Web3D und dessen Potenzial zur Visualisierung geologischer Daten

Die schnelle Entwicklung der Computertechnologie erlaubt heute mehr denn je die weit gestreute Verwendung von 3D-Grafiken in der Geoinformation. In der Geologie spielen 3D-Darstellungen eine besonders wichtige Rolle für das intuitive Begreifen der Daten, da sie eine synoptische Darstellung bieten und vom Nutzer interaktiv erkundet werden können. Die Wiener Gewässer Management Gesellschaft mbH (WGM) sucht nach Möglichkeiten, geologische Daten einem breiten Publikum aus sowohl Experten als auch Laien zugänglich zu machen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde dementsprechend untersucht, in wie weit der aktuelle Stand der Technik dies zulässt. Dazu wurde zuerst die Beschaffenheit von 3D-Daten im Allgemeinen betrachtet. Es wurde untersucht, wie Objekte am Computer modelliert und dargestellt werden, und was der derzeitige Forschungsbedarf ist. Verschiedene Ansätze, geologische Daten dreidimensional umzusetzen, werden beschrieben, um einen Überblick über die Anforderungen an solche 3D-Darstellungen zu gewinnen. Für die Frage der Verbreitung und Visualisierung der 3D-Daten wurde das Internet untersucht, und die wichtigsten der vielen Möglichkeiten, die es bietet, werden erläutert. Aufgrund dieser Vorüberlegungen wurde als geeignete Lösung X3D identifiziert. Es wurde unter anderem wegen der Interoperabilität, des offenen ISO-Standards und der X3D-Earth-Komponente ausgewählt. Das gewählte Mittel wurde dann durch die Konstruktion einer geologischen 3D-Karte unter Verwendung von Daten der WGM getestet. Nach der Bewertung der Probleme und Möglichkeiten, die bei der Umsetzung der Visualisierung auftraten, konnte festgestellt werden, dass die Verwendung von X3D zu zufrieden stellenden Ergebnissen führte, die mit anderen Lösungen wahrscheinlich nicht hätten erreicht werden können, auch wenn nicht alle Erwartungen an das Format eingehalten wurden. X3D wird daher für das Vorhaben der WGM empfohlen.Rapid development of computer technology allows the widespread use of 3D graphics in Geoinformation now more than ever. Especially important for geological data, 3D rendering enhances the intuitive grasp of the data and enables the user to interactively explore it. The Wiener Gewässer Management Gesellschaft mbH (WGM) is looking for a solution to distribute their data to a wide range of interested parties, experts and non-experts alike. The first step of this thesis is to examine the nature of 3D data in general, how it is displayed, how objects can be modelled and what the unsolved issues are. Different approaches from the field of geology are introduced to get an overview of the needs and practices that play a role in creating geological 3D models. Then, the internet was taken into consideration for the public distribution and visualization of 3D data and it was found that it offers numerous ways and formats to meet the purpose. Based on these preparational thoughts the second part of the thesis deals with the test of the most promising solution by actually creating a 3D geological map with WGM’s data. X3D was chosen for several reasons, among them interoperability, the status of the ISO-standard and the X3D Earth component. After a discripion of the challenges and possibilities that were encountered during the realization of the visualization it was found that the use of X3D – although not fulfilling all the promises – lead to satisfactory results, that could probably not have been achieved with another technology. Additionally taking into consideration the current developments of X3D the use of this technology was recommended for the purposes of WGM

Integration und Evaluation neuer Medien angewandt in der Lehre der pharmazeutischen Technologie an der Universität Basel : Erfahrungen bei der Entwicklung und Umsetzung

