TY - THES A1 - Esch, Thomas T1 - Automatisierte Analyse von Siedlungsflächen auf der Basis höchstauflösender Radardaten T1 - Automated analysis of urban areas based on high resolution SAR images N2 - Städtische Agglomerationen zeichnen sich durch eine zunehmende Dynamik ökologischer, ökonomischer und sozialer Veränderungen aus. Um eine nachhaltige Entwicklung urbaner Räume zu gewährleisten, bedarf es verstärkt innovativer Methoden zur Erfassung der raumwirksamen Veränderungen. Diesbezüglich hat sich die satellitengestützte Erdbeobachtung als kostengünstiges Instrumentarium zur Erhebung planungsrelevanter Informationen erwiesen. Dabei wird in naher Zukunft eine neue Generation von Radarsatelliten zur Verfügung stehen, deren Leistungsvermögen erstmals die operationelle Analyse von Siedlungsflächen auf Grundlage von Radardaten ermöglicht. Vor diesem Hintergrund ist es das Ziel der Dissertation, auf der Basis einer nutzerorientierten Methodik das Potential hochauflösender SAR-Daten zur automatisierten Erfassung und Analyse von Siedlungsflächen zu untersuchen. Die Methodik setzt auf dem objektorientierten Bildanalysekonzept der Software eCognition auf. Dabei haben sich der SAR-Speckle sowie Schwächen hinsichtlich der Güte der Bildsegmentierung bzw. der Bestimmung geeigneter Segmentierungseinstellungen als Limitierungen erwiesen. Folglich liegt ein erster Schwerpunkt auf der Optimierung und Stabilisierung einer segmentbasierten Auswertung von Radardaten. Hier hat sich gezeigt, dass mit Blick auf Siedlungsareale weiterhin Optimierungsbedarf hinsichtlich einer strukturerhaltenden Bildglättung besteht. Daher wird zunächst ein neuer Filteransatz entwickelt, der gegenüber den etablierten Techniken eine konsequentere Reduzierung des Speckle in homogenen Bildarealen gewährleistet und dabei gleichsam die hochfrequente Information in stark strukturierten Aufnahmebereichen bewahrt. Die Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Güte und Übertragbarkeit der Bildsegmentierung werden ebenso wie die Schwächen im Hinblick auf die zielgerichtete Definition der optimalen Segmentierungsparameter durch die Entwicklung eines klassenbasierten Ansatzes zur Segmentoptimierung in der Software-Umgebung von eCognition reduziert. Der zweite Schwerpunkt dieser Dissertation widmet sich der Entwicklung von Konzepten zur automatisierten Analyse der regionalen und lokalen Siedlungsstruktur. Im regionalen Kontext liegen die Identifizierung von Siedlungsflächen und die Erfassung einfacher Landnutzungsklassen im Fokus der Arbeiten. Dazu wird ein Regelwerk zur Auswertung einfach-polarisierter SAR-Aufnahmen erstellt, das sich maßgeblich auf räumlich und zeitlich robuste textur-, kontext- und hierarchiebezogene Merkmale stützt. Diese Wissensbasis wird anschließend so erweitert, dass sie die Analyse dual-polarisierter, bifrequenter oder kombinierter optischer und SAR-basierter Bilddaten ermöglicht. Wie die Ergebnisse zeigen, können Siedlungsflächen und Landnutzungsklassen bereits über einfach-polarisierte SAR-Aufnahmen mit Genauigkeiten von rund 90 Prozent erfasst werden. Durch die Einbindung einer weiteren Polarisation, Frequenz oder optischer Daten lässt sich diese Güte auf Werte von bis zu 95 Prozent steigern. Die lokalen Analysen zielen auf die thematisch und räumlich differenzierte Erfassung der Landnutzung innerhalb bebauter Areale ab. Die Untersuchung basiert auf der synergetischen Auswertung einer hochauflösenden Radaraufnahme und eines bedeutend geringer aufgelösten optischen Datensatzes. Die isolierte Analyse von SAR-Aufnahmen reichte hingegen selbst bei der Kombination verschiedener Frequenzen oder Polarisationen nicht zur Charakterisierung der kleinteiligen, heterogenen Stadtlandschaft aus. Im Kontext der synergetischen Auswertung dient die SAR-Aufnahme vornehmlich zur Extraktion der urbanen Topografie, während der optische Datensatz wichtige Merkmale zur Differenzierung der erfassten Struktureinheiten in die Kategorien Gebäude, versiegelte