Impressionen von der GeoPython 2019 an der FHNW in Muttenz

Die Programmiersprache Python hat sich definitiv als wichtiges Werkzeug in der Geoinformatik etabliert – es führt kaum mehr ein Weg an ihr vorbei. Eine schier endlose Anzahl von Bibliotheken steht für die Erfassung, Bearbeitung und Analyse von Geodaten zu Verfügung.

Auch an der Konferenz GeoPython 2019 gab es eine Vielzahl von spannenden Neuigkeiten und Beispiele von Anwendungen von Python in der Geoinformatik. Vor allem Aspekte des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz waren ein dominantes Thema. Nicht nur in den Vortragsräumen, sondern auch in den animierten Gesprächen während der Kaffeepausen. Ich bin gespannt, wohin hier die Reise gehen wird. An der GeoPython 2020 werden wir sicher wieder etwas mehr erfahren.

Mich hat die Konferenz zunächst zu einem Blick in die Vergangenheit motiviert: 2008 hielt ich einen Vortrag zur Verwendung von Python, Eclipse und PyDev anlässlich einer Veranstaltung des ESRI User Forums. Verrückt, wie die Zeit vergeht.

Publikation: Das Schweizerische Gletscherinventar als Produkt des swissTLM3D

Das während den letzten Jahren aufgebaute neue Topografische Landschaftsmodell (swissTLM3D) der swisstopo löste das alte Modell VECTOR25 als Basis der topografischen Grundlagendaten der Schweiz ab. Neben der konsequenten Verwendung der dritten Dimension für alle Geometrien und die deutlich höhere Erfassungsgenauigkeit des swissTLM3D verglichen mit dem VECTOR25 ist der Wechsel zum Topografischen Landschaftsmodell zentral.

Im Gegensatz zum VECTOR25 welches sich historisch bedingt an der kartografischen Repräsentation orientierte, beschreibt das neue swissTLM3D die effektive Lage der Objekte im Raum. Aspekte der Generalisierung und Verdrängung für die kartografische Darstellung werden separat der Grundlagendaten beschrieben. Die strengen topologischen Regeln des swissTLM3D garantieren zudem eine zusätzliche Qualität der Daten.

Dieser Wechsel von einem kartografisch basierten Modell zum Landschaftsmodell ermöglicht es, einzelne Geometrietypen des TLM als Basis für weitere analytische Arbeiten zu verwenden. Im Rahmen des Aufbaus der neuen Datenbank für das Gletschermonitorings Schweiz (GLAMOS) wurde in Kollaboration zwischen swisstopo und der Glaziologie der ETH Zürich die Objekte «Firn und Eis» der Topic Bodenbedeckung des swissTLM3D als Basis für das laufend aktualisierte Schweizerische Gletscherinventar (SGI) spezifiziert und implementiert.

Ab dem Release 2019 des swissTLM3D könne die Objekte «Firn und Eis» als Gletscherinventar verwendet werden. Und mit dem geplanten Release 2020 und dem damit verbundenen Abschluss der Aufbauarbeiten des swissTLM3D wird ein weltweit einmaliges Gletscherinventar vollständig erfasst zu Verfügung stehen.

Die Publikation Das Schweizerische Gletscherinventar als Produkt des swissTLM3D von Yvo Weidmann, Hans Bärtschi, Stefan Zingg und Emanuel Schmassmann beschreibt ausführlich das Vorgehen welche für die Implementation des SGI in das swissTLM3D nötig war und gibt einen Ausblick über die Möglichkeiten und Zukunftsaussichten dieses Datensatzes.

Mehr Informationen zu diesem Thema, dem Gletschermonitoring und den Möglichkeiten findet man auch im Beitrag Gletscher in Echtzeit beobachten der ETH-News von 2018.

MovingSensors Lösung: Roboter-Tachymetrie

Grundsätzlich arbeitet das Messsystem von MovingSensors mit der Lokalisierung der Sensoren über GPS-Daten. In verschiedenen Situationen kann aber keine zuverlässige Positionierung über das GPS-Signal garantiert werden. Zum Beispiel bei grossen Gebäudefronten, wie die der Werfthallen des Flughafen Zürich, liefert es zu wenig genaue und zuverlässige GPS-Daten.

Es musste eine alternative, respektive ergänzende, Methode zur bisherigen Positionierung mit GPS entwickelt werden – ohne aber die Erfassungsgeschwindigkeit von rund 2m/s des Messfahrzeuges zu beeinflussen.