Das Projekt der Erstellung, Integration und Evaluation neuer Medien1 in der Lehre der Pharmazeutischen Technologie an der Universität Basel wurde in 2001 mit der Vergabe der ersten multimedialen Präsentationen als Diplomarbeiten begonnen. Parallel zur Entwicklung der multimedialen Lernangebote wurden fertige Module in den Lehrbetrieb implementiert und durch formative Evaluation begleitet. Diese Vorgehensweise ermöglichte es, Probleme rechtzeitig zu erkennen, Fehlentwicklungen vorzubeugen und die Akzeptanz der Studierenden zu erhöhen. Diese pragmatische Arbeitsweise half auch Entscheidungen für Programme, wie ein internes Lernmanagementsystem und ein Prüfungs- und Selbstevaluationsprogramm, zu treffen. Das Lernen mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologien wird auch E-Learning genannt. Das im Rahmen des Projekts entstandene E-Learning-Angebot umfasst neben einem Lernmanagementsystem mit Informations- und Kommunikationstools, multimediale Präsenzveranstaltungen für disperse, feste und flüssig-sterile Arzneiformen, ein Prüfungs- und Übungsprogramm sowie eine interaktive Formelsammlung mit den für die Pharmazeutische Technologie relevanten Formeln. Zusätzlich zum Einsatz dieser neuen Medien am Institut der Pharmazeutischen Technologie der Universität Basel werden die multimedialen Präsentationen im Rahmen von SCOPES2 (Scientific Co-operation between Eastern Europe and Switzerland) durch die Kooperation der Pharmazeutischen Technologie der Universität Basel mit dem Cybernetic Departement der Mendelyev Universität verwendet. Dazu wurde eine russische Version der Präsentationen hergestellt, die den Studierenden der Faculty of Pharmaceutical Technology der Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia (MUCTR) zur Verfügung steht. Der vorliegende Erfahrungsbericht beschreibt den für die Erstellung relevanten theoretischen Hintergrund sowie die Vorgehensweise bei der Integration und Evaluation der Komponenten des E-Learning Angebots. Die gesamte Projektplanung und die Konzepte waren mit bestimmten Intentionen verbunden. Das erklärte Ziel des Projekts „Integration und Evaluation neuer Medien in der Lehre der Pharmazeutischen Technologie an der Universität Basel“ war und ist es auch weiterhin ein akzeptiertes, leistungsfähiges und bedarfgerechtes E-Learning-Angebot zu realisieren. Die Ergebnisse der durchgeführten Evaluationen und Auswertungen von durchgeführten Lernerfolgskontrollen, welche ebenfalls Bestandteil der vorliegenden Arbeit sind, zeigen –dies sei vorab vorweggenommen- eine positive Beurteilung der Studierende aller Komponenten und eine hohe Akzeptanz sowie gute Motivation, die E-Learning-Angebote zu benutzen

Kontinuum und Konstitution der Wirklichkeit

The work has two parts. The first part is about Peirce and his ideas about the continuum. There are considered the connection of his theory of continuity with his loic and his philosophy. In the second part Peirce's ideas are compared with models of todays logic and mathematics. There is considerd constructive mathematics, the logic of perception from Bell, Blau's Logic of reflection and a model of Myrvold. Then there is developed a new model.Die Arbeit ist in zwei Teile geteilt: Der erste Teil handelt von Peirce Peirce und seiner Theorie des Kontinuums. Darin werden die logischen Voraussetzungen Peirce's betrachtet, und die Verbindung zu seiner Philosophie untersucht. Der zweite Teil beschäftigt sich mit Modellen aus der heutigen Logik und Mathematik, die dem Peirce'schen Kontinuum verwandt sind. Es werden konstruktive Mathematik, die Wahrnehmungslogik Bells, Blaus Reflexionslogik und ein Modell Myrvolds zum Vergleich herangezogen. Aus den gewonnenen Einsichten wird ein neues Modell entwickelt