Freifläche, unversiegelte Freifläche und Baumbestand beisteuert. Das Resultat zeigt, dass sich trotz des synergetischen Ansatzes lediglich eine Genauigkeit von 65 Prozent erzielen lässt. Dennoch können Gebäude dabei mit einer Güte von 72 Prozent vergleichsweise akkurat erfasst werden. Im Hinblick auf die Demonstration des siedlungsbezogenen Anwendungspotentials höchstauflösender SAR-Daten lässt sich resümieren, dass eine automatische Ableitung siedlungsstruktureller Merkmale im komplexen städtischen Umfeld aufgrund der eingeschränkten spektralen Aussagekraft und der starken Geometrieabhängigkeit des Signals mit signifikanten Schwierigkeiten verbunden ist. Dennoch hat sich gezeigt, dass diese Limitierungen in gewissem Umfang über den Ansatz der multiskaligen, objektorientierten Klassifizierung kompensiert werden können. Dabei lassen sich die regionalen Siedlungs- und Landnutzungsmuster mit überzeugenden Genauigkeiten erfassen, während die Betrachtung der lokalen Siedlungsstruktur eindeutig die Grenzen der Radartechnik im Hinblick auf die Analyse komplex strukturierter Stadtlandschaften aufzeigt. N2 - Urban areas feature an increasing dynamic of ecological, economic and social changes. This trend increases the demand for innovative methods to detect and monitor the resulting effects on the urban environment. In this context space borne earth observation has proven to be a cost-effective tool to gain profitable geo-information on various phenomena that concern spatial planning. Withal, in the near future new radar satellite systems will provide a basis for the operational and detailed analysis of settlements for the first time in history. In view of these satellite missions this dissertation investigates the capabilities of high resolution SAR imagery with respect to an automated analysis of urban characteristics. The underlying methodology is based on the object-oriented image analysis software eCognition. In this context the investigations have shown that both the effect of radar speckle and deficiencies regarding the quality of image segmentation as well as the definition of appropriate segmentation settings restrict the efficiency of a segment-based approach. Hence, this dissertation initially focuses on the development of concepts to optimise and stabilise the process of an object-oriented analysis of radar data. This study could show that there is still an ongoing demand for an effective and texture-preserving reduction of image speckle in dissected urban environments. Therefore, an innovative filtering algorithm is developed which allows for a more potent reduction of speckle noise in homogeneous areas while still preserving the texture information in highly structured regions of the SAR image. The difficulties associated with the accuracy and robustness of image segmentation are addressed by the development of a classification-based object-refinement procedure. At the same time this procedure allows for a more transparent and target-oriented definition of the image segmentation settings. However, the main focus of this dissertation is put on the development of concepts for an automated analysis of the regional and local structure of settlements. In the regional context the work aims at both identifying built-up areas and deriving land use categories such as settlement, open area, forest and water bodies. Thereby a rule base is first created which allows for the analysis of single-polarised SAR data. These rules mainly involve spatially and temporally robust, textural, hierarchical and context-related features. Next, this knowledge base is modified in order to facilitate the analysis of dual-polarised, dual-frequency or combined optical and radar-based imagery. The results of this study show that the settlements and the defined land use classes can be identified with an overall accuracy of around 90 percent – even on the basis of single-polarised SAR data. By considering an additional polarisation, frequency or optical