Für die grossen und offenen Flächen des Flughafen Zürichs wurde ein kombiniertes Verfahren GPS-Tachymetrie entwickelt. Zusätzlich zum GPS-Empfänger wird direkt unterhalb der GPS-Antenne ein 360-Grad Reflektor montiert. Mit dieser Konstellation kann die Referenzposition des Systems entweder mit GPS oder mit Tachymetrie oder mit beidem erfasst werden.

Um die Messungen weiterhin mit 2m/s durchführen zu können, wurde die Möglichkeit der Roboter-Tachymetrie, respektive der automatischen Zielverfolgung von Leica-Tachymetern getestet. Dabei durchfuhr das Messfahrzeug einen Kurs auf einer Schleuderkurs-Anlage des TCS in Frick. Die Distanz zwischen Tachymeter und Messfahrzeug betrug dabei zwischen 5 und 100m. Trotz der verhältnismässig hohen Winkelgeschwindigkeit des Messfahrzeuges zum Tachymeter konnte dieser den 360-Grad Reflektor zuverlässig verfolgen. Auch kurze Abschattungen des Reflektors konnte der Tachymeter überbrücken.

Mit diesem Test konnte das Messkonzept von MovingSensors soweit ergänzt werden, dass auch in GPS-technisch schwierigen oder unmöglichen Situation Messungen erfolgreich durchgeführt werden können.

Feasibility study Potential Map of the Economical Opportunities of Gorno-Badakshan

Deutsche Gesellschaft für internationale Zusammenarbeit (GIZ)
2010

Die autonome Provinz Gorno-Badakshan, auch unter dem Namen Pamir bekannt, befindet sich im Osten von Tadschikistan und zeichnet sich durch eine hochalpine Landschaft mit grossen Tälern und Hochebenen aus. Seit der Unabhängigkeit Tadschikistans von der Sowjetunion befindet sich die autonome Provinz in einer sehr schwierigen wirtschaftlichen Lage.

Lange Handelswege mit teils prekären Strassenverhältnissen erschweren den Handel mit dem Rest Tadschikistans oder den Nachbarländern China, Kirgisistan und Afghanistan.

Für die wirtschaftliche Entwicklung werden Ideen und Investoren gesucht. Um Investoren die Suche nach möglichen Geschäftsfeldern zu erleichtern, wurde die Machbarkeit eines Online-Karten- und -Informationsdiensts evaluiert. Die Karte sollte mögliche Ressourcen, Produktionsstätten und Handelswege aufzeigen.

Beschreibung

Für die Machbarkeitsstudie wurden im Rahmen verschiedener Workshops in Khorog (Gorno-Badakshan) mögliche Tätigkeitsfelder für Investoren erarbeitet, sowie interessante Regionen in Gorno-Badakshan und potentielle Projektpartner identifiziert. Neben den Workshops wurden auch Interviews mit lokalen Investoren und Gewerbetreibenden geführt. Die so recherchierten Informationen wurden zusammengetragen und in einem ersten Entwurf einer möglichen Datenbank und Webanwendung skizziert.

Neben ökonomischen Informationen wurden auch die zur Verfügung stehenden Daten zu Bevölkerung und Bildungstand erfasst. Um die Evaluation von lohnenden Standorten zu ermöglichen, wurden Informationen zu den Verkehrswegen und der Energieversorgung integriert. Ein einfaches Modell für die Gewichtung der einzelnen Faktoren gestattete die Abbildung möglicher Szenarien.

Dieses Modell diente dann als Grundlage für die Berechnung von Investitionsrisiken und -chancen für den Handel mit verschiedenen Gütern an verschiedenen Standorten. So wurden beispielsweise für den Investitionsbereich ‚Wasserkraft’ unter anderem die Faktoren Naturgefahren, Anbindung an bestehendes Netz, Umweltverträglichkeit und soziale Faktoren berücksichtigt.

Auswertung und Darstellung von Fahrgastzahlen

Verkehrsbetriebe Glatttal (VBG)
2015 – 2017
In Zusammenarbeit mit Digikarto

Die Verkehrsbetriebe Glattal möchten ihr Mobilitätsangebot optimal auf die Nachfrage anpassen und benötigen hierfür genaue, gut interpretierbare Daten zur Auslastung der einzelnen Linien zu verschiedenen Tageszeiten. Dafür haben sie bei Bus- und Tramlinien die Zahl aller ein- und aussteigenden Fahrgäste erfasst.