Automatisierte Bestimmung von Schüttgutvolumen aus Punktwolken

Ziel dieser Diplomarbeit ist es, eine Software zu entwickeln, welche den Benutzer bei der Volumenberechnung aus Punktwolken unterstützt. Dazu werden verschiedene Methoden diskutiert, mit deren Hilfe eine Trennung der Punktwolke in zwei Klassen ('gehört zur Volumenoberfläche' und 'gehört nicht zur Volumenoberfläche') möglich ist. Eine Methode stellt sich, unter bestimmten Bedingungen, als geeignet dar. Mit dieser Methode lässt sich die geforderte Klassifizierung effizient durchführen. Weiterhin gilt es, für die eigentliche Volumenberechnung, Methoden zu analysieren und auf deren Tauglichkeit für die Anwendung in der Punktwolke zu prüfen. Aus diesen Ergebnissen wird ein Verfahren zur Klassifizierung der Scanpunkte und direkt anschließender Volumenmodellerstellung erarbeitet. Die Darstellung des Volumens ist an vorgegebene Rahmenbedingungen, das Verwenden einer bestimmten CAD-Software, gebunden. Mit Hilfe dieser CAD-Software ist eine Darstellungsvariante zu wählen, welche ein zügiges Arbeiten mit dem Volumenmodell ermöglicht. Alle Verfahren und Methoden, einschließlich der dabei auftretenden Probleme werden in Programmcode umgesetzt, damit am Ende eine funktionsfähige, unterstützende Software entsteht.:1 Einleitung 1.1 Thesen / Fragen 1.2 Literatur 1.3 Abgrenzung 2 Grundlagen 2.1 Rahmenbedingungen 2.2 Struktur des Programmierprojektes 2.2.1 Speicherung von Einstellungen / Parametern 2.3 Datengrundlage 2.3.1 Dateiformate der Punktwolkendateien 3 Filterung der Punktwolke 3.1 Das Voxelsystem 3.1.1 Programmierung des Voxelsystems 3.1.2 Speicherung der Voxeldaten 3.2 Filterung mit Hilfe des Voxelsystem 4 Volumenberechnungen 4.1 Erläuterung der verwendeten Säulenprismen 4.1.1 Rasterung der Grundfläche 4.1.2 Umsetzung des Texelsystems als Quadtree 4.2 Einsatz des Texelsystem in der Volumenberechnung 4.2.1 Speicherung der Volumendaten 4.3 Darstellung der Volumendaten 5 Bearbeitungen der Volumendaten 5.1 Füllen von Löchern in der Volumenfläche 5.2 Glätten von Bereichen 6 Die Software in Gänze betrachtet 6.1 Analyse der Effektivität 6.2 Ausblick und AusbauThe intention of this thesis is to develop a software which supports the user in calculating volumes from point clouds. For this purpose, different methods are discussed that allow a separation of the point cloud into two classes (i.e. 'belongs to the volume surface' and 'does not belong to the volume surface'). One method is shown to be suitable under certain conditions. With this method, the required classification can be carried out efficiently. Furthermore, methods for the volume calculation itself are analyzed and tested to ensure that they are suitable for use in the point cloud. Based on these results, a method for the classification of the scan points and the ensuing generation of the volume model are developed. The representation of the volume is bound to given framework conditions, including the use of a specific CAD software. With the help of this CAD software, a representation variant is to be selected which enables a user to easily work with the volume model. All procedures and methods, including the problems that arise in the process, are converted into program code, so that in the end a functional, helpful software is created.:1 Einleitung 1.1 Thesen / Fragen 1.2 Literatur 1.3 Abgrenzung 2 Grundlagen 2.1 Rahmenbedingungen 2.2 Struktur des Programmierprojektes 2.2.1 Speicherung von Einstellungen / Parametern 2.3 Datengrundlage 2.3.1 Dateiformate der Punktwolkendateien 3 Filterung der Punktwolke 3.1 Das Voxelsystem 3.1.1 Programmierung des Voxelsystems 3.1.2 Speicherung der Voxeldaten 3.2 Filterung mit Hilfe des Voxelsystem 4 Volumenberechnungen 4.1 Erläuterung der verwendeten Säulenprismen 4.1.1 Rasterung der Grundfläche 4.1.2 Umsetzung des Texelsystems als Quadtree 4.2 Einsatz des Texelsystem in der Volumenberechnung 4.2.1 Speicherung der Volumendaten 4.3 Darstellung der Volumendaten 5 Bearbeitungen der Volumendaten 5.1 Füllen von Löchern in der Volumenfläche 5.2 Glätten von Bereichen 6 Die Software in Gänze betrachtet 6.1 Analyse der Effektivität 6.2 Ausblick und Ausba

