Per­so­nen­ver­zeich­nis

Prof. Dr. Thomas Klauer

Prof. Dr. Thomas Klauer

Fachbereich Technik | Fachrichtung Geoinformatik und Vermessung | Professuren
Professor für Raumbezogene Informations- und Messtechnik

Hochschule Mainz
Thomas Klauer
Raum C2.11
Lucy-Hillebrand-Straße 2
55128 Mainz

+49 6131 628-91413

Raumbezogene Informations- und Messtechnik
Lehre in (Geo-) Datenbanken, Projektmanagement, Software-Engineering, Kartographie, Mathematik

Nach Vereinbarung

Vita

2013 - Heute

Professor an der Hochschule Mainz

2014 - Heute

Evaluator und Rapporteur für die Europäische Kommission in H2020

2008 - 2013

Manager und Berater bei bridgingIT

2006 - 2008

Berater und Projektleiter bei Logica CMG

2005 - 2006

Manager bei CIP Ingenierugesellschaft mbH

2000 - 2005

Wissenschaftlicher Mitarbeiter TU Darmstadt

Forschung & Projekte

2014-2015

Indoor-Positionsbestimmung mit Hilfe von iBeacons

2015

Erstellung von Gebäudeplänen aus 3D Daten zur Nutzung für die Indoor Navigation

Das Vorhaben hatte zum Ziel, ein wirtschaftliches Verfahren zur Erstellung von Gebäudeplänen zu untersuchen. So wurde durch die Gruppe eine 3D-Erfassung und Auswertung mittels handgeführtem Low-Cost Scannersystem in Form der
Sensorleiste Kinect durchgeführt. Die abgeleiteten Pläne können neben der Indoor-Navigation u.a. auch zu Zwecken des Building Information Modeling genutzt werden. Hierfür wurden Themen, wie die Kalibrierung des Systems, die Durchführung der Messung mit Schwerpunkt auf SLAM-Verfahren, sowie die anschließende Genauigkeitsuntersuchung und Modellierung der Punktwolke umgesetzt. Die erfassten Gebäudepläne wurden anschließend in eine bereits existenten Smartphone Applikation zur Indoor-Navigation integriert und evaluiert.
Darüber hinaus wurden Messungen mit terrestrischen Laserscannern zur vollständigen und präzisen Innenraumaufnahme durchgeführt. Hierbei wurde mit und ohne Vorhandensein von Targets gemessen, sodass bei der Auswertung ein Vergleich zwischen automatisierten und manuellen Registrierungsverfahren durchgeführt werden konnte. Zusätzlich wurde die Eignung der freien Stationierung mittels Laserscanner mit Hilfe von georeferenzierten Targets untersucht.
Im Anschluss wurden verschiedene Softwareprodukte zur Modellierung der Punktwolken genutzt und evaluiert. Neben dem Low-Cost System wurde ein wirtschaftliches Gebäudeaufmaß mittels Tachymeter, Laserdistanzmessgerät und automatisierter CAD-Software durchgeführt. Die genutzten Systeme wurden in Hinblick auf ihre Genauigkeit, Wirtschaftlichkeit und Zweckmäßigkeit für Innenraumaufnahmen untersucht und verglichen.
http://i3mainz.hs-mainz.de/de/studentenprojekt/erstellung-von-gebäudeplänen-aus-3d-daten-zur-nutzung-für-die-indoor-navigation

2015

Modellierung von 3D-Punktwolken zur Visualisierung mit einem Virtual Reality-System