Damit diese tabellarischen Daten effizient und intuitiv analysiert werden können, hat GeoIdee eine Darstellungsart entwickelt und als Webseite umgesetzt. Neben den ein- und aussteigenden Fahrgästen pro Haltestelle werden auch die mitfahrenden Fahrgäste zwischen zwei Stationen dargestellt. Ausserdem können die Fahrgastzahlen von unterschiedlichen Fahrplanjahren miteinander verglichen werden. Um Fehler oder Unklarheiten in den Daten anzuzeigen, wurde ein Analysewerkzeug programmiert.

Beschreibung

Für dieses Projekt werden die Eingangsdaten vom Zürcher Verkehrsverbund (ZVV) und den Verkehrsbetrieben Glatttal (VBG) erhoben. Die VBG verarbeitet dann die Daten und stellt sie für die weitere Aufbereitung zu Verfügung.

Im nächsten Schritt prüft GeoIdee diese Daten mittels einer Python-Applikation auf Vollständigkeit und strukturelle Korrektheit. Um die Messwerte der Fahrgäste den entsprechenden Stationen korrekt zuweisen zu können, muss auch die Haltestellenabfolge der Linien (Linientopologie) analysiert werden.

Die Python-Applikation fasst die zentralen Daten zusammen und legt diese in einer definierten und optimierten Dateistruktur ab. Diese Dateistruktur dient dann als Basis für die Darstellung und Analyse der Daten innerhalb einer Webseite. Mittels Scalable-Vector-Graphics (SVG) werden diese Analysen mit ansprechenden, dynamischen und interaktiven Grafiken dargestellt und dem Benutzer zur Verfügung gestellt.

Jährlich werden die Fahrgastzahlen des vergangenen Fahrplanjahres eingelesen. Damit stehen die Daten auch als Zeitreihe zur Verfügung. Diese Informationen dienen der Planung von Linien und Haltestellen und sind die Basis für die Ausgestaltung der Fahrpläne.

Aktuell werden für die VBG so jedes Jahr rund 55 Tram- und Buslinien aufbereitet.

Das Konzept und der Aufbau der Fahrgasterfassung sind generisch konzipiert und können für beliebige andere Verkehrsbetriebe angewendet werden.

GIS Umsetzung von Tajikistan-Karten

Orell Füssli Kartographie AG
Eidgenössisches Departement für auswärtige Angelegenheiten (EDA)
2013

Die aktuellsten und vollständigsten Karten für die ehemalige Sowjetrepublik Tadschikistan sind das bekannte Kartenwerk 1:500’000 von Markus Hauser (Orell-Füssli Kartographie) mit den 3 Kartenblättern Nord, Süd und Pamirs. Sie dienen den meisten Reisenden wie auch lokalen und internationalen Organisationen als Basis für die Planung und Reise. Die Karten wurden als kartografisches Werk konzipiert und ausgeführt.

Damit die Daten aber auch in Geografischen Informationssystemen (GIS) verwendet werden können, mussten die Daten homogenisiert und in einer Geodatenbank abgelegt werden. Sie wurden dann weiter mit ArcMap kartografisch aufbereitet, um die Qualität der GIS-Darstellung an die der gedruckten Originale anzunähern.

Das Hauptziel der GIS Umsetzung war, dass die Daten digital genutzt werden können, d.h. kombiniert und angereichert werden können.

Beschreibung

Das Kartenwerk von Tadschikistan 1:500’000 erfüllt in seiner gedruckten Form die höchsten Anforderungen der Kartographie. Dafür werden die Daten spezifisch überarbeitet und angepasst. Diese Anpassungen stehen aber oftmals im Widerspruch zu den Anforderungen von Geografischen Informationssystemen (GIS). In einem GIS-System kommt es darauf an, die Daten möglichst homogen und in klaren Strukturen abzulegen.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass sich das Kartenwerk von Tadschikistan über zwei Zonen von unterschiedlichen Kartenprojektionen erstreckt.

Für die Bereitstellung des Werks als GIS-Datensammlung mussten die gesamten Daten aus drei unterschiedlichen Paketen – den Teilwerken der Kartenblätter Nord, Süd und Pamirs – von einem grafischen in ein geografisches System überführt werden.