ARCHITECTURE, LANGUAGE, COMPLEXITY : Eight Essays on Architectural Epistemology

Komplexität ist ein genuin architektonisches Problem. Der Begriff von Architektur als einer universellen Praxis bzw. ganzheitlichen Erkenntnisweise enthält bereits im Kern den Begriff 'Komplexität'. Beide Konzepte fallen weithin zusammen – Architektur kann damit als spezifische Denkform des Komplexen betrachtet werden. Das in der Arbeit aufgezeigte Dilemma besteht darin, dass der modernen Architektur ihr ursprünglicher Gestaltungsgegenstand – Komplexität – abhanden gekommen ist: 'Nönnig dekonstruiert zu Recht die hoch aggregierten Begriffe des Raumes und des Entwurfs. Die gesamte Arbeit zeigt, dass die modernen Beschreibungsformen von Komplexität gerade nicht in der Architektur entwickelt sind.' (Prof. Gerd Zimmermann, Weimar). Um dieses Defizit zu beheben und Architektur als eigenständige Wissenstechnik ('Technoepisteme') zu etablieren, wird ausgehend von spezifischen 'Praxis- und Diskursdefiziten' ein Theorieszenario entwickelt, mit dem und in dem Architektur sich als komplexe Wissensform verwirklicht (u.a. Komplexe Systeme, Design Sciences, Operationale Heuristik). 'Vorliegende Arbeit ist der Versuch […] die Architektur gewissermaßen wieder in den Stand zu setzen, der ihr im System des Denkens eigentlich zukommt […] Der Komplexitätsdiskurs in der Architektur ist zurück.' (Prof. Gerd Zimmermann, Weimar)'In his study ARCHITECTURE, LANGUAGE, AND COMPLEXITY, Jörg Rainer Noennig observes that architectural thought is hampered by the inadequacy of traditional architectural concepts [...] To grasp the complex issues of today, we are in dire need of 'languaging' to come up with better tools. [...] The present study represents the first step in the direction of creating a New Organon that will conceptualize the world in terms of processes rather than things.' (Prof. Kari Jormakka, Wien

Diagrammatik der Architektur

Ist das ›unruhige Enzephalogramm‹, mit dem James Graham Ballard 1975 in seinem architekturkritischen Klassiker ›High Rise‹ die Silhouette von London gleichsetzt, schon gelesen worden? Oder selbstkritischer gefragt: Warum kann das Diagramm einen wesentlichen Aspekt zeitgenössischer Bildtheorie darstellen, während diese Kategorie im architektonischen Diskurs immer noch von den komplexen, letztlich aber instrumentell ausgerichteten Ansätzen der 1990er Jahre bestimmt wird? Auf einer Kölner Tagung im Januar 2011 wurde die Diagrammatik der Baukunst unter Berücksichtigung aktueller Ansätze der Bild- und Kulturtheorien neu bewertet. Die in diesem Band publizierten Beiträge aus unterschiedlichen Disziplinen – Architektur, Pädagogik, Kunstgeschichte, Informatik – zu Themenbereichen vom Mittelalter bis zur Gegenwart belegen, dass diagrammatische Darstellungen und Denkmuster in allen Bereichen der Architektur wichtig werden können, sei es für Lehre, Entwurf, Ausführung, Vermittlung oder Analyse. Ihre Fähigkeit, Momente der Operationalität, der Evidenz und der Spur zu vereinen, lassen sie zu einer Gelenkstelle zwischen verschiedenen zeitlichen und räumlichen Manifestationen von Architektur und ihren Medien werden

