2024-03-28T13:23:54Z
http://sdvcmr-prod-oai01:8080/oai/
oai:qucosa:de:qucosa:12005
2021-03-29T08:26:57Z
qucosa:ubl
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Local Thermal Equilibrium on Curved Spacetimes and Linear Cosmological Perturbation Theory
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-117472
eng
In this work the extension of the criterion for local thermal equilibrium by Buchholz, Ojima and Roos to curved spacetime as introduced by Schlemmer is investigated. Several problems are identified and especially the instability under time evolution which was already observed by Schlemmer is inspected. An alternative approach to local thermal equilibrium in quantum field theories on curved spacetimes is presented and discussed. In the following the dynamic system of the linear field and matter perturbations in the generic model of inflation is studied in the view of ambiguity of quantisation. In the last part the compatibility of the temperature fluctuations of the cosmic microwave background radiation with local thermal equilibrium is investigated.:1. Introduction 5
2. Technical Background 10
2.1. The Free Scalar Field on a Globally Hyperbolic Spacetime . . . . . . 10
2.1.1. Construction of the Scalar Field . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.2. Algebra of Wick Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.3. Local Covariance Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2. Local Thermal Equilibirum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.1. Global Thermodynamic Equilibrium - KMS States . . . . . . 21
2.2.2. Local Thermal Observables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.3. LTE on Flat Spacetime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.4. LTE in Cosmological Spacetimes . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3. Linear Scalar Cosmological Perturbations . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.1. Robertson-Walker Cosmology . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.2. Mathematical Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.3.3. Technical Framework and Formulae . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3.4. The Boltzmann Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.3.5. The Sachs-Wolfe Effect for Adiabatic Perturbations . . . . . . 49
3. Towards a Refinement of the LTE Condition on Curved Spacetimes 54
3.1. Non-Minimal Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.1.1. Commutator Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1.2. KMS Two-Point Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.1.3. Balanced Derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2. Conformally Static Spacetimes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2.1. Conformal KMS States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.2. Extrinsic LTE in de Sitter Spacetime . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3. Massive Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3.1. Properties of the Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3.2. Bogoliubov Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.3.3. Thermal Observables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.4. Towards an Alternative Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.4.1. Problems and Open Questions Concerning LTE . . . . . . . . 92
3.4.2. Dynamic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.4.3. Positivity Inequalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.4.4. Macroobservable Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.5. An Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4. Cosmological Perturbation Theory 105
4.1. Dynamics of Perturbations in Inflation . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.1.1. CCR Quantisation is Ambiguous . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.1.2. Canonical Symplectic Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.1.3. The Algebraic Point of View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.2. LTE States in Cosmology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.2.1. The Link to Fluid Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.2.2. Incompatibility of LTE with Sachs-Wolfe Effect . . . . . . . . 125
5. Conclusion and Outlook 131
A. Technical proofs 136
A.1. Proof of Lemma 3.2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
A.2. Proof of Lemma 3.2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
A.3. Proof of Lemma 3.4.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
A.4. Idea of Proof for Conjecture 3.4.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
B. Introduction to Probability Theory 146
Bibliography 150
Correction of Lemma 3.1.2 155
In dieser Arbeit wird die von Schlemmer eingeführte Erweiterung des Kriteriums für lokales thermisches Gleichgewicht in Quantenfeldtheorien von Buchholz, Ojima und Roos auf gekrümmte Raumzeiten untersucht. Dabei werden verschiedene Probleme identifiziert und insbesondere die bereits von Schlemmer gezeigte Instabilität unter Zeitentwicklung untersucht. Es wird eine alternative Herangehensweise an lokales thermisches Gleichgewicht in Quantenfeldtheorien auf gekrümmten Raumzeiten vorgestellt und deren Probleme diskutiert. Es wird dann eine Untersuchung des dynamischen Systems der linearen Feld- und Metrikstörungen im üblichen Inflationsmodell mit Blick auf Uneindeutigkeit der Quantisierung durchgeführt. Zuletzt werden die Temperaturfluktuationen der kosmischen Hintergrundstrahlung auf Kompatibilität mit lokalem thermalem Gleichgewicht überprüft.:1. Introduction 5
2. Technical Background 10
2.1. The Free Scalar Field on a Globally Hyperbolic Spacetime . . . . . . 10
2.1.1. Construction of the Scalar Field . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.1.2. Algebra of Wick Products . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.1.3. Local Covariance Principle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2. Local Thermal Equilibirum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.1. Global Thermodynamic Equilibrium - KMS States . . . . . . 21
2.2.2. Local Thermal Observables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.2.3. LTE on Flat Spacetime . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.2.4. LTE in Cosmological Spacetimes . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.3. Linear Scalar Cosmological Perturbations . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.1. Robertson-Walker Cosmology . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.3.2. Mathematical Background . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.3.3. Technical Framework and Formulae . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3.4. The Boltzmann Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.3.5. The Sachs-Wolfe Effect for Adiabatic Perturbations . . . . . . 49
3. Towards a Refinement of the LTE Condition on Curved Spacetimes 54
3.1. Non-Minimal Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3.1.1. Commutator Distribution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
3.1.2. KMS Two-Point Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.1.3. Balanced Derivatives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
3.2. Conformally Static Spacetimes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
3.2.1. Conformal KMS States . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.2.2. Extrinsic LTE in de Sitter Spacetime . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3. Massive Fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3.1. Properties of the Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
3.3.2. Bogoliubov Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
3.3.3. Thermal Observables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.4. Towards an Alternative Concept . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
3.4.1. Problems and Open Questions Concerning LTE . . . . . . . . 92
3.4.2. Dynamic Equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
3.4.3. Positivity Inequalities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.4.4. Macroobservable Interpretation . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.5. An Application . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
4. Cosmological Perturbation Theory 105
4.1. Dynamics of Perturbations in Inflation . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.1.1. CCR Quantisation is Ambiguous . . . . . . . . . . . . . . . . 106
4.1.2. Canonical Symplectic Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111
4.1.3. The Algebraic Point of View . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
4.2. LTE States in Cosmology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.2.1. The Link to Fluid Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
4.2.2. Incompatibility of LTE with Sachs-Wolfe Effect . . . . . . . . 125
5. Conclusion and Outlook 131
A. Technical proofs 136
A.1. Proof of Lemma 3.2.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
A.2. Proof of Lemma 3.2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
A.3. Proof of Lemma 3.4.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141
A.4. Idea of Proof for Conjecture 3.4.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
B. Introduction to Probability Theory 146
Bibliography 150
Correction of Lemma 3.1.2 155
info:eu-repo/classification/ddc/539
ddc:539
info:eu-repo/classification/ddc/519
ddc:519
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Mathematische Physik ; Algebraische Quantenfeldtheorie ; Allgemeine Relativitätstheorie ; Thermodynamik ; Kosmologie
Mathematische Physik, Algebraische Quantenfeldtheorie, Gekrümmte Raumzeit, Allgemeine Relativitätstheorie, Thermodynamik, Kosmologie, Inflation
Mathematical Physics, Algebraic Quantum Field Theory, Curved Spacetime, General Relativity, Thermodynamics, Cosmology, Inflation
Eltzner, Benjamin
Verch, Rainer
Fredenhagen, Klaus
Universität Leipzig
2013-07-16
2012-12-07
2013-05-29
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A12005
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A12005/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:18210
2021-03-29T09:42:43Z
qucosa:ubc
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Formation of Small Hydrocarbon Ions Under Inter- and Circumstellar Conditions: Experiments in Ion Traps
urn:nbn:de:swb:ch1-200401322
eng
Using ion-trapping techniques, selected laboratory experiments on ion-molecule reactions of astrophysical interest have been performed. For the first time a carbon beam source has been integrated into an ion trapping machine for studying collisions between ions and neutral carbon atoms and molecules. Results are presented for the interaction of D3+ ions stored in a ring-electrode trap (RET), with a beam of hot neutral carbon molecules, Cn (n = 1, 2, 3). The measured reaction rate coefficients are up to a factor two smaller than values presently used in astrophysical models. In order to complete our knowledge about the ion chemistry involving three carbon atoms, detailed investigations of reactions of C3+, C3H+ and C3H3+ with H2 and HD have been performed between 15 K and room temperature. These studies have been performed in a second apparatus, a variable-temperature 22-pole trap machine (VT-22PT).
Results include reactive collisions, deuteration and radiative association. It is discussed in connection with the increase in lifetime of the C3+ + H2 collision complexes with falling temperature, what could be responsible for producing more C3H+ at 15 K. Tunneling is excluded. In C3+ + HD collisions an isotope effect has been detected, the C3D+ product ions being slightly more abundant than C3H+. Comparison of the reaction of C3H+ primary ions with HD and H2 gas revealed that the deuterated molecules are significantly more reactive. The process of radiative association of C3H+ and for the first time of C3+ with hydrogen molecules has been observed. An analysis of the data shows that radiative association becomes slower, if the neutral reactant is deuterated. Finally, the theoretical prediction from ab initio calculations that C3H3+ does not exchange an H for a D in collisions with HD, has been proven in an ion trap experiment. Careful analysis of all competing processes allows the conclusion that the rate coefficient is smaller than 4x10-16 cm3s-1 at 15 K.
Unter Verwendung von zwei Speicherapparaturen wurden ausgewählte, astrophysikalische wichtige Ionen-Molekülreaktionen untersucht. Durch die Kombination einer Kohlenstoffquelle mit einem Ionenspeicher, in dem so Reaktionen zwischen Ionen und Kohlenstoffmolekülen oder -atomen untersucht werden können, wurde Neuland betreten. Es werden Ergebnisse vorgestellt für die Reaktion von D3+ Ionen, die in einem Ringelektrodenspeicher gefangen sind, mit einem Strahl von heißen Cn (n = 1, 2, 3). Die gemessenen Ratenkoeffizienten sind nur halb so groß wie die Werte, die in astrophysikalischen Modellen verwendet werden. Um die Kenntnis über alle möglichen Reaktionen, bei denen drei C-Atome beteiligt sind, abzurunden, wurden zwischen 15 K und Zimmertemperatur die Reaktionen zwischen C3+, C3H+ und C3H3+ Ionen mit H2 und HD in vielen Details untersucht. Diese Experimente wurden in einer zweiten Apparatur durchgeführt, in der ein temperaturvariabler 22-Polspeicher das zentrale Element ist (VT-22PT).
Berichtet werden Ergebnisse zu reaktiven Stößen, zur Deuterierung von Kohlenwasserstoffen und zur Strahlungsassoziation. In der Diskussion bleibt offen, was - in Verbindung mit der von 300 K zu 15 K zunehmenden Lebensdauer - der Grund dafür sein kann, daß die Bildung des exothermen Produkts C3H+ anwächst. Der Tunneleffekt scheidet aus. Bei der Reaktion C3+ + HD wurde ein Isotopeneffekt beobachtet, das C3D+ Produkt wird etwas häufiger gebildet als C3H+. Ein Vergleich der Reaktion zwischen C3H+ Ionen mit HD bzw. H2 zeigt, daß das deuterierte Molekül wesentlich reaktiver ist. Es wurden Ratenkoeffizienten für die Strahlungsassoziation von H2 Molekülen mit C3H+ und erstmals mit C3+ Ionen gemessen. Die Auswertung der Daten zeigt, dass der Prozeß langsamer abläuft, wenn der neutrale Stoßpartner deuteriert ist. Schließlich wurde experimentell die theoretische Vorhersage überprüft, dass C3H3+ keinen H-D Austausch mit HD eingeht. Eine sorgfältige Analyse aller konkurrierenden Prozesse ergab, dass bei 15 K der Raten koeffizient kleiner als 4x10-16 cm3s-1 ist.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
C3+
C3D+
radiative association
C3HD
deuteration
hydrogenation
interstellar molecules
ion-molecule reaction
ion-trap
laboratory astrochemistry
neutral carbon molecules
Savić, Igor
Gerlich, Dieter
Seifert, Gotthard
Glosik, Juraj
Technische Universität Chemnitz
2004-09-02
2004-09-02
2004-08-26
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A18210
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A18210/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A18210/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:19240
2021-03-29T09:56:41Z
qucosa:ubc
doc-type:lecture
doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:520
openaire
Open-Source-Tools für Amateurastronomen
urn:nbn:de:bsz:ch1-200901933
ger
Bekanntlich gibt es für fast jede erdenkliche Aufgabe ein Open-Source-Programm. Bis auf einige Ausnahmen ist das Angebot an Software für Amateurastronomen allerdings recht unübersichtlich. Der Vortrag soll deshalb eine Übersicht über verschiedene Software-Projekte geben, die für Astrofotografie und astronomische Beobachtungen nützlich sind. Einfache Demonstrationen werden die Einsatzmöglichkeiten dieser Programme verdeutlichen und sollen dazu anregen, den Nachtimmel selbst mit Feldstecher und Kamera zu erkunden.
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Amateurastronomie
Astrophotographie
Bildverarbeitung
Himmelsmechanik
LINUX
Open Source
UNIX
FITS
INDI
Stammtisch
Sternkarte
UNIX-Stammtisch
Haustein, Mario
Technische Universität Chemnitz
2009-11-30
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:lecture
info:eu-repo/semantics/lecture
doc-type:Text
https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19240
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19240/attachment/ATT-0/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19240/attachment/ATT-1/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19240/attachment/ATT-2/
https://monarch.qucosa.de/api/qucosa%3A19240/attachment/ATT-3/
oai:qucosa:de:qucosa:22512
2021-03-29T10:37:58Z
qucosa:tubaf
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Integration geodätischer und geotechnischer Beobachtungen und Strukturinformationen für eine 3D-Strainanalyse
urn:nbn:de:swb:105-6966750
ger
Für die geodätische Überwachung dreidimensionaler Objekte fehlen in der Regel Informationen zur vollständigen Beschreibung der räumlichen Deformation. Um dieses Informationsdefizit zu beheben, können geotechnische Beobachtungen genutzt werden. In der Dissertation wird die Integration dieser Relativmessungen durch ein erweitertes Krigingverfahren gelöst. Dazu werden für den Signal- und Trendanteil der Beobachtungen die nötigen Kovarianz- und Trendmatrizen hergeleitet. Darüberhinaus wird durch die Darstellung der Beobachtungen als lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes die Möglichkeit eröffnet, nicht nur das Verschiebungsfeld zu schätzen sondern auch beliebige lineare Funktionale des Verschiebungsfeldes. Das hergeleitete Verfahren wird an zwei praktischen Beispielen demonstriert.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Geodäsie, Deformationsanalyse, Kriging, Bergbau, Geotechnik, Deformation, Spannungsanalyse, Bodenmechanik, Gebirgsmechanik, Modellierung, Dimension 3
Drobniewski, Michael
Wittenburg, Rüdiger
Niemeyer, Wolfgang
Menz, Joachim
TU Bergakademie Freiberg
2009-07-15
2004-08-30
2004-06-03
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A22512
https://tubaf.qucosa.de/api/qucosa%3A22512/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:22648
2021-03-29T10:39:45Z
qucosa:tubaf
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Geographic object-based image analysis
urn:nbn:de:bsz:105-5519610
eng
The field of earth observation (EO) has seen tremendous development over recent time owing to the increasing quality of the sensor technology and the increasing number of operational satellites launched by several space organizations and companies around the world. Traditionally, the satellite data is analyzed by only considering the spectral characteristics measured at a pixel. The spatial relations and context were often ignored. With the advent of very high resolution satellite sensors providing a spatial resolution of ≤ 5m, the shortfalls of traditional pixel-based image processing techniques became evident. The need to identify new methods then led to focusing on the so called object-based image analysis (OBIA) methodologies. Unlike the pixel-based methods, the object-based methods which are based on segmenting the image into homogeneous regions use the shape, texture and context associated with the patterns thus providing an improved basis for image analysis. The remote sensing data normally has to be processed in a different way to that of the other types of images. In the geographic sense OBIA is referred to as Geographic Object-Based Image Analysis (GEOBIA), where the GEO pseudo prefix emphasizes the geographic components. This thesis will provide an overview of the principles of GEOBIA, describe some fundamentally new contributions to OBIA in the geographical context and, finally, summarize the current status with ideas for future developments.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Satellitenfernerkundung, Bildverarbeitung, Bildsegmentierung, Geoinformatik, Datenauswertung, Bildanalyse, Objektorientierte Analyse, Geoinformation, Fernerkundung, Datenanalyse
Marpu, Prashanth Reddy
Niemeyer, Irmgard
Gloaguen, Richard
Blaschke, Thomas
Matschullat, Jörg
Schaeben, Helmut
van den Boogart, Gerald
Breitkreuz, Christoph
TU Bergakademie Freiberg
2009-07-27
2009-03-04
2009-04-17
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A22648
https://tubaf.qucosa.de/api/qucosa%3A22648/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23273
2021-04-15T06:59:28Z
qucosa:htw
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Testing the compatibility of constraints for parameters of a geodetic adjustment model
urn:nbn:de:bsz:520-qucosa-148609
eng
10.1007/s00190-013-0627-2
Geodetic adjustment models are often set up in a way that the model parameters need to fulfil certain constraints.
The normalized Lagrange multipliers have been used as a measure of the strength of constraint in such a way that
if one of them exceeds in magnitude a certain threshold then the corresponding constraint is likely to be incompatible with
the observations and the rest of the constraints. We show that these and similar measures can be deduced as test statistics of
a likelihood ratio test of the statistical hypothesis that some constraints are incompatible in the same sense. This has been
done before only for special constraints (Teunissen in Optimization and Design of Geodetic Networks, pp. 526–547,
1985). We start from the simplest case, that the full set of constraints is to be tested, and arrive at the advanced case,
that each constraint is to be tested individually. Every test is worked out both for a known as well as for an unknown
prior variance factor. The corresponding distributions under null and alternative hypotheses are derived. The theory is
illustrated by the example of a double levelled line.
Geodätische Ausgleichungsmodelle werden oft auf eine Weise formuliert, bei der die Modellparameter bestimmte Bedingungsgleichungen zu erfüllen haben. Die normierten Lagrange-Multiplikatoren wurden bisher als Maß für den ausgeübten Zwang verwendet, und zwar so, dass wenn einer von ihnen betragsmäßig eine bestimmte Schwelle übersteigt, dann ist davon auszugehen, dass die zugehörige Bedingungsgleichung nicht mit den Beobachtungen und den restlichen Bedingungsgleichungen kompatibel ist. Wir zeigen, dass diese und ähnliche Maße als Teststatistiken eines Likelihood-Quotiententests der statistischen Hypothese, dass einige Bedingungsgleichungen in diesem Sinne inkompatibel sind, abgeleitet werden können. Das wurde bisher nur für spezielle Bedingungsgleichungen getan (Teunissen in Optimization and Design of Geodetic Networks, pp. 526–547, 1985). Wir starten vom einfachsten Fall, dass die gesamte Menge der Bedingungsgleichungen getestet werden muss, und gelangen zu dem fortgeschrittenen Problem, dass jede Bedingungsgleichung individuell zu testen ist. Jeder Test wird sowohl für bekannte, wie auch für unbekannte a priori Varianzfaktoren ausgearbeitet. Die zugehörigen Verteilungen werden sowohl unter der Null- wie auch unter der Alternativhypthese abgeleitet. Die Theorie wird am Beispiel einer Doppelnivellementlinie illustriert.
Geodätische Ausgleichung, Gauß-Markov-Modell mit Bedingungsgleichungen, Lagrange-Multiplikator, Likelihood-Quotiententest, Kompatibilität von Bedingungsgleichungen
Geodetic adjustment, Gauss Markov model with constraints, Lagrange multipliers, likelihood ratio test, Constraints compatibility
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Lehmann, Rüdiger
Neitzel, Frank
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
Technische Universität Berlin
Springer Verlag
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
2013
2014-08-06
Journal of Geodesy 87.2013,6, S. 555–566, ISSN 0949-7714
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://htw-dresden.qucosa.de/id/qucosa%3A23273
https://htw-dresden.qucosa.de/api/qucosa%3A23273/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23281
2021-03-29T10:47:38Z
qucosa:htw
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
The 3σ-rule for outlier detection from the viewpoint of geodetic adjustment
urn:nbn:de:bsz:520-qucosa-158886
eng
The so-called 3σ-rule is a simple and widely used heuristic for outlier detection. This term is a generic term of some statistical hypothesis tests whose test statistics are known as normalized or studentized residuals. The conditions, under which this rule is statistically substantiated, were analyzed, and the extent it applies to geodetic least-squares adjustment was investigated. Then, the efficiency or non-efficiency of this method was analyzed and demonstrated on the example of repeated observations.
Die sogenannte 3σ-Regel ist eine einfache und weit verbreitete Heuristik für die Ausreißererkennung. Sie ist ein Oberbegriff für einige statistische Hypothesentests, deren Teststatistiken als normierte oder studentisierte Verbesserungen bezeichnet werden. Die Bedingungen, unter denen diese Regel statistisch begründet ist, werden analysiert. Es wird untersucht, inwieweit diese Regel auf geodätische Ausgleichungsprobleme anwendbar ist. Die Effizienz oder Nichteffizienz dieser Methode wird analysiert und demonstriert am Beispiel von Wiederholungsmessungen.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Ausgleichungsrechnung, Ausreißererkennung, Normierte Verbesserungen, Studentisierte Verbesserungen, Hypothesentests
Least-squares adjustment, Outlier detection, Normalized residuals, Studentized residuals, Hypothesis tests, Three-sigma rule
Lehmann, Rüdiger
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
American Society of Civil Engineers
2015-01-21
2013
Journal of Surveying Engineering, 139.2013,4, S. 157–165, ISSN 0733-9453
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://htw-dresden.qucosa.de/id/qucosa%3A23281
https://htw-dresden.qucosa.de/api/qucosa%3A23281/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23282
2021-03-29T10:47:39Z
qucosa:htw
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Geodätische Fehlerrechnung mit der skalenkontaminierten Normalverteilung
urn:nbn:de:bsz:520-qucosa-159747
ger
Geodätische Messabweichungen werden oft gut durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschrieben, die steilgipfliger als die Gaußsche Normalverteilung sind. Das gilt besonders, wenn grobe Messabweichungen nicht völlig ausgeschlossen werden können. Neben einigen in der Geodäsie bisher verwendeten Verteilungen (verallgemeinerte Normalverteilung, Hubers Verteilung) diskutieren wir hier die skalenkontaminierte Normalverteilung, die für die praktische Rechnung einige Vorteile bietet.
Geodetic measurement errors are frequently well described by probability distributions, which are more peak-shaped than the Gaussian normal distribution. This is especially true when gross errors cannot be excluded. Besides some distributions used so far in geodesy (generalized normal distribution, Huber’s distribution) we discuss the scale contaminated normal distribution, which offers some advantages in practical calculations.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Ausgleichungsrechnung, Fehlerrechnung, robuste Schätzung
Geodetic adjustment, geodetic error calculus, robust estimation
Lehmann, Rüdiger
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
2015-01-22
2012
Allgemeine Vermessungsnachrichten 5/2012. VDE-Verlag Offenbach
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://htw-dresden.qucosa.de/id/qucosa%3A23282
https://htw-dresden.qucosa.de/api/qucosa%3A23282/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23283
2021-03-29T10:47:40Z
qucosa:htw
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Im Schwerpunkt der Anschlusspunkte – Zur Genauigkeit geodätischer Koordinatentransformationen
urn:nbn:de:bsz:520-qucosa-159756
ger
Eine in der Geoda¨sie bekannte Regel besagt, dass die Genauigkeit zu transformierender Neupunkte im Schwerpunkt der Anschlusspunkte am höchsten ist. Weniger bekannt ist, unter welchen Voraussetzungen dies generell gilt. Allgemein unbekannt ist bisher, auf welche Koordinatentransformationen man diese Regel ausdehnen kann. Wir zeigen dies auf und untersuchen einen Fall, in dem diese Regel nicht gilt. Es stellt sich heraus, dass der am genauesten transformierbare Neupunkt theoretisch sogar außerhalb der konvexen Hülle der Anschlusspunkte liegen kann.
A rule well-known in Geodesy states that the accuracy of points to be transformed is best in the centre of gravity of the control points. Less well- known is, under which conditions this rule gen- erally applies. The exact set of coordinate transforms, to which we can extend the validity of this rule, is widelyunknown. We demonstrate this and investigate a case, in which this rule does not apply. It turns out that the most accurately transformable point be even be located outside the convex hull of the control points.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Koordinatentransformation, Ausgleichungsrechnung
coordinate transformation, geodetic adjustment
Lehmann, Rüdiger
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
2015-01-22
2010
Allgemeine Vermessungsnachrichten 4/2010. VDE-Verlag Offenbach
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://htw-dresden.qucosa.de/id/qucosa%3A23283
https://htw-dresden.qucosa.de/api/qucosa%3A23283/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23284
2021-03-29T10:47:41Z
qucosa:htw
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Untersuchung zur automatisierten Bestimmung des IVS-Referenzpunktes am TWIN Radioteleskop Wettzell
urn:nbn:de:bsz:520-qucosa-159760
978-3879075355
ger
Die Verknüpfung von geodätischen Raumtechniken wie GNSS, DORIS, SLR oder VLBI zur Ableitung eines geodätischen Referenzrahmens wie dem ITRF gelingt erst durch sogenannte Kolokationsstationen. Die geometrischen Beziehungen zwischen den betriebenen Raumtechniken sind dabei aus präzisen lokalen Vermessungen abzuleiten. Es wird ein Konzept zur automatisierten Bestimmung des IVS-Referenzpunktes am TWIN Radioteleskop Wettzell vorgestellt. Erste Untersuchungsergebnisse werden präsentiert.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
geodätischer Referenzrahmen, geodätisches Raumverfahren, Kalman-Filterung
geodetic reference frame, geodetic space technology, Kalman filter
Lösler, Michael
Lossin, Torsten
Neidhardt, Alexander
Lehmann, Rüdiger
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
Bundesamt für Kartographie und Geodäsie
Technische Universität München
2015-01-22
2014
Ingenieurvermessung 14: Beiträge zum 17. Internationalen Ingenieurvermessungskurs Zürich, 14.-17. Januar 2014, Wichmann, S. 335-346
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:conferenceObject
info:eu-repo/semantics/conferenceObject
doc-type:Text
https://htw-dresden.qucosa.de/id/qucosa%3A23284
https://htw-dresden.qucosa.de/api/qucosa%3A23284/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23689
2021-03-27T11:28:02Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Stabilitätsuntersuchungen an Asteroidenbahnen in ausgewählten Bahnresonanzen des Edgeworth-Kuiper-Gürtels
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1225227803732-58854
302844007
ger
Gegenstand dieser Dissertation ist eine umfassende Analyse der Stabilität von Asteroidenbahnen im Edgeworth-Kuiper-Gürtel am Beispiel der 3:5-, 4:7- und der 1:2-Bahnresonanz mit Neptun. Einen weiteren Schwerpunkt der Arbeit bildet die Untersuchung der numerischen Berechenbarkeit der Lyapunov-Zeit von Asteroidenbahnen. Ausgehend von einer allgemeinen Beschreibung der bei numerischen Berechnungen auftretenden Rundungs- und Diskretisierungsfehler wird deren Wachstum bei numerischen Integrationen ermittelt. Diese, teilweise maschinenabhängigen, Fehler beeinflussen die berechnete Trajektorie des Asteroiden ebenso wie die daraus abgeleitete Lyapunov-Zeit. Durch Beispielrechnungen mit unterschiedlichen Rechnerarchitekturen und Integrationsmethoden wird der Einfluss auf die erhaltenen Lyapunov-Zeiten eingehend untersucht. Als Maß zur Beschreibung dieser Abhängigkeit wird ein Berechenbarkeitsindex $\kappa$ definiert. Weiterhin wird gezeigt, dass die allgemeine Struktur des Phasenraumes robust gegenüber diesen Änderungen ist. Unter Nutzung dieser Erkenntnis werden anschließend ausgewählte Bahnresonanzen im Edgeworth-Kuiper-Gürtel untersucht. Grundlegende Charakteristika, wie die Resonanzbreiten, werden dabei aus einfachen Modellen abgeleitet. Eine möglichst realitätsnahe Beschreibung der Stabilität wird durch numerische Integration einer Vielzahl von Testkörpern zusammen mit den Planeten Jupiter bis Neptun erreicht. Die erhaltenen Ergebnisse werden dabei mit der beobachteten Verteilung der Asteroiden im Edgeworth-Kuiper-Gürtel verglichen. ---- Hinweis: Beim Betrachten der pdf-Version dieses Dokumentes mit dem Acrobat Reader mit einer Version kleiner 8.0 kann es unter Windows zu Problemen in der Darstellung der Abbildungen auf den Seiten 46, 72, 74, 79 und 86 kommen. Um die Datenpunkte zu sehen ist eine Vergrößerung von mehr als 800% notwendig. Alternativ kann in den Grundeinstellungen der Haken für das Glätten von Vektorgraphiken entfernt werden.