Basierend auf dieser homogenisierten Geodatenbank und den kartografischen Anforderungen und Spezifikationen der gedruckten Karten wurde ein ArcMap-Projekt erstellt, das die zusammengeführten Daten in möglichst optimaler Weise mit den kartografischen Werkzeugen von ArcMap darstellt.

Weiterführende Informationen

Bezugsort der gedruckten Karten: Geko Maps

Leitung und Betreuung von Datenintegration in Geoportal des Bundes

Sektion Hydrogeologische Grundlagen, Bundesamt für Umwelt (BAFU)
2016 -2018
In Zusammenarbeit mit Digikarto

Die Bundes-Geodaten-Infrastruktur (BGDI) dient als Drehscheibe für alle Geodaten, welche durch das Bundesgesetz über Geoinformation (Geoinformationsgesetz, GeoIG) beschrieben werden, wie auch für alle weiteren Daten, welche von bundesweitem Interesse sind. Darunter fallen auch Daten aus dem Bereich der Hydrogeologie.

Um diese Daten der breiten Öffentlichkeit und interessierten Kreisen zur Verfügung zu stellen, bietet sich das Geodatenportal des Bundes an.

GeoIdee hat die Integration dieser Daten in die BGDI koordiniert und betreut. Dafür mussten die Daten die hohen Anforderungen der Koordination, Geo-Information und Services (KOGIS) erfüllen.

Beschreibung

Der erste Schritt in diesem Projekt war die Überarbeitung der Qualität der Daten der Sektion Hydrogeologische Grundlagen des Bundesamtes für Umwelt (BAFU), damit sie für die Publikation in der der BGDI zu übernommen werden konnten.

Neben der Datenqualität galt es aber auch, ein entsprechendes kartografisches Darstellungsmodell für die Daten zu erarbeiten. Im Falle der Grundwasserkörper musste im kartografischen Modell beispielswese eine Generalisierung der Daten bei unterschiedlichen Massstäben berücksichtigt werden.

Die gesamte Integration der Daten wurde über die entsprechenden Einträge im geografische Datenkatalog der Schweiz (geocat) abgewickelt. GeoIdee übernahm für diesen anspruchsvollen Schritt die Projektleitung und Koordination der verschiedenen beteiligten Stellen (Datenherr, Datenlieferant und KOGIS).

Neben der Leitung und Koordination der Arbeiten mussten die Daten auch auf die inhaltliche und geometrische Qualität geprüft werden. Bei den komplexen Daten mit unterschiedlichen Abhängigkeiten der Karstgewässer wurde zusammen mit dem Datenproduzenten, dem Schweizerischen Institut für Speläologie und Karstforschung (SISKA), und dem KOGIS eine Methode entwickelt, um die mehrdeutigen Abhängigkeiten zwischen Karstquellen und Einzugsgebieten auch im Geodatenportal anzeigen zu können.

Neben der reinen Darstellung im Geoportal wurden für die Datensätze auch die Web-Map-Services (WMS) integriert. So können die Daten von beliebigen WMS-Clients genutzt werden. Zusätzlich können sie auch über das Geodatenportal heruntergeladen und für eigene Arbeiten verwendet werden.

Weiterführende Informationen

In die BGDI integrierte Daten zu Karst und Karstgewässer

Link zu geocat.ch und Karst

In die BGDI integrierte Daten zu Grundwasserkörper

Link zu geocat.ch und Grundwasserkörper

Vermessung Meyersche Stollen Aarau

Institut Geomatik der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW)
2015

Die Meyerschen Stollen in Aarau zur Sammlung von Grund- und Sickerwasser faszinieren auch noch rund 200 Jahre nach ihrer Erbauung – als Kulturgut und historisches Bauwerk. Trotz ihrer archäologischen und kulturellen Bedeutung sind leider grosse Teile durch Bauaktivitäten zerstört worden. Unter dem Bahnhof Aarau befinden sich jedoch noch sehr gut erhaltene Stollenanlagen, die weiterhin der Entwässerung dienen. Diese galt es für die Nachwelt zu dokumentieren – mittels Laserscanning und 3D.

Die Vermessung wurde durch die Studierenden der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) vorgenommen und durch GeoIdee begleitet. Um die Messung auch in den engen und schwierigen Passagen der Stollen durchführen zu können, mussten die Messgeräte und das Vorgehen teils improvisiert und häufig kreativ angepasst werden. Hier kam die ausgewiesene Höhlenforschungsexpertise von GeoIdee zum Tragen.

