HFTor - HfT Open Repository (Hochschule für Technik Stuttgart)
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Advanced Prediction of Soil Organic Carbon: A Hybrid Transformer Network with Cost-Sensitive Learning Using Remote Sensing and Climate Data
No full textThe analysis of soil organic carbon (SOC) contents and stocks provides crucial insights into soil health, biodiversity support, erosion control, and climate change mitigation. To enhance SOC level estimation and reveal patterns across diverse ecosystems, advanced deep learning techniques are integrated with remote sensing data. Despite this progress, designing a powerful network capable of handling unevenly distributed ground truths remains a challenge, reflecting the inherent complexity of the data in such scenarios. In this study, we propose a hybrid deep learning network that incorporates a vision transformer (ViT) for processing remote sensing images and a transformer for handling climate features. To address the challenges posed by particularly difficult-to-predict samples, we apply a cost-sensitive loss function within this network. Experimental results on the LUCAS dataset demonstrate that this new loss function significantly outperforms conventional ones
The DECam Ecliptic Exploration Project (DEEP). VII. The Strengths of Three Superfast Rotating Main-belt Asteroids from a Preliminary Search of DEEP Data
No full textSuperfast rotators (SFRs) are small solar system objects that rotate faster than generally possible for a cohesionless rubble pile. Their rotational characteristics allow us to make inferences about their interior structure and composition. Here, we present the methods and results from a preliminary search for SFRs in the DECam Ecliptic Exploration Project (DEEP) data set. We find three SFRs from a sample of 686 main-belt asteroids, implying an occurrence rate of
%—a higher incidence rate than has been measured by previous studies. We suggest that this high occurrence rate is due to the small sub-kilometer size regime to which DEEP has access: the objects searched here were as small as ∼500 m. We compute the minimum required cohesive strength for each of these SFRs and discuss the implications of these strengths in the context of likely evolution mechanisms. We find that all three of these SFRs require strengths that are more than that of weak regolith but consistent with many cohesive asteroid strengths reported in the literature. Across the full DEEP data set, we have identified ∼70,000 Main-Belt Asteroids and expect ∼300 SFRs—a result that will be assessed in a future paper
Schweißen von ETFE-Folien im Bauwesen – Teil 1: Qualifizierung des Schweißverfahrens und des Schweißpersonals/Welding of ETFE-Foils in Building Applications – Part 1: Qualification of the Welding Procedure and Welding Personnel
No full textIn dieser zweiteiligen Beitragsreihe werden Methoden und Verfahren zur Qualitätssicherung geschweißter ETFE-Folien für den Einsatz im Bauwesen vorgestellt. Die vorgestellten Methoden und Verfahren wurden im Rahmen eines Forschungsvorhabens entwickelt, das im Verbund von ausführenden und planenden Betrieben sowie Prüflaboren im Bereich von ETFE-Strukturen unter Koordination des Instituts für Metall- und Leichtbau der Universität Duisburg-Essen bearbeitet wurde. Die erarbeiteten Grundlagen dieses Forschungsvorhabens wurden durch die Entwicklung der vierteiligen Normenreihe DIN 18229 „Schweißen von ETFE-Folien für die Anwendung im Bauwesen“ aufbereitet und für die Anwendung in der Praxis normativ verwertet. Die Ergebnisse dieses Forschungsvorhabens leisten einen entscheidenden Beitrag zur Standardisierung der Ausführung, Prüfung und Bemessung geschweißter ETFE-Folien.
