Automated extraction of elevation profiles from limited imagery for bridge design

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Beitragende

Abstract

Der Brückenentwurf ist eine komplexe Aufgabe, die von der Topografie, den geotechnischen Bedingungen und den Bauverfahren beeinflusst wird. Dabei ist das Höhenprofil für die Festlegung der Brückentypologie und der Gründung von entscheidender Bedeutung. In diesem Beitrag wird eine Methode zur automatischen Extraktion von Höhenprofilen für Brücken aus einer begrenzten Anzahl von Bildern vorgestellt. Die Probleme der Datenknappheit und der semantischen Interpretation werden adressiert. Der Workflow umfasst: (1) semantische Segmentierung der Bauteile, (2) bildbasierte 3D-Szenenrekonstruktion, (3) Ausrichtung und Skalierung der Punktwolke sowie (4) Extraktion des Höhenprofils. Die extrahierten Profile werden anhand hochauflösender 3D-Laserscans bewertet, wobei mit nur 12 Bildern ein mittlerer Abstand zwischen den Punktwolken von lediglich 21 cm erreicht wird. Vergleiche mit öffentlich zugänglichen GIS-Daten zeigen eine deutlich höhere Genauigkeit bei kleinen Brücken und, in einem ersten Test, vergleichbare Ergebnisse bei größeren Bauwerken. Der vorgestellte Ansatz ermöglicht die effiziente Erfassung topografischer Daten aus beliebigen verfügbaren Bildquellen, einschließlich öffentlicher Quellen, wodurch die Abhängigkeit von traditionellen Vermessungsverfahren verringert und der Prozess des Brückenentwurfs künftig potenziell beschleunigt werden können.
Titel in Übersetzung
Automatisierte Extraktion von Höhenprofilen aus begrenztem Bildmaterial für den Brückenentwurf

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer107126
Seitenumfang19
FachzeitschriftAutomation in Construction
Jahrgang190
Frühes Online-Datum7 Juli 2026
PublikationsstatusVeröffentlicht - Okt. 2026
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

Scopus 105043846170
ORCID /0000-0003-2694-1776/work/220697769
ORCID /0000-0001-8735-1345/work/220700568
ORCID /0000-0002-8600-0751/work/220701996
ORCID /0009-0008-8425-5161/work/220702097

Schlagworte

Forschungsprofillinien der TU Dresden

  • Funktionale Materialien und Werkstoffe - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Datenintensive Wissenschaften - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Automatisierte und vernetzte Mobilität - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction

DFG-Fachsystematik nach Fachkollegium

  • Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Interaktive und intelligente Systeme, Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction

Fächergruppen, Lehr- und Forschungsbereiche, Fachgebiete nach Destatis

  • Konstruktiver Ingenieurbau - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Bauingenieurwesen allgemein - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Angewandte Informatik - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction

Ziele für nachhaltige Entwicklung

  • SDG 11 – Nachhaltige Städte und Gemeinschaften - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
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ASJC Scopus Sachgebiete

  • Bauwesen - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Tief- und Ingenieurbau - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • Maschinelles Sehen und Mustererkennung - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction

Schlagwörter

  • Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction

Bibliotheksschlagworte

  • 624 Ingenieurbau - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • 625 Eisenbahn- und Straßenbau - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction
  • 004 Informatik - Brückenentwurf, Deep Learning, GIS, Höhenprofil-Extraktion, Semantische Segmentation, Structure from Motion (SfM), Terrainanalyse, GIS, bridge design, deep learning, elevation profile extraction, semantic segmentation, structure from motion (SfM), terrain analysis, Bridge design, Semantic segmentation, Deep learning, Structure from motion, Terrain analysis, Elevation profile extraction