Beschreibung

Die noch begehbaren Meyerschen Stollen befinden sich direkt unter dem Bahnhof Aarau und unterqueren teilweise die Gleisanlagen. Sie sind Teil des Stadtmuseums und können besichtigt werden; der Zugang befindet sich im 2. Untergeschoss des Bahnhofs.

Das Ziel des Projektes war, ein möglichst hoch aufgelöstes 3D-Modell der Stollenanlage zu erstellen. Zudem musste das Modell an das Landeskoordinatensystem angeschlossen sein.

Für die Vermaschung der einzelnen Scans wurden existierende Passpunkte und eigens montierte Verknüpfungspunkte verwendet. Dafür wurden Styroporkugeln aus dem Hobbymarkt verwendet, welche günstig und in grosser Zahl zur Verfügung standen.

Parallel wurden die Stollen mit zwei Scannern erfasst. Pro Scanner war je eine Gruppe von rund sechs Studenten verantwortlich. In den Gruppen arbeiteten drei Studenten an der Datenaufnahme im Stollen und drei Studenten an der Auswertung der Daten. So konnten Fehler in den erfassten Daten schnell entdeckt und behoben werden.

Eine besondere Herausforderung war die unterschiedliche Stollenhöhe. Durchschnittlich sind die Stollen zwar rund 2 m hoch, in manchen Passagen beträgt die Höhe jedoch auch nur 50 cm. Die zum Teil sehr engen Raumverhältnisse machten die Konstruktion von speziellen Stativen für die Montage der 3D-Scanner nötig. Als Vorbild für die Konstruktion der Stative dienten Erfahrungen aus der Höhlenforschung.

Die Datenerfassung in der Stollenanlage unter dem Bahnhof Aarau dauerte eine Woche. Eine weitere Woche wurde für die Auswertung, Bereinigung und Darstellung der Daten verwendet.

Weiterführende Informationen

Das Museum der Meyerschen Stollen

Geschichte der Meyerschen Stollen als Graphic Novel

Impressionen

Beleuchtungsmessung Standflächen Flughafen Zürich

Flughafen Zürich AG
2016 – 2018
Ein Projekt der Arbeitsgemeinschaft MovingSensors
(GeoIdee, KSL Ingenieure AG, MESSmatik AG)

Flughäfen müssen bei der Ausleuchtung von Flugzeugstandflächen die Richtlinien des Bundesamts für Zivilluftfahrt (BAZL) einhalten. Für die Nutzung dieser Standflächen muss regelmässig beim BAZL eine neue Bewilligung eingeholt werden. Am Flughafen Zürich wurde die dafür nötige Messung bislang manuell durchgeführt.

GeoIdee entwickelte im Verbund mit MovingSensors massgeschneiderte Messelektronik und -software zur gleichzeitigen Messung von Beleuchtungs- und Blendwerten. Mit einem ferngesteuerten Fahrzeug wurden die Ausleuchtungswerte in fünf Richtungen auf grossen Flächen innerhalb kurzer Zeit erfasst (1 ha/15 min). Die Rohdaten werden im Anschluss an die Messfahrt automatisch über eine Datenbank ausgewertet und grafisch sowie tabellarisch für die weiteren Arbeitsschritte aufbereitet.

Beschreibung

Der eigens für diese Anwendung entwickelte Messkopf misst in Kombination mit einem real-time-kinematischem GPS (RTK-GPS) und einer Frequenz von 10 Hz simultan das einfallende Licht von fünf Seiten (vorne, hinten, rechts, links und nach oben in Fahrrichtung des Fahrzeuges).

Die Daten des nach oben blickenden Sensors werden für die Ausleuchtung der Gesamtfläche verwendet. Die seitlich blickenden Sensoren werden für die Bewertung der möglichen Blendung der Piloten verwendet.

Zudem wird mit zwei Kameras, welche nach vorne und nach oben blicken, die Situation erfasst. So können nachträglich detaillierte Beurteilungen von Hindernissen oder Artefakten durchgeführt werden.

Fahrt entlang einer Messlinie und kontinuirliche Messung des einfallenden Lichts an allen fünf Sensoren.