data set this accuracy can be increased significantly to values of up to 95 percent. The local analyses aim at a spatially and thematically more detailed description of the land use pattern within built-up areas. Since an isolated analysis of SAR-data – even when combining different polarisations or frequencies – could not suffice to characterise the highly dissected urban environment, this investigation is based on the synergetic use of a high-resolution SAR image and a medium resolution optical data set. In this context the radar image is mainly employed to describe the urban topography, while the optical data provides important features for the detailed differentiation of the extracted structural units into the categories building, sealed surface, unsealed surface and trees. The result of this study exemplifies that the synergetic analysis of a high resolution SAR image and a medium resolution optical data set enables the survey of the defined urban land use classes with a comparably limited accuracy of 65 percent. Nevertheless, within the scope of this classification the category “building” could be identified with an accuracy of 72 percent. This dissertation aimed at demonstrating the suitability of high resolution SAR data for the characterisation of urban environments based on an established image analysis approach. With regard to this objective the dissertation has demonstrated that an automated analysis of built-up areas encounters significant difficulties due to the limited spectral resolution and the strong dependency of backscatter on the viewing and target geometry. Nevertheless, the functionality of the multiscale object-oriented classification approach could compensate for these limitations to some degrees. Thereby, the regional analyses – including the identification of built-up areas and the analysis of land use – led to convincing results. In contrast, the characterisation of the local urban land use pattern pointed out the limitations of radar remote sensing for classifying complex urban environments. KW - Fernerkundung KW - Siedlungsstruktur KW - Stadtlandschaft KW - Bildanalyse KW - Radarbild KW - Fernerkundung KW - SAR KW - Siedlungsflächen KW - Objektorientierte Bildanalyse KW - remote sensing KW - SAR KW - urban areas KW - object-oriented image analysis Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-18863 ER - TY - BOOK A1 - Pechtl, Joachim ED - Falkenstein, Frank T1 - Stephansposching und sein Umfeld. Studien zum Altneolithikum im bayerischen Donauraum T1 - Stephanposching and its surroundings. Studies on the Old Neolithic period in the Bavarian Danube region N2 - Stephansposching, Lkr. Deggendorf, liegt im niederbayerischen Gäuboden direkt an der Terrassenkante der lössbedeckten Hochflächen zur breiten Donauniederung hin. Die linienbandkeramische Fundstelle befindet sich in direkter Nähe des heutigen Ortskerns. Zwischen 1984 und 1995 erfolgten ausgedehnten Notgrabungen, wobei rund 3,4 ha der insgesamt mindestens 10 ha großen Siedlungsfläche freigelegt wurden. Beim Fundmaterial kommt die größte Bedeutung der Keramik zu. Insgesamt konnten 12.600 Gefäßeinheiten definiert werden. Zur Erarbeitung einer Relativchronologie wurde eine Seriation auf Befundebene durchgeführt und durch eine Gefäßseriation sowie Vergleiche mit regionalen Typinventaren überprüft. Ausgehend hiervon wurde der Entwurf einer südbayerischen Regionalchronologie erstellt. Stephansposching selbst besitzt nach dieser Einteilung eine Laufzeit von der älteren bis zur jüngeren/jüngsten LBK. Stilistisch ist eine sehr enge Verwandtschaft vor allem mit Böhmen festzustellen. Das Silexinventar aus Stephansposching ist mit 594 linienbandkeramischen Stücken auffallend klein. Als Rohmaterial überwiegt Silex aus den Ortenburger Kieselnierenkalken. Der Bedarf an Klingen und Geräten wurde zu einem großen Teil durch Import gedeckt. Recht divers hinsichtlich der verwendeten Materialien und der erzeugten Formen ist das Inventar an Objekten