This dissertation presents a comprehensive description of the stability of asteroid orbits in the Edgeworth-Kuiper belt taking the 3:5, 4:7 and 1:2 mean motion resonance with Neptune as example. Further emphasis is given to the numerical computability of the Lyapunov time of asteroids. Starting with a general description of rounding and approximation errors in numerical computations, the growth of these errors within numerical integrations is estimated. These, partly machine-dependent errors influence the calculated trajectory of the asteroid as well as the derived Lyapunov time. Different hardware architectures and integration methods were used to investigate the influence on the computed Lyapunov time. As a measure of this dependence a computability index $\kappa$ is defined. Furthermore it is shown, that the general structure of phase space is robust against these changes. Subsequently, several selected mean motion resonances in the Edgeworth-Kuiper belt are investigated using these findings. Basic properties, like the resonance width, are deduced from simple models. To get a realistic description of the stability, a huge number of test particles was numerically integrated together with the planets Jupiter to Neptune. The obtained results are compared to the observed distribution of asteroids in the Edgeworth-Kuiper belt. ---- Additional information: If the pdf-file of this document is viewed using Acrobat Reader with a version less 8.0 under Windows the figures on page 46, 72, 74, 79 and 86 are shown incomplete. To see the data points a zoom factor larger than 800% is necessary. Alternatively the smoothing of vector graphics should be disabled in the settings of the reader.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Himmelsmechanik, Astronomie, Edgeworth-Kuiper-Gürtel, Chaostheorie, Lyapunov-Zeit, N-Körper-Integration, Berechenbarkeitsindex, Kozai-Resonanz
Celestial mechanics, Astronomy, Edgeworth Kuiper belt, Chaos theory, Lyapunov time, N-body integration, Computability index, Kozai resonance
Gerlach, Enrico
Soffel, Michael H.
Teichert, Bernd
Klioner, Sergei A.
Dvorak, Rudolf
Technische Universität Dresden
Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden
2008-11-14
2008-06-09
2008-10-24
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A23689
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A23689/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23699
2021-03-27T11:28:49Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
ddc:550
openaire
Untersuchungen zur Struktur und Funktion taktiler kartographischer Medien und ihren Wechselwirkungen
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1213600928558-29559
293135622
ger
Es wird heute weltweit versucht, Konzepte für vielfältige taktile kartographische Medien zu entwickeln, die vorrangig der allgemeinen Orientierung und Mobilität, aber auch verstärkt dem Wissenserwerb, z.B. im Geographieunterricht an Schulen für Blinde und Sehbehinderte, dienen sollen. Diese Konzepte müssen von denen der "visuellen Kartographie"1 zwangsläufig mehr oder weniger abweichen und auf weitgehend anderen Methoden, Regeln und Techniken beruhen. Wesentliche und durch die Praxis verifizierte Erkenntnisse der visuellen Kartographie sind der taktilen Kartographie zugänglich zu machen bzw. in/an diese zu adaptieren. Trotzdem dürfen grundlegende Theorien und Erfahrungen der Kartengestaltung und Kartennutzung für Sehende nicht völlig negiert werden.
info:eu-repo/classification/ddc/550
ddc:550
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Kartenfunktionen, Taktile kartographische Medien, Wechselwirkungen, Taktiles kartographisches Kommunikationsmodell, Strukturmodell taktiler kartographischer Medien
tactile cartographic media, map functions, interactions, tactile cartographic communication model , structure model of tactile cartographic media
Geiger, Stephanie
Koch, Wolf Günther
Buchroithner, Manfred F.
Dickmann, Frank
Technische Universität Dresden
2008-06-16
2007-12-03
2008-02-07
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A23699
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A23699/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23702
2021-03-27T11:31:24Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
The Optical Outcoupling of Organic Light Emitting Diodes
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1218042169046-69458
288018893
eng
OLEDs have seen a strong growth in development in recent years, however up to 80% of emitted light may be lost within the OLED stack and in the substrate layers. This thesis investigates the effects of the layer stack on the OLED properties and also studies a number of approaches to substrate structuring and treatment in order to couple light from the devices.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
OLED, outcoupling, modelling,
OLED, outcoupling, modelling,
Hill, Duncan
Leo, Karl
Lakner, Hubert
Wedel, Armin
Technische Universität Dresden
2008-08-06
2007-03-28
2008-06-23
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A23702
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A23702/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23711
2021-03-27T11:29:24Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Geometrische und stochastische Modelle zur Optimierung der Leistungsfähigkeit des Strömungsmessverfahrens 3D-PTV
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1231402875520-12137
302854703
ger
Die 3D Particle Tracking Velocimetry (3D PTV) ist eine Methode zur bildbasierten Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in Gas- oder Flüssigkeitsströmungen. Dazu wird die Strömung mit Partikeln markiert und durch ein Mehrkamerasystem beobachtet. Das Ergebnis der Datenauswertung sind 3D Trajektorien einer großen Anzahl von Partikeln, die zur statistischen Analyse der Strömung genutzt werden können. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene neu entwickelte Modelle gezeigt, die das Einsatzspektrum vergrößern und die Leistungsfähigkeit der 3D PTV erhöhen. Wesentliche Neuerungen sind der Einsatz eines Spiegelsystems zur Generierung eines virtuellen Kamerasystems, die Modellierung von komplex parametrisierten Trennflächen der Mehrmedienphotogrammetrie, eine wahrscheinlichkeitsbasierte Trackingmethode sowie eine neuartige Methode zur tomographischen Rekonstruktion von Rastervolumendaten. Die neuen Modelle sind an drei realen Experimentieranlagen und mit synthetischen Daten getestet worden. Durch den Einsatz eines Strahlteilers vor dem Objektiv einer einzelnen Kamera und vier Umlenkspiegeln, positioniert im weiteren Strahlengang, werden vier virtuelle Kameras generiert. Diese Methode zeichnet sich vor allem durch die Wirtschaftlichkeit als auch durch die nicht notwendige Synchronisation aus. Vor allem für die Anwendung im Hochgeschwindigkeitsbereich sind diese beiden Faktoren entscheidend. Bei der Beobachtung von Phänomenen in Wasser kommt es an den Trennflächen verschiedener Medien zur optischen Brechung. Diese muss für die weitere Auswertung zwingend modelliert werden. Für komplexe Trennflächen sind einfache Ansätze über zusätzliche Korrekturterme nicht praktikabel. Der entwickelte Ansatz basiert auf der mehrfachen Brechung jedes einzelnen Bildstrahls. Dazu müssen die Trennflächenparameter und die Kameraorientierungen im selben Koordinatensystem bekannt sein. Zumeist wird die Mehrbildzuordnung von Partikeln durch die Verwendung von Kernlinien realisiert. Auf Grund von instabilen Kameraorientierungen oder bei einer sehr hohen Partikeldichte sind diese geometrischen Eigenschaften nicht mehr ausreichend, um die Mehrbildzuordnung zu lösen. Unter der Ausnutzung weiterer geometrischer, radiometrischer und physikalischer Eigenschaften kann die Bestimmung der 3D Trajektorien dennoch durchgeführt werden. Dabei werden durch die Analyse verschiedener Merkmale diejenigen ausgewählt, welche sich für die spatio-temporale Zuordnung eignen. Die 3D PTV beruht auf der Diskretisierung der Partikelabbildungen im Bildraum und der anschließenden Objektkoordinatenbestimmung. Eine rasterbasierte Betrachtungsweise stellt die tomographische Rekonstruktion des Volumens dar. Hierbei wird die Intensitätsverteilung wird im Volumen rekonstruiert. Die Bewegungsinformationen werden im Anschluss aus den Veränderungen aufeinander folgender 3D-Bilder bestimmt. Durch dieses Verfahren können Strömungen mit einer höheren Partikeldichte im Volumen analysiert werden. Das entwickelte Verfahren basiert auf der schichtweisen Entzerrung und Zusammensetzung der Kamerabilder. Die entwickelten Modelle und Ansätze sind an verschiedenen Versuchsanlagen erprobt worden. Diese unterschieden sich stark in der Größe (0,5 dm³ – 20 dm³ – 130 m³) und den vorherrschenden Strömungsgeschwindigkeiten (0,3 m/s – 7 m/s – 0,5 m/s).
3D Particle Tracking Velocimetry (3D PTV) is an image based method for flow field determination. It is based on seeding a flow with tracer particles and recording the flow with a multi camera system. The results are 3D trajectories of a large number of particles for a statistical analysis of the flow. The thesis shows different novel models to increase the spectrum of applications and to optimize efficiency of 3D PTV. Central aspects are the use of the mirror system to generate a virtual multi camera system, the modelling of complex interfaces of multimedia photogrammetry, a probability based tracking method and a novel method for tomographic reconstruction of volume raster data. The improved models are tested in three real testing facilities and with synthetic data. Using a beam splitter in front of the camera lens and deflecting mirrors arranged in the optical path, a four headed virtual camera system can be generated. This method is characterised by its economic efficiency and by the fact that a synchronisation is not necessary. These facts are important especially when using high speed cameras. When observing phenomena in water, there will be refraction at the different interfaces. This has to be taken into account and modelled for each application. Approaches which use correction terms are not suitable to handle complex optical interfaces. The developed approach is based on a multiple refraction ray tracing with known interface parameters and camera orientations. Mostly the multi image matching of particles is performed using epipolar geometry. Caused by the not stable camera orientation or a very high particle density this geometric properties are not sufficient to solve the ambiguities. Using further geometrical radiometrical and physical properties of particles, the determination of the 3D trajectories can be performed. After the analysis of different properties those of them are chosen which are suitable for spatio-temporal matching. 3D PTV bases on the discretisation of particle images in image space and the following object coordinate determination. A raster based approach is the tomographic reconstruction of the volume. Here the light intensity distribution in the volume will be reconstructed. Afterwards the flow information is determined from the differences in successive 3D images. Using tomographic reconstruction techniques a higher particle density can be analysed. The developed approach bases on a slice by slice rectification of the camera images and on a following assembly of the volume. The developed models and approaches are tested at different testing facilities. These differ in size (0.5 dm³ – 20 dm³ – 130 m³) and flow velocities (0.3 m/s – 7 m/s – 0.5 m/s).
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Photogrammetrie, Mehrmedienphotogrammetrie, Strömungsmessverfahren, 3D PTV, tomographisches PIV
photogrammetie, multimedia photogrammetrie, flow measurement method, 3D PTV, tomographic PIV
Putze, Torsten
Maas, Hans-Gerd
Brücker, Christoph
Hentschel, Werner
Technische Universität Dresden
2009-01-08
2008-09-10
2008-12-02
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A23711
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A23711/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23749
2021-03-27T11:28:30Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Development of a new screening assay to identify proteratogenic compounds using Zebrafish Danio rerio embryo combined with an exogenous mammalian metabolic activation system (mDarT)
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1228302283465-60848
298634090
eng
The assessment of teratogenic effects of chemicals is generally performed using in vivo teratogenicity assays e.g., in rats or rabbits. Following the 3R principles, the development of alternative methods is encouraged to reduce the number of animal tests. From this perspective, we have developed an in vitro assay (mDarT) using the zebrafish Danio rerio embryo teratogenicity assay (DarT) combined with an exogenous mammalian metabolic activation system (MAS), able to biotransform proteratogenic compounds. Cyclophosphamide, ethanol, benzo[a]pyrene and thalidomide were used as test materials to assess the efficiency of this assay. Briefly, the zebrafish embryos were co-cultured at 2 hpf (hours post fertilization) with the test material at varying concentrations, mammalian liver microsomes from different species and NADPH for 60 min at 32°C under moderate agitation in Tris buffer. The negative control (test material alone) and the MAS control (MAS alone) were incubated in parallel. For each test group, 20 eggs were used for statistical robustness. Afterwards fish embryos were transferred individually into 24-well plates filled with fish medium for 48 hours at 26°C with a 12 hour-light cycle. Teratogenicity was scored after 24 and 48 hpf using morphological endpoints. The test was considered to be valid if a minimum of 90% of fish eggs developed normally for the two controls (test material alone and MAS alone). For each test material, the experiment was repeated three times with the controls satisfying the validation criteria (≤ 10% impaired embryos). Indeed, no significant teratogenic effects were observed compared to controls in fish embryos exposed to the proteratogens alone (i.e., without metabolic activation) or the MAS alone. In contrast, the four test materials induced significant abnormalities in fish embryos when co-incubated with animal liver microsomes. For cyclophosphamide, ethanol and thalidomide a concentration-response relationship was shown and the qualitative nature of the malformations was similar between fish embryos and humans. Benzo[a]pyrene was demonstrated to be significantly teratogenic in fish embryos in spite of no concentration-response and unspecific teratogenic fingerprints. We conclude that the application of animal liver microsomes will improve and refine the DarT as a predictive and valuable alternative method to screen teratogenic substances.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
zebrafish, cyclophosphamide, ethanol, alternatives to animal testing, teratogenicity, metabolic activation
zebrafish, cyclophosphamide, ethanol, Alternative zum Tierversuch, Teratogenität, Aktivierung System
Busquet, François
Nagel, Roland
Broschard, Thomas H.
Roth, M.
Technische Universität Dresden
2008-12-30
2008-06-16
2008-09-18
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A23749
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A23749/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23920
2021-03-27T11:35:22Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
A High-Resolution Time-of-Flight Spectrometer for Fission Fragments and Ion Beams
urn:nbn:de:bsz:14-ds-1224498377426-87820
293108579
eng
1. A quantitive understanding of the nucleosynthesis process requires the knowledge of the production rates, the masses and the ?-decay characteristics of exotic neutron-rich nu- clei. Nuclear fission is a suitable method of producing such nuclei with masses from 60 - 150. Neutron-rich nuclei close to the r-process path can be produced via photo-fission at the Rossendorf superconducting linear accelerator of high brilliance and low emittance (ELBE) or by means of nuclear reactions at relativistic energies (for example at GSI). If the fission prod- ucts are identified and also their charge numbers are obtained, it will be principally possible to investigate their structure by means of beta-gamma spectroscopy. 2. For the purpose of fission-fragment detection a double time-of-flight (TOF) spectrometer has been developed. The key component of the TOF spectrometer is a TOF detector consisting of multichannel-plate (MCP) detectors with a position-sensitive readout, a foil for secondary electron (SE) production and an electrostatic mirror. The fission fragments are detected by measuring the SEs impinging on the position-sensitive anode after emission from the foil, ac- celeration and deflection by the electrostatic mirror. 3. In the first part of the work, special attention is paid to the relevant methods of building a spectrometer of such type. The functionality of the different detector components is proven in detail. A unique method for the determination of the SE foil thickness with ?-particles is pre- sented. Values for the mirror transmission and scattering are deduced. A dedicated SIMION 3D simulation showed that introducing serpentine like wires with pitch distance of 1 mm is capable of providing transparency of more than 90% without significant impact on the time resolution. 4. Since the performance of the MCP detectors is crucial, optimised schemes for their high- voltage supplies have been implemented successfully. Further enhancement of the setup was achieved by introducing surface-mount device (SMD) elements for signal decoupling, positioned close to the detector surface. Thus, we succeeded in avoiding signal deterioration coming from the additional capacitances and inductivities caused by extra cable lengths. Because the MCP signal decoupling takes place by means of rings with not well-defined impedance, impedance- matching problems arise, causing signal ringing and distortion. An approach towards solving this problem was to build a special fast, wide-band transimpedance amplifier. Using its circuit mounted close to the detectors, a significant reduction of the signal ringing was observed while maintaining the rise time of the detector signal. In order to process the multichannel-plate de- tector signals optimally, a new state-of-the-art constant-fraction discriminator (CFD) based on the amplitude and rise time compensated (ARC) technique with very low threshold capabilities and optimised walk properties has been developed and incorporated into the setup. 5. In our first laboratory test measurements conducted with an ?-particle source, we demonstrated ability of the setup to resolve pattern images placed directly in front of the MCP detector or reflected by the electrostatic mirror. The obtained position resolution for the second case is in the order of 2 mm. We showed that the detection efficiency of the system for ions like He is less than 30 %. This is mainly due to the low number of the electrons liberated from the SE foil. In a setup consisting of two mirror MCP detectors, we could successfully observe the TOF spectrum of a mixed (226Ra, 222Rn, 210Po, 218Po, 214Po) ?-source and found a good agreement with a SRIM simulation. 6. Measurements performed at the FZ Dresden-Rossendorf 5 MV tandem accelerator en- abled us to learn more about the response of the TOF detectors to various beams of heavy ions. The first in-beam experiments clearly showed that the applied setup consisting of two mirror detectors is capable of resolving different 35Cl beam charge states. In a combination with the specially designed wide-band amplifier and dedicated CFDs based on the ARC technique, we managed to achieve an in-beam time resolution of 170 ps per TOF detector. Measurements with ions of Z > 30 resulted in detection efficiencies of greater than 90%. At foil accelerating potentials approximately two times larger than the mirror deflection voltage, most of the SEs gain enough energy to pass through the electrostatic mirror without being deflected towards the MCP surface. Thus, an abrupt drop of the efficiency curve was observed - the “transparent” mode of the mirror. 7. Properties of electrons ejected from thin foils from heavy ions have been also investigated. From the MCP pulse-height-distribution spectra, a number for the forward-emitted SEs ejected by 35Cl beam was deduced. A method for obtaining widths of the SE energy distributions from the drop of the efficiency curve for various ions has been proposed. Assuming that the efficiency curve as a function of the accelerating voltage follows an error function, its standard deviation gives the standard deviation of the SE energy distribution. Another method based on the TOF technique for reconstructing the secondary electron velocity and energy distribution was also invented. It was found that the resulting mean SE velocity closely approaches the one of the beam ions. This phenomenon was attributed to the so-called “convoy” electrons. 8. The obtained position resolution for beams like 35Cl, 79Br and 107Ag at stable detection efficiency was better than 1.8 mm. It was demonstrated that with increasing the foil accelerat- ing voltage, the position resolution improves due to the minimised SE angular spread. Such a mode of operation was favoured until the mirror “semi-transparency” regime was reached, after which increasing further the accelerating potential could lead to a position resolution worsen- ing. An explanation of the fact could be the deterioration of the anode timing signals or some defocusing effects arising from the mirror wires field at high accelerating voltages. 9. Testing photo-fission experiments were performed at the bremsstrahlung facility at the ELBE accelerator. For the first time a spectrometer of this kind was successfully employed for bremsstrahlung-induced photo-fission measurements. The setup consisted of two mirror detectors (first arm) and a 80 mm diameter MCP detector (second arm) with a 238U target positioned in between. TOF measurements with two bremsstrahlung end-point energies of 12.9 and 16.0 MeV were carried out. A clear cut separation of the TOF peaks for the medium- mass and heavy fission fragments was observed. At these experimental test runs, we did not aim at one-by-one fission fragment mass resolution, since this may be the purpose of a more specific experiment utilising a much thinner fissile source than the one applied here (minimum straggling of the fragments inside the target is required) and considerably better statistics. It was possible to estimate the photo-fission production rate for the two measuring cases and to compare the obtained results with data from other measurements.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
MCP detectors,photo-fission
MCP Detektoren, Foto-Spaltung
Kosev, Krasimir
Grosse, E.
