Nebiker, Stephan

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Nebiker
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Stephan
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Nebiker, Stephan

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    Publikation
    Image-based reality-capturing and 3D modelling for the creation of VR cycling simulations
    (Copernicus, 17.06.2021) Wahbeh, Wissam; Ammann, Manuela; Nebiker, Stephan; van Eggermond, Michael; Erath, Alexander; Wahbeh, Wissam [in: ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences]
    With this paper, we present a novel approach for efficiently creating reality-based, high-fidelity urban 3D models for interactive VR cycling simulations. The foundation of these 3D models is accurately georeferenced street-level imagery, which can be captured using vehicle-based or portable mapping platforms. Depending on the desired type of urban model, the street-level imagery is either used for semi-automatically texturing an existing city model or for automatically creating textured 3D meshes from multi-view reconstructions using commercial off-the-shelf software. The resulting textured urban 3D model is then integrated with a real-time traffic simulation solution to create a VR framework based on the Unity game engine. Subsequently, the resulting urban scenes and different planning scenarios can be explored on a physical cycling simulator using a VR helmet or viewed as a 360-degree or conventional video. In addition, the VR environment can be used for augmented reality applications, e.g., mobile augmented reality maps. We apply this framework to a case study in the city of Berne to illustrate design variants of new cycling infrastructure at a major traffic junction to collect feedback from practitioners about the potential for practical applications in planning processes.
    04B - Beitrag Konferenzschrift
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    Publikation
    Amtliches 3D-Bild - ein neuer Geodatentyp? - Studienauftrag
    (Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik FHNW, 12/2017) Nebiker, Stephan
    Diese Studie im Auftrag der Strategiegruppe Amtliche Vermessung der Swisstopo und der CadastreSuisse soll das Potential eines neuen Datentyps «3D-Bild» und von darauf aufbauenden Geodiensten für die Amtliche Vermessung im Speziellen sowie die Geoinformationsbranche und die Gesellschaft im Allgemeinen aufzeigen. Die Studie bietet eine umfassende Auslegeordnung und eine fundierte Übersicht zur Thematik mit strategischen Anwendungspotentialen, Handlungsoptionen und Empfehlungen. Die Studie zeigt auf, dass die Hauptherausforderungen vor allem strategischer, wirtschaftlicher und politischer Art sind und dass die technische Machbarkeit bereits heute gegeben ist. Entsprechend liegt der Fokus auf der Beantwortung strategischer Fragen und auf dem Aufzeigen von Umsetzungsoptionen. Mit einem Normierungsvorschlag auf der Basis einer REST Schnittstelle wird ein möglicher Weg aufgezeigt. Das «Reality Capturing», d.h. die detaillierte, genaue und realitätsgetreue Erfassung der urbanen und ländlichen Umgebung, und die Schaffung cloudbasierter «Digitaler Realitäten» sind seit Kurzem im grossen Stil technologisch möglich. Die Entwicklung von Technologien und Services zum Aufbau und zur Nutzung digitaler Realitäten wird von Herstellern und Dienstleistern aktiv forciert und in zahlreichen Anwendungsbereichen rasch adaptiert. Zu den Schlüsselmärkten für digitale Realitäten gehören die Fahrzeugnavigation und das zukünftige autonome Fahren. Grosse Automobilkonzerne und Internetgiganten arbeiten mit einem gewaltigen Effort an der Realisierung globaler, detailreicher 3D-Karten auf der Basis mobil erfasster Geodaten – allerdings mit einem Fokus auf «3D-Karten für Maschinen». Die weiteren und für diese Studie besonders relevanten Schlüsselmärkte für digitale Realitäten sind das Ma-nagement und der Werterhalt in den Bereichen öffentliche Infrastruktur und Gebäude. Im Zentrum dieser Studie steht das «3D-Bild» als besonders vielversprechende Realisierungs-möglichkeit für digitalen Realitäten. In einem ersten Teil wird die Grundidee eines georeferen-zierten 3D-Bilds vorgestellt (Kap. 3) und ein Überblick über den