Die Nutzung von Virtual Reality als Visualisierungs-Technologie wird in den nächsten
Jahren deutlich steigen. Ein Grund hierfür ist die ansteigende Verfügbarkeit von entsprechender Hardware zur Ein- und Ausgabe von VR-Inhalten, aber auch das wachsende
Interesse in der Industrie für neuartige Technologien wie Augmented und Virtual Reality. Beinahe wöchentlich werden Informationen zu neuer Hardware oder VR / AR-Projekten veröffentlicht. Die Begeisterung, welche diese Technologien momentan erfährt, treibt die Entwicklung weiter voran.
In dieser Arbeit wurde die Anwendbarkeit von Virtual Reality in Verbindung mit geodätisch erfassten Inhalten untersucht. Hierfür wurde eine VR-fähige Anwendung erstellt, in der unterschiedliche Arten der Visualisierung einer Punktwolke eingearbeitet wurden. Der Workflow der Auswertemöglichkeiten und die Hintergründe über die Anforderungen um auf die entsprechenden Modelle zu kommen, wurden beschrieben und beispielhaft vertieft. Die Datengrundlage für eine derartige Anwendung ist in der Regel aufbereitet vorhanden, muss aber je nach Art der Visualisierung bis zu einem gewissen Grad für die Verwendung mit einem Head-Mounted Display bearbeitet werden. Wenn der Kunde ohnehin 3D-Rekonstruktionen in Form eines Modells bestellt, beschränkt sich der Arbeitsaufwand auf die Implementierung in die Spiel-Engine und die damit einhergehenden Anpassungen.
Im Ergebnis steht eine Applikation, welche auch auf einer in Vermessungsbüros weit
verbreiteten Workstation flüssig läuft, obwohl diese nicht auf Anwendungen solcher Art ausgelegt sind. Es wurden sowohl Ansätze zur Interaktionsmöglichkeit erarbeitet, wie auch Ideen gegeben, wie die zukünftige Bearbeitung von Punktwolken in einer virtuellen Umgebung mittels HMD ablaufen könnte.
Für den Nutzer stehen bei den in dieser Arbeit entwickelten Prototypen die Visualisierung und Informationsvermittlung der Messdaten im Vordergrund. Die Präsentation in der
Virtuellen Realität soll ergänzend zur Abgabe der meist zweidimensionalen Plänen und Querschnitte dem Kunden das Aufnehmen und Verstehen der Messdaten erleichtern.
Weiterhin ist es ein Mittel zur Kundenbindung, da diese Art der Visualisierung eine
gewisse Faszination ausübt und als moderne Technologie überzeugen kann, und so dem Ergebnis eine höhere Gewichtung verleiht. Dem fachkundigen Bearbeiter wiederum kann bei Erweiterung des Pilotprojekts in naher Zukunft mittels eines Head-Mounted Displays ein innovatives Werkzeug zur Verfügung stehen, das die Navigation innerhalb der
Daten vereinfacht und somit den Zeitaufwand der Auswertung verringern kann.
Allerdings wurden in dieser Arbeit lediglich Ergebnisse erreicht, bei denen der Nutzer in seiner Interaktion deutlich eingeschränkt ist und die alleine dem Informationsaustausch zwischen dem menschlichen Nutzer und Computer dienen. Es ist ihm ausschließlich möglich in der Virtuellen Umgebung zu navigieren und eine simple Streckenmessung durchzuführen. Damit ist das volle Potenzial des VR-Systems noch lange nicht ausgeschöpft. Zukünftige Untersuchungen sollten sich weiter mit Interaktionsmöglichkeiten beschäftigen, vor allem in Hinblick auf die Auswertung von 3D-Punktwolken. Man stelle sich den Geodäten der Zukunft vor, der nicht mehr umständlich mittels Tastatur und Maus durch die Punktwolke navigieren muss, um diese auszuwerten und zu modellieren, sondern stattdessen in die Virtuelle Welt eintaucht und die Messdaten buchstäblich "greifbar" bearbeitet.
Bisher fehlt es noch an einer intuitiven Steuerungseinheit und einem geeigneten Konzept für die Benutzeroberfläche, die ein solches praktisches Arbeiten mit einer Vielzahl an Werkzeugen möglich machen. Mit der Vorstellung des innovativen "Half Moon" Projekts von Oculus VR, das sowohl haptische als auch gestengesteuerte Eingaben ermöglicht, ist jedoch der erste Schritt in diese Richtung gemacht. Es muss allerdings auch eine
entsprechende Entwickler- und Laufzeitumgebung vorliegen, die das Arbeiten mit Punktwolken in der Virtuellen Realität ermöglicht. Dazu sind Spiel-Engines wie Unity nicht ausgelegt, sodass für dieses Problem eine alternative Lösung gefunden oder gar speziell
entwickelt werden muss, bevor diese Vorstellung realisiert werden kann.
In dem genannten Interaktionsszenario kann eine perfekte Virtuelle Realität als perfekte Benutzungsschnittstelle für Software begriffen werden, da der Nutzer einfach so handeln kann, wie er es in der realen Welt gewohnt ist. Er blendet aus, dass er mit einem
Computerprogramm interagiert. Die Vision einer solchen vollendeten Immersion wird vermutlich nie erreicht werden, jedoch können auf der Suche danach wertvolle Ideen
aufkommen und innovative Benutzungsschnittstellen entstehen, die dem Menschen das Arbeiten mit Computern vereinfachen.