Brinkmann, Kai Thomas
Westerberg, Lars
Technische Universität Dresden
2008-10-20
2007-12-12
2008-07-31
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A23920
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A23920/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:23925
2021-03-27T11:35:29Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Mehrwegeausbreitung bei GNSS-gestützter Positionsbestimmung
urn:nbn:de:swb:14-1184854117028-32899
267435681
ger
GNSS-Messungen werden neben systembedingten Fehlereinflüssen vor allem von den Auswirkungen der Mehrwegeausbreitung und Signalbeugung insbesondere in der Empfangsumgebung dominiert. Verschiedene Dienste z.B. der Landesvermessungsämter haben deshalb ein primäres Interesse daran, die Auswirkungen der Effekte möglichst gering zu halten oder aber genau bestimmen zu können, um Korrekturwerte zu generieren. Mehrwege- und Beugungseffekte lassen sich besonders innerhalb von Netzstrukturen gut bestimmen. Liegen Sollkoordinaten aller Beobachtungsstationen vor gelingt dies auch in Echtzeit. In der vorliegenden Arbeit werden neben einer detaillierten Beschreibung der jeweiligen Einflussgrößen auch Möglichkeiten aufgezeigt, die genannten Effekte zu erkennen und Maßnahmen zur Reduktion der Auswirkungen auf das Meßergebnis zu ergreifen. Kern der Untersuchungen ist ein zweistufiges Modell zur Reduzierung von Mehrwegeeffekten in Echtzeit innerhalb von (Referenz-) Stationsnetzen durch Bestimmung von Korrekturwerten für originale und abgeleitete Meßwerte pro Epoche, Station und Satellit.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Mehrwegeausbreitung, GNSS, Positionsbestimmung, Signalbeugung, Korrekturverfahren, Echtzeit, Satellit, Basislinie
multipath, GNSS, position determination, diffraction, correction algorithm, realtime, satellite, baseline
Wildt, Steffen
Augath, Wolfgang
Ritter, Bernhard
Mansfeld, Werner
Technische Universität Dresden
2007-07-19
2003-10-20
2006-07-28
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A23925
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A23925/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:24001
2021-03-27T11:32:25Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Planungskartographie Ländlicher Räume in Deutschland: Eine Analyse und Diskussion aktueller Bestimmungsfaktoren zur kartographischen Modellierung einer Raumkategorie
urn:nbn:de:swb:14-1197292901457-40533
276269675
ger
Veränderungen im gesellschaftlichen Planungsverständnis sowie die zunehmend digital-technologische Prägung der Kartographie erfordern und ermöglichen in Inhalt und Gestaltung neue Kartenbilder und lassen einen Trend erkennen, wonach künftig noch mehr Kartennutzer die, für ihre Ansprüche vermeintlich besten, Karten selbst erstellen können und werden. Daraus resultiert zwangsläufig ein verändertes Berufsbild des Kartographen, modifiziert zum Datenmanager, GIS-Berater und professionellen Hersteller offizieller Planungsdokumente. Anliegen dieser Arbeit sind die Analyse und eine Diskussion der Bestimmungsfaktoren von Planungskarten, insbesondere der Planungskarten für den Ländlichen Raum, welche sich gegenwärtig auf nur wenige aktuelle Veröffentlichungen stützt. Die Methoden der Planungskartographie haben sich aus städtebaulichen Erfordernissen heraus entwickelt. Sie sind nicht geeignet, die Anforderungen an alle Planungskarten gleichermaßen zu erfüllen, so dass der Fokus auf die Wiedergabe der zweiten Kategorie der Raumordnung, den Ländlichen Raum, gelegt wurde. Die im Blickpunkt stehende Raumkategorie wurde einer ausführlichen Begriffsabklärung, mit dem Ziel, darstellungsrelevante Inhalte herauszustellen, unterzogen. Ausgehend von Darlegungen über die Bedeutung, die Entwicklung, die Funktionen und das System der Planungskarten in der Bundesrepublik Deutschland, folgt als weiterer thematischer Schwerpunkt die Analyse der Anforderungen. Die ermittelten Anforderungen an planungskartographische Produkte sowie eine Bewertung der gegenwärtigen Stellung der Planungskarten in den Raumplanungswissenschaften, einschließlich des Potentials zukünftigen Forderungen gerecht zu werden, wurden mit einer empirischen Komponente in Form einer Kartenanalyse verifiziert. Die Ergebnisse der Begriffsabklärung, die aufgezeigten Defizite aus dem Verhältnis der Forderungen mit den gegenwärtigen Visualisierungen der Planungskarten für den Ländlichen Raum und die planungskartographischen Besonderheiten werden diskutiert. Die Überlegungen wurden mit dem Projekt des Agraratlasses für das Land Sachsen-Anhalt exemplarisch umgesetzt. Aktuelle Trends, wie die stärkere Integration geo-statistischer Verfahren aber auch unkonventionelle moderne Visualisierungsmethoden, wie die Lentikulartechnik, werden abschließend in „Ausblick und Agenda“ angesprochen.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Planungskartographie, Ländlicher Raum, Raumplanung
planning cartography
Chudy, Thomas
Buchroithner, Manfred
Koch, Wolf Günther
Dickmann, Frank
Technische Universität Dresden
2007-12-10
2006-10-16
2007-06-11
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A24001
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A24001/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:24009
2021-03-27T11:31:54Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Untersuchungen zur Kartographiegeschichte von Namibia: Die Entwicklung des Karten- und Vermessungswesens von den Anfängen bis zur Unabhängigkeit 1990
urn:nbn:de:swb:14-1197214517582-84806
276281284
ger
Die vorliegende Arbeit zeigt einerseits überblicksartig, gleichzeitig aber auch ins Detail gehend, vor allem die kartographische Entwicklung von Namibia von den Anfängen im 18. Jh. bis zur Unabhängigkeit im Jahr 1990. Dabei werden neben der eigentlichen Kartographie auch die wichtigsten damit im Zusammenhang stehenden Entwicklungen der Forschungsreisen, des Vermessungswesens, der allgemeinen Verwaltung des Landes und der Organisation des Karten- und Vermessungswesens im Gebiet des heutigen Namibia, im Deutschen Reich und in Südafrika dargestellt. Diese Ausweitung des Themas erwies sich als notwendig, um die Hintergründe und das geschichtliche und politische Umfeld mancher kartographischen Entwicklung deutlich und verständlich machen zu können. Damit liegt erstmals eine umfassende Dokumentation über die Kartographie von Namibia vor. Die Gliederung der Arbeit in die drei großen Zeitabschnitte der vorkolonialen, der deutschen Kolonial- und der südafrikanischen Mandatszeit ermöglicht die genaue Differenzierung von politischen und verwaltungstechnischen Abhängigkeiten bei der Kartenherstellung. Allerdings muss auch berücksichtigt werden, dass unterschiedliche Entwicklungsstadien nicht nur vom Herrschaftsträger abhängig waren. Der Vergleich zu anderen Kolonien des südlichen und zentralen Afrika, aber auch der weiterreichende Blick auf alle europäischen Afrikakolonien zeigt, dass Fortschritte im jeweiligen Karten- und Vermessungswesen neben der politischen und wirtschaftlichen Wertschätzung der Kolonie und der Macht des Mutterlandes (Deutschland, Portugal, Großbritannien, Frankreich) vor allem auch von der Größe, der Lage, der sehr verschiedenartigen Natur und dem Klima des entsprechenden Gebietes bestimmt wurden. Im Gegensatz zu der relativ langsamen, aber kontinuierlichen Entwicklung der Vermessungsmethoden und der kartographischen Darstellung in Europa sind in den Kolonien eher ruckartige Veränderungen zu verzeichnen, die mit dem Import der europäischen Methoden und Instrumente in infrastrukturell unterentwickelte Gebiete einhergingen. Die Entwicklung afrikanischer und im Besonderen südwestafrikanischer Karten zeigt drei Phasen: Zunächst erfolgte die Aufnahme der Küsten während der Entdeckungsreisen des 15. und 16. Jhs. und durch spezielle Forschungsreisen vor allem im 17. und beginnenden 18. Jh. Die Erforschung und kartographische Darstellung des Landesinnern begann dagegen zögernd erst Ende des 18. und Anfang des 19. Jhs. In SWA ist der Grund dafür vor allem in den schlechten Zugangsmöglichkeiten auf Grund der Wüstengebiete zu suchen. Träger dieser Aufnahmen waren hauptsächlich Missionare und Forschungsreisende. Innerhalb der nächsten 100 Jahre konnte in Südwestafrika ein grobes topographisches Grundwissen aufgebaut werden, das zur Orientierung im Land meist ausreichte. Mit der Eroberung Afrikas durch europäische Kolonialmächte Ende des 19. Jhs. begann die dritte Phase. Diese war in Südwestafrika durch die deutsche Kolonialherrschaft bestimmt und ist vor allem geprägt durch die Suche nach geeigneten Aufnahmemethoden und Darstellungswegen, um die riesigen, teilweise menschenleeren Gegenden in wirtschaftlich verantwortbarer, aber auch militärisch und verwaltungstechnisch nutzbarer Form kartographisch darzustellen. Ihren Höhepunkt erreicht diese Phase jedoch erst nach dem Zweiten Weltkrieg, in Südwestafrika sogar erst in den 1970er Jahren mit dem Einsatz moderner Aufnahmetechniken. In gleichen Phasen vollzog sich auch der Übergang von Kontinentkarten über lineare Routenaufnahmen mit stark wechselnden Maßstäben hin zu flächendeckenden topographischen Abbildungen. Mit diesen Veränderungen war auch eine Wandlung des Aussagewertes der Karten verbunden. Wie in Europa war die Kartenherstellung in Südwestafrika seit 1904 vor allem durch das Militär und dessen Bedürfnisse geprägt. Damit besaß das Land gegenüber den anderen deutschen Afrikakolonien eine Sonderstellung. Im Gegensatz zu den anderen deutschen Kolonien, aber in Anlehnung an das landschaftlich und klimatisch vergleichbare Südafrika wurde seit dem Hererokrieg 1904 eine großzügige und möglichst flächendeckende geodätische Vermessung durch Triangulation durchgeführt. Dagegen lagen die Katastervermessung und alle damit in Zusammenhang stehenden Arbeiten wie im Deutschen Reich in den Händen der zivilen Behörden. Allerdings war die Trennung der Aufgaben, bedingt durch die alleinige Zuständigkeit der Zivilverwaltung für alle Vermessungs- und Kartierungsangelegenheiten in Südwestafrika vor 1904, nicht ganz so deutlich wie im Deutschen Reich. Die dadurch bedingten regelmäßigen Kompetenzstreitigkeiten und die mangelnde Anerkennung der Arbeiten der Gegenseite verursachten die Behinderung zügiger Fortschritte in der Kartenherstellung sowie erhebliche zusätzliche Kosten. Die Koordinierung und Organisation der Arbeiten in Südwestafrika während der deutschen Kolonialzeit zeigt deutliche Mängel. Trotzdem kann das kartographisch Erreichte als positiv bewertet werden. Natürlich können aus heutiger Perspektive verschiedene Entscheidungen und Vorgehensweisen kritisiert werden. Für die damalige Zeit, die vorhandenen Mittel, Instrumente und Methoden, die Anzahl des Personals und im Wissen um die infrastrukturellen und Lebensbedingungen sind die erzielten Ergebnisse, ob das die Einzelkarten, räumlich definierte Kartenwerke oder solche des ganzen Landes betrifft, eine große Leistung. Das zeigt sich umso mehr im Vergleich zu den Nachbarstaaten, von denen beim Beginn des Ersten Weltkrieges keines so zahlreiche und gute Kartenmaterialien vorweisen konnte. Aber auch während der südafrikanischen Mandatszeit seit 1920 waren die Kompetenzen und Zuständigkeiten nicht eindeutig geregelt. Zunächst besaß Südwestafrika eine Sonderstellung gegenüber den Provinzen der Südafrikanischen Union, indem das Vermessungsamt in Windhuk für alle Vermessungs- und Kartierungsarbeiten des Landes zuständig war. Damit war das Mandatsgebiet in gewisser Weise aber auch von den methodischen und technischen Fortschritten, vor allem des Trigsurvey, abgekoppelt. Andererseits nutzte man diese Unabhängigkeit in Windhuk für eigene Wege, vor allem beim Druck der Karten in Southampton. Spätestens seit dem Beginn der Herstellung der landesweiten Kartenwerke in den Maßstäben 1:50 000, 1:250 000 und kleiner in den 1960er Jahren wurden die kartographischen Arbeiten dann aber von Südafrika bestimmt und kontrolliert. Trotz dieser Probleme lässt sich sowohl für die deutsche Kolonialzeit als auch für die südafrikanische Mandatszeit eine Vielzahl guter und von unterschiedlichen Autoren stammender Karten als Einzelwerke, als Beilage zu diversen Berichten oder als Kartenwerke feststellen. Flächendeckende Triangulationen stellen daneben eine bedeutende Entwicklung für die lagerichtige Wiedergabe der Topographie auf der Karte dar. Dass die deutsche Kolonialzeit in der vorliegenden Arbeit ein starkes Übergewicht gegenüber den anderen beiden Zeitabschnitten aufweist, liegt auch an den zahlreichen Aktivitäten und Produkten dieser Zeit, vor allem aber an der Quellenlage, die für die Zeit zwischen 1890 und 1915 qualitativ und quantitativ wesentlich umfangreicher ist, als beispielsweise für die Zeit nach 1920.
This work gives an overview over the cartographic development of Namibia from the beginnings in the early 18th century up to the independence of the country in 1990. At the same time there is also a detailed view to the cartography, the maps and map series possible. Besides the most important developments of the large expeditions, the surveying, the general administration and the organization of the surveying and mapping in the area of today’s Namibia are shown. Additionally also the most important developments of surveying and mapping in the German Empire and in South Africa are presented because of there relevance for some historical and political decisions in relation to the surveying and mapping of Namibia. For the first time this work presents a comprehensive documentation about the cartography and the map-products of Namibia. Such a work does not exist for any of the neighbour countries in Southern Africa. The work is structured into three main periods, the Precolonial time up to 1884, the time of the German colony German South West Africa between 1884 and 1915/20 and the time of the South African mandatory power between 1920 and 1990. These periods allow to show in detail the different political and administrative obediences for the map making. But not only the colonial power (Germany, Great Britain, France, Portugal) is responsible for different developments. In comparison especially with other countries of Southern Africa but also with countries all over Africa it could be shown that advances in surveying and mapping also depend on the dimension, the location, the different nature, relief and the climate of an area. In contrast to the mostly slow but continuous development of the surveying methods and the cartographic design in Europe the colonies show steplike changes. This is because of the import of the European methods and instruments into areas with very low infrastructure. The development of the South West African cartography shows three main phases. During the age of discoveries in the 15th and 16th centuries but also through special expeditions in the 17th and the beginning 18th centuries the coasts were surveyed and mapped. The exploration and mapping of the inner parts of the country began late (end of 18th century) and slowly. The main reason for this are the large coastal deserts and the large waterless areas that made travelling very difficult and dangerous. The first travellers in South West Africa were missionaries and researchers. Within the next about 100 years the travellers could map an approximate topographic structure of the land. This was more or less satisfactory for an overview and the safe travelling in the country. The third phase began with the European, here German colonisation at the end of the 19th century. This phase began with the search for useful recording and mapping methods. Especially the huge but deserted areas of the colony had to be mapped in an economic arguable but also for the military and the administration usable way. The culmination of this phase was reached only after World War II, in South West Africa even only in the 1970th. At this time the modern recording methods allowed an area-wide and economic surveying and mapping of the whole country. In the same phases one can also see the change-over from maps of the continent via linear maps as results of route-mappings to area-wide topographic map series. As in Europe the surveying and mapping of German South West Africa since 1904 was affected by the military and its techniques and demands. This gave the land an exceptional position in comparison to the other German colonies. Like in the scenic and climatic similar South Africa the military survey section built up a large and area-wide geodetic survey by triangulation since the Herero-War in 1904. On the other hand the cadastral survey was in the hands of the civil administration as it was in the German Empire. But the separation of the duties and responsibilities was not that clear and precise like in Germany because the civil land surveyors were responsible for all works in the colony prior 1904 and did not wanted to give up all charges. The constant questions of authority and the partly lack of acceptance of the works of the other side caused a lot of additional costs and the relatively slow mapping progress. The coordination and organization of the surveying and mapping of the German colony South West Africa shows obvious failings. Even so the mapping of the colony can be evaluated positive. For that time, the possibilities, instruments and methods, for the small number of employees and with the knowledge of the infrastructure and the living conditions the results are quite good. Many beautiful and high quality single maps and maps series of special area and for the whole country are known. This is much more astonishing as none of the neighbour countries could reach such an high standard up to the beginning of World War I. During the time of the South African mandatory power the competences and responsibilities of the surveying and mapping were also not clearly defined. After World War I but up to the 1950th South West Africa had an exceptional position compared to the South African provinces. The surveying office in Windhuk was responsible for all surveyings and mappings in South West Africa. For this the country was partly cutted from the latest methodic and technic developments of the South African Trigsurvey. On the other hand Windhuk could use his independence for own ways. For this the SWA-maps produced in the 1930th were printed in Southampton and not at the South African Government Printer in Pretoria and show a much better printing quality than the South African maps of that time. At the latest with the beginning of the production process of the map series in 1:50 000, 1:250 000 and smaller in the 1960th the mapping process of South West Africa/Namibia was fully controlled and affected by the South African Trigsurvey. Despite a lot of problems there are both for the Precolonial period, for the German and for the South African time a lot of good maps from many different authors and for different objections produced known. An analysis of the geometric accuracy of four maps, made between 1879 and 1980 (Chapter 6) shows additionally the high importance of area-wide triangulations for high quality maps. The reason for the overweight of the German colonial time in this work depends on the one side on the many maps and other cartographic products and activities of that time but on the other side it depends also on the high quantity and quality of resources about surveying and mapping in the German time.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Kartographiegeschichte, Kartographie, Karte, Kartenwerk, alte Karte, topographische Karte, Namibia, Deutsch-Südwestafrika, Südwestafrika, Südafrika, Deutsche Kolonien, Landesaufnahme, Landesvermessung,
Mapping History, Cartography, maps, map series, old map, historical map, topographical map, Namibia, German South West Africa, South West Africa, South Africa, German Colonies, Land Survey
Moser, Jana
Koch, Wolf Günther
Jäschke, Uwe Ulrich
Brunner, Kurt
Technische Universität Dresden
2007-12-09
2006-10-17
2007-05-23
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A24009
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A24009/attachment/ATT-0/
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A24009/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:24700
2021-03-27T11:40:28Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
ddc:550
openaire
Entwicklung eines halbautomatisierten Verfahrens zur Detektion neuer Siedlungsflächen durch vergleichende Untersuchungen hochauflösender Satelliten- und Luftbilddaten
urn:nbn:de:swb:14-1147088662032-79026
265218306
ger
Knowledge about land use and land cover represents an important information basis for various planning applications. In particular, urban and suburban regions are subject to a high dynamic development. The detection and identification of changes is therefore an important instrument to follow and accompany the developments by planning. Here, aerial photography and, increasingly, satellite images serve as an important basis for information. The recognition and mapping of changes is still a time-consuming and cost-intensive matter which is mostly realized by visual interpretation of aerial photography and to an increasing degree of high- and ultra-high-resolution satellite images. Within the scope of the present work a new, robust and largely automated process based on a statistical change analysis is developed and presented. Basis for the data are multitemporal high-resolution satellite image data. The generated suspect areas, respectively areas of change, are supposed to function as clues in order to facilitate the process of the visual interpretation of multitemporal image datasets with regard to change mapping, since only marked areas of change have to undergo further examination. Consequently, this process can be used as a tool to ease and accelerate the updating of planning bases in general and maps in particular so far realised by visual interpretation. However, the automation of the process is not only supposed to serve the purpose of saving time and cost but also to bring the interpretation process to a higher level of objectivity. In order to improve the quality of the whole process, for the preprocessing of the image data selected methods of image processing have been integrated. Through the use of additional geo-information reference data for the automated calculation of the areas of change, a further refinement of the results can be reached. The obtained results in the first time-cut (1997-1998) can be proved and verified by a different data-take (1997-2000). To reach a convenient use and a good distribution of the developed method, the process has been implemented by means of the widespread image processing software ERDAS IMAGINE. This allows to make the developed method available for other users, since it can easily be integrated into the working environment of ERDAS IMAGINE.
Das Wissen um die Landnutzung und Landbedeckung ist für planerische Anwendungsgebiete eine wichtige Informationsgrundlage. Gerade urbane und suburbane Regionen unterliegen einer hohen Entwicklungsdynamik. Das Erkennen und Aufzeigen von Veränderungen ist somit ein wichtiges Instrument um Entwicklungen zu verfolgen und planerisch zu begleiten. Luft- und zunehmend Satellitenbilder dienen hierfür als wichtige Informationsgrundlage. Das Erkennen und Kartieren von Veränderungen ist nach wie vor eine zeitaufwändige und kostenintensive Angelegenheit, die überwiegend durch visuelle Interpretation von Luft- und zunehmend auch mit hoch- und höchstauflösenden Satellitenbildern realisiert wird. In dieser Arbeit wird ein neues, robustes, weitgehend automatisiertes, auf einem statistischen Ansatz beruhendes Verfahren der Veränderungsanalyse entwickelt und vorgestellt. Die Datengrundlage bilden multitemporale, hoch auflösende Satellitenbilddaten. Die generierten Verdachts- bzw. Veränderungsflächen sollen als Anhaltspunkte fungieren, um den Prozess der visuellen Interpretation von multitemporalen Bilddatensätzen in Hinsicht auf eine Veränderungskartierung zu erleichtern, da nur als Veränderungsflächen markierte Areale einer weiteren Untersuchung unterzogen werden müssen. Das Verfahren kann somit als Werkzeug dienen, die durch visuelle Interpretation realisierte Aktualisierung von Planungsgrundlagen bzw. Kartenwerken zu erleichtern und zu beschleunigen. Die Automatisierung des Verfahrens soll jedoch nicht allein dem Zweck der Zeit- und Kostenersparnis dienen, sondern auch den Interpretationsprozess objektiver gestalten. Um die Qualität des Verfahrens zu erhöhen, werden ausgewählte Methoden der Bildverarbeitung für die Vorverarbeitung der Bilder in das Verfahren integriert. Durch das Einbinden zusätzlicher Geobasisdaten in die automatisierte Berechnung der Veränderungsflächen kann eine weitere Verbesserung der Ergebnisse erzielt werden. Die Ergebnisse, der im ersten Zeitschnitt (1997-1998) untersuchten Datensätze, werden mit Hilfe eines weiteren Zeitschnitts (1997-2000) überprüft und verifiziert. Um eine unkomplizierte Anwendung und Verbreitung der Methode zu erreichen, wurde das Verfahren mit Hilfe der weit verbreiteten Bildverarbeitungssoftware ERDAS IMAGINE realisiert. Dies ermöglicht, das Verfahren auch anderen Nutzern zur Verfügung zu stellen, da es problemlos in die Arbeitsumgebung des Bildverarbeitungssystems ERDAS IMAGINE integriert werden kann
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
info:eu-repo/classification/ddc/550
ddc:550
Detektion; Raumentwicklung; Satellitenfernerkundung; Urbanität; Änderung
Satellitendaten, Urbane Räume, Veränderungsdetektion
Change Detection, Satellite Data, Urban Region
Reder, Johannes
Buchroithner, M.
Ergenzinger, P.
Meinel, G.
Technische Universität Dresden
2006-04-09
2004-07-06
2005-04-18
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A24700
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A24700/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:25021
2021-09-10T11:28:21Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Ein Konzept zur numerischen Berechnung inkompressibler Strömungen auf Grundlage einer diskontinuierlichen Galerkin-Methode in Verbindung mit nichtüberlappender Gebietszerlegung
urn:nbn:de:swb:14-992350020281-96843
1643203649
ger
A new combination of techniques for the numerical computation of incompressible flow is presented. The temporal discretization bases on the discontinuous Galerkin-formulation. Both constant (DG(0)) and linear approximation (DG(1)) in time is discussed. In case of DG(1) an iterative method reduces the problem to a sequence of problems each with the dimension of the DG(0) approach. For the semi-discrete problems a Galerkin/least-squares method is applied. Furthermore a non-overlapping domain decomposition method can be used for a parallelized computation. The main advantage of this approach is the low amount of information which must be exchanged between the subdomains. Due to the slight bandwidth a workstation-cluster is a suitable platform. Otherwise this method is efficient only for a small number of subdomains. The interface condition is of the Robin/Robin-type and for the Navier-Stokes equation a formulation introducing a further pressure interface condition is used. Additionally a suggestion for the implementation of the standard k-epsilon turbulence model with special wall function is done in this context. All the features mentioned above are implemented in a code called ParallelNS. Using this code the verification of this approach was done on a large number of examples ranging from simple advection-diffusion problems to turbulent convection in a closed cavity.
CFD, Finite-Elemente-Methode, Gebietszerlegung (nichtüberlappend), Strömungsmechanik, Turbulenzmodellierung, inkompressible Strömung, numerische Simulation
CFD, Galerkin/least-squares FEM, discontinuous Galerkin-formulation, incompressible flow, non-overlapping domain decomposition, space-time formulation
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Diskontinuierliche Galerkin-Methode; Inkompressible Strömung
Müller, Hannes
Grundmann, R.
Kordulla, W.
Lube, G.
Technische Universität Dresden
Technische Universität Dresden
1999-05-11
1999-09-27
1999-09-12
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A25021
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A25021/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:25988
2021-03-27T11:55:36Z
qucosa:tud
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:004
ddc:520
openaire
Konzeption und Entwicklung eines Konferenzführers für Großereignisse als mobile Applikation für die ICC 2013
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-86754
370891767
ger
Das Betriebssystem Android bietet, aufgrund der stetig steigenden Zahl der verfügbaren mobilen Geräte auf Basis dieses System und der ebenfalls stark steigenden Zahl der Nutzer solcher Geräte, eine sehr gute Grundlage zur Entwicklung diverser mobiler Anwendungen. Es kann dabei für jeden erdenklichen Bereich des alltäglichen Lebens, vor allem Freizeit, aber auch Arbeit, eine App auf Grundlage von Android entwickelt werden.
Im Bereich der mobilen Eventguides gibt es aktuell noch Entwicklungsbedarf bei den angebotenen mobilen Applikationen. So gibt es zahlreiche Anwendungen für Messen, Konferenzen oder Festivals, allerdings unterscheiden sich diese stark in ihren Funktionen und vor allem in der Darstellung von Karten und Plänen. Häufig werden solche Apps auf Grundlage eines Frameworks erstellt, welches es ermöglicht die App an verschiedene Veranstaltungen anzupassen.
Die vorliegende Arbeit beschreibt die Implementierung eines Konferenzführers für die Internationale Kartographische Konferenz 2013 in Dresden. Grundlage für die Implementierung ist dabei die Betrachtung von Orientierungsmethoden und Navigationsanwendungen für Fußgänger im In- und Outdoorbereich und auf Großveranstaltungen. Hierzu werden bereits vorhandene Apps aus dem Bereich Veranstaltungen untersucht. Neben den allgemeinen Funktionen wird ein Augenmerk auf die kartographischen Funktionen solcher Apps gelegt.
Im Rahmen der Arbeit wird ein Framework, auf Basis von Android, entwickelt, welches die Erstellung von mobilen Anwendungen für verschiedene Großereignisse ermöglicht. Dieses Framework wird speziell an die Internationale Kartographische Konferenz 2013 angepasst und liefert als Ergebnis eine App, die als digitaler Konferenzführer genutzt werden kann.:Aufgabenstellung III
Selbstständigkeitserklärung V
Kurzfassung VII
Abstract VIII
Inhaltsverzeichnis IX
Abbildungsverzeichnis XII
Tabellenverzeichnis XIII
Abkürzungsverzeichnis XIV
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Aufbau der Arbeit 3
1.3 Ziel der Arbeit 4
2 Großereignisse – Definition und Klassifizierung 7
2.1 Allgemein 7
2.2 Messe 10
2.3 Festival 11
2.4 Stadtfest 11
2.5 Konferenz 12
2.6 International Cartographic Conference 2013 – ICC 2013 12
3 Orientierung und Navigation als Fußgänger 15
3.1 Begriffsdefinitionen 15
3.1.1 Orientierung 15
3.1.2 Navigation 15
3.1.3 Fußgängernavigation 16
3.2 Outdoor 18
3.2.1 Analog 18
3.2.2 Digital 19
3.3 Indoor 24
3.3.1 Analog 24
3.3.2 Digital 28
3.4 In Computerspielen 41
3.5 Auf Großveranstaltungen 45
3.5.1 Analog 46
3.5.2 Digital 46
4 Apps für Großereignisse 49
4.1 Mobile Applikation 49
4.2 Vorteile mobiler Apps für Großereignisse 49
4.3 Smartphones 50
4.4 Betriebssysteme für Smartphones 50
4.5 Mobile Event 54
4.6 Vergleich vorhandener Apps für Großereignissse 55
4.6.1 Entwickler von Apps für Großereignisse 56
4.6.2 Vergleich ausgewählter Apps 57
4.7 Wichtige Funktionen einer App für Großereignisse 65
4.7.1 Ergebnisse aus dem Vergleich 65
4.7.2 Evaluationsergebnisse 69
4.7.3 Zusammenfassung der Untersuchung 73
5 Konzeption einer App für Großereignisse 75
5.1 Funktionen der App 76
5.2 Gestaltung der App – Design Guidelines Android 80
5.3 Bedienung 83
5.4 Datenübertragung 84
5.5 Datengrundlage/Datenanforderung 85
5.6 Adaptionsmöglichkeiten 90
5.7 Grafische Darstellung des Konzeptes 92
5.8 Framework 93
6 Praxisbeispiel ICC 2013 Conference Guide 95
6.1 Grundlagen 95
6.1.1 Entwicklungsumgebung – Systemvoraussetzungen 96
6.1.2 Struktur eines Android-Projektes 97
6.2 Implementierung der App 98
6.2.1 Startmenü 99
6.2.2 Datenübertragung 102
6.2.3 XML-Verarbeitung und Datenbank 106
6.2.4 Listenansicht und Detailansicht 109
6.2.5 Kartenansicht und Routing 114
6.2.6 Erstellung einer APK-Datei und Veröffentlichung einer App 122
6.3 Dokumentation 122
6.4 Test 123
6.5 Hinweise zur Anpassung der App an ein anderes Großereignis 126
6.6 Aktueller Stand der App 129
6.7 Probleme während der Erstellung 130
7 Fazit 133
8 Ausblick 135
Quellenverzeichnis XVII
Literaturquellen XVII
Internetquellen XXIII
Google play Seiten der getesteten Apps XXXII
Anhang XXXV
A Fragebögen XXXV
A.1 Fragebogen „Umfrage zur Erstellung einer App für Großveranstaltungen“ XXXV
A.2 Fragebogen „Evaluation zur App ICC 2013 Conference Guide für Android“ XXXIX
B XML-Strukturen LI
B.1 Struktur scientific_program.xml LI
B.2 Struktur social_program.xml LII
B.3 Struktur speaker.xml LIII
B.4 Struktur news.xml LIII
B.5 Struktur exhibitor.xml LIV
B.6 Struktur poi.xml LV
C Screenshots LVII
D Klassendiagramm (schematisch) LXI
E CD LXIII
The Android operating system offers, due to the increasing number of available mobile devices based on this system and also the rapidly increasing number of users of such devices, a very good basis for the development of various mobile applications. It can be relevant to every conceivable area of everyday life, especially leisure, but also work to develop an app based on Android.
It currently still requires development of the offered mobile applications in the area of mobile event guides. There are numerous applications for trade shows, conferences and festivals, but they differ greatly in their functions and, above all in the presentation of maps and plans. Often, such apps are created based on a framework that allows the app to adapt to different events.
The present paper describes the implementation of a conference guide for the International Cartographic Conference 2013 in Dresden. Basis for the implementation is the consideration of methods of orientation and navigation applications at indoor and outdoor areas for pedestrians and on major events. To this end, existing applications from the category large events will be studied. Besides the general features a focus is placed on the cartographic features of such apps.