Im ersten Teil der Beitragsreihe werden die entwickelten Konzepte zur Qualifizierung des Schweißverfahrens und des Schweißpersonals im Bereich von ETFE-Strukturen vorgestellt. Die Konzepte basieren auf umfangreichen Untersuchungen, den Erfahrungen der am Forschungsvorhaben beteiligten Verbundpartnern sowie auf bereits erprobten und etablierten Richtlinien im konstruktiven Stahlbau
Einfluss von visuellem Umfeld und Beleuchtung auf die Lästigkeit von Lärm in Hörversuchen
No full textLärm gewinnt zunehmend an Bedeutung, wenn es darum geht, gesunde, lebenswerte Umgebungen zu schaffen. Straßenverkehrslärm stellt dabei, insbesondere in Städten, den größten Störfaktor in Deutschland dar. Implementierte Lärmschutzmaßnahmen konnten oftmals nicht die erhofften Verbesserungen erzielen, da die wahrgenommene Lästigkeit von Lärm nur sehr eingeschränkt durch die bisher üblichen Schallpegel-Größen wie LAeq und Lden beschrieben werden kann. Um die ausschlaggebenden psychischen und physischen Effekte besser verstehen zu können, werden Hörversuche zur Lästigkeit von Lärm durchgeführt. Im Gegensatz zu den meisten akustischen Messungen existiert kein Standard für die Vorbereitung und Durchführung von Hörversuchen im Labor. Dementsprechend gehen Forschungsteams je nach Verfügbarkeit technischer, finanzieller und örtlicher Ressourcen sehr unterschiedlich vor. Hinsichtlich des Befragungsortes zeigt sich eine große Spannweite von aufwändigen Versuchsaufbauten in „living labs“ bis zu minimalistischen oder abgedunkelten Hörräumen ohne jegliche Einrichtung. Der Einfluss dieser verschiedenen Umgebungen auf die wahrgenommene Lästigkeit der zu bewertenden Geräusche ist bisher unbekannt. Um diesen Aspekt quantifizieren zu können, wurde mit 84 Probanden in drei Versuchsszenarien derselbe Hörversuch durchgeführt. Durch das Überwachen und Fixieren akustischer und nicht-akustischer Einflussfaktoren ist ein direkter Vergleich von minimalistischer Einrichtung, Wohnzimmereinrichtung und Wohnzimmereinrichtung mit abendlicher Lichtszene möglich
Compact Courtyard Housing - Teaching in Australia
Get PDFThe research project “Compact Courtyard Housing for sustainable High-Density Urbanity” has so far been carried out in two stages between 2017 and 2023 at the Stuttgart University of Applied Sciences HFT, Centre for Integral Architecture, with funding from the German Research Foundation DFG (DFG-GZ.: CR 557/2-1 and -2). Prof. Dr. Jan Cremers led the project. The results of stage 1 were published in book form by Triest Verlag in 2021 under the titles “Kompakte Hofhäuser” (German version) and “Compact Courtyard Housing” (English version) [Triest].
The research team is seeking an international discourse on this topic with a global dimension in order to review, sharpen and further develop the concept of the compact courtyard house, which must be individually optimised for the location’s respective parameters with the aim of sustainability.
To this end, events were held at the Kyoto Institute of Technology
(KIT) back in 2014 and at the Università degli Studi di Roma La Sapienza in 2022.
As part of the research project at the HFT, a collaboration between the Stuttgart University of Applied Sciences and the University of Newcastle (UoN), Australia, School of Architecture and Built Environment was established at the beginning of 2023 with the support of the Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG (German Research Foundation) and the
Deutscher Akademischer Auslandsdienst DAAD (German Academic Exchange Service).
As part of the Master’s degree programme for architects at the UoN, the research findings should be reviewed and applied in urban planning and architectural designs, at least on an academic level. In particular, a climatic and cultural framework that differs significantly from Central Europe can open up further perspectives.
This meant that the results of the research project to date served the course and, conversely, the course was ultimately able to provide further insights for the research project
DFG-Projekt "Kompakte Hofhäuser für nachhaltige Siedlungen hoher Dichte" - Abschlussbericht
Get PDFDie Forschungsgruppe von Prof. Jan Cremers hatte es sich als Ziel gesetzt, den Typus des Hofhauses auf die aktuellen Anforderungen einer nachhaltigen Urbanisierung hin neu zu interpretieren und weiterzuentwickeln.