aus Felsgestein, wobei Fragmente von mindestens 1916 Stücken vorliegen. Unter den Befunden können 2988 Objekte der LBK zugeschrieben werden. Den weitaus größten Teil der Befunde bilden Architekturreste- Außerdem liegen vor 432 Gruben, 208 Grubenkomplexe, 22 Feuerstellen, meist Grubenöfen, 10 Siedlungsbestattungen und 17 Teilbefunde eines Grabenwerks. Innerhalb der Grabungsflächen sind 100 linienbandkeramische Grundrisse sicher nachzuweisen. Es kann ein ehemaliger Bestand von circa 323 Häusern in der gesamten Siedlungsfläche geschlossen werden. In vier Fällen sind Einfriedungen nachgewiesen, die direkt an einzelne Grundrisse anschließen und ein zugehöriges Hofareal umgeben. Innerhalb der Hauptgrabungsfläche sind verschiedene Teilbefunde eines Grabenwerks belegt. Der Hauptgraben bildet einen unregelmäßig-ovalen Ring, der durch etliche Torgassen durchbrochen ist. Auf der Innenseite begleiten Reste einer Palisade den Grabenverlauf. Die Laufzeit der Siedlung kann absolut von 5200–4950 BC angesetzt werden. Da die mittlere Standzeit der Häuser auf 30 Jahre taxiert wird, ist modellhaft von 10 Hausgenerationen auszugehen. Ein geplantes und strukturiertes Ortsbild ist zu keiner Zeit zu rekonstruieren. Im diachronen Vergleich zeigt sich, dass das im Rheinland erarbeitete Wohnplatzmodell erfolgreich auf Stephansposching angewandt werden kann. Die benötigten Wirtschaftsflächen können ausgehend von der durchschnittlichen Bevölkerungsgröße von 340 Personen grob abgeschätzt werden. Die Analyse der Besiedlung im Umfeld von 25 km um Stephansposching zeigt zwei Zonen mit gänzlich unterschiedlichen Siedlungsmustern auf. Im Durchschnitt dürften circa 541 Haushalte gleichzeitig in diesem Umkreis von 25 km bestanden haben, sodass eine Bevölkerung von 5410 Personen zu rekonstruieren ist. Die Lössflächen insbesondere entlang der Donau waren somit sehr dicht besiedelt, konnten aber die Bevölkerung wahrscheinlich nicht ausreichend ernähren. Die Nutzung unbesiedelter Gebiete etwa im Bayerischen Wald war also integraler Bestandteil des Siedlungs- und Wirtschaftssystems. Die Siedlung von Stephansposching gehört mit durchschnittlich 34 gleichzeitigen Haushalten zu den größten bisher aus der LBK bekannten Ortschaften. Hierarchische Siedlungsverbände sind im Umfeld nicht zu rekonstruieren. Stattdessen ist ein neuartiges Siedlungssystem zu erkennen, welches aus weit voneinander entfernten Dörfern ähnlicher Größe besteht. Kulturell und sozial ist die Ortschaft stark in der südbayerischen Regionalgruppe der LBK verwurzelt, speziell im Bereich des östlichen Gäubodens. Kontakte und kulturelle Orientierungen weisen einerseits donauaufwärts bis nach Württemberg, andererseits aber vor allem donauabwärts nach Niederösterreich, Mähren und in die Südwestslowakei sowie über den Bayerischen und Böhmischen Wald hinweg nach Böhmen. N2 - Stephanposching, Deggendorf district, is located in the so called Gäuboden in Lower Bavaria, right on the edge of the high terrace.The Linearband Ceramic site is located in the immediate vicinity of the present-day settlement centre. Between 1984 and 1995, extensive emergency excavations took place, exploring 3.4 hectares of the Neolithic settlement with a total size of 10 hectares minimum. Concerning find material, ceramics are most important. A total of 12,600 individual vessels was defined. In order to develop a relative chronology, a seriation was carried out at the level of feature contents and checked by a seriation at the level of individual vessels as well as comparisons with regional type inventories. Based on this, the a South Bavarian regional chronology was created. Following this classification, Stephanposching itself was setteld from the older to the younger/late LBK. Stylistically, a very close relationship can be observed especially with Bohemia. The Silex inventory from Stephansposching is strikingly small with 594 pieces. Silex from the Ortenburg formation is the most important raw material. The need for blades and