Mit dem Fahrzeug und dem auf 2 m Höhe montierten Messkopf wird der vorgegebene Messraster von 5 x 5 m mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 2 m/s abgefahren. Dies entspricht einer Messung alle 20 cm in den fünf Richtungen sowie zwei Kontrollbildern in zwei Richtungen. Mit der gegebenen Geschwindigkeit und Rasterweite kann in rund 15 Minuten eine Fläche von einem Hektar erfasst werden.

Die Daten werden im Messkopf und in einer Datenbank auf einem Laptop gespeichert, wo sie im geografischen Raum dargestellt werden und der Navigation des Fahrers dienen. Die Darstellung der Messwerte erlaubt zusätzlich auch eine direkte Kontrolle der Daten während der Messfahrt.

Darstellung der Rohdaten des nach oben blickenden Sensors während der Fahrt (grün = dunkel, rot = hell).

Die erfassten Rohdaten werden im Anschluss an die Messfahrt automatisch über die Datenbank ausgewertet und grafisch sowie tabellarisch für die weiteren Arbeitsschritte zu Verfügung gestellt.

Weiterführende Informationen

Projektseite von MovingSensors

Release der GLAMOS-Webplattform

Das Gletschermonitoring Schweiz (GLAMOS) besitzt mit www.glamos.ch ein neues Webportal, das Gletscherdaten aus mehr als 100 Jahren online zur Verfügung stellt. Erstmals sind so diese wichtigen Daten in einfacher und ansprechender Form zugänglich.

Das Portal, unter der Leitung des Geograpischen Institut der Universität Zürich (Gruppe Glaciology and Geomorphodynamics) durch die Firma Meteotest in Bern realisiert, stellt die folgenden Parameter des Gletschermonitorings zur Verfügung: Längenänderung, Massenbilanz, Volumenänderung und das Gletscherinventar. Weitere Parameter wie Fliessgeschwindigkeiten und Firntemperaturen sind in der Planung, bzw. im Aufbau.

Im Hintergrund des Webportals steht eine umfassende PostgreSQL– und PostGIS-Datenbank, welche Yvo Weidmann im Rahmen seiner Arbeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Glaziologie an der VAW der ETH Zürich zwischen 2012 und 2018 konzipiert und aufgebaut hat.

Neben der Möglichkeit, Daten des Gletschermonitorings direkt als Download zu beziehen, stellt eine QGIS-Server-Instanz die verschiedensten räumlichen Daten als Web-Map-Service (WMS) und als Web-Feature-Service (WFS) zu Verfügung. So können sie direkt in jedes GIS-Programm eingebunden werden.

Zusammen mit dem Geoportal des Bundes können die gesamten räumlichen Geodaten des Gletschermonitorings auch direkt im Webbrowser dargestellt und geteilt werden. Mit dem Import der Adresse https://ogc.glamos.ch/sgi können die Daten individuell in den Kartenviewer eingebunden werden.

Inbetriebnahme der Software GeoFaceAcquire im Semmering-Basistunnel

Für die Erstellung von 3D-Modellen der vier Tunnelvortriebsrichtungen im Semmering-Basistunnel in Österreich braucht die Firma Marti Tunnel AG eine zuverlässige Erfassung und Verwaltung der Fotoaufnahmen. Also programmierten wir die Applikation GeoFaceAcquire.

Die Applikation ist auf stabilen und tunneltauglichen Tablets installiert, die wiederum in den jeweiligen Tunnelröhren beim Mannschaftscontainer installiert und über LAN mit dem Baustellenserver verbunden sind.

Um allfällige Fallstricke zu entdecken, fand die Inbetriebnahme der Applikation direkt auf der Baustelle und in den vier Vortrieben statt. Eindrücklich und ungewohnt! Verschiedene kleinere Fragen und Probleme wurden vor Ort diskutiert und behoben. Doch nach einigen anfänglichen Netzwerkproblemen innerhalb der verschiedenen Tunnelröhren wurde ein stabiler Betrieb hergestellt.

Vortrag: Geoinformatik in Tadschikistan

Ist die Arbeit als Geoinformatik im zentralasiatischen Staat Tadschikistan ein abenteuerlicher Traum – oder eher ein nerviger Alptraum?

Zwischen 2009 und 2012 wohnte ich mit meiner Partnerin in Duschanbe, der Hauptstadt Tadschikistans, und arbeitete als selbständiger Geoinformatiker in zahlreichen lokalen und internationalen Projekten.