Umgebungsmodelle und Navigationsdaten für ortsbezogene Dienste in Gebäuden

Ortsbezogene Dienste in Gebäuden (Indoor Location-based Services, I-LBS) sammeln, verarbeiten und stellen Informationen bereit, die in Abhängigkeit der Aufenthaltsorte ihrer Zielobjekte sowie auf der Grundlage eines Umgebungsmodells des jeweiligen Gebäudes berechnet werden. Die Anwendungsbereiche von I-LBS reichen dabei von personenbezogenen Diensten wie z.B. Navigation, ortsbezogenen Benachrichtigungen und Ressourcen-Suche über organisationsbezogene Dienste zur Steuerung und Optimierung von Arbeitsprozessen und Ressourcen bis hin zu Anwendungen, die personen- und organisationsübergreifend Informationen über Zielobjekte und deren jeweilige Umgebungen austauschen. Für die Erzeugung und Nutzung von Umgebungsmodellen ergeben sich mehrere Herausforderungen: Bei der automatischen Erzeugung eines Modells müssen die Eigenschaften eines Gebäudes so erfasst werden, dass dadurch nicht nur Orte gesucht oder kürzeste Wege ermittelt werden können, sondern auch Navigationsdaten für die Berechnung von Navigationsanweisungen zur Verfügung stehen. Dabei stellt sich die Frage, wie ein solches Umgebungsmodell aufgebaut sein muss und wie es sich berechnen lässt. Zur Bereitstellung für verschiedene Dienste wird ein geeignetes Format benötigt, in dem alle relevanten geometrischen, symbolischen und topologischen Informationen über ein Gebäude abgebildet sind. Eine wichtige Rolle spielen dabei auch unterschiedliche Positionierungsverfahren, die miteinander kombiniert werden können und deren heterogene Positionsdaten integriert werden müssen. Für die Realisierung von Indoor-Navigationssystemen besteht sowohl bei stationären als auch bei mobilen Lösungen eine Herausforderung in der Berechnung von dedizierten Navigationsanweisungen. Diese leiten einen Benutzer anhand von textbasierten oder graphischen Hinweisen zu seinem Ziel, dabei können auch Landmarken in die Navigationsanweisungen mit einbezogen werden. Im Rahmen dieser Dissertation werden neue Lösungen für die vorgenannten Probleme aufgezeigt, und die entwickelten Konzepte werden anhand von Simulationen sowie praktischen Umsetzungen diskutiert.Indoor Location-based Services (I-LBS) collect, process and provide information by taking into account the properties of a building and the locations of mobile targets inside. Application scenarios for I-LBS include personal services such as navigation, location-dependent notifications or searching for resources, as well as corporate services for managing and optimizing workflows, and services that combine location data from targets among several organizations. Creating and utilizing a location model involves several challenges: the properties of a building need to be modeled in a way which allows for computations not limited to searching for nearby places or calculating shortest paths, but also include navigation data, which is required for providing navigation instructions. Thus a central question is which information should be included in a location model and how can it be computed. In order to provide location models for different services, an appropriate format is required, which covers the relevant geometric, symbolic and topological information. Also positioning systems play an important part, given that they can be combined with each other and that their heterogeneous position data need to be integrated. Providing intelligible and dedicated navigation instructions poses a challenge for the realization of both stationary and mobile indoor navigation systems. Such instructions guide users to their destination by means of textual or graphical references, which both can be further enriched by incorporating landmarks into the navigation instructions. This dissertation develops new solutions to the above-mentioned problems and the presented concepts are evaluated on the basis of simulations and practical implementations

Erweiterte virtuelle Umgebungen zur interaktiven, immersiven Verwendung von Funktionsmodellen

Dem Erkennen und Verstehen von komplexen Produktabhängigkeiten u. a. durch Visualisierung, auch über die klassischen Domänengrenzen hinweg, kommt eine zentrale Bedeutung, insbesondere während den frühen Konstruktionsphasen, zu. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Prototyp entwickelt, mit dessen Hilfe Funktionsmodelle in virtuelle Umgebungen übertragen und interaktiv genutzt werden können. Dies fördert das interdisziplinäre Gesamtverständnis und unterstützt eine frühzeitige Qualitätskontrolle