tools has been met in large part by import. The inventory of objects made of other stone material is quite divers in terms of the materials used and the shapes produced, with fragments of at least 1916 pieces. Among the documented features, 2988 objects can be attributed to the LBK. The vast majority are features connected with building activities. Besides this, 432 pits, 208 pit complexes, 22 fire places, mostly underground ovens, 10 settlement burials and 17 features belonging to an enclosure were found. Within the excavated area, 100 ground plans from houses are safe to prove. Within the entire settlement about 323 houses can be ecpected. In four cases, fences have been detected, which connect directly to individual houses and surround an associated courtyard. Within the main excavation area, an enclosure was partly recovered. The ditch forms an irregular oval ring, with several gate ways. On the inside, remnants of a palisade accompany the ditch. The life time of the settlement is approximately 5200 – 4950 BC. Since the average life of the houses is taxied to 30 years, 10 generations of houses can be expected.A planned structure cannot be reconstructed at any time. The diachron-based comparison shows that the "Hofplatzmodell" developed in the Rhineland can be successfully applied to Stephanposching. The required economic areas can be roughly estimated on the basis of the average population size of 340 people. The analysis of the settlement in the vicinity of 25 km around Stephanposching shows two zones with completely different settlement patterns. On average, around 541 households are likely to have existed at the same time within this 25km radius, with a population of 5410 people to be reconstructed. The loess areas along the Danube, were thus very densely populated, but were probably unable to feed the population sufficiently. The use of uninhabited areas, for example in the Bavarian Forest, was thus an integral part of the settlement and economic system. The settlement of Stephanposching is one of the largest villages known so far from the LBK, with an average of 34 simultaneous households. Hierarchical settlement associations cannot be reconstructed in the area. Instead, a novel settlement system consisting of distant villages of similar size can be seen. Culturally and socially, the village is strongly rooted in the southern Bavarian regional group of the LBK, especially in the area of the eastern Gäuboden. Contacts and cultural orientations point on the one hand to Württemberg, but on the other hand mainly down stream the Danube to Lower Austria, Moravia and to southwestern Slovakia as well as across the Bavarian and Bohemian forests to Bohemia. N2 - In Stephansposching, Lkr. Deggendorf, konnten 3,4 ha einer wenigstens dreimal größeren linienbandkeramischen Siedlung ausgegraben werden. Dabei wurden insbesondere 100 Hausgrundrisse und eine Erdwerksanlage aufgedeckt. Alle Fund- und Befundkategorien werden umfangreich dokumentiert und ausgewertet, was die Erstellung einer Keramikchronologie für Südbayern einschließt. Enge Beziehungen bestehen mit Böhmen und dem österreichisch-mährischen Raum. Die interne Entwicklung des durchschnittlich rund 34 Haushalte umfassenden Dorfes kann ab der Gründung um 5200 v. Chr. bis zum Ende der Linienbandkeramischen Kultur in dieser Region um 4950 v. Chr. rekonstruiert werden. Hervorzuheben ist das im Umfeld nachweisbare Siedlungssystem, welches sich deutlich unterscheidet von bisher diskutierten Modellen anderer Regionen. T3 - Würzburger Studien zur Vor- und Frühgeschichtlichen Archäologie - 4 KW - Keramikchronologie KW - Silex KW - Neolithikum KW - Bayern KW - Bandkeramik KW - Siedlungsstruktur Y1 - 2019 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-179645 SN - 978-3-95826-110-5 SN - 978-3-95826-111-2 SN - 2367-0681 SN - 2367-069X N1 - Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-110-5, 89,80 EUR. PB - Würzburg University Press CY - Würzburg ET - 1. Auflage ER -