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Using Passive Multi-Modal Sensor Data for Thermal Simulation of Urban Surfaces

Bulatov, Dimitri und Frommholz, Dirk und Kottler, Benedikt und Qui, Kevin und Eva, Strauss (2024) Using Passive Multi-Modal Sensor Data for Thermal Simulation of Urban Surfaces. In: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, X-2 (2024), Seiten 17-24. Copernicus Publications. ISPRS Midterm Symposium - The Role of Photogrammetry for a Sustainable World, 2024-06-11 - 2024-06-14, Las Vegas, USA. doi: 10.5194/isprs-annals-X-2-2024-17-2024. ISSN 2194-9042.

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Offizielle URL: https://isprs-annals.copernicus.org/articles/X-2-2024/17/2024/

Kurzfassung

This paper showcases an integrated workflow hinged on passive airborne multi-modal sensor data for the simulation of the thermal behavior of built-up areas with a focus on urban heat islands. The geometry of the underlying parametrized model, or digital twin, is derived from high-resolution nadir and oblique RGB, near-infrared and thermal infrared imagery. The captured bitmaps get photogrammetrically processed into comprehensive surface models, terrain, dense 3D point clouds and true-ortho mosaics. Building geometries are reconstructed from the projected point sets with procedures presupposing outlining, analysis of roof and fac¸ade details, triangulation, and texturing mapping. For thermal simulation, the composition of the ground is determined using supervised machine learning based on a modified multi-modal DeepLab v3+ architecture. Vegetation is retrieved as individual trees and larger tree regions to be added to the meshed terrain. Building materials are assigned from the available visual, infrared and surface planarity information as well as publicly available references. With actual weather data, surface temperatures can be calculated for any period of time by evaluating conductive, convective, radiative and emissive energy fluxes for triangular layers congruent to the faces of the modeled scene. Results on a sample dataset of the Moabit district in Berlin, Germany, showed the ability of the simulator to output surface temperatures of relatively large datasets efficiently. Compared to the thermal infrared images, several insufficiencies in terms of data and model caused occasional deviations between measured and simulated temperatures. For some of these shortcomings, improvement suggestions within future work are presented.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/204966/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Using Passive Multi-Modal Sensor Data for Thermal Simulation of Urban Surfaces
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Bulatov, Dimitridimitri.bulatov (at) iosb.fraunhofer.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Frommholz, DirkDirk.Frommholz (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Kottler, Benediktbenedikt.kottler (at) iosb.fraunhofer.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Qui, Kevinkevin.qui (at) iosb.fraunhofer.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Eva, Strausseva.strauss (at) iosb.fraunhofer.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:10 Juni 2024
Erschienen in:ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:X-2
DOI:10.5194/isprs-annals-X-2-2024-17-2024
Seitenbereich:Seiten 17-24
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Yilmaz, AlperOhio State University, Columbus, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wegner, Jan DirkUniversität ZürichNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Qina, RongjunOhio State University, Columbus, USANICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Copernicus Publications
Name der Reihe:ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences
ISSN:2194-9042
Status:veröffentlicht
Stichwörter:3D Reconstruction, Digital Twin, Land-cover Classification, Multi-sensor Data, Oblique Imagery, Urban Heat
Veranstaltungstitel:ISPRS Midterm Symposium - The Role of Photogrammetry for a Sustainable World
Veranstaltungsort:Las Vegas, USA
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:11 Juni 2024
Veranstaltungsende:14 Juni 2024
Veranstalter :International Society for Photogrammetry and Remote Sensing
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Erdbeobachtung
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R EO - Erdbeobachtung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Optische Fernerkundung für sicherheitsrelevante Anwendungen
Standort: Berlin-Adlershof
Institute & Einrichtungen:Institut für Optische Sensorsysteme > Sicherheitsforschung und Anwendungen
Hinterlegt von: Frommholz, Dirk
Hinterlegt am:25 Jun 2024 08:53
Letzte Änderung:25 Jun 2024 08:53

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