A framework, based on Android, which allows the creation of mobile applications for various large events, will be created as part of the work. This framework is adapted to the International Cartographic Conference 2013 and delivers as a result an application that can be used as a digital conference guide.:Aufgabenstellung III
Selbstständigkeitserklärung V
Kurzfassung VII
Abstract VIII
Inhaltsverzeichnis IX
Abbildungsverzeichnis XII
Tabellenverzeichnis XIII
Abkürzungsverzeichnis XIV
1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Aufbau der Arbeit 3
1.3 Ziel der Arbeit 4
2 Großereignisse – Definition und Klassifizierung 7
2.1 Allgemein 7
2.2 Messe 10
2.3 Festival 11
2.4 Stadtfest 11
2.5 Konferenz 12
2.6 International Cartographic Conference 2013 – ICC 2013 12
3 Orientierung und Navigation als Fußgänger 15
3.1 Begriffsdefinitionen 15
3.1.1 Orientierung 15
3.1.2 Navigation 15
3.1.3 Fußgängernavigation 16
3.2 Outdoor 18
3.2.1 Analog 18
3.2.2 Digital 19
3.3 Indoor 24
3.3.1 Analog 24
3.3.2 Digital 28
3.4 In Computerspielen 41
3.5 Auf Großveranstaltungen 45
3.5.1 Analog 46
3.5.2 Digital 46
4 Apps für Großereignisse 49
4.1 Mobile Applikation 49
4.2 Vorteile mobiler Apps für Großereignisse 49
4.3 Smartphones 50
4.4 Betriebssysteme für Smartphones 50
4.5 Mobile Event 54
4.6 Vergleich vorhandener Apps für Großereignissse 55
4.6.1 Entwickler von Apps für Großereignisse 56
4.6.2 Vergleich ausgewählter Apps 57
4.7 Wichtige Funktionen einer App für Großereignisse 65
4.7.1 Ergebnisse aus dem Vergleich 65
4.7.2 Evaluationsergebnisse 69
4.7.3 Zusammenfassung der Untersuchung 73
5 Konzeption einer App für Großereignisse 75
5.1 Funktionen der App 76
5.2 Gestaltung der App – Design Guidelines Android 80
5.3 Bedienung 83
5.4 Datenübertragung 84
5.5 Datengrundlage/Datenanforderung 85
5.6 Adaptionsmöglichkeiten 90
5.7 Grafische Darstellung des Konzeptes 92
5.8 Framework 93
6 Praxisbeispiel ICC 2013 Conference Guide 95
6.1 Grundlagen 95
6.1.1 Entwicklungsumgebung – Systemvoraussetzungen 96
6.1.2 Struktur eines Android-Projektes 97
6.2 Implementierung der App 98
6.2.1 Startmenü 99
6.2.2 Datenübertragung 102
6.2.3 XML-Verarbeitung und Datenbank 106
6.2.4 Listenansicht und Detailansicht 109
6.2.5 Kartenansicht und Routing 114
6.2.6 Erstellung einer APK-Datei und Veröffentlichung einer App 122
6.3 Dokumentation 122
6.4 Test 123
6.5 Hinweise zur Anpassung der App an ein anderes Großereignis 126
6.6 Aktueller Stand der App 129
6.7 Probleme während der Erstellung 130
7 Fazit 133
8 Ausblick 135
Quellenverzeichnis XVII
Literaturquellen XVII
Internetquellen XXIII
Google play Seiten der getesteten Apps XXXII
Anhang XXXV
A Fragebögen XXXV
A.1 Fragebogen „Umfrage zur Erstellung einer App für Großveranstaltungen“ XXXV
A.2 Fragebogen „Evaluation zur App ICC 2013 Conference Guide für Android“ XXXIX
B XML-Strukturen LI
B.1 Struktur scientific_program.xml LI
B.2 Struktur social_program.xml LII
B.3 Struktur speaker.xml LIII
B.4 Struktur news.xml LIII
B.5 Struktur exhibitor.xml LIV
B.6 Struktur poi.xml LV
C Screenshots LVII
D Klassendiagramm (schematisch) LXI
E CD LXIII
info:eu-repo/classification/ddc/004
ddc:004
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Google App Engine; App <Programm>; Android <Systemplattform>; Großveranstaltung; Internationale Konferenz
Android, Konferenzführer, ICC 2013, mobile Applikation, Großereignis, Indoornavigation
Android, Conference Guide, ICC 2013, mobile App, Events, Indoor Navigation
Hauck, Christian
Burghardt, Dirk
Hauthal, Eva
Technische Universität Dresden
2012-05-08
2012-04-02
2012-04-25
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A25988
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A25988/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:28578
2021-03-27T12:36:16Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Optimal Control Problems with Singularly Perturbed Differential Equations as Side Constraints: Analysis and Numerics
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-162862
443347077
eng
It is well-known that the solution of a so-called singularly perturbed differential equation exhibits layers. These are small regions in the domain where the solution changes drastically. These layers deteriorate the convergence of standard numerical algorithms, such as the finite element method on a uniform mesh. In the past many approaches were developed to overcome this difficulty. In this context it was very helpful to understand the structure of the solution - especially to know where the layers can occur. Therefore, we have a lot of analysis in the literature concerning the properties of solutions of such problems. Nevertheless, this field is far from being understood conclusively.
More recently, there is an increasing interest in the numerics of optimal control problems subject to a singularly perturbed convection-diffusion equation and box constraints for the control.
However, it is not much known about the solutions of such optimal control problems. The proposed solution methods are based on the experience one has from scalar singularly perturbed differential equations, but so far, the analysis presented does not use the structure of the solution and in fact, the provided bounds are rather meaningless for solutions which exhibit boundary layers, since these bounds scale like epsilon^(-1.5) as epsilon converges to 0.
In this thesis we strive to prove bounds for the solution and its derivatives of the optimal control problem. These bounds show that there is an additional layer that is weaker than the layers one expects knowing the results for scalar differential equation problems, but that weak layer deteriorates the convergence of the proposed methods.
In Chapter 1 and 2 we discuss the optimal control problem for the one-dimensional case. We consider the case without control constraints and the case with control constraints separately. For the case without control constraints we develop a method to prove bounds for arbitrary derivatives of the solution, given the data is smooth enough. For the latter case we prove bounds for the derivatives up to the second order.
Subsequently, we discuss several discretization methods. In this context we use special Shishkin meshes. These meshes are piecewise equidistant, but have a very fine subdivision in the region of the layers. Additionally, we consider different ways of discretizing the control constraints. The first one enforces the compliance of the constraints everywhere and the other one enforces it only in the mesh nodes. For each proposed algorithm we prove convergence estimates that are independent of the parameter epsilon. Hence, they are meaningful even for small values of epsilon.
As a next step we turn to the two-dimensional case. To be able to adapt the proofs of Chapter 2 to this case we require bounds for the solution of the scalar differential equation problem for a right hand side f only in W^(1,infty). Although, a lot of results for this problem can be found in the literature but we can not apply any of them, because they require a smooth right hand side f in C^(2,alpha) for some alpha in (0,1). Therefore, we dedicate Chapter 3 to the analysis of the scalar differential equations problem only using a right hand side f that is not very smooth.
In Chapter 4 we strive to prove bounds for the solution of the optimal control problem in the two dimensional case. The analysis for this problem is not complete. Especially, the characteristic layers induce subproblems that are not understood completely. Hence, we can not prove sharp bounds for all terms in the solution decomposition we construct. Nevertheless, we propose a solution method. Numerical results indicate an epsilon-independent convergence for the considered examples - although we are not able to prove this.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Differentialgleichung; Optimale Kontrolle; Numerische Mathematik; Fehlerabschätzung
Optimale Steuerung, singulär gestört, analysis, Lösungseigenschaften, FEM, Finite Elemente, Numerik, Shishkin-Gitter, Fehlerabschätzung
Optimal Control, singularly perturbed, analysis, solution properties, fem, finite elements, numerics, shishkin-mesh, error estimates
Reibiger, Christian
Roos, Hans-Görg
Lube, Gert
Technische Universität Dresden
2015-03-27
2014-11-28
2015-03-09
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A28578
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A28578/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:28626
2021-03-27T12:34:32Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Concept and Workflow for 3D Visualization of Multifaceted Meteorological Data
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-163901
834774488
eng
The analysis of heterogeneous, complex data sets has become important in many scientific domains. With the help of scientific visualization, researchers can be supported in exploring their research results. One domain, where researchers have to deal with spatio-temporal data from different sources including simulation, observation and time-independent data, is meteorology. In this thesis, a concept and workflow for the 3D visualization of meteorological data was developed in cooperation with domain experts. Three case studies have been conducted based on the developed concept.
In addition, the concept has been enhanced based on the experiences gained from the case studies. In contrast to existing all-in-one software applications, the proposed workflow employs a combination of existing software applications and their extensions to make a variety of already implemented visualization algorithms available. The workflow provides methods for data integration and for abstraction of the data as well as for generating representations of the variables of interest. Solutions for visualizing sets of variables, comparing results of multiple simulation runs and results of simulations based on different models are presented. The concept includes the presentation of the visualization scenes in virtual reality environments for a more comprehensible display of multifaceted data.
To enable the user to navigate within the scenes, some interaction functionality was provided to control time, camera, and display of objects. The proposed methods have been selected with respect to the requirements defined in cooperation with the domain experts and have been verified with user tests. The developed visualization methods are used to analyze and present recent research results as well as for educational purposes. As the proposed approach uses generally applicable concepts, it can also be applied for the analysis of scientific data from other disciplines.
In nahezu allen Wissenschaftsdisziplinen steigt der Umfang erhobener Daten. Diese sind oftmals heterogen und besitzen eine komplexe Struktur, was ihre Analyse zu einer Herausforderung macht. Die wissenschaftliche Visualisierung bietet hier Möglichkeiten, Wissenschaftler bei der Untersuchung ihrer Forschungsergebnisse zu unterstützen. Eine der Disziplinen, in denen räumlich-zeitliche Daten aus verschiedenen Quellen inklusive Simulations- und Observationsdaten eine Rolle spielen, ist die Meteorologie.
In dieser Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit Experten der Meteorologie ein Konzept und ein Workflow für die 3D-Visualisierung meteorologischer Daten entwickelt. Dabei wurden drei Fallstudien erarbeitet, die zum einen auf dem erstellten Konzept beruhen und zum anderen durch die während der Fallstudie gesammelten Erfahrungen das Konzept erweiterten. Der Workflow besteht aus einer Kombination existierender Software sowie Erweiterungen dieser. Damit wurden Funktionen zur Verfügung gestellt, die bei anderen Lösungsansätzen in diesem Bereich, die oft nur eine geringere Anzahl an Funktionalität bieten, nicht zur Verfügung stehen. Der Workflow beinhaltet Methoden zur Datenintegration sowie für die Abstraktion und Darstellung der Daten. Es wurden Lösungen für die Visualisierung einer Vielzahl an Variablen sowie zur vergleichenden Darstellung verschiedener Simulationsläufe und Simulationen verschiedener Modelle präsentiert.
Die generierten Visualisierungsszenen wurden mit Hilfe von 3D-Geräten, beispielsweise eine Virtual-Reality-Umgebung, dargestellt. Die stereoskopische Projektion bietet dabei die Möglichkeit, diese komplexen Daten mit verbessertem räumlichem Eindruck darzustellen. Um dem Nutzer eine umfassende Analyse der Daten zu ermöglichen, wurden eine Reihe von Funktionen zur Interaktion zur Verfügung gestellt, um beispielsweise Zeit, Kamera und die Anzeige von 3D-Objekten zu steuern. Das Konzept und der Workflow wurden entsprechend der Anforderungen entwickelt, die zusammen mit Fachexperten definiert wurden.
Des Weiteren wurden die Anwendungen in verschiedenen Entwicklungsstadien durch Nutzer getestet und deren Feedback in die Entwicklung einbezogen. Die Ergebnisse der Fallstudien wurden von den Wissenschaftlern benutzt, um ihre Daten zu analysieren, sowie diese zu präsentieren und in der Lehre einzusetzen. Da der vorgeschlagene Workflow allgemein anwendbare Konzepte beinhaltet, kann dieser auch für die Analyse wissenschaftlicher Daten anderer Disziplinen verwendet werden.
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Visualization, Scientific Visualization, 3D, Virtual Reality, Meteorological Data
Visualisierung, Wissenschaftliche Visualisierung, 3D, Virtuelle Realität, Meteorologische Data
Helbig, Carolin
Kolditz, Olaf
Frank, Michael
Scheuermann, Gerik
Demsar, Urska
Technische Universität Dresden
2015-08-10
2014-10-13
2015-02-17
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A28626
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A28626/attachment/ATT-2/
oai:qucosa:de:qucosa:29174
2021-01-22T08:57:20Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Sulfated hyaluronan alters fibronectin matrix assembly and promotes osteogenic differentiation of human bone marrow stromal cells
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-221028
eng
10.1038/srep36418
Extracellular matrix (ECM) composition and structural integrity is one of many factors that influence cellular differentiation. Fibronectin (FN) which is in many tissues the most abundant ECM protein forms a unique fibrillary network. FN homes several binding sites for sulfated glycosaminoglycans (sGAG), such as heparin (Hep), which was previously shown to influence FN conformation and protein binding. Synthetically sulfated hyaluronan derivatives (sHA) can serve as model molecules with a well characterized sulfation pattern to study sGAG-FN interaction. Here is shown that the low-sulfated sHA (sHA1) interacts with FN and influences fibril assembly. The interaction of FN fibrils with sHA1 and Hep, but not with non-sulfated HA was visualized by immunofluorescent co-staining. FRET analysis of FN confirmed the presence of more extended fibrils in human bone marrow stromal cells (hBMSC)-derived ECM in response to sHA1 and Hep. Although both sHA1 and Hep affected FN conformation, exclusively sHA1 increased FN protein level and led to thinner fibrils. Further, only sHA1 had a pro-osteogenic effect and enhanced the activity of tissue non-specific alkaline phosphatase. We hypothesize that the sHA1-triggered change in FN assembly influences the entire ECM network and could be the underlying mechanism for the pro-osteogenic effect of sHA1 on hBMSC.
Extrazellulären Matrix (ECM), Zelldifferenzierung, sulfatierte Glykosaminoglykane (SGAG), TU Dresden, Publikationsfonds
Extracellular matrix (ECM), cellular differentiation, sulfated glycosaminoglycans (sGAG), TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Vogel, Sarah
Arnoldini, Simon
Möller, Stephanie
Hempel, Ute
Schnabelrauch, Matthias
Nature Publishing Group
2016
2017-03-28
Scientific Reports (2016), 6, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/srep36418. Artikelnr.: 36418.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A29174
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A29174/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:29195
2021-01-22T08:57:08Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
A Global Approach for Quantitative Super Resolution and Electron Microscopy on Cryo and Epoxy Sections Using Self-labeling Protein Tags
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-221826
eng
10.1038/s41598-017-00033-x
Correlative light and electron microscopy (CLEM) is a powerful approach to investigate the molecular ultrastructure of labeled cell compartments. However, quantitative CLEM studies are rare, mainly due to small sample sizes and the sensitivity of fluorescent proteins to strong fixatives and contrasting reagents for EM. Here, we show that fusion of a self-labeling protein to insulin allows for the quantification of age-distinct insulin granule pools in pancreatic beta cells by a combination of super resolution and transmission electron microscopy on Tokuyasu cryosections. In contrast to fluorescent proteins like GFP organic dyes covalently bound to self-labeling proteins retain their fluorescence also in epoxy resin following high pressure freezing and freeze substitution, or remarkably even after strong chemical fixation. This enables for the assessment of age-defined granule morphology and degradation. Finally, we demonstrate that this CLEM protocol is highly versatile, being suitable for single and dual fluorescent labeling and detection of different proteins with optimal ultrastructure preservation and contrast.
Organellen, Super-Auflösungsmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie, TU Dresden, Publikationsfonds
Organelles, Super-resolution microscopy, Transmission electron microscopy, TU Dresden, Publishing Funds
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Müller, Andreas
Neukam, Martin
Ivanova, Anna
Sönmez, Anke
Münster, Carla
Kretschmar, Susanne
Kalaidzidis, Yannis
Kurth, Thomas
Verbavatz, Jean-Marc
Solimena, Michele
Nature Publishing Group
2017
2017-04-04
Scientific Reports (2017), 7(1). ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-00033-x. Artikelnr.: 23
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A29195
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A29195/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30116
2021-01-22T08:59:28Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
High Area Capacity Lithium-Sulfur Full-cell Battery with Prelitiathed Silicon Nanowire-Carbon Anodes for Long Cycling Stability
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-217538
eng
2045-2322
We show full Li/S cells with the use of balanced and high capacity electrodes to address high power electro-mobile applications. The anode is made of an assembly comprising of silicon nanowires as active material densely and conformally grown on a 3D carbon mesh as a light-weight current collector, offering extremely high areal capacity for reversible Li storage of up to 9 mAh/cm(2). The dense growth is guaranteed by a versatile Au precursor developed for homogenous Au layer deposition on 3D substrates. In contrast to metallic Li, the presented system exhibits superior characteristics as an anode in Li/S batteries such as safe operation, long cycle life and easy handling. These anodes are combined with high area density S/C composite cathodes into a Li/S full-cell with an ether- and lithium triflate-based electrolyte for high ionic conductivity. The result is a highly cyclable full-cell with an areal capacity of 2.3 mAh/cm(2), a cyclability surpassing 450 cycles and capacity retention of 80% after 150 cycles (capacity loss <0.4% per cycle). A detailed physical and electrochemical investigation of the SiNW Li/S full-cell including in-operando synchrotron X-ray diffraction measurements reveals that the lower degradation is due to a lower self-reduction of polysulfides after continuous charging/discharging.
zyklisierbare Vollzelle, Leicht-Strom-Kollektor, Silizium-Nanodrähten, TU Dresden, Publikationsfonds
cyclable full-cell, light-weight current collector, silicon nanowires, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Krause, Andreas
Dörfler, Susanne
Piwko, Markus
Wisser, Florian M.
Jaumann, Tony
Ahrens, Eike
Giebeler, Lars
Althues, Holger
Schädlich, Stefan
Grothe, Julia
Jeffery, Andrea
Grube, Matthias
Brückner, Jan
Martin, Jan
Eckert, Jürgen
Kaskel, Stefan
Mikolajick, Thomas
Weber, Walter M.
Nature Publishing Group
2016
2017-01-25
Scientific Reports (2016), 6, ISSN 2045-2322. DOI: 10.1038/srep27982. Artikelnr.: 27982.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30116
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30116/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30196
2021-01-22T08:59:55Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Behavioral and neurophysiological evidence for increased cognitive flexibility in late childhood
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-220139
eng
10.1038/srep28954
Executive functions, like the capacity to control and organize thoughts and behavior, develop from childhood to young adulthood. Although task switching and working memory processes are known to undergo strong developmental changes from childhood to adulthood, it is currently unknown how task switching processes are modulated between childhood and adulthood given that working memory processes are central to task switching. The aim of the current study is therefore to examine this question using a combined cue- and memory-based task switching paradigm in children (N = 25) and young adults (N = 25) in combination with neurophysiological (EEG) methods. We obtained an unexpected paradoxical effect suggesting that memory-based task switching is better in late childhood than in young adulthood. No group differences were observed in cue-based task switching. The neurophysiological data suggest that this effect is not due to altered attentional selection (P1, N1) or processes related to the updating, organization, and implementation of the new task-set (P3). Instead, alterations were found in the resolution of task-set conflict and the selection of an appropriate response (N2) when a task has to be switched. Our observation contrasts findings showing that cognitive control mechanisms reach their optimal functioning in early adulthood.
Kognitive Kontrolle, kognitive Neurowissenschaften, menschliches Verhalten, TU Dresden, Publikationsfonds
cognitive control, cognitive neuroscience, human behaviour, TU Dresden, Publishing Funds
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
info:eu-repo/classification/ddc/UA 1000
ddc:UA 1000
Wolff, Nicole
Roessner, Veit
Beste, Christian
Nature Publishing Group
2016
2017-03-27
Scientific Reports (2016), 6, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/srep28954. Artikelnr.: 28954.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30196
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30196/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30213
2021-01-22T08:59:56Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Silicon availability modifies nutrient use efficiency and content, C:N:P stoichiometry, and productivity of winter wheat (Triticum aestivum L.)
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-221008
eng
10.1038/srep40829
Silicon (Si) is known as beneficial element for graminaceous plants. The importance of Si for plant functioning of cereals was recently emphasized. However, about the effect of Si availability on biomass production, grain yield, nutrient status and nutrient use efficiency for wheat (Triticum aestivum L.), as one of the most important crop plants worldwide, less is known so far. Consequently, we assessed the effect of a broad range of supply levels of amorphous SiO2 on wheat plant performance. Our results revealed that Si is readily taken up and accumulated basically in aboveground vegetative organs. Carbon (C) and phosphorus (P) status of plants were altered in response to varying Si supply. In bulk straw biomass C concentration decreased with increasing Si supply, while P concentration increased from slight limitation towards optimal nutrition. Thereby, aboveground biomass production increased at low to medium supply levels of silica whereas grain yield increased at medium supply level only. Nutrient use efficiency was improved by Si insofar that biomass production was enhanced at constant nitrogen (N) status of substrate and plants. Consequently, our findings imply fundamental influences of Si on C turnover, P availability and nitrogen use efficiency for wheat as a major staple crop.
Carbon cycle, Element cycles, TU Dresden, Publikationsfonds
Carbon cycle, Element cycles, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Neu, Silke
Schaller, Jörg
Dudel, E. Gert
Nature Publishing Group
2016
2017-03-28
Scientific Reports (2017), 7, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/srep40829. Artikelnr.: 40829.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30213
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30213/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30408
2021-01-22T09:00:51Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Chemical complexity of odors increases reliability of olfactory threshold testing
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-226947
eng
10.1038/srep39977
Assessment of odor thresholds is a widely recognized method of measuring olfactory abilities in humans. To date no attempts have been made to assess whether chemical complexity of odors used can produce more reliable results. To this end, we performed two studies of repeated measures design with 121 healthy volunteers (age 19–62 years). In Study 1, we compared thresholds obtained from tests based on one odor presented in a pen-like odor dispensing device with three odors and six odors mixtures presented in glass containers. In study 2 we compared stimuli of one and three odors, both presented in glass containers. In both studies measurements were performed twice, separated by at least three days. Results indicate that the multiple odor mixtures produced more reliable threshold scores, as compared to thresholds based on a single substance.
Geruchsschwellen, chemische Komplexität, penähnliche Geruchsabgabevorrichtung, Glasbehälter, mehrfache Geruchsmischungen
odor thresholds, chemical complexity, pen-like odor dispensing device, glass containers, multiple odor mixtures
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Oleszkiewicz, Anna
Pellegrino, Robert
Pusch, Katharina
Margot, Celine
Hummel, Thomas
Nature Publishing Group
2017
2017-07-17
Scientific Reports (2017), 7, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/srep39977. Artikelnr.: 39977.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30408
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30408/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30410
2021-01-22T09:59:54Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Enlightening discriminative network functional modules behind Principal Component Analysis separation in differential-omic science studies
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-226961
eng
doi:10.1038/srep43946
Omic science is rapidly growing and one of the most employed techniques to explore differential patterns in omic datasets is principal component analysis (PCA). However, a method to enlighten the network of omic features that mostly contribute to the sample separation obtained by PCA is missing. An alternative is to build correlation networks between univariately-selected significant omic features, but this neglects the multivariate unsupervised feature compression responsible for the PCA sample segregation. Biologists and medical researchers often prefer effective methods that offer an immediate interpretation to complicated algorithms that in principle promise an improvement but in practice are difficult to be applied and interpreted. Here we present PC-corr: a simple algorithm that associates to any PCA segregation a discriminative network of features. Such network can be inspected in search of functional modules useful in the definition of combinatorial and multiscale biomarkers from multifaceted omic data in systems and precision biomedicine. We offer proofs of PC-corr efficacy on lipidomic, metagenomic, developmental genomic, population genetic, cancer promoteromic and cancer stem-cell mechanomic data. Finally, PC-corr is a general functional network inference approach that can be easily adopted for big data exploration in computer science and analysis of complex systems in physics.
Omic Wissenschaft, Korrelation, Netzwerke, Präzision, Biomedizin, kombinatorische und multiskale Biomarker
Omic science, correlation, networks, precision, biomedicine, combinatorial and multiscale biomarkers
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Ciucci, Sara
Ge, Yan
Durán, Claudio
Palladini, Alessandra
Jiménez-Jiménez, Víctor
Martínez-Sánchez, Luisa María
Wang, Yutin
Sales, Susanne
Shevchenko, Andrej
Poser, Steven W.
Herbig, Maik
Otto, Oliver
Androutsellis-Theotokis, Andreas
Guck, Jochen
Gerl, Mathias J.
Cannistraci, Carlo Vittorio
Nature Publishing Group
2017
2017-07-20
Scientific Reports 2017, 7, ISSN: 2045-2322. DOI: doi:10.1038/srep43946. Artikelnr.: 43946.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30410
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30410/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30417
2021-01-22T09:00:33Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
New determinants of olfactory habituation
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-227051
eng
10.1038/srep41047
Habituation is a filter that optimizes the processing of information by our brain in all sensory modalities. It results in an unconscious reduced responsiveness to continuous or repetitive stimulation. In olfaction, the main question is whether habituation works the same way for any odorant or whether we habituate differently to each odorant? In particular, whether chemical, physical or perceptual cues can limit or increase habituation. To test this, the odour intensity of 32 odorants differing in physicochemical characteristics was rated by 58 participants continuously during 120s. Each odorant was delivered at a constant concentration. Results showed odorants differed significantly in habituation, highlighting the multifactoriality of habituation. Additionally habituation was predicted from 15 physico-chemical and perceptual characteristics of the odorants. The analysis highlighted the importance of trigeminality which is highly correlated to intensity and pleasantness. The vapour pressure, the molecular weight, the Odor Activity Value (OAV) and the number of double bonds mostly contributed to the modulation of habituation. Moreover, length of the carbon chain, number of conformers and hydrophobicity contributed to a lesser extent to the modulation of habituation. These results highlight new principles involved in the fundamental process of habituation, notably trigeminality and the physicochemical characteristics associated.
Olfaktorsystem, Sensorische Verarbeitung, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Olfactory system, Sensory processing, Technsiche Unviersität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Sinding, Charlotte
Valadier, François
Al-Hassani, Viviana
Feron, Gilles
Tromelin, Anne
Kontaris, Ioannis
Hummel, Thomas
Nature Publishing Group
2017
2017-07-27
Scientific Reports (2017), 7, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/srep41047. Artikelnr.: 41047.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30417
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30417/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30611
2021-01-22T09:01:51Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Response inhibition in Attention deficit disorder and neurofibromatosis type 1 – clinically similar, neurophysiologically different
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230159
495499196
eng
10.1038/srep43929
There are large overlaps in cognitive deficits occurring in attention deficit disorder (ADD) and neurodevelopmental disorders like neurofibromatosis type 1 (NF1). This overlap is mostly based on clinical measures and not on in-depth analyses of neuronal mechanisms. However, the consideration of such neuronal underpinnings is crucial when aiming to integrate measures that can lead to a better understanding of the underlying mechanisms. Inhibitory control deficits, for example, are a hallmark in ADD, but it is unclear how far there are similar deficits in NF1. We thus compared adolescent ADD and NF1 patients to healthy controls in a Go/Nogo task using behavioural and neurophysiological measures. Clinical measures of ADD-symptoms were not different between ADD and NF1. Only patients with ADD showed increased Nogo errors and reductions in components reflecting response inhibition (i.e. Nogo-P3). Early perceptual processes (P1) were changed in ADD and NF1. Clinically, patients with ADD and NF1 thus show strong similarities. This is not the case in regard to underlying cognitive control processes. This shows that in-depth analyses of neurophysiological processes are needed to determine whether the overlap between ADD and NF1 is as strong as assumed and to develop appropriate treatment strategies.
