New approaches for real time traffic data acquisition with airborne systems

ABSTRACT: The topic of the paper is the adaptation of airborne remote sensing techniques and methodology in transportation. All traffic relevant applications require real-time derivation of traffic flow describing parameters. This paper illustrates approaches in hard and software for fulfilling these demands. Two systems for traffic data collection for different operations will be explained and detailed information for online georeferencing, real-time pattern recognition, speed measurement and car classification will be given. The results will be shown and discussed. As a short outlook necessary enhancements and possible sensor extensions will be presented

Four years of ocean colour remote sensing with MOS-IRS

The imaging spectrometer MOS on IRS-P3 was launched in March 1996 as the first example of a new generation of ocean colour sensors. It consists of three different spectrometers in the visible/near-infrared spectral region with 18 channels. The IRS-P3 mission is focused on the remote sensing of case 2 water, particulary the derivation of different water constituents in coastal waters. Due to the more complex spectral behaviour of case 2 water, a new methodological approach was developed which works directly with satellite measured top-of-atmosphere radiance and accounts for the correlation of the different water constituents as well as for the spectral shape. This paper gives an overview of the mission, the scientific goals and the development and improvement of the retrieval algorithms. The potential of the algorithm is demonstrated and examples of selected European coasts are shown. Derived maps of water constituents are presented

Lumos - ein neuartiges System zur luftgestützten Verkehrsdatenerfassung

Das steigende Verkehrsaufkommen in Ballungsräumen stellt immer höhere Anforderungen an die Optimierung des resultierenden Verkehrsflusses und erfordert daher auch eine neue Qualität der Verkehrsdatenerhebung. Traditionelle Verfahren der Verkehrsdatenerhebung für das Managements des motorisierten Verkehrs beruhen im Wesentlichen auf Durchflussmessungen an strategischen Querschnitten im Straßennetz. Diese Messungen erfassen immer nur die Verkehrssituation an einzelnen Punkten. Das Institut für Verkehrsforschung des Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt verfolgt zur Verbesserung der Datengrundlage im Verkehrsmanagement den Ansatz zur luftgestützten Verkehrsdatenerfassung. Gefördert vom BMBF wurde mit Partnern ein System zur zeitnahen luftgestützten Verkehrslageerfassung in seiner Gesamtkette konzipiert, realisiert und in Berlin demonstriert. Ein auch nur annähernd flächendeckendes Netz terrestrischer Sensoren in einem Ballungsraum ist mit sehr großem finanziellem Aufwand in Errichtung und Wartung verbunden und wird daher nur selten vollständig und meist nur schleppend umgesetzt. Das Konzept von LUMOS bietet eine flexibel einsetzbare Alternative bzw. Ergänzung zu bestehenden Systemen

USE OF GIS METHODOLOGY FOR ONLINE URBAN TRAFFIC MONITORING

Main goal of traffic management is the optimisation of trafic flow. This aim is based on possession of precise traffic describing data and parameters. Two dimensional traffic data acquisition becomes a research emphasis of German Aerospace Center (DLR)s Institute of Transport Research to improve these data basis. Data sources are ground based like floating car data as well as airborne remote sensing data and the developed procedures are appropriate to support trafic management effectively. A preliminary real time system for airborne traffic monitoring (ATMS) was already successful proved to collect traffic data on demand. The whole chain of the system extends from the sensor technology - including a stabilized platform and image processing, via the data transmission to the ground - to a traffic center for the further processing of images in which the information will be refined with prognosis tools. An open interface ensures a multi-facetted utilization of the information by multiple user groups. The data processing is based on a commercially available dibital map. Practical tests showed that the quality of traffic flow data extraction will increase significantly by improving the digital map basis. The aim of the work presented here is to use heterogeneous image data, especially high resolution satellite data (Quickbird, Ikonos) to extend the a priory knowledge for implementation into the monitoring system. In parallel the image data from ATMS can be evaluated in focus of problems o description and assessment of the urban space. Consequently a GIS platform seems to be an adequate tool to implement, process, analyse and visualise the actual geo-data. Special GIS data products are availble or simulations or analysis and merge of sociodemographic and socioeconomic structure data (people and pixels), and the methodology can be adopted for real-time applications like ATMS. Additionally the GIS System offers the opportunity to implement and manage the historical traffic flow data generated and derived from all data collecting systems (terrestrial, airborne and spaceborne sensors). In front of this background the paper will present the analysis of existing Satellite and ATMS data for the region of Berlin. As a first step the applicationof a vegetation detection algorithm will be shown. This results in an information layer concerning structures of trees at or near street areas and will eliminate an essential disturbance factor at real time airborne data collection and will therefore enhance the validity of the derived data. Since at the moment the digital map will not account for parking areas, high resolution remote sensing data will be analysed to extract accordant information layer for future applications. The implementation of the extended a priory knowledge into both the ATMS as well as the GIS will be presented and the improvements will be demonstrated

