Entwicklung eines strengen Modells zur simultanen Bestimmung von Wasseroberfläche und Gewässerboden in der Photobathymetrie
Titel des Projekts
Entwicklung eines strengen Modells zur simultanen Bestimmung von Wasseroberfläche und Gewässerboden in der Photobathymetrie (PhotoBathyWave)
Kontakt
- Dr.-Ing. Hannes Sardemann (Bearbeitung)
- Dipl.-Ing. Christian Mulsow (Bearbeitung)
- Prof. Dr. habil. Hans-Gerd Maas (Projektleiter)
Projektpartner
- Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. Gottfried Mandlburger und M.Sc. Laure-Anne Gueguen (TU Wien, Department für Geodäsie und Geoinformation, Forschungsbereich Photogrammetrie)
Förderung / Laufzeit
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) / 3 Jahre (Start: 04/2023)
Beschreibung
In diesem Projekt soll ein allgemeiner und vielseitiger Ansatz für die multimediale Photogrammetrie durch offene, dynamische, von Wellen beeinflusste Wasseroberflächen entwickelt werden. Zu diesem Zweck wollen wir sowohl die Form der Wasseroberfläche als auch die Topographie des Gewässerbodens gleichzeitig aus Multiview-Bildern ableiten, was eine strenge geometrische Modellierung der Brechung in der räumlichen Verschneidung mehrerer Strahlen als Voraussetzung für eine präzise Schätzung der Wasserbodenkoordinaten ermöglicht. Anwendungsgebiete sind beispielsweise die luftgestützte Kartierung von Küstengebieten, die UAV-gestützte Kartierung von kleinen Flüssen oder flachen Seen, die Erkennung von Veränderungen an Korallenriffen oder vielfältige Messaufgaben in hydromechanischen Laborversuchsanlagen.
Bei der Anwenung von Multimedia-Photogrammetrie werden die Bildstrahlen der Bildbeochtungen an der Wasseroberfläche gebrochen. Daher sind sie nicht mehr koplanar und das photogrammetrische Modell muss um die Einflüsse der Refraktion erweitert werden. Ist die Wasseroberfläche nicht planar, wird jeder Bildstrahl unterschiedlich gebrochen. Es ist daher notwenig, die Geometrie der Wasseroberfläche zu modellieren (siehe Bild). Bewegt sich die Wasseroberfläche, variiert die Bildposition eines Unterwasserpunktes über die Zeit (siehe Videos).
Schnittpunkt zweier Bildstrahlen, die an einer sinusförmigen Wasseroberfläche gebrochen werden (blau) im Vergleich zu einer flachen Wasseroberfläche (orange) und ohne Wasser (schwarz)
Unterwasserpunkte werden durch eine bewegliche Wasserobefläche gebrochen
Bewegung der entsprechenden Bildpunkte
Relevante Publikationen
Christian Mulsow, Hannes Sardemann, Laure-Anne Gueguen, Gottfried Mandelburger, and Hans-Gerd Maas (2024): Concepts for compensation of wave effects when measuring through water surfaces in photogrammetric applications. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLVIII-2-2024, 289–295, https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLVIII-2-2024-289-2024
Hannes Sardemann, Christian Mulsow, Laure-Anne Gueguen, Gottfried Mandlburger, and Hans-Gerd Maas (2024): Multimedia Photogrammetry with non-planar Water Surfaces – Accuracy Analysis on Simulation Basis. Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci., XLVIII-2-2024, 363–369, https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLVIII-2-2024-363-2024