Drei erlebnisreiche Jahre – geprägt von herzlichen Begegnungen mit Projektmitarbeitern und der spannenden Aufgabe, die Geoinformatik in den verschiedenen Disziplinen und Projekten der internationalen Zusammenarbeit zu etablieren. Doch es gab es auch immer wieder Rückschläge oder Enttäuschungen. Und Konfrontationen mit der noch immer anzutreffenden Sowjet-Mentalität.

Ein Bürgerkrieg, welcher einer ganzen Generation von jungen Ingenieuren und Wissenschaftlern um ihr Studium betrogen hatte, und die allgegenwärtige Korruption erschwerten eine erfolgreiche Durchführung von Projekten im Bereich der Geoinformatik. Doch die Erfahrung zeigte: Gerade kleinere Projekte in der Zusammenarbeit mit lokalen Organisationen konnten durchaus sehr erfolgreich implementiert werden.

Der Fachvortrag „Geoinformatik in Tadschikistan – Traum oder Alptraum?“ beim Geomatik-Alumni-Verein der ETH Zürich fasste drei Jahre Geoinformatik-Erfahrungen in Zentralasien zusammen.

Publikation: Temporale Metadaten swissALTI3D

Mit der immer besseren räumlichen Auflösung der Höhenmodelle der swisstopo werden auch die Begehrlichkeiten immer grösser. Das swissALTI3D mit einer Rasterweite von 2m hat eine solch eindrückliche räumliche Auflösung und Präzision, dass es immer interessanter wird, auch verschiedene Zeitstände dieses Höhenmodelles zu vergleichen. Wo hat sich die Oberfläche wie verändert? Gerade die Glaziologie ist sehr interessiert an möglichst genauen Veränderungen der Gletscheroberflächen.

Aber sind solche Vergleiche und Berechnungen mit dem swissALTI3D überhaupt zulässig? Wie weiss der Benutzer, aus welchem Jahr die zu analysierenden Gitterzellen stammen? Was sagt uns das Release-Jahr der Höhenmodelle?

Ohne sehr detaillierte Kenntnisse über die eigentliche Struktur des swissALTI3D, die Art der Herstellung und der Überarbeitung sowie die möglichen Fallstricke sind solche Analysen nicht durchzuführen. Oder sie führen schnell zu falschen Interpretationen und Schlüssen.

Zusammen mit den Verantwortlichen der swisstopo wurde eine Methodik entwickelt, wie der Faktor Zeit als zusätzliche Dimension bei der Arbeit mit dem swissALTI3D verwendet werden kann und sollte – nachzulesen in der Publikation Temporale Metadaten swissALTI3D von Y. Weidmann, F. Gandor, und R. Artuso im Geomatik Schweiz 10/2018.

Vortrag: QGIS als Lingua franca zwischen Produktion und Nutzung in der Glaziologie

Die Geodaten der Glaziologie an der VAW der ETH-Zürich stammen aus den unterschiedlichsten Quellen. Zum einen werden historische Quellen wie Karten und Beobachtungen ausgewertet, zum anderen werden Luftbilder der swisstopo und Privaten stereoskopisch ausgewertet. Dazu sind sehr spezialisierte Software-Pakete notwendig, welche oft auf ESRI ArcGIS aufbauen.

In einem heterogenen Umfeld wie der Forschung wird aber eine gemeinsame Plattform benötigt, welche die Nutzung der Daten für möglichst alle Forscher erlaubt. Gerade in diesem Umfeld sind Linux und Mac verbreitete Betriebssysteme und werden für aufwendige Modellberechnungen verwendet. Das auf allen drei Plattformen erhältliche QGIS kann dabei die Aufgabe als ideale Lingua franca übernehmen.

Im Rahmen des Workshops «ArcGIS im Zusammenspiel mit Drittprodukten» des ESRI User Forum Schweiz präsentierte ich die Verwendung von QGIS als Lingua franca in der Glaziologie.

Lichtmessungen bei 8 km/h in Delta Süd, Flughafen Zürich

Im Bereich Delta Süd (westlich der Werft-3) des Flughafens Zürich wurden rund 12 neue Flugzeug-Standplätze erstellt und mit neuen LED-Leuchtsystemen ausgestattet.