Dabei wurde der Hypothese nachgegangen, dass Hofhäuser ein Potenzial für nachhaltige Quartiere hoher Dichte bei einem gleichzeitig hohen Maß an Privatheit und Wohnwert haben und damit einen möglichen Ausweg aus dem Dilemma konventioneller Typen aufzeigen, die bei hoher Dichte und folglich geringen Abstandsflächen wenig Privatheit in den Innen- wie Außenräumen bieten.
Auf den Prinzipien und inhärenten Gesetzmäßigkeiten des Hofhauses aufbauend wurde mit einem interdisziplinären und systematischen Ansatz mit aktuellen Werkzeugen das sog. „kompakte Hofhaus“ als neuartiger Hofhaustyp entwickelt und seine Funktionsweise in weiteren Stufen schrittweise untersucht. Der Typus verfolgt wenige, aber klar definierte Ziele und besitzt folglich Merkmale, die ihn in der Summe von bekannten Hofhaustypen unterscheiden. Als weitgehend autonomes Gebäude ist es auf seiner eigenen flächensparenden Parzelle (ca. 60 bis 200 m²) unterschiedlicher Proportion mit drei- bis zu fünf Geschossen für eine oder mehrere Parteien optimiert und kann Besitzverhältnisse einfach halten und somit sogar als Einfamilienhaus fungieren.
Nicht einsehbare Höfe / Außenräume (anstelle von exponierten „Abstandsflächen“ mit geringerem Nutzwert außerhalb des Gebäudes) werden als ausschließlich private, nur einzelnen Parteien zugeordnete Nutzflächen („so privat wie ein Badezimmer“) in die Gebäudestruktur integriert. Über diese geschützten Bereiche erfolgt schwerpunktmäßig die Belichtung und Belüftung der Innenräume, so dass Innen- und Außenräume zu einem geschützten und eng miteinander verzahnten Lebensraum verschmelzen können.
Die Einzelgebäude orientieren sich in der Regel an einer Seite zum öffentlichen oder halböffentlichen Raum (z. B. Straßenfront), an drei Seiten jedoch sind sie zum Anbauen geschlossen (Brandwände). So lassen sich kompakte Hofhäuser sehr unterschiedlicher Form und Größe als „Bausteine“ eines „Baukastens“ zu urbanen Quartieren hoher Dichte addieren und kombinieren. Das Thema ist somit gleichermaßen in der Architektur wie im Städtebau angesiedelt.
Es wurden bisher insgesamt acht Grundtypen / Konzepte (K1 bis K8) als Basis einer umfangreichen Typologie mit einem großen Reichtum an Varianten entwickelt, die sich aus den geometrischen Grundprinzipien und Lösungsstrategien der jeweiligen Konzepte ableiten lassen. Dabei haben die privaten Innenhöfe, die in Größe, Form und Lage im Gebäude variieren, auch die Aufgabe von mikroklimatische Zonen, die sich vorteilhaft auf den thermischen und akustischen Komfort der Innenräume auswirken
Reisebegleiter : Richtig gute Dinge für Unterwegs.
Get PDFReisebegleiter für unterwegs sind Gegenstände, die unter extremen Bedingungen funktionieren müssen. Sie sind ingeniöse Objekte, die durch ihre Reduktion auf das Wesentliche eine eigene Ästhetik entwickeln. Gebrauchspuren erzählen Geschichten aus ihrem Leben und verleihen ihnen dadurch einen besonderen Wert für den Besitzer.