Airborne camera experiments for traffic monitoring

Prediction of traffic, dynamic routing, off board navigation and a standardisation of traffic flow parameters are the cornerstones of modern intelligent transport systems. The development of such systems requires intelligent data acquisition from different sensors and platforms. Due to its spatial and temporal flexibility airborne sensors can provide useful information beside existing systems, e.g. induction loops and vehicle probes data etc. DLR is involved in two projects proving the gain of using aerial images for traffic monitoring – “LUMOS” and “Eye in the sky”. For LUMOS an infrared camera system was used in combination with an inertial measurement unit (IMU) onboard an airplane. The project “Eye in the sky” provides an opportunity to evaluate the relevance of image data captured by a zeppelin and a helicopter. A high resolution digital camera and an inertial measurement unit mounted on an airborne platform were used to provide images and attitude data. In both projects, images were transmitted to a ground station, georeferenced and processed in order to extract user relevant traffic information. The whole procedure is realized in real time. Within the projects a variety of different sensors and platforms were used. This allows a validation of several configurations helping DLR in opening up new perspectives for traffic monitoring in future

New approaches for real time traffic data acquisition with airborne systems

The topic of the paper is the adaptation of air borne remote sensing in transportation. It describes two systems for traffic data collection for different uses. All applications require real-time derivation of traffic flow parameters and this paper illustrates the approaches in hard and software for fulfilling these demands. It shows detailed information for online georeferencing, real-time pattern recognition, speed measurement and car classification. The results will be shown and discussed. In a short outlook a different approach is outlined and necessary enhancements are shortly described

LUMOS - Airborne Traffic Monitoring System

In this project a system for realtime airborne areal traffic monitoring has been designed, implemented and demonstrated in Berlin. The system encompasses the following steps: image and attitude recording aboard an aircraft, image preprocessing and transfer to ground, further image processing for extracting the traffic data and aggregation of traffic data and their input into newly developed simulation and prognosis tools to close the gaps between overflights. The system is completed by an open interface to service companies that support end users with traffic information and recommendations. The technological challenges were on the software side the development of appropriate fast image processing methods and new traffic simulation and prognosis tools and on the hardware side the integration of all components and subsystems to a working complete system. A major aim of the project was the comparison of the new approach with established methods of traffic monitoring w.r.t. accuracy and efficiency. For validating the complete LUMOS concept and its implementation a flight campaign was performed by the DLR-Institute of Transport Research and the other projects partners in the area of Berlin in May 2003. First results of comparison of airborne and conventional traffic measurements are presented in this paper. Besides DLR, the following partner collaborate within LUMOS: IQ-Wireless, ScanDat, Teltec Telematik, BLIC, Fraunhofer Institute of Computer Architecture and Software Technology and Forschungs- und Anwendungsverbund Verkehrssystemtechnik Berlin (FAV)

