Ausgangssituation
In Österreich werden am Bundesforschungszentrum für Wald (BFW) und am Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen (BEV) mit Hilfe von sogenannten Image-Matching (IM) Methoden aktuelle Oberflächenmodelle (aufbereitet im BEV) und kolorierte 3D-Punktwolken in einer Auflösung von 20 cm (aufbereitet im BFW) aus den Luftbildern für gesamt Österreich erstellt. Daraus lassen sich wertvolle räumliche Informationen wie Vegetationshöhen, Vegetationsstrukturen, Gebäudehöhen, usw. ableiten. Für die Waldforschung, Waldbewirtschaftung und die behördliche Tätigkeit im Rahmen des Forstgesetzvollzuges werden die 3D- Punktewolke und das Oberflächenmodell bereits jetzt intensiv eingesetzt. Allerdings haben die bis dato erstellte Image-Matching Produkte unterschiedliche Schwerpunkte in ihren Zielsetzungen BEV (städtischer Bereich) und BFW (Wald) beziehungsweise sind sie für landwirtschaftliche Fragestellungen nicht ausreichend vorhanden. Zusätzlich ergeben sich große Verzögerungen bei der Bereitstellung dieser Daten, da die derzeitige Berechnungszeit für 1/3 der österreichischen Fläche ca. ein Jahr beträgt. Die Performance ist durch die Lizenzierungsstrategie der Softwarefirmen auf eine beschränkte Anzahl von CPU Kernen limitiert. Durch die im Projekt geplante Umstellung des Workflows, dem Einsatz von Grafikkartenbeschleunigern und der Rechenlastverteilung auf mehrere Server (Berechnung im Cluster) anstelle der bisherigen Berechnung durch einzelne Workstations soll die Rechenzeit im Rahmen des Projektes wesentlich beschleunigt werden, was zu deutlich kürzeren Aktualisierungszeiten führen würde. Das Image-Matching verwendet Bilder, die im Zuge der standardmäßigen Orthophotokooperation gewonnen werden. Das Oberflächenmodell ist ein Produkt, welches ohne zusätzliche Befliegungen und daher kostengünstig erzeugt werden kann. Aktuell ist diese Methode noch ein wertvolles Nischenverfahren. Das Ziel dieses Projektes ist es ein aktuelles Oberflächenmodell, das in hoher Genauigkeit mit kürzeren Aktualisierungsraten zu geringeren Kosten und damit für breitere Anwendungen verfügbar zu machen.
Zielsetzung
Ziel ist die Entwicklung von Verfahren zur Ableitung einer Punktwolke und Erstellung eines Digitalen Oberflächenmodells (DOM) aus den Luftbildern der Orthophoto (DOP) Kooperation mit Fokus auf dem land- und forstwirtschaftlichen Bewuchs. Die Berechnungen sollen mit Einsatz von Rechenzentrumstechnologie erfolgen – Berechnungen im Cluster, linear skalierbarer Speicher. Wichtigster Erfolgsfaktor ist eine performantere Verarbeitung auf Basis der GPU mit stark parallelisiertem Design anstelle der bisherigen Berechnung durch die CPU. Ziel ist es, damit eine schnellere Verfügbarkeit der Modelle zu erreichen mit hoher Genauigkeit unter Reduktion der Durchlaufzeiten und damit eine schnellere Verfügbarkeit der Luftbilddaten. Nach der Datenlieferung an die AMA wird die Eignung der Modelle für die Aufgabenbereiche der Agrarmarkt Austria geprüft. Hauptziel ist die Unterstützung der automatisierten Objekterkennung im Bereich des Invekos-GIS und somit der kosteneffizienteren Analyse. Die AMA hat die bereits bestehenden Image-Matching Modelle für die bisher nötigen Anwendungsbereiche als nicht ausreichend hinsichtlich der Genauigkeit befunden und setzt diese daher aktuell nicht für die Förderungsabwicklung ein. Die bis dato erstellten Image-Matching-Produkte haben unterschiedliche Schwerpunkte in ihren Zielsetzungen BEV (städtischer Bereich) und BFW (Wald). Daher könnte das geplante Modell die Lücke im landwirtschaftlichen Bereich schließen. Mit der neuen Methode ist in kürzerer Zeit ein höherauflösendes und genaueres Oberflächenmodell möglich und könnte für die Abwicklung von Förderungsanträge herangezogen werden. Ein weiteres Ziel ist die Weitergabe der Erkenntnisse an kooperierende Stellen und im Rahmen der Ressort GIS Koordination des BML sowie im Rahmen von Bund/Länder Kooperationen.
Arbeiten 2022
Seitens des BML erging 2022 der Auftrag, einen einfachen Zugriff auf die Luftbilder zu gewährleisten sowie für eine langfristige Nutzbarkeit der Rohdaten zu sorgen. Zudem wurde ersucht, die im Zuge des Projekts entstandene Test-Infrastruktur vorerst in Betrieb zu belassen und weiter zu warten. Für den einfachen Zugriff wurde ein zentraler Luftbildspeicher aufgebaut, der mit einer geplanten Nutzungsdauer von 5 Jahren Mitte 2022 in Betrieb ging. Mit einer Langzeitarchivierung der Rohdaten auf LTO Bänder wurde begonnen. Fachlich wurde eine Kooperation mit dem BEV vereinbart. Im 1. Schritt wurden erste DEM Berechnungen intensiv verglichen und Erfahrungen hinsichtlich der Feineinstellungen im Image Matching Prozess ausgetauscht.
Die Kooperation und der Erfahrungsaustausch mit dem BEV soll fortgesetzt und wenn möglich auch das BFW eingebunden werden. Ziel ist eine Optimierung der Workflow und Prozessierungsparameter um bei annähernd gleicher Qualität schneller Ergebnisse bereit stellen zu können.
Die Langzeitarchivierung der Rohdaten auf LTO Bänder wird fortgeführt. Aufgrund der Datenmenge und der teilweise sehr alten Datenträger wird das noch mehrere Jahre dauern.
Die Verwaltung der Datenträger wird ins Bibliothekssystem überführt.
Anmerkung
Erfolgt ein Zuschlag des eingereichten FFG Projektes wird die Testumgebung durch stärkere Hardware ersetzt und der Aufwand für das Projekt steigt auf den im Projektantrag definierten Umfang.
Zeitplan
Projektbeginn: 01/2021
Projektende: 12/2023, wahrscheinlich Umwandlung in ein Dauerprojekt
