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 5.6 Probleme bei der Erstellung des Campusführers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 5.7 Der Campusführer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 5.8 Bewertung der Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 6 Fazit und Zusammenfassung 75 Literaturverzeichnis 77 A Workflow 85 B Quellcode 87 B.1 PointsOfInterest.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 B.2 IfKLayarQueryBuilder.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 B.3 pom.xml . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96

Due to a high population growth (approx. 2.5 % p.a) the food-sector in Syria is facing in-creasing problems. An enormous increase in population results in increased demand for food. This has adversely affected the socio-economic and ecological development in the country. Intensive use of various natural resources has led to significant changes in land use pattern, especially due to use of inappropriate methods in the agricultural sector. The increasing anthropogenic pressure on the sensitive ecological structure of the respective area causes environmental damages, in particular degradation of soil characteristics. In the semi-arid and arid eco-climatic zones vast areas are facing desertification. Soil erosion through water represents the main form of land degradation in the north-west of Syria. Particularly vulnerable are the soils with a shallow or no vegetation cover, such as the soils found in the Mediterranean hills, where olives are cultivated. For this research the Afrin region, located in the northwest of Syria, was selected as study area, in order to analyse and assess the extent of degradation. For estimation of erosion the relevant parameters of the “Universal Soil Loss Equation USLE” were used. These para-meters were adapted and integrated through remote sensing and GIS. LANDSAT TM and ASTER satellite imagery of the investigated area were used for this purpose. Data were acquired at the end of the dry season. In order to achieve an accurate evaluation and high-quality comparison of multi-temporal satellite data, imagery was firstly geometrically and atmospherically corrected and then analysed. The vegetation coverage and its current de-gradation level were investigated by spectral mixture analysis (SMA). The digital elevation model (DEM) derived from ASTER data was utilized to generate the slope gradient (S) and the slope length (L). In addition to the laboratory analysis, grain size index (GSI) and SMA were used for the characterization and mapping of soil erodibility. Land-use/land-cover classification and change detection were determined by using pixel-based classification procedures (maximum likelihood classification) and post classification methods respectively. Required samples for land cover classification of the remotely sensed data were collected during the field work, in addition to the soil samples for soil analysis. The results of this study show that advanced methods of remote sensing and GIS provide powerful tools not only for a better understanding of the land use changes, but also for an accurate assessment of land degradation and desertification. This knowledge, in turn, con-tributes highly towards developing effective and appropriate management strategies for sustainable use and conservation of natural resources in the north-west of Syria

Auf dem Gebiet der Flugnavigation hat die Darstellung raumbezogener Information traditionell eine herausragende Bedeutung ...

Auf Grund der Zielstellungen des Klimaschutzes und den Szenarien der Ressourcenverfügbarkeit sowie der Energiekostenentwicklung wird das Energiemanagement bei der Betriebsführung von Abwasser- und Schlammbehandlungsanlagen an Bedeutung gewinnen, wobei die Maßnahmen des Energiemanagements mit den grundlegenden Zielen der Abwasser- und Schlammbehandlung zu vereinen sind. Zentrale Elemente des Energie-managements stellen die Nutzung eines breiten Energiespektrums und der Einsatz energieeffizienter Betriebsführungen, Techniken und Technologien dar. Eine Möglichkeit betriebstechnischer Optimierungen besteht in der Anwendung der Verfahrenskombination aus Desintegration und anaerober Schlammstabilisierung. Seit 10 – 15 Jahren wurde intensiv auf dem Gebiet der Klärschlammdesintegration geforscht, ohne dass allgemeingültige Aussagen über die Möglichkeiten der Desintegration ermittelt wurden. Anlässlich der dargestellten Sachlage und eigener Forschungsarbeiten auf dem Gebiet der Klärschlammdesintegration entstand die Idee zur vorliegenden Arbeit. Die Arbeit gibt in einer Literaturrecherche einen umfangreichen Überblick vorhandener Untersuchungen zur Verfahrenskombination Klärschlammdesintegration und anaerobe mesophile Schlammstabilisierung. Zu den untersuchten Desintegrationsapparaten und techniken gehören Rührwerkskugelmühle, Ultraschallhomogenisator, Hochdruck-homogenisator, Lysatzentrifuge, thermische Vorbehandlung, Hochleistungspulstechnik, Ozonbehandlung und die Kombination von thermischer Vorbehandlung mit Säuren- bzw. Laugenaufschluss. Zur Verbesserung der für die Auswertungen benötigten Datenbasis wurden labortechnische Untersuchungen zur anaerob mesophilen bzw. zur anaerob thermophilen Überschussschlammstabilisierung sowie zur Verfahrenskombination von Überschussschlammdesintegration mit anaerob mesophiler bzw. anaerob thermophiler Schlammstabilisierung durchgeführt Zur Desintegration wurden eine Rührwerkskugelmühle PE 075 (Fa. Netzsch-Feinmahltechnik), eine Fliehkraftkugelmühle S 100 (Retsch GmbH), ein Ultraschallhomogenisator UP 400S (Fa. Dr. Hielscher GmbH) eingesetzt sowie ein thermischer Aufschluss bei 75 °C und eine Kombination von thermischem Aufschluss bei 75 °C mit anschließender Unterdruckentspannung durchgeführt. Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine umfangreiche Bewertung der Verfahrenskombination Überschussschlammdesintegration mit anschließender anaerob mesophiler Schlammstabilisierung. Speziell wurden in diesem Zusammenhang gezielte Untersuchungen zu variierenden Klärschlammqualitäten, Milieubedingungen der anaeroben Stabilisierung (Verweilzeit, Temperatur) und Desintegrationsverfahren (mechanisch, niederthermisch) durchgeführt. Die Auswertungen zeigen, dass die Wirkung dieser Verfahrenskombination maßgeblich durch die anaerobe Abbaubarkeit der Referenzüberschussschlämme bestimmt wird, wobei sich der relative Einfluss der Desintegration mit steigendem Stabilisierungsgrad der Überschussschlämme erhöht. Als Grenze des organischen Abbauverhaltens von desintegrierten Überschussschlämmen kann von einem GV Abbau 59 % bzw. von einem zufuhrspezifischen Biogasanfall von 467 Nl/kg GVZu ausgegangen werden. Die aus der Desintegration resultierende Steigerung des anaeroben Abbauverhaltens von Überschussschlämmen bedingt einen Anstieg der CSBmf- bzw. NH4-N-Prozesswasserbelastung. Für die PO4-P- bzw.- Pges,mf-Anteile des Prozesswassers war kein Zusammenhang nachweisbar. Für die Verfahrenskombination Überschussschlammdesintegration mit anschließender anaerob mesophiler Schlammstabilisierung werden neben dem Einsatz zur Verbesserung des anaeroben Abbauverhaltens von Überschussschlämmen Anwendungsmöglichkeiten zur Sanierung überlasteter Faulbehälter bzw. zur Minimierung notwendiger anaerober Reaktionsvolumina aufgezeigt. Entsprechend der Ergebnisse dieser Arbeit ist durch eine vorgeschaltete Überschussschlammdesintegration eine Verkürzung der anaeroben Stabilisierungszeit von 16 – 24 d auf 7 – 12 d möglich, ohne dass eine Verminderung des organischen Abbaus von Überschussschlämmen toleriert werden muss. Gesonderte Auswertungen befassen sich mit der Wirkung der Desintegration auf die anaerobe Abbaubarkeit der im Überschussschlamm enthaltenen Stoffgruppen Fette, Kohlenhydrate und Eiweiße. Es ist festzustellen, dass das anaerob mesophile Abbauverhalten einzelner im Überschussschlamm gebundener Stoffgruppen infolge einer Vorbehandlung durch Desintegrationsverfahren nicht/oder nur unwesentlich verändert wird. Im weiteren Verlauf der Arbeit wurden Nomogramme zur Prognose des Desintegrations-einflusses auf das anaerob mesophile Abbauverhalten von Überschussschlämmen erarbeitet, die es dem planenden Ingenieur bzw. dem Betriebsingenieur gestatten, die Auswirkungen eines Einsatzes der Kombination von Überschussschlammdesintegration und anaerob mesophiler Stabilisierung zu bewerten. Die Darstellungen ermöglichen eine Spezifizierung nach dem Grad der mechanischen Abwasserbehandlung und des in der biologischen Abwasserbehandlung praktizierten Gesamtschlammalters. Die Prognosemöglichkeiten umfassen den für desintegrierte Überschussschlämme bei der anaerob mesophilen Schlamm-stabilisierung auftretenden GV Abbau, den zufuhrspezifischen Biogasanfall sowie die resultierende CSBmf- und NH4-N-Prozesswasserbelastung. In Abhängigkeit der Verfahrens- und Betriebsführung der Abwasserbehandlung führt die Desintegration im Mittel zu einer maximalen absoluten Veränderung des GV-Abbaus bzw. des zufuhrspezifischen Biogas¬anfalls von Überschussschlämmen von 13 % bzw. 90 l/kg GVZu. Die Spannweiten der CSBmf- bzw. NH4-N-Prozesswasserbelastung betragen 0,5 – 6,5 % bzw. 3,0 – 18,0 % der Frachten des Kläranlagenzulaufes. Die vorliegende Arbeit enthält erstmals Ergebnisse zur Verfahrenskombination Überschussschlammdesintegration mit anschließender anaerob thermophiler Schlammstabilisierung. Gemäß den Versuchsauswertungen werden das anaerobe Abbauverhalten von Überschussschlämmen unter thermophilen Milieubedingungen und die daraus resultierenden Prozess-wasserbelastungen durch eine vorgeschaltete Überschussschlammdesintegration nur unwesentlich beeinflusst. Abschließend ordnet die Arbeit das Leistungsvermögen der Verfahrenskombination Über-schussschlammdesintegration + anaerob mesophile Schlammstabilisierung gegenüber anderen Optimierungsmöglichkeiten der anaeroben Schlammstabilisierung ein. Die Untersuchungen zeigen, dass durch einen Wechsel des Temperaturniveaus der anaeroben Schlammstabilisierung vom mesophilen in den thermophilen Bereich der unter mesophilen Bedingungen erreichbare GV Abbau bzw. zufuhrspezifische Biogasanfall unbehandelter Überschussschlämme ähnlich beeinflusst werden kann, wie es durch die Kombination von Überschussschlammdesintegration und anschließender anaerober mesophiler Schlammstabilisierung möglich ist. Gleichzeitig ist bei der anaerob thermophilen Stabilisierung unbehandelter Überschussschlämme gegenüber der anaerob mesophilen Stabilisierung desintegrierter Überschussschlämme eine höhere Prozesswasserbelastung zu erwarten.