2017

Analyse von Techniken und Genauigkeiten von Indoor- Positionierungssystemen für mobile iOS Devices mittels iBeacons

Die Navigation mit Hilfe des Smartphones unter freiem Himmel ist schon zur Selbstverständlichkeit geworden, innerhalb eines Gebäudes ergibt sich allerdings eine andere Situation. Dafür gibt es derzeit zwei vielversprechende Möglichkeiten; zum einen die Ortung durch WLAN Netze, zum anderen durch Beacons. Das sind kleine Bluetooth Low Energy Sender.
Hauptaugenmerk dieser Arbeit liegt auf der Funktion der iBeacons und deren Einsatzmöglichkeiten. Die Beaconsignale werden im Verhältnis der Entfernung zwischen Sender und Empfänger untersucht, die vom Beacon-Hersteller Esimote bereitgestelle Indoor Location App wird auf Genauigkeit überprüft und eine App zur Ortung des Smartphones innerhalb eines Gebäudes wird erstellt.

2015

Indoor- Positionierung und -Orientierung mit einer Augmented-Reality-Anwendung für mobile Endgeräte

Diese Arbeit thematisiert die relevanten Grundlagen und Technologien einer browserbasierten Augmented Reality Anwendung für ein mobiles Endgerät. Zur Posenbestimmung wird ein Hybrides Indoor-Positioning-System (IPS) verwendet. Während mit Hilfe der ARToolKit- Bibliothek die absolute Pose im Raum bestimmt wird, wird mittels Trägheitssensoren die relative Bewegung des Gerätes verfolgt. Die Darstellung der virtuellen Inhalte erfolgt mit der JavaScript-Bibliothek X3DOM.
Die Anwendung wird evaluiert und ein Ausblick für Erweiterungsmöglichkeiten und Einsatzfelder gegeben.

2015

SmartTachy – Entwicklung einer Android Feldrechner APP für Tablet & Smartphone

Gegenstand dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Feldrechners für ein Tablet oder Smartphone mit Android Betriebssystem (BS). Des Weiteren ist eine reibungslose Kommunikation zwischen einem Leica Tachymeter und einem Android System in dieser Arbeit umgesetzt. Die APP deckt alle nötigen Hilfsmittel wie z.B. Kleinpunktberechnung, Geradenschnitt bis hin zur visuellen Darstellung der Neupunkte ab.
Die Entwicklung der APP erfolgt mit der Programmiersoftware „Android Studio 1.3“, welche von Google entwickelt wurde und auf „IntelliJ IDEA“ basiert.
Durch die Freie Stationierung ist die Umrechnung der Messwerte in UTM-Koordinaten möglich.
Die verwendete Hardware für die Umsetzung ist das Tablet „Samsung Galaxy Tab Active (SM-T365)“ und das Tachymeter „Leica TC1102“
Letztlich wird die APP im Feld auf die Funktionalität getestet und im Außendienst verwendet, um die Praxistauglichkeit zu gewährleisten.

2015

Eignung von Computerspielen zur Erstellung von kartografischen Inhalten, insbesondere 3D-Stadtmodellen

Projekte wie Open Street Map haben gezeigt, dass die Einbeziehung von fachfremden Personen in die Generierung von Geodaten gut funktionieren kann. Die hier vorliegende Arbeit soll zeigen, ob dies auch im Bereich der 3D-Stadtmodellierung denkbar ist. Computerspiele haben dabei gegenüber Fachsoftware den Vorteil, dass sie meist günstig und leicht verständlich sind. Damit sprechen sie ein breiteres Spektrum der Bevölkerung an. Die Spiele sollen vom Standpunkt von fachfremden Personen getestet werden, aber auch hinsichtlich der Güte der so entstehenden Geodaten.
Spiele aus unterschiedlichen Genres wurden getestet und mithilfe von vorher festgelegten Kriterien bewertet. Dies zeigte, dass sich viele Spiele nicht für ein solches Projekt eignen, da die im Spiel erzeugten Daten nicht frei zugänglich sind. Minecraft vom Entwickler Mojang ist dabei eine Ausnahme, weshalb mit diesem Spiel exemplarisch verschiedene Gebäude der Realität, unter Anderem das Gebäude der Hochschule Mainz am Standtort Campus, nachgebaut worden sind.
Weiter wurde evaluiert, in welchem Maße sich insbesondere mit Computerspielen generierte Daten zur Konvertierung in 3D-Modelle eignen. Hierzu werden verschiedene Spiele und Datenformate analysiert, notwendige Prozessierungsschritte abgebildet und erzielbare Resultate dargelegt und bewertet.
Als Ergebnis gilt abschließend die Eigenentwicklung eines Konvertierungsprogramms, das am Beispiel des Computerspiels Minecraft und des OGC- und ISO-konformen Datenformats CityGML die zuvor gestellten Anforderungen berücksichtigt und in der Lage ist, ein GIS-kompatibles 3D-Modell aus Spieldaten zu erzeugen.

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