Ausgehend von den Reisen der Autoren, Eberhard Holder und Micha Klein, richtet sich der Blick sowohl auf bewährte Reisebegleiter, die ihre Ästhetik durch den Gebrauch über Jahre offenbart haben, als auch auf neu gewonnene Reisebegleiter, die durch den Wandel der Technologien neue Möglichkeiten des Reisens zulassen. Die Vielfältigkeit der Exponate ermöglicht es dem Leser, sich auf eine besondere Art mit Designkriterien wie Emotionalität, Funktionalität und Benutzerfreundlichkeit auseinanderzusetzen
The iCity framework for the development of urban digital twins
No full textDigitale Zwillinge gewinnen als Teil des kommunalen Geodatenmanagements und der Geodateninfrastruktur von Städten und Kommunen zunehmend an Bedeutung. In diesem Beitrag wird ein Framework zur Entwicklung von urbanen digitalen Zwillingen vorgestellt, das im Rahmen der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projektpartnerschaft iCity entwickelt wurde. Die Nutzung des Frameworks wird an drei Fallstudien evaluiert, wobei die Schwerpunkte bei der Integration von Sensordaten und der Nutzung eines 3D Stadtmodells als Datenbasis für urbane Simulationen liegen.Urban digital twins are becoming increasingly important as part of municipal geodata management and the geodata infrastructure of cities and municipalities. This publication presents a framework for the development of urban digital twins, which was developed as part of the iCity project partnership funded by the Federal Ministry of Education and Research. The use of the framework is evaluated in three case studies, focussing on the integration of sensor data and the use of a 3D city model as a database for urban simulations
Cloud‑Computing Trend Analysis of Urbanization Impacts on Land Surface Temperature and Electricity Demand in Gaborone, Botswana
No full textLand use land cover (LULC) changes are critical drivers of global environmental changes, profoundly impacting sustainability in rapidly urbanizing regions. In urban areas, where vegetation cover is reduced, LULC changes significantly affect the distribution and intensity of Land Surface Temperature (LST), which in turn influences electricity demand and consumption. This study explores the relationship between urbanization, vegetation loss, surface temperature and electricity demand in Gaborone, Botswana. The study utilized the Landsat data to conduct a 15-year (2005–2020) spatio-temporal analysis of LULC changes and LST dynamics, identified surface urban heat islands (SUHI) using the Getis-Ord Gi* hot-spot analysis and assessed the correlation between LST and key spectral indices adopted in the study. The analysis employed Google Earth Engine (GEE) cloud computing platform and the Random Forest (RF) machine learning algorithm, known for their accuracy and efficiency in classification and change detection studies. Findings reveal substantial LULC transformations in Gaborone with approximately 12 km² of land converted to Built-Up areas, driving a 2.36% annual urban growth rate and shrinking green and bare spaces. Consequently, surface temperatures rose by about 2.1 °C, impacting energy demand, particularly for cooling during hot summers. This demand surge, coupled with urban expansion, has fueled higher electricity prices, posing new challenges in climate adaptation and mitigation. The study provides critical insights into the interplay between urbanization, rising temperatures, and energy consumption in Gaborone. These insights highlight the urgent need for developing sustainable urban planning and energy strategies to address the impacts of climate change, land degradation, and energy poverty
Unmanned Aerial Vehicle for Bat Surveillance: Noise Emission of 5'' Drivetrains
No full textMonitoring bat populations in remote locations to collect data on species and population size is challenging. Unmanned aerial vehicles (UAV) allow for extensive coverage without the restrictions of monitoring bats with acoustic sensors mounted at fixed locations. The noise emitted by the UAV can either attract or deter bats. Our hypothesis is that some bats can hear the UAVs during observation. We investigated the sound pressure levels (SPL) at a defined distance up to 100 kHz of various drivetrains consisting of a 5" propeller (including toroidal), an electronic speed controller (ESC) and a brushless motor. The extracted data of our most suitable drivetrain was compared with the auditory brainstem response (ABR) data of 38 bat species to identify critical areas in the SPL spectrum to conclude on the acoustic surveillance capabilities of 5" propeller UAVs. We further extracted the drivetrain efficiency, as it determines the flight. Toroidal propellers eliminate SPL peaks by a considerable amount and produce less distortion for frequencies >3 kHz. We also found that different ESCs severely affect the SPL spectrum at high frequencies. ESCs with higher PWM frequency result in smoother frequency characteristics, especially at low thrust levels. Furthermore, we noticed a trade-off between low SPLs and drivetrain efficiency