LUMOS - Luftgestütztes Verkehrsmonitoring-System

Im Rahmen des Vorhabens wurde ein System zur zeitnahen luftgestützten flächigen Verkehrslageerfassung konzipiert, realisiert und in Berlin demonstriert. Das System umfasst dabei die Bild- und Lageaufzeichnung im Flugzeug, die Bildvorverarbeitung und -übertragung zum Boden, die weitere Bildverarbeitung bis zur Extraktion der verkehrsrelevanten Daten, die Aggregierung der Verkehrsdaten und deren Einspeisung in neu entwickelte Simulations- und Prognosetools, um zwangsläufig auftretende zeitliche Lücken in der Befliegung schließen zu können. Den Abschluss bildet die offene Schnittstelle zu Dienstleistungsunternehmen, die Endkunden mit Verkehrsinformationen und -empfehlungen versorgen. Die zentralen technologischen Herausforderungen lagen auf der Softwareseite in der Entwicklung geeigneter schneller Bildverarbeitungsverfahren und neuer Verkehrssimulations- und Prognosetools; hardwareseitig in der Integration aller Komponenten und Subsysteme zum funktionierenden Gesamtsystem. Ziel des Projektes war ebenfalls die vergleichende Betrachtung dieses neuartigen Verfahrens mit bewährten Methoden der Verkehrsdatenerhebung hinsichtlich Genauigkeit und Effektivität. Im Rahmen der Validierung des gesamten Konzeptes LUMOS und dessen technischer Realisierung wurde im Mai 2003 vom DLR-Institut für Verkehrsforschung zusammen mit den Projektpartnern eine Befliegungskampagne im Großraum Berlin durchgeführt. Die ersten Ergebnisse der Vergleichsanalyse von luft- und bodengestützten Verkehrsmessungen werden in dieser Arbeit im Rahmen der Verkehrswissenschaftlichen Tage präsentiert. An dem Projekt LUMOS sind neben dem DLR folgende Partner aus Berlin und Brandenburg beteiligt: IQ-Wireless, ScanDat, Teltec Telematik, BLIC sowie Fraunhofer Gesellschaft FIRST. Mit dem Aufbau des Anwendungszentrums Intermodale Verkehrstelematik als Wachstumskern im Sinne des entsprechenden BMBF Programms ist der Netzwerkmanager "Forschungs- und Anwendungsverbund Verkehrssystemtechnik Berlin FAV" beauftragt

Der Kleinsatellit BIROS in der FireBIRD Mission

Dieser Bericht enthält eine detaillierte Abhandlung des gesamten Entwicklungsprozesses des Bi-spektralen Infrarot-Optischen Systems (BIROS) in der FireBIRD Mission, beginnend mit der wissenschaftlichen Aufgabenstellung zur Detektion und Bewertung von Hochtemperaturereignissen (HTE) aus dem Weltraum über die Auslegung des IR-Kamerasystems als primäre Nutzlast von BIROS, seiner Sekundärnutzlasten, des BIROS Satellitenbusses, dem Nutzerinterface zur Datenanforderung bis hin zu ausgewählten Anwendungsbeispielen der FireBIRD Datenprodukte. Es wird neben der technischen Beschreibung der Subsysteme des Satelliten und der bi-spektralen IR-Kamera, mit Bändern im mittleren Infrarot (MIR) und im thermalenInfrarot (TIR) die adaptive Anpassung der radiometrischen Dynamik der IR-Signaltrakte erklärt. Diese stellt ein Alleinstellungsmerkmal dar im Hinblick auf die bildhafte Erkennung und Bewertung von Feuern oder heißer Lava, welche Temperaturen zwischen 300 °C und 1300 °C erreichen, im sogenannten Sub-Pixelbereich. Anhand von verschiedenen Anwendungsbeispielen wird aufgezeigt, dass mit der IR-Kamera kleine Feuer von nur 10 m2 Ausdehnung zu erkennen sind und gleichzeitig bei der Beobachtung von riesigen Busch-bränden oder groß- flächigen Lavaströmen die IR-Kamera Signaltrakte nicht 'in die Sättigung' gehen, d.h. das Feuersignal nicht begrenzen. Aus der Beobachtung HTE einerseits und von NormalTemperatur-Phänomenen (NTP) konnten die adaptiven Dynamikbereiche für die MIR- und TIRBänder der Kamera nachgwiesen werden, die von keinem anderen IR-Kamaerasystem eines Kleinsatelliten bekannt sind. Die mit BIROS gesammelten Erfahrungen erlauben Schlussfolgerungen für zukünftige Kleinsatellitenmissionen zur räumlich und radiometrisch höher auflösenden Erdbeobachtung im MIR und TIR