Der Austausch zwischen Grundwasser und Kanalnetz kann in die Prozesse der Grundwasserinfiltration in Kanalnetze und der Abwasserexfiltration aus Kanalnetzen unterteilt werden. Generell entstehen durch die In- und Exfiltration (I/E) erhöhte Kosten der Abwasserentsorgung und eine Belastung für Boden, Grundwasser und Oberflächenwasser. Für Einschätzungen zur Dynamik und Quantität der In- und Exfiltration ist die Nutzung von Modellen sinnvoll, da zahlreiche Einflussfaktoren in die Betrachtungen einfließen können und dadurch eine komplexe Erfassung der Prozessmechanismen ermöglicht wird. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden physikalisch basierte Modelle zur Abbildung der In- und Exfiltrationsprozesse hinsichtlich erforderlicher Parameter und Randbedingungen analysiert und angewandt. Anhand detaillierter 3D-Modelle, kleintechnischer Versuche, Datenanalysen und statistischer Verfahren erfolgte die Modifizierung und Entwicklung von I/E-Modellen sowie die Parameteridentifikation zur Abbildung der In- und Exfiltration. Des Weiteren wurden die entwickelten Modellansätze mit einem hydrodynamischen Kanalnetzmodell verknüpft und großräumige Langzeitsimulationen durchgeführt. Die Untersuchungen zeigen bezüglich der Infiltration von Grundwasser in das Kanalnetz, dass eine physikalisch basierte Prozessmodellierung einer Abstraktion bedarf, um die 3-Dimensionalität des Prozesses in einem 1D-Modell wieder zu geben und dadurch die Anbindung an ein Kanalnetzmodell zu ermöglichen. Anhand von Simulationsrechnungen wurde festgestellt, dass die quantitative Betrachtung der Infiltration auf Einzugsgebietsebene keine hydrodynamische Modellierung erfordert. Signifikante quantitative Änderungen der Grundwasserinfiltration aufgrund der Wasserstandsschwankungen in den Kanälen sind nur lokal oder temporär von Bedeutung. Die Grundwasserinfiltration kann jedoch deutliche Auswirkungen auf die Ergebnisse der hydrodynamischen Simulation haben. Anhand von Datenanalysen im Einzugsgebiet Dresden konnte des Weiteren ein signifikanter Zusammenhang zwischen Infiltrationsparametern und Kanalzustand ermittelt werden. Der Exfiltrationsprozess kann durch ein 1D-Modell gut abgebildet werden, wobei der Prozess der Bodenkolmation anhand eines zeit- und potenzialabhängigen Modells implementiert werden kann. Ferner konnte durch die Verknüpfung mit Infiltrationsanalysen eine Ableitung der Schadensfläche erfolgen, die als Parameter in die Exfiltrationsmodellierung eingeht. Die hydrodynamischen Berechnungen zeigen, dass für die Exfiltrationsmodellierung eine möglichst exakte Berechnung der Wasserstände in Kanalnetzen essentiell ist. / The water exchange between groundwater and sewer system can be characterized by the processes of groundwater infiltration and sewerage exfiltration. Infiltration and exfiltration (I/E) cause an increase of the costs of sewerage management and a deterioration of soil, groundwater and the receiving surface water. In order to assess the dynamics and quantities of I/E, model applications can be used in order to include influencing factors and to afford a complex consideration of the process mechanisms. Within this work I/E-approaches were analyzed and modified in order to assess parameters and boundary conditions. The parameter identification and model development was realised according to the application of a detailed 3D-model, the realization of experiments, data analyses and the application of statistical methods. Furthermore the developed and modified approaches were coupled with a hydrodynamic sewer network model and long term simulations were performed. It was found that a physical based description of the infiltration process requires the implementation of the 3-dimensionality of the process. A hydrodynamic modelling of the sewer flow processes is not necessary to quantify infiltration rates on catchment scale, but the results of hydrodynamic modelling can be influenced significantly by groundwater infiltration. Furthermore data analyses of data of Dresden show a significant relationship between infiltration parameters and the condition class of the sewer pipes. The exfiltration process can be described by a 1D-model, whereat the processes of soil clogging are simulated by a time and potential based approach. Using the infiltration analyses it was possible to calculate the leak area, which is an important parameter of the exfiltration modelling. Hydrodynamic simulations show that the exfiltration modelling requires an accurate calculation of water levels in sewers.