Bevor die Standplätze in den regulären Betrieb übergeben werden, muss jedoch geprüft werden, ob die international vorgeschriebenen Lichtmengen innerhalb der Standplätze eingehalten werden. Erst nach einer erfolgreichen Messung und Auswertung kann das Bundesamt für Zivilluftfahrt (BAZL) die Betriebsbewilligung erteilen.

Der geforderte Messraster mit einem Punktabstand von 5m umfasste für dieses Gebiet rund 3’600 Messpunkte. An jedem dieser Messpunkt musste die einfallende Lichtmenge von 5 verschiedenen Richtungen gemessen werden.

Um die 3’600 Messpunkte anzufahren, waren rund 10km Fahrstrecke nötig. Bei einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 8km/h benötigten wir für die gesamte Messfahrt knapp eine Stunde, während der an rund 50’000 Positionen die einfallende Lichtmenge aus allen 5 Richtungen gemessen und gespeichert wurden.

Das anschliessende Post-Processing analysierte die Messdaten und aggregierte die 50’000 Positionen auf die 3’600 Messpunkte. Schlussendlich wurden die Datensätze zusammengestellt, welche für die Betriebsbewilligung des BAZL nötig sind.

Vortrag: QGIS als Front-End von grossflächigen in-situ Beleuchtungsmessungen

Bei den Lichtmessungen von grossen Flächen (z.B. Flugzeug-Standplätzen) durch das Team von MovingSensors gilt es, die geforderten Messpunkte genau anzusteuern. Um die Messpunkte zusammen mit der Situation des Geländes, der aktuellen Position sowie der Positionsqualität und den aktuellen Messdaten anzuzeigen, hat sich QGIS als optimales Werkzeug herausgestellt.

Im Rahmen des Anwendertreffens 2018 der QGIS-Anwendergruppe-Schweiz konnten wir unser Konzept und die Verwendung von QGIS als Navigationssoftware präsentieren.

Lichtmessung auf zwei Rädern für den Heli-Pad REGA Kloten

Mitte Februar 2018 nutzte das Team von MovingSensors das stabile und trockene Wetter, um die Lichtmenge und -verteilung weitere Flugzeug-Standplätze am Flughafen Zürich-Kloten zu messen.

Diesmal musste neben der üblichen Messkonfiguration – Messsensor auf dem Autodach und kontinuierliche Befahrung der grossflächigen Flugzeug-Standflächen – auch die Lichtmenge des REGA-Helipads ausgemessen werden. Statt der üblichen Rasterweite der einzelnen Messpunkte von 5m war hier ein Raster von 2.5m gefragt.

Die kleine Rasterweite und die engen Platzverhältnisse forderten eine kreative, wendige Lösung für die Montage des Messsensors. Der Schritt von vier zu zwei Rädern lag nahe… Also konstruierten wir eigens eine Vorrichtung, um den Sensor auf einem Veloanhänger in 2m Höhe zu montieren. Um die Messungen möglichst effizient durchzuführen, wurden die einzelnen Messpunkte dann direkt mit dem Velo angefahren.

Zur Navigation nutzten wir wie üblich die Messkonfiguration QGIS als Navigationssoftware. Das verwendete Tablet wurde mit einer Halterung am Velolenker montiert – so konnte der Operateur die geforderten Messpunkte genau anfahren.

Indoor-Navigation auf dem Prüfstand in der Tunnelbaustelle Gubrist

Was eignet sich besser für einen Praxistest eines Indoor-Navigationssystems als eine Tunnelbaustelle? Sie bietet eine staubige, dunkle und oftmals wenig übersichtliche Situation, in der sich neben der eigentlichen Applikation des Indoor-Navigationssystems auch dessen Praxistauglichkeit sofort testen lässt. Und mit dem ausgedehnten 3D-Passpunktnetz der Vermessung steht auch eine optimale Testumgebung für die Genauigkeit des Systems zur Verfügung.

Die ständig zirkulierenden Lastwagen und Mannschaftswagen führten immer wieder zu Abdeckungen der Positionssender. Damit wurde auch die Stabilität der gemessenen Position getestet: Mit dem verwendeten System und der zusätzlich programmierten Applikationen konnten in der Lage eine Genauigkeit von unter 20cm erreicht werden. Die Höhengenauigkeit war zwar wesentlich schlechter, doch das war auf die nicht optimale vertikale Verteilung der Sender zurückzuführen.

Fazit: Grundsätzlich ein erfolgreicher Test, der für weitere Entwicklungsschritte motiviert!