aktuellen Stand der Forschung und der Technik gegeben (Kap. 5). Im zweiten Teil werden wichtige konzeptionelle und technische Aspekte zur Erfassung, Georeferenzierung, Speicherung und Nutzung von 3D-Bilddaten behandelt (Kap. 6) sowie konkrete Normierungsvorschläge für deren Nutzung präsentiert (Kap. 7). Im dritten Teil werden die wirtschaftlichen Aspekte: Märkte, Anwendungen, Nutzen und Wirtschaftlichkeit (Kap. 8) sowie organisatorische Aspekte wie mögliche Prozesse, Rollen und Betriebsmodelle sowie rechtliche Fragen erörtert (Kap. 9). In einem abschliessenden Kapitel werden die Relevanz der Thematik sowie die Chancen und Risiken für die Geomatikbranche insgesamt und die Amtliche Vermessung im Speziellen diskutiert. Die Studie zeigt, dass ein Datentyp «3D-Bild» und darauf aufbauende 3D-Bilddienste gut geeig-net sind, um eine einfach und sehr breit nutzbare digitale Realität für zahlreiche Anwendungs-bereiche aufzubauen und zu betreiben. 3D-Bilddienste sind technisch machbar, führen zu einer deutlichen Steigerung in der Produktivität und zu einem eigentlichen Paradigmenwechsel – be-dingt durch die Verlagerung von Feldarbeiten durch Vermessungsfachleute an den PC-Arbeits-platz der unterschiedlichen Fachspezialistinnen und –spezialisten. Erfahrungen mit bereits reali-sierten 3D-Bilddiensten zeigen Kosteneinsparungen in der Grössenordnung von 30-60% und Zeiteinsparungen von bis zu 70%. Hinzu kommt eine deutliche Verbesserung der Arbeitssicherheit durch das Wegfallen von Vermessungsarbeiten im Fahrbahnbereich. Wie die Studie aufzeigt, sind bereits heute zahlreiche konkrete Anwendungen von 3D-Bilddiens-ten im Aussenraum realisiert. Ein besonderes Potential dürften zukünftige Anwendungen im In-nenbereich haben, wie etwa die Baufortschrittsdokumentation, das Facility Management oder die Dokumentation von 3D-Grundeigentum. Die Zukunftsfähigkeit von 3D-Bilddiensten wird durch aktuelle Entwicklungen und Trends in der Forschung unterstrichen: so ist etwa zu erwarten, dass diese eine rein bildbasierte exakte Lokalisierung und vor allem auch Orientierung von Smartphones etc. ermöglichen werden. Damit dürften georeferenzierte 3D-Bilder die Geodatenbasis für völlig neue Anwendungen etwa im Bereich Augmented Reality schaffen. Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass die Entwicklung cloud-basierter Geoinformationslösungen und georeferenzierter 3D-Bilddienste in vollem Gang ist und mit oder ohne Akteure aus der Geomatik oder der Amtlichen Vermessung stattfinden wird. Aufgrund ihrer Al-leinstellungsmerkmale wie Qualitätsverständnis, Erfahrung im Betrieb interoperabler und nach-haltiger Geodateninfrastrukturen und des Potentials zur Realisierung eigener neue Anwendungen überwiegen die Chancen für ein aktives Engagement der Geomatikbranche die Risiken des Abwartens oder Abseitsstehens bei weitem.
    05 - Forschungs- oder Arbeitsbericht
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    Publikation
    Evaluation of Matching Strategies for Image-Based Mobile Mapping
    (09/2015) Cavegn, Stefan; Haala, Norbert; Nebiker, Stephan; Rothermel, Mathias; Zwölfer, Thomas [in: ISPRS Annals of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences]
    The paper presents the implementation of a dense multi-view stereo matching pipeline for the evaluation of image sequences from a camera-based mobile mapping system. For this purpose the software system SURE is taken as a basis. Originally this system was developed to provide 3D point clouds or DEM from standard airborne and terrestrial image blocks. Since mobile mapping scenarios typically include stereo configurations with camera motion predominantly in viewing direction, processing steps like image rectification and structure computation of the existing processing pipeline had to be adapted. The presented investigations are based on imagery captured by the mobile mapping system of the Institute of Geomatics Engineering in the city center of Basel, Switzerland. For evaluation, reference point clouds from terrestrial laser scanning are used. Our first results already demonstrate a considerable increase in reliability and completeness of both depth maps and point clouds as result of the matching process.
    04 - Beitrag Sammelband oder Konferenzschrift