This thesis dealt with the techniques that could be used for the pre-assessment of contaminated sites. The goals of the thesis were based on a simple fact that every contaminated site possesses certain potential to degrade natural resources, specifically groundwater and land resources. The thesis focused on using mathematical and statistical techniques to predict the maximum length of contaminated plumes or Lmax, which it considered as a key parameter that could be used for the site assessment. As the first thesis work, data from KORA sites were compiled and analysed. From the analyses, it was found that the Lmax for BTEX plumes are in average under 150 m long. Further, for this work, Analytical Models that can be used to estimate Lmax were reviewed and, examples comparing model and fifield Lmax were presented. The second work for the thesis focused on a development and analysis of a new 3D-analytical model for a fifinite planar and fully penetrating source. An implicit expression for predicting Lmax was obtained. The analysis of the developed model suggested that the longest Lmax will result if the source takes an approximately square shape. The last part of the thesis improved the 3D-analytical model obtained in the second work by presenting an expression for a fifinite planar source that only partially penetrates the aquifer. For this work, a very simple numerical technique was developed that not only simplififies numerical analysis of the scenarios considered in this thesis but it also bears potentials to be used for very complex subsurface reaction transport scenarios. This thesis has been successful in narrowing research-gaps on problems related to contaminated sites management. / Diese Doktorarbeit befasste sich mit Methoden, welche für eine Vorabbewertung von kontaminierten Standorten genutzt werden können. Die Ziele der Arbeit basierten auf dem einfachen Fakt, dass jeder kontaminierte Standort ein bestimmtes Potential besitzt, natürliche Ressourcen, speziell Grundwasser- und Bodenressourcen, in ihrer Qualität negativ zu beeinträchtigen. Die Arbeit war auf die Nutzung mathematischer und statistischer Techniken zur Abschätzung der maximalen Schadstofffahnenlänge, auch Lmax, fokussiert, welche als entscheidender Parameter für die Standortbewertung genutzt werden kann. Der erste Teil der Doktorarbeit beinhaltete die Zusammenstellung und Analyse von Daten einer Vielzahl von KORA-Standorten. Anhand dieser Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass Lmax von BTEX-Fahnen im Mittel unterhalb von 150 m liegt. Des Weiteren wurden für diese Arbeit analytische Modelle, welche für die Abschätzung von Lmax genutzt werden können, kritisch bewertet und vergleichende Beispiele zwischen mit Modellierung bestimmter und im Feld ermittelter Lmax präsentiert. Der zweite Teil der Doktorarbeit zielte auf die Entwicklung und Analyse eines neuen dreidimensionalen, analytischen Models für eine finite, planare und über die komplette Mächtigkeit vorherrschende Quelle ab. Es konnte ein impliziter mathematischer Ausdruck zur Vorhersage von Lmax gewonnen werden. Die Analyse des Models wies darauf hin, dass maximale Lmax erreicht werden, wenn die Quelle eine annähernd quadratische Form aufweist. Der letzte Teil der Doktorarbeit diente der Weiterentwicklung des dreidimensionalen, analytischen Modells aus dem zweiten Teil durch die Entwicklung eines Ausdrucks für eine finite, planare Quelle, welche jedoch nur teilweise die Mächtigkeit des Grundwasserleiters kontaminiert. Für diese Arbeit wurde ein sehr einfacher numerischer Ansatz entwickelt, welcher die numerische Analyse der in dieser Arbeit berücksichtigten Szenarien nicht einfach nur erleichtert, sondern auch das Potential beinhaltet diesen auf komplexe, reaktive Transportszenarien im Untergrund anzuwenden. Abschließend kann gesagt werden, dass diese Arbeit erfolgreich zur Verringerung von Forschungslücken in der Problematik des Managements kontaminierter Standorte beigetragen hat.