Kognitive Kontrolle, Pädiatrische Forschung, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Cognitive control, Paediatric research, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Bluschke, Annet
von der Hagen, Maja
Papenhagen, Katharina
Roessner, Veit
Beste, Christian
Nature Publishing Group
2017
2017-11-15
Scientific Reports (2017), 7, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/srep43929. Artikelnr.: 43929.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30611
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30611/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30622
2021-01-22T09:01:55Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Sulfated Hyaluronan Derivatives Modulate TGF-β1:Receptor Complex Formation: Possible Consequences for TGF-β1 Signaling
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230329
495418773
eng
10.1038/s41598-017-01264-8
Glycosaminoglycans are known to bind biological mediators thereby modulating their biological activity. Sulfated hyaluronans (sHA) were reported to strongly interact with transforming growth factor (TGF)-β1 leading to impaired bioactivity in fibroblasts. The underlying mechanism is not fully elucidated yet. Examining the interaction of all components of the TGF-β1:receptor complex with sHA by surface plasmon resonance, we could show that highly sulfated HA (sHA3) blocks binding of TGF-β1 to its TGF-β receptor-I (TβR-I) and -II (TβR-II). However, sequential addition of sHA3 to the TβR-II/TGF-β1 complex led to a significantly stronger recruitment of TβR-I compared to a complex lacking sHA3, indicating that the order of binding events is very important. Molecular modeling suggested a possible molecular mechanism in which sHA3 could potentially favor the association of TβR-I when added sequentially. For the first time bioactivity of TGF-β1 in conjunction with sHA was investigated at the receptor level. TβR-I and, furthermore, Smad2 phosphorylation were decreased in the presence of sHA3 indicating the formation of an inactive signaling complex. The results contribute to an improved understanding of the interference of sHA3 with TGF-β1:receptor complex formation and will help to further improve the design of functional biomaterials that interfere with TGF-β1-driven skin fibrosis.
Wachstumsfaktor-Signalisierung, molekulare Modellierung, Polysaccharide, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Growth factor signalling, Molecular modelling, Polysaccharides, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Hintze, Vera
Samsonov, Sergey
Rother, Sandra
Vogel, Sarah
Köhling, Sebastian
Moeller, Stephanie
Schnabelrauch, Matthias
Rademann, Jörg
Hempel, Ute
Pisabarro, M. Teresa
Scharnweber, Dieter
Nature Publishing Group
2017
2017-11-10
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-01264-8. Artikelnr.: 1210.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30622
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30622/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30620
2021-01-22T09:01:56Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
The relation between human hair follicle density and touch perception
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230303
495417017
eng
10.1038/s41598-017-02308-9
Unmyelinated low threshold C-tactile fibers moderate pleasant aspects of touch. These fibers respond optimally to stroking stimulation of the skin with slow velocities (1–10 cm/s). Low threshold mechanoreceptors are arranged around hair follicles in rodent skin. If valid also in humans, hair follicle density (HFD) may relate to the perceived pleasantness of stroking tactile stimulation. We conducted two studies that examined the relation between HFD and affective touch perception in humans. In total, 138 healthy volunteers were stroked on the forearm and rated the pleasantness and intensity. Stimulation was performed by a robotic tactile stimulator delivering C-tactile optimal (1, 3, 10 cm/s) and non-optimal (0.1, 0.3, 30 cm/s) stroking velocities. Additionally, a measure of discriminative touch was applied in study 2. HFD of the same forearm was determined using the Cyanoacrylate Skin Stripping Method (CSSM), which we validated in a pretest. Women had higher HFD than men, which was explained by body size and weight. Furthermore, women rated affective touch stimuli as more pleasant and had higher tactile acuity. Depilation did not affect touch perception. A weak relationship was found between the C-tactile specific aspects of affective touch perception and HFD, and the hypothesis of HFD relating to pleasant aspects of stroking only received weak support.
Mechanorezeptoren, Haarfollikel, Cyanacrylat-Hautentfernungsmethode (CSSM), Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
mechanoreceptors, hair follicle, Cyanoacrylate Skin Stripping Method (CSSM), Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Bendas, Johanna
Jönsson, Emma H.
Weidner, Kerstin
Wessberg, Johan
Olausson, Håkan
Backlund Wasling, Helena
Croy, Ilona
Nature Publishing Group
2017
2017-11-10
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-02308-9.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30620
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30620/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30626
2021-01-22T09:01:56Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Olfactory threshold and odor discrimination ability in children – evaluation of a modified “Sniffin’ Sticks” test
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230396
495494305
eng
10.1038/s41598-017-01465-1
The clinical diagnostics of olfactory dysfunction in children turns out to be challenging due to low attention span, insufficient linguistic development and lack of odor experiences. Several smell tests have been developed for adults. Most of these examinations take a relatively long time and require a high level of concentration. Therefore, the aim of the current study was to evaluate an odor discrimination and olfactory threshold test using the frequently used “Sniffin’ Sticks” in children and adolescents in a simplified two-alternative-forced-choice version (2AFC) and compare it to the original three-alternative-forced-choice test (3AFC). One-hundred-twenty-one healthy participants aged between 5 and 17 years took part in this study. Within each of the two sessions participants underwent olfactory testing using the modified 2AFC as well as the standard 3AFC method. A better test-retest reliability was achieved using the original 3AFC method compared to the modified 2AFC. This was true for the odor discrimination as well as the olfactory threshold. Age had a significant influence on both tests, which should be considered when testing young children. We discuss these findings with relation to the existing norms and recommend using the 3AFC version due to a better test-retest reliability to measure olfactory function in children.
Riechsystem, körperliche Untersuchung, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Olfactory system, Physical examination, Technische Universität Dresden, Publishing Funds
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Gellrich, Janine
Stetzler, Carolin
Oleszkiewicz, Anna
Hummel, Thomas
Schriever, Valentin A.
Nature Publishing Group
2017
2017-11-14
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-01465-1. Artikelnr.: 1928.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30626
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30626/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30627
2021-01-22T09:01:42Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
On the effects of multimodal information integration in multitasking
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230405
495494526
eng
There have recently been considerable advances in our understanding of the neuronal mechanisms underlying multitasking, but the role of multimodal integration for this faculty has remained rather unclear. We examined this issue by comparing different modality combinations in a multitasking (stop-change) paradigm. In-depth neurophysiological analyses of event-related potentials (ERPs) were conducted to complement the obtained behavioral data. Specifically, we applied signal decomposition using second order blind identification (SOBI) to the multi-subject ERP data and source localization. We found that both general multimodal information integration and modality-specific aspects (potentially related to task difficulty) modulate behavioral performance and associated neurophysiological correlates. Simultaneous multimodal input generally increased early attentional processing of visual stimuli (i.e. P1 and N1 amplitudes) as well as measures of cognitive effort and conflict (i.e. central P3 amplitudes). Yet, tactile-visual input caused larger impairments in multitasking than audio-visual input. General aspects of multimodal information integration modulated the activity in the premotor cortex (BA 6) as well as different visual association areas concerned with the integration of visual information with input from other modalities (BA 19, BA 21, BA 37). On top of this, differences in the specific combination of modalities also affected performance and measures of conflict/effort originating in prefrontal regions (BA 6).
Kognitive Kontrolle, Entscheidung, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Cognitive control, Decision, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Stock, Ann-Kathrin
Gohil, Krutika
Huster, René J.
Beste, Christian
Nature Publishing Group
2017
2017-11-14
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-04828-w. Artikelnr.: 4927.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30627
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30627/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30629
2021-01-22T09:01:44Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Characterization of acoustic and mechanical properties of common tropical woods used in classical guitars
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230472
495496014
eng
10.1016/j.rinp.2017.05.006
There is a need of substitution woods for the use in musical instruments because of the limited availabil-ity of some commonly used tropical tonewoods. Before substitutions can be found, it is necessary to knowabout the required properties. Hence, in this paper acoustical, mechanical and physical properties of fourcommon tropical hardwoods (Indian rosewood, ziricote, African blackwood and ebony) were determinedbecause there are less literature values for some properties available, e.g. internal friction, hardness orswelling behaviour. The acoustic properties were determined by means of experimental modal analysis,the mechanical properties by means of static bending tests and tests of the Brinell hardness. For the swel-ling behaviour the volume swelling and also the differential swelling coefficients were determined. Withthe results it is possible to look for new ‘tonewoods’ or to specifically modified woods, e.g. thermally trea-ted wood, to substitute tropical wood species.
Klassische Gitarren, Akustische Eigenschaften, Mechanische Eigenschaften, Tropenhölzer, Modalanalyse, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Classical guitars, Acoustic properties, Mechanical properties, Tropical woods, Modal analysis, Technische Universität Dresden, Publishing Funds
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Sproßmann, Robert
Zauer, Mario
Wagenführ, André
Elsevier
2017
2017-11-14
Results in Physics (2017), 7(Supplement C). S. 1737–1742 ISSN: 2211-3797 . DOI: 10.1016/j.rinp.2017.05.006.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30629
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30629/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30640
2021-01-22T09:01:22Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Reliability in adolescent fMRI within two years – a comparison of three tasks
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230621
495498068
eng
10.1038/s41598-017-02334-7
Longitudinal developmental fMRI studies just recently began to focus on within-subject reliability using the intraclass coefficient (ICC). It remains largely unclear which degree of reliability can be achieved in developmental studies and whether this depends on the type of task used. Therefore, we aimed to systematically investigate the reliability of three well-classified tasks: an emotional attention, a cognitive control, and an intertemporal choice paradigm. We hypothesized to find higher reliability in the cognitive task than in the emotional or reward-related task. 104 healthy mid-adolescents were scanned at age 14 and again at age 16 within M = 1.8 years using the same paradigms, scanner, and scanning protocols. Overall, we found both variability and stability (i.e. poor to excellent ICCs) depending largely on the region of interest (ROI) and task. Contrary to our hypothesis, whole brain reliability was fair for the cognitive control task but good for the emotional attention and intertemporal choice task. Subcortical ROIs (ventral striatum, amygdala) resulted in lower ICCs than visual ROIs. Current results add to the yet sparse overall ICC literature in both developing samples and adults. This study shows that analyses of stability, i.e. reliability, are helpful benchmarks for longitudinal studies and their implications for adolescent development.
Kognitive Neurowissenschaften, Menschliches Verhalten, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
Cognitive neuroscience, Human behaviour, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Vetter, Nora C.
Steding, Julius
Jurk, Sarah
Ripke, Stephan
Mennigen, Eva
Smolka, Michael N.
Nature Publishing Group
2017
2017-11-16
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-02334-7. Artikelnr.: 2287.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30640
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30640/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30653
2021-01-22T09:01:51Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Indistinguishable odour enantiomers: Differences between peripheral and central-nervous electrophysiological responses
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230788
eng
10.1038/s41598-017-09594-3
The ability of humans to discriminate enantiomeric odour pairs is substance –specific. Current literature suggests that psychophysical discrimination of odour enantiomers mainly depends on the peripheral processing at the level of the olfactory sensory neurons (OSN). To study the influence of central processing in discrimination, we investigated differences in the electrophysiological responses to psychophysically indistinguishable (+)- and (−)- rose oxide enantiomers at peripheral and central-nervous levels in humans. We recorded the electro-olfactogram (EOG) from the olfactory epithelium and the EEG-derived olfactory event-related potentials (OERP). Results from a psychophysical three alternative forced choice test indicated indistinguishability of the two odour enantiomers. In a total of 19 young participants EOG could be recorded in 74 and OERP in 95% of subjects. Significantly different EOG amplitudes and latencies were recorded in response to the 2 stimuli. However, no such differences in amplitude or latency emerged for the OERP. In conclusion, although the pair of enantiomer could be discriminated at a peripheral level this did not lead to a central-nervous/cognitive differentiation of the two stimuli.
Elektroenzephalographie, EEG-Faktor-Rezeptoren, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
Electroencephalography, EEGOlfactory receptors, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Poletti, Sophia C.
Cavazzana, Annachiara
Guducu, Cagdas
Larsson, Maria
Hummel, Thomas
Nature Publishing Group
2017
2017-12-04
Scientific Reports (2017), 7, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-09594-3. Artikelnr.: 8978.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30653
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30653/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30652
2021-01-22T09:01:34Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Amoeboid-mesenchymal migration plasticity promotes invasion only in complex heterogeneous microenvironments
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230771
eng
10.1038/s41598-017-09300-3
During tissue invasion individual tumor cells exhibit two interconvertible migration modes, namely mesenchymal and amoeboid migration. The cellular microenvironment triggers the switch between both modes, thereby allowing adaptation to dynamic conditions. It is, however, unclear if this amoeboid-mesenchymal migration plasticity contributes to a more effective tumor invasion. We address this question with a mathematical model, where the amoeboid-mesenchymal migration plasticity is regulated in response to local extracellular matrix resistance. Our numerical analysis reveals that extracellular matrix structure and presence of a chemotactic gradient are key determinants of the model behavior. Only in complex microenvironments, if the extracellular matrix is highly heterogeneous and a chemotactic gradient directs migration, the amoeboid-mesenchymal migration plasticity allows a more widespread invasion compared to the non-switching amoeboid and mesenchymal modes. Importantly, these specific conditions are characteristic for in vivo tumor invasion. Thus, our study suggests that in vitro systems aiming at unraveling the underlying molecular mechanisms of tumor invasion should take into account the complexity of the microenvironment by considering the combined effects of structural heterogeneities and chemical gradients on cell migration.
Computergestützte Biophysik, Computermodelle, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
Computational biophysics, Computational models, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Talkenberger, Katrin
Cavalcanti-Adam, Elisabetta Ada
Voss-Böhme, Anja
Deutsch, Andreas
Nature Publishing Group
2017
2017-11-30
Scientific Reports (2017), 7, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-09300-3. Artikelnr.: 9237.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30652
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30652/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30663
2021-01-22T09:01:52Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
From malaria to cancer: Computational drug repositioning of amodiaquine using PLIP interaction patterns
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230907
eng
10.1038/s41598-017-11924-4
Drug repositioning identifies new indications for known drugs. Here we report repositioning of the malaria drug amodiaquine as a potential anti-cancer agent. While most repositioning efforts emerge through serendipity, we have devised a computational approach, which exploits interaction patterns shared between compounds. As a test case, we took the anti-viral drug brivudine (BVDU), which also has anti-cancer activity, and defined ten interaction patterns using our tool PLIP. These patterns characterise BVDU’s interaction with its target s. Using PLIP we performed an in silico screen of all structural data currently available and identified the FDA approved malaria drug amodiaquine as a promising repositioning candidate. We validated our prediction by showing that amodiaquine suppresses chemoresistance in a multiple myeloma cancer cell line by inhibiting the chaperone function of the cancer target Hsp27. This work proves that PLIP interaction patterns are viable tools for computational repositioning and can provide search query information from a given drug and its target to identify structurally unrelated candidates, including drugs approved by the FDA, with a known safety and pharmacology profile. This approach has the potential to reduce costs and risks in drug development by predicting novel indications for known drugs and drug candidates.
Computational Biologie und Bioinformatik, Virtual Screening, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
Computational biology and bioinformatics, Virtual screening, technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Salentin, Sebastian
Adasme, Melissa F.
Heinrich, Jörg C.
Haupt, V. Joachim
Daminelli, Simone
Zhang, Yixin
Schroeder, Michael
Nature Publishing Group
2017
2017-12-07
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-11924-4. Artikelnr.: 11401.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30663
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30663/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30661
2021-01-22T09:01:52Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
The Aging of the Social Mind - Differential Effects on Components of Social Understanding
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-230884
eng
10.1038/s41598-017-10669-4
Research in younger adults dissociates cognitive from affective facets of social information processing, rather than promoting a monolithic view of social intelligence. An influential theory on adult development suggests differential effects of aging on cognitive and affective functions. However, this dissociation has not been directly tested in the social domain. Employing a newly developed naturalistic paradigm that disentangles facets of the social mind within an individual, we show multi-directionality of age-related differences. Specifically, components of the socio-cognitive route – Theory of Mind and metacognition – are impaired in older relative to younger adults. Nevertheless, these social capacities are still less affected by aging than factual reasoning and metacognition regarding non-social content. Importantly, the socio-affective route is well-functioning, with no decline in empathy and elevated compassion in the elderly. These findings contribute to an integrated theory of age-related change in social functioning and inform interventions tailored to specifically reinstate socio-cognitive skills in old age.
Kognitives Altern, Empathie, menschliches Verhalten, Technische Universität Dresden, Publikationsfonds
Cognitive ageing, Empathy, Human behaviour, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Reiter, Andrea M. F.
Kanske, Philipp
Eppinger, Ben
Li, Shu-Chen
Nature Publishing Group
2017
2017-12-07
Scientific Reports (2017), 7, ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-10669-4. Artikelnr.: 11046.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30661
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30661/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30690
2021-01-22T09:01:56Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Cellular automaton models for time-correlated random walks: derivation and analysis
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-231568
eng
10.1038/s41598-017-17317-x
Many diffusion processes in nature and society were found to be anomalous, in the sense of being fundamentally different from conventional Brownian motion. An important example is the migration of biological cells, which exhibits non-trivial temporal decay of velocity autocorrelation functions. This means that the corresponding dynamics is characterized by memory effects that slowly decay in time. Motivated by this we construct non-Markovian lattice-gas cellular automata models for moving agents with memory. For this purpose the reorientation probabilities are derived from velocity autocorrelation functions that are given a priori; in that respect our approach is “data-driven”. Particular examples we consider are velocity correlations that decay exponentially or as power laws, where the latter functions generate anomalous diffusion. The computational efficiency of cellular automata combined with our analytical results paves the way to explore the relevance of memory and anomalous diffusion for the dynamics of interacting cell populations, like confluent cell monolayers and cell clustering.
Diffusionsprozesse, Migration biologischer Zellen, Geschwindigkeits-Autokorrelationsfunktionen, Nicht-Markovsche Gitter-Gas-Zelluläre Automatenmodelle, TU Dresden, Publikationsfond
diffusion processes, migration of biological cells, velocity autocorrelation functions, non-Markovian lattice-gas cellular automata models, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Nava-Sedeño, Josue Manik
Hatzikirou, Haralampos
Klages, Rainer
Deutsch, Andreas
Nature Publishing Group
2017
2018-06-05
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-17317-x. Artikelnr.: 16952.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30690
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30690/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30702
2021-01-22T09:02:04Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Developmental Emergence of Sparse Coding: A Dynamic Systems Approach
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-231777
eng
10.1038/s41598-017-13468-z
During neocortical development, network activity undergoes a dramatic transition from largely synchronized, so-called cluster activity, to a relatively sparse pattern around the time of eye-opening in rodents. Biophysical mechanisms underlying this sparsification phenomenon remain poorly understood. Here, we present a dynamic systems modeling study of a developing neural network that provides the first mechanistic insights into sparsification. We find that the rest state of immature networks is strongly affected by the dynamics of a transient, unstable state hidden in their firing activities, allowing these networks to either be silent or generate large cluster activity. We address how, and which, specific developmental changes in neuronal and synaptic parameters drive sparsification. We also reveal how these changes refine the information processing capabilities of an in vivo developing network, mainly by showing a developmental reduction in the instability of network’s firing activity, an effective availability of inhibition-stabilized states, and an emergence of spontaneous attractors and state transition mechanisms. Furthermore, we demonstrate the key role of GABAergic transmission and depressing glutamatergic synapses in governing the spatiotemporal evolution of cluster activity. These results, by providing a strong link between experimental observations and model behavior, suggest how adult sparse coding networks may emerge developmentally.
Biophysikalische Modelle, Entwicklung des Nervensystems, Dynamische Systeme, Netzwerkmodelle, Neuronale Schaltkreise, TU Dresden, Publikationsfond,
Biophysical models, Development of the nervous system, Dynamical systems, Network models, Neural circuits, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Rahmati, Vahid
Kirmse, Knut
Holthoff, Knut
Schwabe, Lars
Kiebel, Stefan
Nature Publishing Group
2017
2018-06-04
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-13468-z. Artikelnr.: 13015.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30702
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30702/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30729
2021-01-22T09:01:45Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Impact of customary fuoride rinsing solutions on the pellicle’s protective properties and bioadhesion in situ
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-232194
eng
10.1038/s41598-017-16677-8
This study investigated the impact of customary fluoride based mouthrinses on the ultrastructure and the functional properties of the in situ pellicle, considering the prevention of erosion (8 volunteers) and initial biofilm formation (12 volunteers). Bovine enamel slabs were carried intraorally. After 1 min of pellicle formation, the subjects rinsed with elmex Kariesschutz (A), Dontodent Med Care (B), meridol (C) or elmex Zahnschmelzschutz Professional (D) for 1 min. In situ pellicle formation was continued up to 30 min/8 h before processing the slabs in vitro. Erosion was simulated by incubating the specimens in HCl (pH 3.0, 2.3, 2.0) for 120 s, measuring the kinetics of calcium/phosphate release photometrically; representative samples were evaluated by TEM and EDX. Bacterial adhesion was visualized fluorescence microscopically (DAPI/BacLight). Native enamel slabs or physiological pellicle samples served as controls. All investigated mouthrinses enhanced the erosion preventive pellicle effect in dependence of the pH-value. A significant decrease of Ca/P release at all pH values was achieved after rinsing with D; TEM/EDX confirmed ultrastructural pellicle modifications. All mouthrinses tendentially reduced bacterial adherence, however not significantly. The mouthrinse containing NaF/AmF/SnCl2 (D) offers an effective oral hygiene supplement to prevent caries and erosion.
Mundwasser auf Fluoridbasis, Verhinderung der Erosion, initiale Biofilmbildung, Elmex Zahnschmelzschutz Professional, Bakterielle Adhäsion, native Schmelzplatten, physiologischer Pellikel, TU Dresden, Publikationsfond
fluoride based mouthrinses, prevention of erosion, initial biofilm formation, elmex Zahnschmelzschutz Professional, Bacterial adhesion, native enamel slabs, physiological pellicle, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Kensche, Anna
Kirsch, Jasmin
Mintert, Sophia
Enders, Franziska
Pötschke, Sandra
Basche, Sabine
König, Belinda
Hannig, Christian
Hannig, Matthias
Nature Publishing Group
2017
2018-06-05
Scientific Reports (2017), 7(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-017-16677-8. Artikelnr.: 16584.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30729
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30729/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:30927
2021-01-22T09:02:18Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Neurophysiological mechanisms of interval timing dissociate inattentive and combined ADHD subtypes
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-234834
eng
10.1038/s41598-018-20484-0
It is far from conclusive what distinguishes the inattentive (ADD) and the combined (ADHD-C) subtype of ADHD on the neuronal level. Theoretical considerations suggest that especially interval timing processes may dissociate these subtypes from each other. Combining high-density EEG recordings with source localization analyses, we examine whether there are ADHD-subtype specific modulations of neurophysiological processes subserving interval timing in matched groups of ADD (n = 16), ADHD-C (n = 16) and controls (n = 16). Patients with ADD and ADHD-C show deficits in interval timing, which was correlated with the degree of inattention in ADD patients. Compared to healthy controls, patients with ADHD-C display a somewhat weaker, yet consistent response preparation process (contingent negative variation, CNV). In patients with ADD, the early CNV is interrupted, indicating an oscillatory disruption of the interval timing process. This is associated with activations in the supplemental motor areas and the middle frontal gyrus. Patients with ADD display adequate feedback learning mechanisms (feedback-related negativity, FRN), which is not the case in patients with ADHD-C. The results suggest that altered pacemaker-accumulation processes in medial frontal structures distinguish the ADD from the ADHD-C subtype. Particularly in patients with ADD phasic interruptions of preparatory neurophysiological processes are evident, making this a possible diagnostic feature.
ADHS, Aufmerksamkeit, menschliches Verhalten, TU Dresden, Publikationsfond
ADHD, Attention, Human behaviour, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Bluschke, Annet
Schuster, Jacqueline
Roessner, Veit
Beste, Christian
Nature
2018
2018-06-09
Scientific Reports (2018), 8(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-018-20484-0. Artikelnr.: 2033.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A30927
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A30927/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:31094
2021-01-22T09:02:32Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Long-term impacts of prenatal synthetic glucocorticoids exposure on functional brain correlates of cognitive monitoring in adolescence
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-236971
eng
10.1038/s41598-018-26067-3
The fetus is highly responsive to the level of glucocorticoids in the gestational environment. Perturbing glucocorticoids during fetal development could yield long-term consequences. Extending prior research about effects of prenatally exposed synthetic glucocorticoids (sGC) on brain structural development during childhood, we investigated functional brain correlates of cognitive conflict monitoring in term-born adolescents, who were prenatally exposed to sGC. Relative to the comparison group, behavioral response consistency (indexed by lower reaction time variability) and a brain correlate of conflict monitoring (the N2 event-related potential) were reduced in the sGC exposed group. Relatedly, source localization analyses showed that activations in the fronto-parietal network, most notably in the cingulate cortex and precuneus, were also attenuated in these adolescents. These regions are known to subserve conflict detection and response inhibition as well as top-down regulation of stress responses. Moreover, source activation in the anterior cingulate cortex correlated negatively with reaction time variability, whereas activation in the precuneus correlated positively with salivary cortisol reactivity to social stress in the sGC exposed group. Taken together, findings of this study indicate that prenatal exposure to sGC yields lasting impacts on the development of fronto-parietal brain functions during adolescence, affecting multiple facets of adaptive cognitive and behavioral control.
Glukokortikoide, Gestationsumgebung, synthetische Glucocorticoide, Verhaltensantwortkonsistenz, TU Dresden, Publikationsfond
glucocorticoids, gestational environment, synthetic glucocorticoids, behavioral response consistency, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Ilg, Liesa
Klados, Manousos
Alexander, Nina
Kirschbaum, Clemens
Li, Shu-Chen
Nature Publishing Group
2018
2018-06-12
Scientific Reports (2018), 8(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-018-26067-3. Artikelnr.: 7715.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A31094
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A31094/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:31109
2021-01-22T09:02:29Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
openaire
Climate deteriorations and Neanderthal demise in interior Iberia
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-237131
eng
10.1038/s41598-018-25343-6
Time and circumstances for the disappearance of Neanderthals and its relationship with the advent of Modern Humans are not yet sufficiently resolved, especially in case of the Iberian Peninsula. Reconstructing palaeoenvironmental conditions during the last glacial period is crucial to clarifying whether climate deteriorations or competition and contacts with Modern Humans played the pivotal role in driving Neanderthals to extinction. A high-resolution loess record from the Upper Tagus Basin in central Spain demonstrates that the Neanderthal abandonment of inner Iberian territories 42 kyr ago coincided with the evolvement of hostile environmental conditions, while archaeological evidence testifies that this desertion took place regardless of modern humans’ activities. According to stratigraphic findings and stable isotope analyses, this period corresponded to the driest environmental conditions of the last glacial apart from an even drier period linked to Heinrich Stadial 3. Our results show that during Marine Isotope Stages (MIS) 4 and 2 climate deteriorations in interior Iberia temporally coincided with northern hemisphere cold periods (Heinrich stadials). Solely during the middle MIS 3, in a period surrounding 42 kyr ago, this relation seems not straightforward, which may demonstrate the complexity of terrestrial climate conditions during glacial periods.
Paläoumweltbedingungen, Klimaverschlechterungen, stratigraphische Befunde, Isotopenanalysen, terrestrische Klimabedingungen, TU Dresden, Publikationsfond
palaeoenvironmental conditions, climate deteriorations, stratigraphic findings, isotope analyses, terrestrial climate conditions, TU Dresden, Publishing Fund
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Wolf, Daniel
Kolb, Thomas
Alcaraz-Castaño, Manuel
Heinrich, Susann
Baumgart, Philipp
Calvo, Ruben
Sánchez, Jésus
Ryborz, Karolin
Schäfer, Imke
Bliedtner, Marcek
Zech, Roland
Zöller, Ludwig
Faust, Dominik
Nature Publishing Group
2018
2018-06-15
Scientific Reports (2018), 8(1), ISSN: 2045-2322. DOI: 10.1038/s41598-018-25343-6. Artikelnr.: 7048.
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A31109
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A31109/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:31830
2021-06-22T09:06:58Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Hippocampal-Temporopolar Connectivity Contributes to Episodic Simulation During Social Cognition
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-318303
eng
10.1038/s41598-018-24557-y
2045-2322
9409
10.1038/s41598-018-24557-y
2045-2322
People are better able to empathize with others when they are given information concerning the context driving that person’s experiences. This suggests that people draw on prior memories when empathizing, but the mechanisms underlying this connection remain largely unexplored. The present study investigates how variations in episodic information shape the emotional response towards a movie character. Episodic information is either absent or provided by a written context preceding empathic film clips. It was shown that sad context information increases empathic concern for a movie character. This was tracked by neural activity in the temporal pole (TP) and anterior hippocampus (aHP). Dynamic causal modeling with Bayesian Model Selection has shown that context changes the effective connectivity from left aHP to the right TP. The same crossed-hemispheric coupling was found during rest, when people are left to their own thoughts. We conclude that (i) that the integration of episodic memory also supports the specific case of integrating context into empathic judgments, (ii) the right TP supports emotion processing by integrating episodic memory into empathic inferences, and (iii) lateral integration is a key process for episodic simulation during rest and during task. We propose that a disruption of the mechanism may underlie empathy deficits in clinical conditions, such as autism spectrum disorder.
emotional response, empathic film clips, hippocampus, dynamic causal modeling, Bayesian Model Selection, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
emotionale Reaktion, empathische Filmclips, Hippocampus, dynamische kausale Modellierung, Bayessche Modellauswahl, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Pehrs, Corinna
Zaki, Jamil
Taruffi, Liila
Kuchinke, Lars
Koelsch, Stefan
Macmillan Publishers Limited, part of Springer Nature
2018
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2018-09-28
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A31830
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A31830/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:32482
2021-06-22T09:06:26Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
High genomic diversity of multi-drug resistant wastewater Escherichia coli
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-324823
eng
2045-2322
8928
10.1038/s41598-018-27292-6
Wastewater treatment plants play an important role in the emergence of antibiotic resistance. They provide a hot spot for exchange of resistance within and between species. Here, we analyse and quantify the genomic diversity of the indicator Escherichia coli in a German wastewater treatment plant and we relate it to isolates’ antibiotic resistance. Our results show a surprisingly large pan-genome, which mirrors how rich an environment a treatment plant is. We link the genomic analysis to a phenotypic resistance screen and pinpoint genomic hot spots, which correlate with a resistance phenotype. Besides well-known resistance genes, this forward genomics approach generates many novel genes, which correlated with resistance and which are partly completely unknown. A surprising overall finding of our analyses is that we do not see any difference in resistance and pan genome size between isolates taken from the inflow of the treatment plant and from the outflow. This means that while treatment plants reduce the amount of bacteria released into the environment, they do not reduce the potential for antibiotic resistance of these bacteria.
Wastewater treatment, antibiotic resistance, genomic diversity, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
Abwasserbehandlung, Antibiotikaresistenz, genomische Vielfalt, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Mahfouz, Norhan
Caucci, Serena
Achatz, Eric
Semmler, Torsten
Guenther, Sebastian
Berendonk, Thomas U.
Schroeder, Michael
Nature Publishing Group
2018
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2018-12-13
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A32482
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A32482/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:32495
2021-06-22T09:06:22Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Quantitative prediction of long-term molecular response in TKI-treated CML – Lessons from an imatinib versus dasatinib comparison
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-324959
eng
2045-2322
12330
10.1038/s41598-018-29923-4
Longitudinal monitoring of BCR-ABL transcript levels in peripheral blood of CML patients treated with tyrosine kinase inhibitors (TKI) revealed a typical biphasic response. Although second generation TKIs like dasatinib proved more efficient in achieving molecular remission compared to first generation TKI imatinib, it is unclear how individual responses differ between the drugs and whether mechanisms of drug action can be deduced from the dynamic data. We use time courses from the DASISION trial to address statistical differences in the dynamic response between first line imatinib vs. dasatinib treatment cohorts and we analyze differences between the cohorts by fitting an established mathematical model of functional CML treatment to individual time courses. On average, dasatinib-treated patients show a steeper initial response, while the long-term response only marginally differed between the treatments. Supplementing each patient time course with a corresponding confidence region, we illustrate the consequences of the uncertainty estimate for the underlying mechanisms of CML remission. Our model suggests that the observed BCR-ABL dynamics may result from different, underlying stem cell dynamics. These results illustrate that the perception and description of CML treatment response as a dynamic process on the level of individual patients is a prerequisite for reliable patient-specific response predictions and treatment optimizations.
BCR-ABL transcript levels, tyrosine kinase inhibitors (TKI), Stammzelldynamik, Behandlungsoptimierungen, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
BCR-ABL-Transkriptniveaus, Tyrosinkinase-Inhibitoren (TKI), Stammzelldynamik, Behandlungsoptimierungen, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Glauche, Ingmar
Kuhn, Matthias
Baldow, Christoph
Schulze, Philipp
Rothe, Tino
Liebscher, Hendrik
Roy, Amit
Wang, Xiaoning
Roeder, Ingo
Macmillan Publishers Limited, part of Springer Nature
2018
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2018-12-14
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A32495
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A32495/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:33808
2021-06-22T09:07:10Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Label-free multiphoton microscopy reveals relevant tissue changes induced by alginate hydrogel implantation in rat spinal cord injury
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-338088
eng
2045-2322
10841
10.1038/s41598-018-29140-z
The development of therapies promoting recovery after spinal cord injury is a challenge. Alginate hydrogels offer the possibility to develop biocompatible implants with mechanical properties tailored to the nervous tissue, which could provide a permissive environment for tissue repair. Here, the effects of non-functionalized soft calcium alginate hydrogel were investigated in a rat model of thoracic spinal cord hemisection and compared to lesioned untreated controls. Open field locomotion tests were employed to evaluate functional recovery. Tissue analysis was performed with label-free multiphoton microscopy using a multimodal approach that combines coherent anti-Stokes Raman scattering to visualize axonal structures, two-photon fluorescence to visualize inflammation, second harmonic generation to visualize collagenous scarring. Treated animals recovered hindlimb function significantly better than controls. Multiphoton microscopy revealed that the implant influenced the injury-induced tissue response, leading to decreased inflammation, reduced scarring with different morphology and increased presence of axons. Demyelination of contralateral white matter near the lesion was prevented. Reduced chronic inflammation and increased amount of axons in the lesion correlated with improved hindlimb functions, being thus relevant for locomotion recovery. In conclusion, non-functionalized hydrogel improved functional outcome after spinal cord injury in rats. Furthermore, label-free multiphoton microscopy qualified as suitable technique for regeneration studies.
spinal cord injury, Alginate hydrogels, biocompatible implants, two-photon fluorescence, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
Rückenmarksverletzung, Alginat-Hydrogele, biokompatible Implantate, Zwei-Photonen-Fluoreszenz, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Galli, Roberta
Sitoci-Ficici, Kerim H.
Uckermann, Ortrud
Later, Robert
Marečková, Magda
Koch, Maria
Leipnitz, Elke
Schackert, Gabriele
Koch, Edmund
Gelinsky, Michael
Steiner, Gerald
Kirsch, Matthias
Nature Publishing Group
2018
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2019-04-24
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A33808
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A33808/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:33825
2021-06-22T09:07:14Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
“Green” Aqueous Synthesis and Advanced Spectral Characterization of Size-Selected Cu2ZnSnS4 Nanocrystal Inks
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-338253
eng
10.1038/s41598-018-32004-1
2045-2322
13677
10.1038/s41598-018-32004-1
Structure, composition, and optical properties of colloidal mercaptoacetate-stabilized Cu2ZnSnS4 (CZTS) nanocrystal inks produced by a “green” method directly in aqueous solutions were characterized. A size-selective precipitation procedure using 2-propanol as a non-solvent allows separating a series of fractions of CZTS nanocrystals with an average size (bandgap) varying from 3 nm (1.72 eV) to 2 nm (2.04 eV). The size-selected CZTS nanocrystals revealed also phonon confinement, with the main phonon mode frequency varying by about 4 cm−1 between 2 nm and 3 nm NCs.
colloidal mercaptoacetate-stabilized Cu2ZnSnS4 (CZTS), nanocrystal inks, CZTS nanocrystals, phonon mode frequency varying, Technische Universität Dresden, Publishing Fund
kolloidales Mercaptoacetat-stabilisiertes Cu2ZnSnS4 (CZTS), nanokristalline Tinten, CZTS-Nanokristalle, variierende Phononmodusfrequenz, Technische Universität Dresden, Publikationsfond
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Stroyuk, Oleksandr
Raevskaya, Alexandra
Selyshchev, Oleksandr
Dzhagan, Volodymyr
Gaponik, Nikolai
Zahn, Dietrich R.T.
Eychmüller, Alexander
Macmillan Publishers Limited
2018
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2019-04-26
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A33825
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A33825/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:38698
2021-01-22T09:57:59Z
qucosa:tud
doc-type:conferenceObject
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Light propagation in the Solar System for astrometry on sub-micro-arcsecond level
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-386980
eng
1743-9221
10.1017/S1743921317005245
We report on recent advancement in the theory of light propagation in the Solar System aiming at sub-micro-arcsecond level of accuracy:
(1) A solution for the light ray in 1.5PN approximation has been obtained in the field of N arbitrarily moving bodies of arbitrary shape, inner structure, oscillations, and rotational motion.
(2) A solution for the light ray in 2PN approximation has been obtained in the field of one arbitrarily moving pointlike body.
astrometry, relativity, gravitation
Astrometrie, Relativitätstheorie, Gravitation
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Zschocke, Sven
Cambridge University Press
2018
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2020-09-02
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:conferenceObject
info:eu-repo/semantics/conferenceObject
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A38698
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A38698/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:70690
2021-01-22T09:55:42Z
qucosa:tud
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Gaia DR1 compared to VLBI positions
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-706903
eng
1743-9213
1743-9221
10.1017/S1743921317006731
Comparison of the Gaia DR1 auxiliary quasar solution to recent ground based VLBI solutions for ICRF2 sources.
Astrometrie, Referenzsysteme, Vermessungen, Quasare
astrometry, reference systems, surveys, quasars
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Mignard, François
Klioner, Sergei
Cambridge University Press
2017
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2020-06-02
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A70690
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A70690/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:71692
2020-12-11T09:35:41Z
qucosa:tud
doc-type:masterThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Entwicklung eines semi-automatischen Workflows zur Ableitung ikonographischer Kartenzeichen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-716928
174259994X
ger
Die Verwendung von ikonographischen, bildhaften Kartenzeichen ist sehr beliebt bei der Darstellung von Sehenswürdigkeiten in touristischen Karten sowie bei Kartendarstellungen für Kinder und Jugendliche. Der Begriff des Non-Photorealistic Rendering (NPR) beschreibt einen zentralen Bereich in der Computergrafik, der sich mit der Erzeugung von Bildern auseinandersetzt, die scheinbar handgemacht sind und bewusst nicht dem physikalisch korrekten Abbild eines Modells entsprechen. Ein weiteres Trendthema zur Nachahmung eines bestimmten Stils eines Kunstwerks stellt der Neural Style Transfer (NST) dar. Hierbei werden künstlerische Bilder durch Trennung und Rekombination von Bildinhalt und Stil erzeugt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit ist ein semi-automatischer Workflow zur Erzeugung ikonographischer Gebäudedarstellungen für die Nutzung in zoombaren Webkarten entwickelt und in drei künstlerischen Stilvarianten unter Nutzung von Bildverarbeitungswerkzeugen in dem rasterbasierten Open Source Bildbearbeitungsprogramm GIMP, speziell mit der Filtersammlung G'MIC technisch umgesetzt worden. Außerdem zeigt die Masterarbeit das Potential der Ableitung von ikonographischen Signaturen durch den Style-Transfer mittels neuronaler Netze.:Selbstständigkeitserklärung III
Inhaltsverzeichnis 5
Abbildungsverzeichnis 7
Tabellenverzeichnis 8
Abkürzungsverzeichnis 9
1 Einleitung 10
1.1 Motivation 10
1.2 Gliederung der Arbeit 10
2 Literaturstudium 11
2.1 Computergrafik 11
2.2 Non-Photorealistic Rendering 11
2.3 Neural Style Transfer 14
2.3.1 Einleitung 14
2.3.2 Convolutional Neural Network 15
2.3.3 Beschreibung des Algorithmus 17
3 Methodik 19
3.1 Technische Komponenten 19
3.2 Kriterien der Bildauswahl 19
3.3 Workflow „Ölmalerei“ 21
3.4 Workflow „Tuschezeichnung 22
3.5 Workflow „Silhouette“ 22
4 Praktischer Teil 23
4.1 Konkrete Umsetzung 23
4.1.1 Workflow „Ölmalerei“ 24
4.1.2 Workflow „Tuschezeichnung“ 32
4.1.3 Workflow „Silhouette“ 32
4.2 Implementierung eines Automatisierungsprozesses 35
4.3 Anwendung: Karte Dresden 39
4.4 Neural Style Transfer 43
4.4.1 Online-Anwendungen 43
4.4.2 Offline-Implementierung 45
5 Diskussion 51
5.1 Resultate 51
5.1.1 Bildverarbeitung 51
5.1.2 Neural Style Transfer 51
5.2 Ausblick 52
6 Zusammenfassung 52
Literaturverzeichnis 53
The use of iconographic, pictorial map symbols is very popular for the representation of places of interest in tourist maps as well as for map presentations for children and young people. The term Non-Photorealistic Rendering (NPR) describes a prominent field in computer graphics that deals with the generation of images that are apparently handmade and deliberately do not correspond to the physically correct image of a model. Neural Style Transfer (NST) is another trend topic for imitating a certain style of an artwork. Here, artistic images are created by separating and recombining image content and style. In the context of the present work, a semi-automatic workflow for the creation of iconographic building representations for use in zoomable web maps has been developed and technically implemented in three artistic style variants using image processing tools in the raster-based open source image processing program GIMP, especially with the filter collection G'MIC. In addition, the master thesis demonstrates the potential of deriving iconographic signatures through style transfer using neural networks.:Selbstständigkeitserklärung III
Inhaltsverzeichnis 5
Abbildungsverzeichnis 7
Tabellenverzeichnis 8
Abkürzungsverzeichnis 9
1 Einleitung 10
1.1 Motivation 10
1.2 Gliederung der Arbeit 10
2 Literaturstudium 11
2.1 Computergrafik 11
2.2 Non-Photorealistic Rendering 11
2.3 Neural Style Transfer 14
2.3.1 Einleitung 14
2.3.2 Convolutional Neural Network 15
2.3.3 Beschreibung des Algorithmus 17
3 Methodik 19
3.1 Technische Komponenten 19
3.2 Kriterien der Bildauswahl 19
3.3 Workflow „Ölmalerei“ 21
3.4 Workflow „Tuschezeichnung 22
3.5 Workflow „Silhouette“ 22
4 Praktischer Teil 23
4.1 Konkrete Umsetzung 23
4.1.1 Workflow „Ölmalerei“ 24
4.1.2 Workflow „Tuschezeichnung“ 32
4.1.3 Workflow „Silhouette“ 32
4.2 Implementierung eines Automatisierungsprozesses 35
4.3 Anwendung: Karte Dresden 39
4.4 Neural Style Transfer 43
4.4.1 Online-Anwendungen 43
4.4.2 Offline-Implementierung 45
5 Diskussion 51
5.1 Resultate 51
5.1.1 Bildverarbeitung 51
5.1.2 Neural Style Transfer 51
5.2 Ausblick 52
6 Zusammenfassung 52
Literaturverzeichnis 53
Ikonographische Kartenzeichen, Non-Photorealistic Rendering, GIMP, G'MIC, Neural Style Transfer
Iconographic Map Symbols, Non-Photorealistic Rendering, GIMP, G'MIC, Neural Style Transfer
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Techt, Ronny
Burghardt, Dirk
Prechtel, Nikolas
Technische Universität Dresden
2020-04-30
2020-06-16
2020
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2020-08-10
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:masterThesis
info:eu-repo/semantics/masterThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A71692
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A71692/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:72323
2021-02-15T08:05:44Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
ddc:580
status-type:publishedVersion
openaire
Climate-Triggered Drought as Causes for Different Degradation Types of Natural Forests: A Multitemporal Remote Sensing Analysis in NE Iran
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-723235
1735660841
eng
10.1080/19475705.2016.1206629
10.1002/ldr.3025
10.1016/j.agrformet.2019.05.029
10.3390/s19183965
Climate-triggered forest disturbances are increasing either by drought or by other climate extremes. Droughts can change the structure and function of forests in long-term or cause large-scale disturbances such as tree mortality, forest fires and insect outbreaks in short-term. Traditional approaches such as dendroclimatological surveys could retrieve the long-term responses of forest trees to drought conditions; however, they are restricted to individual trees or local forest stands. Therefore, multitemporal satellite-based approaches are progressing for holistic assessment of climate-induced forest responses from regional to global scales. However, little information exists on the efficiency of satellite data for analyzing the effects of droughts in different forest biomes and further studies on the analysis of approaches and large-scale disturbances of droughts are required. This research was accomplished for assessing satellite-derived physiological responses of the Caspian Hyrcanian broadleaves forests to climate-triggered droughts from regional to large scales in northeast Iran.
The 16-day physiological anomalies of rangelands and forests were analysed using MODIS-derived indices concerning water content deficit and greenness loss, and their variations were spatially assessed with monthly and inter-seasonal precipitation anomalies from 2000 to 2016. Specifically, dimensions of forest droughts were evaluated in relations with the dimensions of meteorological and hydrological droughts. Large-scale effects of droughts were explored in terms of tree mortality, insect outbreaks, and forest fires using field observations, multitemporal Landsat and TerraClimate data. Various approaches were evaluated to explore forest responses to climate hazards such as traditional regression models, spatial autocorrelations, spatial regression models, and panel data models.
Key findings revealed that rangelands’ anomalies did show positive responses to monthly and inter-seasonal precipitation anomalies. However, forests’ droughts were highly associated with increases in temperatures and evapotranspiration and were slightly associated with the decreases in precipitation and surface water level. The hazard intensity of droughts has affected the water content of forests higher than their greenness properties. The stages of moderate to extreme dieback of trees were significantly associated with the hazard intensity of the deficit of forests’ water content. However, the stage of severe defoliation was only associated with the hazard intensity of forests’ greenness loss. Climate hazards significantly triggered insect outbreaks and forest fires. Although maximum temperatures, precipitation deficit, availability of soil moisture and forest fires of the previous year could significantly trigger insect outbreaks, the maximum temperatures were the only significant triggers of forest fires from 2010‒2017. In addition to climate factors, environmental and anthropogenic factors could control fire severity during a dry season.
The overall evaluation indicated the evidence of spatial associations between satellite-derived forest disturbances and climate hazards. Future studies are required to apply the approaches that could handle big-data, use the satellite data that have finer wavelengths for large-scale mapping of forest disturbances, and discriminate climate-induced forest disturbances from those that induced by other biotic and abiotic agents.
Klimagbedingte Waldstörungen nehmen entweder durch Dürre oder durch andere Klimaextreme zu. Dürren können langfristig die Struktur und Funktion der Wälder verändern oder kurzfristig große Störungen wie Baumsterben, Waldbrände und Insektenausbrüche verursachen. Traditionelle Ansätze wie dendroklimatologische Untersuchungen könnten die langfristigen Reaktionen von Waldbäumen auf Dürrebedingungen aufzeigen, sie sind aber auf einzelne Bäume oder lokale Waldbestände beschränkt. Daher werden multitemporale satellitengestützte Ansätze zur ganzheitlichen Bewertung von klimabedingten Waldreaktionen auf regionaler bis globaler Ebene weiterentwickelt. Es gibt jedoch nur wenige Informationen über die Effizienz von Satellitendaten zur Analyse der Auswirkungen von Dürren in verschiedenen Waldbiotopen. Daher sind weitere Studien zur Analyse von Ansätzen und großräumigen Störungen von Dürren erforderlich. Diese Forschung wurde durchgeführt, um die aus Satellitendaten gewonnenen physiologischen Reaktionen der im Nordosten Irans gelegenen kaspischen hyrkanischen Laubwälder auf klimabedingte Dürren auf lokaler und regionaler Ebene zu bewerten.
Auf der Grundlage der aus MODIS-Daten abgeleiteten Indizes wurden die 16-tägigen physiologischen Anomalien von Weideland und Wäldern in Bezug auf Wassergehaltsdefizit und Grünverlust analysiert und ihre Variationen räumlich mit monatlichen und intersaisonalen Niederschlagsanomalien von 2000 bis 2016 bewertet. Insbesondere wurden die Dimensionen der Walddürre in Verbindung mit den Dimensionen der meteorologischen und hydrologischen Dürre bewertet. Großräumige Auswirkungen von Dürren wurden in Bezug auf Baumsterblichkeit, Insektenausbrüche und Waldbrände mit Hilfe von Feldbeobachtungen, multitemporalen Landsat- und TerraClimate Daten untersucht. Verschiedene Ansätze wurden ausgewertet, um Waldreaktionen auf Klimagefahren wie traditionelle Regressionsmodelle, räumliche Autokorrelationen, räumliche Regressionsmodelle und Paneldatenmodelle zu untersuchen.
Die wichtigsten Ergebnisse zeigten, dass die Anomalien von Weideland positive Reaktionen auf monatliche und intersaisonale Niederschlagsanomalien aufweisen. Die Dürren in den Wäldern waren jedoch in hohem Maße mit Temperaturerhöhungen und Evapotranspiration verbunden und standen in geringem Zusammenhang mit dem Rückgang von Niederschlägen und des Oberflächenwasserspiegels. Die Gefährdungsintensität von Dürren hat den Wassergehalt von Wäldern stärker beeinflusst als die Eigenschaften ihres Blattgrüns. Die Stufen mittlerer bis extremer Baumsterblichkeit waren signifikant mit der Gefährdungsintensität des Defizits des Wassergehalts der Wälder verbunden. Das Ausmaß der starken Entlaubung hing jedoch nur mit der Gefährdungsintensität des Grünverlustes der Wälder zusammen. Die Klimagefahren haben zu deutlichen Insektenausbrüchen und Waldbränden geführt. Obwohl Maximaltemperaturen, Niederschlagsdefizite, fehlende Bodenfeuchte und Waldbrände des Vorjahres deutlich Insektenausbrüche auslösen konnten, waren die Maximaltemperaturen die einzigen signifikanten Auslöser von Waldbränden von 2010 bis 2017. Neben den Klimafaktoren können auch umweltbedingte und anthropogene Faktoren den Schweregrad eines Brandes während einer Trockenzeit beeinflussen.
Die Gesamtbewertung zeigt Hinweise auf räumliche Zusammenhänge zwischen aus Satellitendaten abgeleiteten Waldstörungen und Klimagefahren. Weitere Untersuchungen sind erforderlich, um Ansätze anzuwenden, die mit großen Datenmengen umgehen können, die Satellitendaten in einer hohen spektralen Auflösung für die großmaßstäbige Kartierung von Waldstörungen verwenden und die klimabedingte Waldstörungen von denen zu unterscheiden, die durch andere biotische und abiotische Faktoren verursacht werden.
Time series of remote sensing, forest anomaly, tree mortality, insect outbreaks, forest fires
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
info:eu-repo/classification/ddc/580
ddc:580
Abdi, Omid
Buchroithner, Manfred F.
Csaplovics, Elmar
Schardt, Mathias
Technische Universität Dresden
2019-10-28
2020-05-28
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2020-10-02
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A72323
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A72323/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:72422
2021-02-15T08:26:22Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Automated Pattern Detection and Generalization of Building Groups
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-724223
1736864750
eng
This dissertation focuses on the topic of building group generalization by considering the detection of building patterns. Generalization is an important research field in cartography, which is part of map production and the basis for the derivation of multiple representation. As one of the most important features on map, buildings occupy large amount of map space and normally have complex shape and spatial distribution, which leads to that the generalization of buildings has long been an important and challenging task.
For social, architectural and geographical reasons, the buildings were built with some special rules which forms different building patterns. Building patterns are crucial structures which should be carefully considered during graphical representation and generalization. Although people can effortlessly perceive these patterns, however, building patterns are not explicitly described in building datasets. Therefore, to better support the subsequent generalization process, it is important to automatically recognize building patterns. The objective of this dissertation is to develop effective methods to detect building patterns from building groups. Based on the identified patterns, some generalization methods are proposed to fulfill the task of building generalization. The main contribution of the dissertation is described as the following five aspects:
(1) The terminology and concept of building pattern has been clearly explained; a detailed and relative complete typology of building patterns has been proposed by summarizing the previous researches as well as extending by the author; (2) A stroke-mesh based method has been developed to group buildings and detect different patterns from the building groups; (3) Through the analogy between line simplification and linear building group typification, a stroke simplification based typification method has been developed aiming at solving the generalization of building groups with linear patterns; (4) A mesh-based typification method has been developed for the generalization of the building groups with grid patterns; (5) A method of extracting hierarchical skeleton structures from discrete buildings have been proposed. The extracted hierarchical skeleton structures are regarded as the representations of the global shape of the entire region, which is used to control the generalization process.
With the above methods, the building patterns are detected from the building groups and the generalization of building groups are executed based on the patterns. In addition, the thesis has also discussed the drawbacks of the methods and gave the potential solutions.:Abstract I
Kurzfassung III
Contents V
List of Figures IX
List of Tables XIII
List of Abbreviations XIV
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Background and motivation 1
1.1.1 Cartographic generalization 1
1.1.2 Urban building and building patterns 1
1.1.3 Building generalization 3
1.1.4 Hierarchical property in geographical objects 3
1.2 Research objectives 4
1.3 Study area 5
1.4 Thesis structure 6
Chapter 2 State of the Art 8
2.1 Operators for building generalization 8
2.1.1 Selection 9
2.1.2 Aggregation 9
2.1.3 Simplification 10
2.1.4 Displacement 10
2.2 Researches of building grouping and pattern detection 11
2.2.1 Building grouping 11
2.2.2 Pattern detection 12
2.2.3 Problem analysis . 14
2.3 Researches of building typification 14
2.3.1 Global typification 15
2.3.2 Local typification 15
2.3.3 Comparison analysis 16
2.3.4 Problem analysis 17
2.4 Summary 17
Chapter 3 Using stroke and mesh to recognize building group patterns 18
3.1 Abstract 19
3.2 Introduction 19
3.3 Literature review 20
3.4 Building pattern typology and study area 22
3.4.1 Building pattern typology 22
3.4.2 Study area 24
3.5 Methodology 25
3.5.1 Generating and refining proximity graph 25
3.5.2 Generating stroke and mesh 29
3.5.3 Building pattern recognition 31
3.6 Experiments 33
3.6.1 Data derivation and test framework 33
3.6.2 Pattern recognition results 35
3.6.3 Evaluation 39
3.7 Discussion 40
3.7.1 Adaptation of parameters 40
3.7.2 Ambiguity of building patterns 44
3.7.3 Advantage and Limitation 45
3.8 Conclusion 46
Chapter 4 A typification method for linear building groups based on stroke simplification 47
4.1 Abstract 48
4.2 Introduction 48
4.3 Detection of linear building groups 50
4.3.1 Stroke-based detection method 50
4.3.2 Distinguishing collinear and curvilinear patterns 53
4.4 Typification method 55
4.4.1 Analogy of building typification and line simplification 55
4.4.2 Stroke generation 56
4.4.3 Stroke simplification 57
4.5 Representation of newly typified buildings 60
4.6 Experiment 63
4.6.1 Linear building group detection 63
4.6.2 Typification results 65
4.7 Discussion 66
4.7.1 Comparison of reallocating remained nodes 66
4.7.2 Comparison with classic line simplification method 67
4.7.3 Advantage 69
4.7.4 Further improvement 71
4.8 Conclusion 71
Chapter 5 A mesh-based typification method for building groups with grid patterns 73
5.1 Abstract 74
5.2 Introduction 74
5.3 Related work 75
5.4 Methodology of mesh-based typification 78
5.4.1 Grid pattern classification 78
5.4.2 Mesh generation 79
5.4.3 Triangular mesh elimination 80
5.4.4 Number and positioning of typified buildings 82
5.4.5 Representation of typified buildings 83
5.4.6 Resizing Newly Typified Buildings 85
5.5 Experiments 86
5.5.1 Data derivation 86
5.5.2 Typification results and evaluation 87
5.5.3 Comparison with official map 91
5.6 Discussion 92
5.6.1 Advantages 92
5.6.2 Further improvements 93
5.7 Conclusion 94
Chapter 6 Hierarchical extraction of skeleton structures from discrete buildings 95
6.1 Abstract 96
6.2 Introduction 96
6.3 Related work 97
6.4 Study area 99
6.5 Hierarchical extraction of skeleton structures 100
6.5.1 Proximity Graph Network (PGN) of buildings 100
6.5.2 Centrality analysis of proximity graph network 103
6.5.3 Hierarchical skeleton structures of buildings 108
6.6 Generalization application 111
6.7 Experiment and discussion 114
6.7.1 Data statement 114
6.7.2 Experimental results 115
6.7.3 Discussion 118
6.8 Conclusions 120
Chapter 7 Discussion 121
7.1 Revisiting the research problems 121
7.2 Evaluation of the presented methodology 123
7.2.1 Strengths 123
7.2.2 Limitations 125
Chapter 8 Conclusions 127
8.1 Main contributions 127
8.2 Outlook 128
8.3 Final thoughts 131
Bibliography 132
Acknowledgements 142
Publications 143
Generalization; Building groups; Pattern detection
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Wang, Xiao
Burghardt, Dirk
Meng, Liqiu
Technische Universität Dresden
2019-11-21
2020-06-02
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2020-10-09
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A72422
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A72422/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:73147
2021-02-10T12:28:28Z
qucosa:slub
doc-type:report
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Zur mittelalterlichen Flurvermessung der Gemeinde Spremberg, heute Stadt Neusalza-Spremberg, am Oberlauf der Spree
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-731471
1747994510
ger
Flurvermessung, Vermessung, Mittelalter, Spremberg, Neusalza-Spremberg, obere Spree, Geschichte, Historie
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Neusalza-Spremberg; Landesaufnahme; Geschichte
Mohr, Lutz
Lutz Mohr
2020
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2020-12-15
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:report
info:eu-repo/semantics/report
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A73147
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A73147/attachment/ATT-0/
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A73147/attachment/ATT-1/
oai:qucosa:de:qucosa:76272
2021-12-20T15:41:36Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Gravitational Waves Spectrometry in Space with a Hong-Ou-Mandel Interferometer
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-762725
1780458258
eng
In der vorliegenden Dissertation wird ein neues experimentelles Konzept zur Durchführung von Gravitationswellendetektion und Spektrometrie mit einem Hong-Ou-Mandel (HOM) Interferometer im Weltraum untersucht. Dabei wird das Rauschbudget des Instruments bewertet. Die grundlegenden experimentellen Anforderungen werden berechnet. Es wird gezeigt, dass die Leistung und Wellenlänge der verschränkten Photonenquelle, zusammen mit der Winkelgenauigkeit der Messung der Photonenpolarisationsdrehung, die Haupteinschränkungen bilden, um die Art der Gravitationswellenquellen zu bestimmen, die das Ziel von HOM - Gravitationswellenspektrometern sein würden. Die derzeit verfügbaren pW-Leistungen mit typischen Photonenfrequenzen in der Größenordnung von 1014 Hz (sichtbarer - UV-Anteil des optischen Spektrums) sind völlig ungeeignet, was die erforderliche Detektionszeit für eine der Gravitationswellenquellen betrifft, die derzeit von bodenund raumgestützten Gravitationswellendetektoren anvisiert werden. Der Betrieb des HOM-Interferometers als GW-Spektrometer wird mit einem numerischen Modell veranschaulicht, das die von LIGO am 14 September 2015 (GW150914-Ereignis) aufgezeichneten Gravitationswellendehnungsdaten verwendet. Unter der Annahme einer Winkelgenauigkeit von μrad für die Messung der Polarisationsdrehung von Photonen könnten diese Messungen nur mit Armlängen des HOM-Interferometers in der Größenordnung von 10.000 km (nur im Weltraum erreichbar, wenn wir keine optischen Kavitäten verwenden) und unter Verwendung von verschwänkten Photonenquellen von etwa 1 W Leistung durchgeführt werden, die verschränkte Photonen mit Wellenlängen im Radiowellenbereich des elektromagnetischen Spektrumserzeugen, (10 MHz), und unter Verwendung von Photodetektoren mit minimaler Detektionszeit für einzelne Photonen und minimaler detektierbarer Leistung, die weit von den Möglichkeiten der gegenwärtigen Photodetektortechnologie entfernt sind. Auch die erforderliche Präzision der Uhrensynchronisation, um die Koinzidenz- Zählgeschichte zu erfassen, ist noch ange nicht erreicht. Obwohl die Technologie zur Herstellung der erforderlichen verschränkten Photonenquellen, Photodetektoren und Uhrensynchronisationsgenauigkeit derzeit nicht verfügbar sind, diskutieren wir verschiedene Missionsszenarien zur Implementierung eines großarmigen HOMInterferometers.:Contents
1 Introduction 1
2 Gravitational waves and their measurement 7
2.1 Theory of general relativity in a nutshell . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 On the physical nature of gravitational waves . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.1 Effect of gravitational waves on the test masses of a detector . 15
2.2.2 Estimation of gravitational wave’s amplitude . . . . . . . . . . 18
2.2.3 Gravitational radiation luminosity and cross section of the
Hydrogen atom to GWs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.3 Measuring cosmic distances with GW astronomy . . . . . . . . . . . . 25
2.4 Influence of gravitational waves on photon’s polarization . . . . . . . 28
2.4.1 Effect of gravitational waves on the parallel transport of photon’s
polarization four-vector - revisited . . . . . . . . . . . . 29
2.4.2 Effect of primordial gravitational waves on the polarization of
the cosmic microwave background . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.4.3 Gravitomagnetic Faraday effect . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.5 Michelson type gravitational wave antennas . . . . . . . . . . . . . . 41
2.6 Rough estimation of the sensitivity and cross section of Michelson
type detectors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3 Interaction of gravitational waves with Hong-Ou-Mandel interferometers 47
3.1 Fundamental nature of quantum entanglement in brief . . . . . . . . 47
3.2 Why a HOM interferometer to detect GWs? . . . . . . . . . . . . . . 50
3.3 Quantum mechanics of Hong-Ou-Mandel interferometers . . . . . . . 54
3.4 Principle of gravitational waves detection with a Hong-Ou-Mandel
interferometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.5 Instrument noise budget . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.6 Basic experimental requirements for HOM based gravitational waves
detection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
4 Gravitational waves spectrometry with a Hong Ou Mandel interferometer
in space 77
4.1 Principles of gravitational waves spectrometry with a Hong-Ou-Mandel
interferometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.2 Hong-Ou-Mandel spectrometer in geostationary orbit . . . . . . . . . 93
4.3 Hong-Ou-Mandel spectrometer scanner in space . . . . . . . . . . . . 95
5 HOMER mission scenarios for gravitational waves spectrometry - basic
design requirements 97
5.1 HOMER mission design analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.1.1 HOMER GEO mission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
5.1.2 HOMER ground-GEO mission . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.1.3 HOMER scanner mission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
5.2 Influence of earth gravitomagnetism on photon polarization . . . . . 106
5.3 Payload design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
5.4 Spacecraft design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.5 Summary of HOMER mission requirements . . . . . . . . . . . . . . 120
6 Outlook and conclusions 129
6.1 Outlook . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.1.1 HOM gravitational wave detector with optical cavities . . . . 129
6.1.2 Bright entangled heralded photon sources . . . . . . . . . . . 130
6.2 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
7 ANNEX: Detailed derivation of gravitational waves and gravitoelectric
and gravitomagnetic fields 137
7.1 Weak gravitational fields . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137
7.2 General relativity for the practical physicist . . . . . . . . . . . . . . 138
7.3 Gravitational wave equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 144
7.4 Gravitoelectromagnetic split of spacetime . . . . . . . . . . . . . . . 145
7.4.1 Gravitational scalar potential . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.4.2 Gravitomagnetic vector potential . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.4.3 Space curvature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149
7.5 Maxwell-type gravitational equations . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
7.6 Gravitomagnetic waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
7.7 The equations of motion in the weak field approximation . . . . . . . 156
7.8 Production of gravitational radiation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
Bibliography 163
gravitational waves, spectrometry, Hong–Ou–Mandel, space observatory
Gravitationswellen, Spektrometrie, Hong-Ou-Mandel, Weltraumobservatorium
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Jacinto de Matos, Clovis
Tajmar, Martin
Delva, Pacôme
Technische Universität Dresden
2020-03-12
2021-04-22
2021
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2021-10-13
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A76272
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A76272/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:78057
2022-06-23T10:43:40Z
qucosa:slub
doc-type:preprint
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:submittedVersion
openaire
On the Anatomy of Black Holes, the G-Boson, Dark Matter and Dark Energy: Were things different at the big bang?
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-780573
1807554260
eng
Going beyond previous statements, a way is presented which allows statements about smallest possible black holes. It turns out that they exist (theoretically) and that they represent a new stable elementary particle (called G-boson in this work), which shows connections to dark matter and makes dark energy necessary to explain astronomical observations, independent of its existence required in macroquantum theory. This results in logical sequences in the Big Bang, which make it appear in a somewhat different context than previously known.:Table of Contents
1. Abstract
2. Introduction
3. Preliminary consideration on the basis of Planck units
4. The boundary force
5. Boundary force and black holes, the G-boson
6. Properties of the G-boson
7. Origin of the G-bosons, the dark matter and energy
8. What does this mean for the big bang?
9. Astronomical findings
10. Summary
Black Holes, G-Boson, Dark Matter, Dark Energie, Big Bang
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Reichelt, Uwe J. M.
Uwe J. M. Reichelt
2022
info:eu-repo/semantics/submittedVersion
2022-02-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:preprint
info:eu-repo/semantics/preprint
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A78057
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A78057/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:78058
2022-06-23T10:49:34Z
qucosa:slub
doc-type:preprint
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:submittedVersion
openaire
Zur Anatomie Schwarzer Löcher, das G-Boson, Dunkle Materie und Dunkle Energie: War beim Urknall einiges anders?
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-780582
1807554783
ger
Über bisherige Aussagen hinausgehend wird ein Weg vorgestellt, der Aussagen über kleinstmögliche Schwarze Löcher gestattet. Es erweist sich, dass es sie (theoretisch) gibt und das sie ein neues stabiles Elementarteilchen (in dieser Arbeit G-Boson genannt) darstellen, das Zusammenhänge zur Dunklen Materie aufzeigt und die Dunkle Energie unabhängig von ihrer in der Makroquantentheorie erforderlichen Existenz notwendig macht, um astronomische Beobachtungen zu erklären. Dadurch ergeben sich logische Abläufe beim Urknall, die diesen in einem etwas anderen Zusammenhang erscheinen lassen als bisher bekannt.:Inhaltsverzeichnis
1. Abstract
2. Einleitung
3. Vorbetrachtung anhand von Planck-Einheiten
4. Die Grenzkraft
5. Grenzkraft und Schwarze Löcher, das G-Boson
6. Eigenschaften des G-Bosons
7. Entstehung der G-Bosonen, die Dunkle Materie und Energie
8. Was bedeutet das für den Urknall?
9. Astronomische Befunde
10. Zusammenfassung
Schwarze Löcher, G-Boson, Dunkle Materie, Dunkle Energie, Urknall
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Reichelt, Uwe J. M.
Uwe J. M. Reichelt
2022
info:eu-repo/semantics/submittedVersion
2022-02-16
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:preprint
info:eu-repo/semantics/preprint
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A78058
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A78058/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:78293
2022-03-21T10:51:16Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
open_access
ddc:333.7
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Waldbiotopkartierung in Sachsen: Ergebnisse der ersten Aktualisierung 2006 bis 2016
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-782937
1796155802
ger
Von 2006 bis 2016 erfolgte die erste landesweite Aktualisierung der Waldbiotopkartierung. Sie dokumentiert Anzahl und Lage gesetzlich geschützter und anderer wertvoller Biotope sowie den Zustand der Lebensraumtypen innerhalb und außerhalb der FFH-Gebiete. Die Ergebnisse sind in dieser Veröffentlichung anschaulich aufbereitet.
Redaktionsschluss: 30.10.2018
Sachsen, Forstwirtschaft, Biotop, Kartierung
info:eu-repo/classification/ddc/333.7
ddc:333.7
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Sachsen; Wald; Biotop; Kartierung; Geschichte 2006-2016
Sachsen; Forstwirtschaft; Biotopkartierung
Hilpert, Steffen
Beck, Arne
Homann, Michael
Staatsbetrieb Sachsenforst
2018
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2022-03-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:book
info:eu-repo/semantics/book
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A78293
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A78293/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:79247
2022-06-03T11:14:07Z
qucosa:tud
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:acceptedVersion
openaire
Advances in Organic Microcavities: Electrical Tunability and High Current Density Excitation
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-792476
1805755560
eng
There is a huge demand for low-cost and compact laser devices in particular for point-of-care diagnostic, sensing, or optical communication. Organic solid-state lasers (OSLs) have a great potential to fill that gap due to their specific properties such as high optical gain, low lasing threshold, and spectral tunability. To miniaturize OSLs for micro-optical circuits two aspects are required: The spectrum of the laser should be easily tunable, and the pumping energy should be provided in a simple and compact method, in the best case electrically.
In this work, we developed a simple, compact, easy to manufacture, and electrically tunable laser resonator using electroactive polymers. The cavity is formed between a highly reflecting distributed Bragg reflector (DBR) and a highly reflecting silver layer sandwiching a soft elastomer layer. A transparent electrode made by indium tin oxide is placed on the glass substrate below the DBR. If an external voltage between the transparent bottom electrode and the metal layer is applied, the elastomer layer is compressed by the electrostatic pressure, which leads to a blue shift of the optical modes of the microcavity. If an active material with a broad emission spectrum, such as organic molecules, is included inside the cavity layer, it enables the development of an electrically tunable OSL. Hence, we demonstrate a cost-effective approach towards an electrically tunable organic
laser source particularly suitable for easily processable lab-on-chip devices.
In the second part, a novel organic light emitting diode (OLED) architecture is realized enabling high current densities with low optical losses in the prospect of the realization of an electrically driven OSL. For this purpose, an additional highly conductive lateral transport layer (LTL) is introduced to achieve expansion of the charge recombination to the electrode-free area. Simulations by equivalent circuit approach allow for an analysis of the lateral distribution of the vertical current density to predict the lateral current density distribution in the high excitation regime (current densities ≈ 1 kA/cm² ). Moreover, the Joule heating of the device is reduced by restructuring the OLED layer stack. Thus, high current densities close to the predicted lasing threshold of 1 kA/cm² could be achieved. The results of the thesis presenting a significant step towards the development of an
electrical pumped OSL.:1 Introduction
2 Theoretical Background
2.1 Optical Cavities
2.1.1 Fabry-Perot Resonator
2.1.2 Transfer Matrix Algorithm
2.1.3 Distributed Bragg Reflector
2.1.4 Optical Microcavities
2.1.5 Tunable Optical Cavities
2.2 Organic Semiconductors
2.2.1 Properties
2.2.2 Electronic Structure
2.2.3 Absorption and Emission Spectra
2.2.4 Electrical Current
2.2.5 Doping
2.3 Organic Light Emitting Diodes
2.3.1 Basic OLED
2.3.2 Pin-OLED
2.3.3 OLEDs at High Excitation
2.4 Organic Lasers
2.4.1 Fundamentals of a Laser
2.4.2 Organic Molecules as Active Medium
2.4.3 Electrical Pumping of Organic Lasers
2.5 Dielectric Elastomer Actuators
2.5.1 Principle of Operation
2.5.2 Silicone-Based Materials
2.5.3 Compliant Electrodes
3 Experimental Methods
3.1 Sample Fabrication
3.1.1 Dielectric Elastomer Actuators
3.1.2 Organic Light Emitting Diodes
3.2 Characterization Techniques
3.2.1 Optical Characterization
3.2.2 Electrical Characterization
4 Tunable Optical Cavities with Dielectric Elastomer Actuators
4.1 Design of the Tunable Optical Microcavity
4.1.1 Tunable Cavity with Thin Metal Electrode .
4.1.2 Compliant Metal Electrodes on Dielectric Elastomer Films
4.1.3 Actuator Performance of Thick Metal Electrode
4.1.4 Electro-mechanical Characteristic
4.2 Tunable Emission of Optical Elastomer Cavities
4.2.1 Incorporation of Organic Laser Dyes in the Elastomer
4.2.2 Tunable Photoluminescence Spectra
4.2.3 Lasing in Elastomer Cavities
5 Novel Architecture for OLEDs at High Excitation
5.1 OLEDs at High Excitations Using Emission from Metal-free Area
5.1.1 Simulation of the Lateral Distribution of the Vertical Current Density
5.1.2 Investigation of the Lateral Emission
5.1.3 Organic Zener Junction
5.1.4 Simulation of High Excitation Behavior
5.2 Reduction of Self-heating for OLEDs at High Excitation
5.2.1 Crossbar-OLED at High Current Densities
5.2.2 Change in Layer Structure
5.3 Fully Transparent Metal-free OLEDs
5.3.1 Highly doped C 60 as a Transparent Electrode
5.3.2 Investigation of the External Quantum Efficiency
6 Conclusion and Outlook
Insbesondere durch die wachsende Nachfrage in Point-of-Care-Diagnostik, Sensorik oder optischer Kommunikationstechnologie wird eine große Anzahl von günstigen und kompakten Laserbauteilen benötigt. Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften, wie hoher optische Verstärkung, niedriger Laserschwelle und spektrale Durchstimmbarkeit, sind organische Festkörperlaser geeignete Kandidaten, um diese Lücke zu schließen. Für die Anwendung als mikrooptische Systeme werden zwei wesentliche Komponenten benötigt: Die spektrale Durchstimmbarkeit sowie das Pumpen des Lasers sollten mit einem einfachen und kompakten Verfahren realisiert werden, im besten Fall durch Anlegen einer elektrischen Spannung. In der vorliegenden Arbeit wurde ein kompakter, elektrisch durchstimmbarer Laserresonator entwickelt, welcher mittels eines dielektrischen Elastomeraktuators in wenigen Prozessschritten realisiert werden kann. Der Resonator besteht aus zwei hochreflektierenden Spiegeln, einem dielektrischen Bragg-Spiegels und einem Metallspiegel, die eine Resonatorschicht aus einem weichen, verformbaren Elastomer umschließen. Für die elektrische Aktuation wird eine Spannung zwischen einer transparenten Bodenelektrode aus Indiumzinnoxid unterhalb des Bragg-Spiegel und der Metallschicht angelegt. Durch die elektrostatische Anziehung beider Elektroden wird die Elastomerschicht zusammengedrückt, wodurch die optischen Moden des Resonators eine Blauverschiebung der Wellenlänge erfahren. Durch die Integration einens Fluoreszenzfarbstoffes mit einem breiten Emissionsspektrum innerhalb der Resonatorschicht, wird die Umsetzung eines elektrisch durchstimmbaren, organischen Festkörperlasers ermöglicht.
Im zweiten Teil der Arbeit wird ein neuartiges Design für organische Leuchtdioden (OLED) vorgestellt, um diese bei hohen Stromdichten zu betreiben und gleichzeitig die optischen Verluste, die beim Einbau in einen optischen Mikroresonator auftreten, zu minimieren. Hierfür wird eine zusätzliche hoch leitfähige, organische Schicht, die laterale Transportschicht, in den Schichtaufbau der OLED integriert. Aufgrund des verstärkten lateralen Ladungsträgertransports wird die Rekombinationszone bis außerhalb der Elektroden bedeckten Fläche ausgeweitet. Mithilfe einer Simulation, welche die organischen Schichten mittels eines Ersatzschaltbildes beschreibt, war es möglich, die laterale Verteilung der vertikalen Stromdichte zu bestimmen und damit Vorhersagen über die Stromdichtenverteilung bei hohen Anregungen (≈ 1 kA/cm² ) zu treffen. Darüber hinaus ermöglicht eine geänderte Schichtreihenfolge der OLED, die Joulesche Erwärmung des Bauteils zu reduzieren. Dadurch ist es möglich, hohe Stromdichten überhalb der vorherge sagten Laserschwelle von 1 kA/cm² zu erreichen. Diese Ergebnisse stellen eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung eines elektrisch gepumpten, organischen Festkörperlasers dar.:1 Introduction
2 Theoretical Background
2.1 Optical Cavities
2.1.1 Fabry-Perot Resonator
2.1.2 Transfer Matrix Algorithm
2.1.3 Distributed Bragg Reflector
2.1.4 Optical Microcavities
2.1.5 Tunable Optical Cavities
2.2 Organic Semiconductors
2.2.1 Properties
2.2.2 Electronic Structure
2.2.3 Absorption and Emission Spectra
2.2.4 Electrical Current
2.2.5 Doping
2.3 Organic Light Emitting Diodes
2.3.1 Basic OLED
2.3.2 Pin-OLED
2.3.3 OLEDs at High Excitation
2.4 Organic Lasers
2.4.1 Fundamentals of a Laser
2.4.2 Organic Molecules as Active Medium
2.4.3 Electrical Pumping of Organic Lasers
2.5 Dielectric Elastomer Actuators
2.5.1 Principle of Operation
2.5.2 Silicone-Based Materials
2.5.3 Compliant Electrodes
3 Experimental Methods
3.1 Sample Fabrication
3.1.1 Dielectric Elastomer Actuators
3.1.2 Organic Light Emitting Diodes
3.2 Characterization Techniques
3.2.1 Optical Characterization
3.2.2 Electrical Characterization
4 Tunable Optical Cavities with Dielectric Elastomer Actuators
4.1 Design of the Tunable Optical Microcavity
4.1.1 Tunable Cavity with Thin Metal Electrode .
4.1.2 Compliant Metal Electrodes on Dielectric Elastomer Films
4.1.3 Actuator Performance of Thick Metal Electrode
4.1.4 Electro-mechanical Characteristic
4.2 Tunable Emission of Optical Elastomer Cavities
4.2.1 Incorporation of Organic Laser Dyes in the Elastomer
4.2.2 Tunable Photoluminescence Spectra
4.2.3 Lasing in Elastomer Cavities
5 Novel Architecture for OLEDs at High Excitation
5.1 OLEDs at High Excitations Using Emission from Metal-free Area
5.1.1 Simulation of the Lateral Distribution of the Vertical Current Density
5.1.2 Investigation of the Lateral Emission
5.1.3 Organic Zener Junction
5.1.4 Simulation of High Excitation Behavior
5.2 Reduction of Self-heating for OLEDs at High Excitation
5.2.1 Crossbar-OLED at High Current Densities
5.2.2 Change in Layer Structure
5.3 Fully Transparent Metal-free OLEDs
5.3.1 Highly doped C 60 as a Transparent Electrode
5.3.2 Investigation of the External Quantum Efficiency
6 Conclusion and Outlook
Organic Laser, Organic Light Emitting Diodes, Tunable Cavity, Dielectric Elastomer Actuator
Organischer Laser, Organische Leuchtdioden, Durchstimmbarer Resonator, Dielektrische Elastomeraktuatoren
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Slowik, Irma
Leo, Karl
Gather, Malte
Technische Universität Dresden
2019-05-07
2019-09-17
info:eu-repo/semantics/acceptedVersion
2022-05-24
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A79247
https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A79247/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:80585
2022-10-27T08:52:51Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
open_access
ddc:520
ddc:630
status-type:publishedVersion
openaire
Szenarienkarten Wassererosion in Sachsen: Erarbeitung und Bereitstellung von Szenarienkarten Wassererosion mit EROSION-3D für Ackerflächen Sachsens
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-805856
1820182762
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-38419
qucosa:812
Mithilfe des Modells EROSION-3D wurden für sämtliche Ackerflächen Sachsens Erosionsszenarienkarten erstellt. Der vorliegende Band der Schriftenreihe dient der Dokumentation der Modellierungen. Fachnutzer und interessierte Privatpersonen erhalten so die Möglichkeit, sich mit der Methodik und den zugrundeliegenden Modellannahmen vertraut zu machen.
Die Szenarienkarten selbst sind im Portal iDA abrufbar in der Rubrik „Landwirtschaft“ > „Erosionsgefährdung Landwirtschaftliche Nutzflächen“ > „Erosionsszenarienkarten Modell EROSION 3D“.
Redaktionsschluss: 31.08.2022
Sachsen, Landwirtschaft, Bodenerosion, Karte
info:eu-repo/classification/ddc/630
ddc:630
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Sachsen; Ackerfläche; Niederschlagsmenge; Abfluss; Bodenerosion; Modellierung; Kartierung
Sachsen; Landwirtschaftliche Nutzfläche; Erosionsschutz; Angewandte Hydrologie
von Werner, Michael
Langel, Stefan
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
2022
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2022-10-21
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:book
info:eu-repo/semantics/book
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A80585
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A80585/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:84540
2023-05-09T11:13:14Z
qucosa:ubl
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Variability of Gravity Wave Effects on the Zonal Mean Circulation and Migrating Terdiurnal Tide as Studied With the Middle and Upper Atmosphere Model (MUAM2019) Using a Nonlinear Gravity Wave Scheme
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-845405
eng
2296-987X
588956
Implementing a nonlinear gravity wave (GW) parameterization into a mechanistic middle
and upper atmosphere model, which extends to the lower thermosphere (160 km), we
study the response of the atmosphere in terms of the circulation patterns, temperature
distribution, and migrating terdiurnal solar tide activity to the upward propagating smallscale
internal GWs originating in the lower atmosphere. We perform three test simulations
for the Northern Hemisphere winter conditions in order to assess the effects of variations in
the initial GWspectrum on the climatology and tidal patterns of the mesosphere and lower
thermosphere. We find that the overall strength of the source level momentum flux has a
relatively small impact on the zonal mean climatology. The tails of the GW source level
spectrum, however, are crucial for the lower thermosphere climatology. With respect to the
terdiurnal tide, we find a strong dependence of tidal amplitude on the induced GW drag,
generally being larger when GW drag is increased.
gravity waves, middle atmosphere, general circulation model, vertical coupling, solar tide, gravity wave parameterization, lower thermosphere
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Lilienthal, Friederike
Yig˘ it, Erdal
Samtleben, Nadja
Jacobi, Christoph
Frontiers Research Foundation
2020
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2023-04-03
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A84540
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A84540/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:84176
2023-05-30T10:39:47Z
qucosa:ubl
doc-type:article
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Variability of Gravity Wave Effects on the Zonal Mean Circulation and Migrating Terdiurnal Tide as Studied With the Middle and Upper Atmosphere Model (MUAM2019) Using a Nonlinear Gravity Wave Scheme
urn:nbn:de:bsz:15-qucosa2-841762
eng
2296-987X
588956
Implementing a nonlinear gravity wave (GW) parameterization into a mechanistic middle
and upper atmosphere model, which extends to the lower thermosphere (160 km), we
study the response of the atmosphere in terms of the circulation patterns, temperature
distribution, and migrating terdiurnal solar tide activity to the upward propagating small scale internal GWs originating in the lower atmosphere. We perform three test simulations
for the Northern Hemisphere winter conditions in order to assess the effects of variations in
the initial GW spectrum on the climatology and tidal patterns of the mesosphere and lower
thermosphere. We find that the overall strength of the source level momentum flux has a
relatively small impact on the zonal mean climatology. The tails of the GW source level
spectrum, however, are crucial for the lower thermosphere climatology. With respect to the
terdiurnal tide, we find a strong dependence of tidal amplitude on the induced GW drag,
generally being larger when GW drag is increased.
gravity waves, middle atmosphere, general circulation model, vertical coupling, solar tide, gravity wave parameterization, lower thermosphere
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Lilienthal, Friederike
Yiğit, Erdal
Samtleben, Nadja
Jacobi, Christoph
Frontiers Research Foundation
2020
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2023-03-21
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:article
info:eu-repo/semantics/article
doc-type:Text
https://ul.qucosa.de/id/qucosa%3A84176
https://ul.qucosa.de/api/qucosa%3A84176/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:86723
2023-09-04T09:50:12Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
open_access
ddc:520
ddc:900
ddc:910
openaire
Landbedeckung in Sachsen
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-867231
ger
qucosa:86722
Inhalt des Berichtes ist es, methodische Grundlagen zu schaffen, welche für die Landbedeckungskartierung und -klassifizierung aus Satellitenbildern verwendet werden können. Das Ziel ist es, trotz wechselnder Datenquellen eine einheitliche und vergleichbare Datengrundlage aufzubauen. Es wurde dabei eine lange Zeitreihe, welche in der Mitte der 1960er Jahre startet, als Geodatensatz erstellt und auf erste Anwendungsfälle getestet. Der Bericht ist nach den beiden grundsätzlich unterschiedlichen methodischen Ansätzen in zwei Teile aufgetrennt: Teil 1 ist die Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2023 „Landbedeckung in Sachsen 1961-1979“; Teil 2 ist die Schriftenreihe des LfULG, Heft 7/2023 „Landbedeckung in Sachsen 1985 – 2020. Die Veröffentlichung richtet sich sowohl an das Fachpublikum als auch an Laien, die sich für die Fernerkundung interessieren.
Sachsen, Landnutzung, Luftbild
info:eu-repo/classification/ddc/900
ddc:900
info:eu-repo/classification/ddc/910
ddc:910
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Sachsen; Landnutzung; Landnutzungsaufnahme; Landnutzungskartierung
Sachsen; Kulturlandschaft; Landschaftsstruktur; Agrarstruktur; Siedlungsstruktur; Geschichte; Luftbild; Luftbildauswertung
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
2023-09-04
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:book
info:eu-repo/semantics/book
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A86723
oai:qucosa:de:qucosa:86724
2023-11-09T07:35:08Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
open_access
ddc:520
ddc:900
ddc:910
status-type:publishedVersion
openaire
Landbedeckung in Sachsen, 1985-2020 (Teil 2): Erzeugung eines rasterbasierten Datensatzes für die Landbedeckung in Sachsen in überjährlicher Schrittweite ab 1985 (Teil 2)
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-867241
1869709748
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-38419
qucosa:812
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-867220
qucosa:86722
qucosa:86722
Inhalt des Berichtes ist es, methodische Grundlagen zu schaffen, welche für die Landbedeckungskartierung und -klassifizierung aus Satellitenbildern verwendet werden können. Das Ziel ist es, trotz wechselnder Datenquellen eine einheitliche und vergleichbare Datengrundlage aufzubauen. Es wurde dabei eine lange Zeitreihe, welche in der Mitte der 1960er Jahre startet, als Geodatensatz erstellt und auf erste Anwendungsfälle getestet. Der Bericht ist nach den beiden grundsätzlich unterschiedlichen methodischen Ansätzen in zwei Teile aufgetrennt: Teil 1 ist die Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2023 „Landbedeckung in Sachsen 1961-1979“; Teil 2 ist die Schriftenreihe des LfULG, Heft 7/2023 „Landbedeckung in Sachsen 1985 – 2020. Die Veröffentlichung richtet sich sowohl an das Fachpublikum als auch an Laien, die sich für die Fernerkundung interessieren.
Redaktionsschluss: 30.11.2022
Sachsen, Landnutzung, Luftbild
info:eu-repo/classification/ddc/900
ddc:900
info:eu-repo/classification/ddc/910
ddc:910
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Sachsen; Landnutzung; Landnutzungsaufnahme; Landnutzungskartierung; Geschichte 1985-2020
Sachsen; Kulturlandschaft; Landschaftsstruktur; Agrarstruktur; Siedlungsstruktur; Geschichte; Luftbild; Luftbildauswertung
Hanelli, Delira
Barth, Andreas
Goihl, Sebastian
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
2023
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2023-09-04
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:book
info:eu-repo/semantics/book
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A86724
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A86724/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:86722
2023-11-09T07:35:16Z
qucosa:slub
doc-type:book
doc-type:Text
open_access
ddc:520
ddc:900
ddc:910
status-type:publishedVersion
openaire
Landbedeckung in Sachsen, 1961-1979 (Teil 1): Erfassung von Veränderungen in der Landbedeckung in Sachsen 1961-1979: Analyse anhand historischer CORONA- Spionageaufnahmen und tiefer neuronaler Netze (Teil 1)
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-867220
1869708946
ger
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-38419
qucosa:812
urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-867241
qucosa:86724
qucosa:86724
Inhalt des Berichtes ist es, methodische Grundlagen zu schaffen, welche für die Landbedeckungskartierung und -klassifizierung aus Satellitenbildern verwendet werden können. Das Ziel ist es, trotz wechselnder Datenquellen eine einheitliche und vergleichbare Datengrundlage aufzubauen. Es wurde dabei eine lange Zeitreihe, welche in der Mitte der 1960er Jahre startet, als Geodatensatz erstellt und auf erste Anwendungsfälle getestet. Der Bericht ist nach den beiden grundsätzlich unterschiedlichen methodischen Ansätzen in zwei Teile aufgetrennt: Teil 1 ist die Schriftenreihe des LfULG, Heft 6/2023 „Landbedeckung in Sachsen 1961-1979“; Teil 2 ist die Schriftenreihe des LfULG, Heft 7/2023 „Landbedeckung in Sachsen 1985 – 2020. Die Veröffentlichung richtet sich sowohl an das Fachpublikum als auch an Laien, die sich für die Fernerkundung interessieren.
Redaktionsschluss: 30.11.2022
Sachsen, Landnutzung, Luftbild
info:eu-repo/classification/ddc/900
ddc:900
info:eu-repo/classification/ddc/910
ddc:910
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Sachsen; Landnutzung; Landnutzungsaufnahme; Landnutzungskartierung; Geschichte 1961-1979
Sachsen; Kulturlandschaft; Landschaftsstruktur; Agrarstruktur; Siedlungsstruktur; Geschichte; Luftbild; Luftbildauswertung
Kugler, Lucas
Marrs, Christopher
Kosczor, Eric
Forkel, Matthias
Goihl, Sebastian
Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG)
2023
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2023-09-04
Schriftenreihe des Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:book
info:eu-repo/semantics/book
doc-type:Text
https://slub.qucosa.de/id/qucosa%3A86722
https://slub.qucosa.de/api/qucosa%3A86722/attachment/ATT-0/
oai:qucosa:de:qucosa:85741
2023-12-20T09:02:35Z
qucosa:tubaf
doc-type:doctoralThesis
doc-type:Text
open_access
ddc:520
status-type:publishedVersion
openaire
Konzeption einer qualitätsgesicherten Implementierung eines Echtzeitassistenzsystems basierend auf einem terrestrischen Long Range Laserscanner
urn:nbn:de:bsz:105-qucosa2-857419
ger
Sich verändernde Rahmenbedingungen des Klimawandels haben einen erheblichen Einfluss auf die Gestaltung der Erdoberfläche. Der Sachverhalt ist anhand unterschiedlicher geomorphologischer Veränderungsprozesse zu beobachten, sei es bei gravitativen Naturgefahren (Felsstürze, Hangrutschungen oder Murereignissen), der Gletscherschmelze in Hochgebirgsregionen oder der Änderungen der Küstendynamik an Sandstränden. Derartige Ereignisse werden durch immer stärker ausgeprägte, extreme Wetterbedingungen verursacht. In diesem Zusammenhang sind präventive Maßnahmen und der Schutz der Bevölkerung im Zuge eines Risikomanagements essentiell. Um mit diesen Gefahren sicher umgehen zu können, sind qualitativ hochwertige drei- und vierdimensionale (3D und 4D) Datensätze der Erdoberfläche erforderlich.
Der technische Fortschritt in der Messtechnik und damit verbunden ein Paradigmenwechsel haben die Möglichkeiten in der Erfassung von räumlich als auch zeitlich verdichteten Daten erheblich verbessert. Die Weiterentwicklung von terrestrischen Laserscannern hin zu kommunikationsfähigen, programmierbaren Multisensorsystemen, eine kompakte und robuste Bauweise, hohe Messreichweiten sowie wirtschaftlich attraktive Systeme lassen einen Übergang zu permanentem terrestrischen Laserscanning (PLS) zu. Im Sinne eines adaptiven Monitorings ist PLS für die Integration in echtzeitnahe Assistenz- oder Frühwarnsysteme prädestiniert. Um die Akzeptanz eines solchen Systems zu erreichen sind jedoch transparente, nachvollziehbare Methoden und Prozesse zur Informationsgewinnung und -aufbereitung zu definieren.
Ziel dieser Arbeit ist es, PLS als Methode systematisch aufzuarbeiten. Vier wesentliche Schritte entlang der Prozesskette werden identifiziert: (i) Die Datenerfassung einer einzelnen Epoche, (ii) die Bereitstellung eines redundanten Datenmanagements sowie einer sicheren Datenkommunikation zu zentralen Servern, (iii) die multitemporale Datenanalyse und (iv) die Aufbereitung, das Reporting und die Präsentation der Ergebnisse für Stakeholder.
Basierend auf dieser Prozesskette ergeben sich zwei Untersuchungsschwerpunkte. Zunächst wird die qualitative Beurteilung der erfassten Punktwolken behandelt. Der Fokus liegt dabei einerseits auf dem Einfluss unterschiedlicher Registrierungsmethoden auf die multitemporalen Punktwolken und andererseits auf dem Einfluss der Atmosphäre auf die Messergebnisse. Es wird nachgewiesen, dass eine Nichtberücksichtigung dieser Einflüsse zu signifikanten Abweichungen führt, welche zu Fehlinterpretationen der abgeleiteten Informationen führen kann. Weiterhin wird gezeigt, dass es an datenbasierten Verfahren zur Berücksichtigung dieser Einflüsse fehlt. Als Grundlage für die Untersuchungen dienen umfangreiche Datensätze aus Noordwijk / Niederlande und Vals / Österreich.
Der zweite Schwerpunkt befasst sich mit der Datenanalyse. Die Herausforderung besteht darin, tausende Punktwolken einzelner Messepochen analysieren zu müssen. Bitemporale Methoden sind hier nur eingeschränkt anwendbar. Die vorliegende Arbeit stellt eine zweistufige Methode vor, mit der automatisiert Informationen aus dem umfangreichen Datensatz abgeleitet werden können. Aus der vollumfänglichen 3D-Zeitserie der Szene werden zunächst relevante Merkmale auf Basis von 2D-Rasterbildern durch Clustering extrahiert. Semiautomatisch lassen sich die extrahierten Segmente klassifizieren und so maßgeblichen geomorphologischen Prozessen zuweisen. Dieser Erkenntnisgewinn über den vorliegenden Datensatz wird in einem zweiten Schritt genutzt, um die Szene räumlich zu limitieren und in den Interessensbereichen tiefergehende Analysen durchzuführen. Auf Basis der Methoden «M3C2-EP mit adaptierter Kalman-Filterung» und «4D-Änderungsobjekten» werden zwei Analysetools vorgestellt und auf den Datensatz in Vals angewendet.
Die Überwachung topographischer Oberflächenveränderungen mit PLS wird zunehmen und eine große Menge an Daten erzeugen. Diese Datensätze müssen verarbeitet, analysiert und gespeichert werden. Diese Dissertation trägt zum besseren Verständnis der Methodik bei. Anwender bekommen durch die Systematisierung der Methode ein besseres Verständnis über die beeinflussenden Faktoren entlang der Prozesskette von der Datenerfassung bis hin zur Darstellung relevanter Informationen. Mit dieser Dissertation wird eine Toolbox vorgestellt, die es ermöglicht, multitemporale Punktwolken mit Hilfe von unüberwachtem maschinellem Lernen automatisiert auszuwerten und Informationen dem Nutzer zur Verfügung zu stellen. Dieser Ansatz ist einfach und hat ein hohes Potential für die automatische Analyse in zukünftigen Anwendungen.:Kurzfassung i
Abstract iii
Danksagung v
1. Einleitung 1
2. Deformationsmonitoring mittels terrestrischer Laserscanner: Aktuelle
Methoden, Regulierungen und technische Aspekte 5
2.1. Ingenieurgeodätische Überwachungsmessungen . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2. Anforderungen an ein integratives Monitoring aus der Sicht eines ganzheitlichen
Risikomanagements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1. Aktives Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2. Ganzheitliches Risikomanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.3. Qualitätsbeurteilung und Qualitätssicherung . . . . . . . . . . . 12
2.2.4. Relevante Normen, Richtlinien und Merkblätter beim Einsatz
von permanentem Laserscanning . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3. Terrestrisches Laserscanning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4. Permanentes Laserscanning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5. Parameter einer permanenten Installation eines Long Range Laserscanners 24
2.5.1. Registrierung und Georeferenzierung . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.2. Geodätische Refraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.5.3. Geodätisches Monitoring mittels terrestrischer Laserscanner . . 36
2.6. Zusammenfassende Betrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3. Ziel und abgeleiteter Untersuchungsschwerpunkt dieser Arbeit 41
4. Konzept eines Echtzeitassistenzsystems basierend auf PLS 43
5. Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Messergebnisse von permanent
installierten terrestrischen Long Range Laserscannern 47
5.1. Fallstudie I: Noordwijk / Niederlande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.1.1. Beschreibung der Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.1.2. Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.1.3. Resultate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1.4. Zusammenfassung und Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.2. Fallstudie II: Detektion von Corner Cube Prismen und deren Genauigkeit 58
5.2.1. Prismendetektion aus Daten eines TLS . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2.2. Genauigkeitsanalyse der Prismendetektion . . . . . . . . . . . . 59
5.3. Fallstudie III: Valsertal (Tirol) / Österreich . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.3.1. Beschreibung des Datensatzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.3.2. Geodätische Refraktion als Einfluss auf die Messergebnisse eines
PLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.3. Einfluss von Registrierungsparametern auf die Messergebnisse eines
PLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6. Informationsextraktion aus multitemporalen Punktwolken 95
6.1. Stufe I: Segmentierung räumlich verteilter Zeitreihen auf Basis von 2DBildrastern
als Methode des unüberwachten maschinellen Lernens . . . 96
6.1.1. Extraktion von Zeitreihen aus den Punktwolken . . . . . . . . . 98
6.1.2. Zeitreihensegmentierung mittels k-Means-Algorithmen . . . . . 101
6.1.3. Zeitreihensegmentierung mittels extrahierter Merkmale auf Grundlage
Gaußscher Mischmodelle (GMM) . . . . . . . . . . . . . . . 113
6.2. Stufe II: Zeitreihenanalyse von räumlich hochauflösenden 3D-Daten . . 122
6.2.1. M3C2-EP mit adaptiver Kalman-Filterung . . . . . . . . . . . . 122
6.2.2. 4D-Änderungsobjekte (4D-OBC) . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.2.3. Zusammenfassung und Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
7. Fazit und Ausblick 135
A. Ergebnisse der Systemuntersuchung in Unna-Hemmerde (21.03.2022) 141
B. Ergebnisse der Zeitreihensegmentierung mittels k-Means 145
B.1. Ergebnistabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
B.2. Zeitreihen und räumliche Visualisierung - vollständiger Bereich . . . . . 148
B.3. Zeitreihen und räumliche Visualisierung - limitierter Bereich . . . . . . 161
C. Ergebnisse der Zeitreihensegmentierung mittels GMM 164
C.1. Ergebnistabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
C.2. Zeitreihen und räumliche Visualisierung - vollständiger Bereich . . . . . 166
Literaturverzeichnis 175
Abbildungsverzeichnis 195
Abkürzungsverzeichnis 199
Tabellenverzeichnis 201
Curriculum Vitae 203
Climate change has an important impact on the scale and frequency with which the Earths surface is changing. This can be seen in various geomorphological change processes, such as gravitational natural hazards (rockfalls, landslides or debris flows), glacier melt in high mountain regions or the quantification of coastal dynamics on sandy beaches. Such events are triggered by increasingly prominent and extreme meteorological conditions. In this context, it is essential to implement preventive measures to protect the population as part of a risk management system. To safely manage these hazards, high quality three- and four-dimensional (3D and 4D) data sets of the Earth’s surface are required.
Technological advances in metrology and the associated paradigm shift have significantly improved the ability to collect spatially and temporally distributed data. Progress from terrestrial laser scanners to communication-enabled, programmable multisensor systems, compact and robust design, long range and economically competitive systems allow a transition to a permanent laser scanning (PLS). PLS enables the acquisition of data from a fixed position to a target area kilometers away at high frequency and over a long period of time. In terms of adaptive monitoring, PLS is suitable for integration into near realtime assistance or early warning systems. However, in order to achieve acceptance of these systems, transparent, reproducible methods and processes for extracting information must be defined.
The aim of this thesis is to present a methodological framework for PLS. Four crucial steps along the processing chain are identifiable: (i) collecting single epoch data, (ii) providing redundant data management and secure data communication to central servers, (iii) multi-temporal data analysis and (iv) reporting and presenting results to stakeholders. Two main research topics emerge from this processing chain. First, the qualitative assessment of the acquired point clouds, which focuses on the influence of different registration methods on the multitemporal point clouds and the influence of the atmosphere on the measured data. It is shown that ignoring these influences leads to significant deviations, which in turn can result in a misinterpretation of the derived information. It is also shown that there is still a lack of data-based procedures to account for these influences. The investigations are based on extensive data sets from Noordwijk/Netherlands and Vals/Austria.
The second research topic addreses data analysis. The challenge is to analyse thousands of point clouds per measurement epoch. In this case, bitemporal methods are limited in their applicability. The thesis presents a two-step method to automatically extract information from the large data set. In the first step relevant features are extracted from the full 3D time series of the scene based on 2D raster images by clustering. The extracted segments can then be semi-automatically classified and assigned to relevant geomorphological processes. Based on this knowledge, the scene is, in the second step, spatially delimited. Deeper analyses can then be performed in areas of interest. Using the «M3C2-EP method with adapted Kalman filtering» and «4D objects-by-change», two analysis tools are presented and applied to the dataset in Vals.
The monitoring of topographic surface changes with PLS will increase and generate large amounts of data. These data sets need to be processed, analysed and stored. This thesis contributes to a better understanding of the methodology. Users will gain a deeper understanding of the influencing factors along the processing chain from data acquisition to reporting of relevant information by applying the method in a systematic way. The dissertation presents a toolbox that enables automated evaluation of multitemporal point clouds using unsupervised machine learning and provides relevant information to the user. The approach is straightforward and simple and has a high potential for automated analysis in future applications.:Kurzfassung i
Abstract iii
Danksagung v
1. Einleitung 1
2. Deformationsmonitoring mittels terrestrischer Laserscanner: Aktuelle
Methoden, Regulierungen und technische Aspekte 5
2.1. Ingenieurgeodätische Überwachungsmessungen . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2. Anforderungen an ein integratives Monitoring aus der Sicht eines ganzheitlichen
Risikomanagements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1. Aktives Monitoring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2. Ganzheitliches Risikomanagement . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.3. Qualitätsbeurteilung und Qualitätssicherung . . . . . . . . . . . 12
2.2.4. Relevante Normen, Richtlinien und Merkblätter beim Einsatz
von permanentem Laserscanning . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3. Terrestrisches Laserscanning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.4. Permanentes Laserscanning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.5. Parameter einer permanenten Installation eines Long Range Laserscanners 24
2.5.1. Registrierung und Georeferenzierung . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.2. Geodätische Refraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.5.3. Geodätisches Monitoring mittels terrestrischer Laserscanner . . 36
2.6. Zusammenfassende Betrachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3. Ziel und abgeleiteter Untersuchungsschwerpunkt dieser Arbeit 41
4. Konzept eines Echtzeitassistenzsystems basierend auf PLS 43
5. Untersuchung von Einflussfaktoren auf die Messergebnisse von permanent
installierten terrestrischen Long Range Laserscannern 47
5.1. Fallstudie I: Noordwijk / Niederlande . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.1.1. Beschreibung der Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
5.1.2. Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
5.1.3. Resultate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
5.1.4. Zusammenfassung und Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
5.2. Fallstudie II: Detektion von Corner Cube Prismen und deren Genauigkeit 58
5.2.1. Prismendetektion aus Daten eines TLS . . . . . . . . . . . . . . 59
5.2.2. Genauigkeitsanalyse der Prismendetektion . . . . . . . . . . . . 59
5.3. Fallstudie III: Valsertal (Tirol) / Österreich . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.3.1. Beschreibung des Datensatzes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.3.2. Geodätische Refraktion als Einfluss auf die Messergebnisse eines
PLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.3.3. Einfluss von Registrierungsparametern auf die Messergebnisse eines
PLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6. Informationsextraktion aus multitemporalen Punktwolken 95
6.1. Stufe I: Segmentierung räumlich verteilter Zeitreihen auf Basis von 2DBildrastern
als Methode des unüberwachten maschinellen Lernens . . . 96
6.1.1. Extraktion von Zeitreihen aus den Punktwolken . . . . . . . . . 98
6.1.2. Zeitreihensegmentierung mittels k-Means-Algorithmen . . . . . 101
6.1.3. Zeitreihensegmentierung mittels extrahierter Merkmale auf Grundlage
Gaußscher Mischmodelle (GMM) . . . . . . . . . . . . . . . 113
6.2. Stufe II: Zeitreihenanalyse von räumlich hochauflösenden 3D-Daten . . 122
6.2.1. M3C2-EP mit adaptiver Kalman-Filterung . . . . . . . . . . . . 122
6.2.2. 4D-Änderungsobjekte (4D-OBC) . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.2.3. Zusammenfassung und Diskussion . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
7. Fazit und Ausblick 135
A. Ergebnisse der Systemuntersuchung in Unna-Hemmerde (21.03.2022) 141
B. Ergebnisse der Zeitreihensegmentierung mittels k-Means 145
B.1. Ergebnistabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
B.2. Zeitreihen und räumliche Visualisierung - vollständiger Bereich . . . . . 148
B.3. Zeitreihen und räumliche Visualisierung - limitierter Bereich . . . . . . 161
C. Ergebnisse der Zeitreihensegmentierung mittels GMM 164
C.1. Ergebnistabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
C.2. Zeitreihen und räumliche Visualisierung - vollständiger Bereich . . . . . 166
Literaturverzeichnis 175
Abbildungsverzeichnis 195
Abkürzungsverzeichnis 199
Tabellenverzeichnis 201
Curriculum Vitae 203
Permanentes Laserscanning, Multitemporale Datenanalyse, Geomorphologische Datenanalyse, Clustering, Geodätische Refraktion, Geomonitoring
Permanent Laser Scanning, multi-temporal data analysis, geomorphological data analysis, clustering, geodetic refraction, geomonitoring
info:eu-repo/classification/ddc/520
ddc:520
Naturkatastrophe
Katastrophenschutz
Laserscanner
Echtzeitsystem
Echtzeitverarbeitung
Monitoring
Umweltüberwachung
Terrestrisches Laserscanning
Datenaufzeichnung
Datenerfassung
Datenübertragung
Datenverarbeitung
Czerwonka-Schröder, Daniel
Benndorf, Jörg
Holst, Christoph
Klonowski, Jörg
Technische Universität Bergakademie Freiberg
2023-02-23
2023-05-25
info:eu-repo/semantics/publishedVersion
2023-07-04
info:eu-repo/semantics/openAccess
doc-type:doctoralThesis
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
doc-type:Text
https://tubaf.qucosa.de/id/qucosa%3A85741
https://tubaf.qucosa.de/api/qucosa%3A85741/attachment/ATT-0/