Prof. Dr.-Ing. Harald Sternberg

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Prof. Dr.-Ing. Harald Sternberg

HafenCity Universität
Hydrographie und Geodäsie

Prof. Dr.-Ing. Harald Sternberg

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Hydrographie und Geodäsie

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Positionsbestimmungen sowie globale und lokale Vermessungen zählen zu den ältesten und gleichzeitig grundlegendsten Wissenschaften der Vergangenheit, die im derzeitigen digitalen Kontext immer bedeutender werden: Beispielsweise für autonom betriebene Industrieanlagen, innovative Robotikanwendungen oder neue Navigationssysteme. Harald Sternberg erforscht als Professor für Hydrographie und Geodäsie an der HafenCity Universität Hamburg seit vielen Jahren unterschiedlichste neue Messsysteme der Ingenieurgeodäsie und Geoinformatik und entwickelt diese für hoch spezifische Anwendungsfälle erfolgreich weiter. Er verfügt über eine große Expertise, 3D-Modelle von Umgebungen zu entwickeln, die die Wirklichkeit möglichst genau abbilden. Anwendungen finden die Ergebnisse von Professor Sternberg nicht nur bei geodätischen Vermessungen, sondern auch in diversen kinematischen Messsystemen. Zentraler Bestandteil seiner Forschungsaktivitäten ist es, wirtschaftliche Multi-Sensorkonzepte mit hohen Genauigkeiten sowie mit Echtzeitfähigkeit zu konzipieren. Dafür greift er auch gerne interdisziplinäre Ansätze wie zum Beispiel Artificial Intelligence Methoden oder Algorithmen des Maschinellen Lernens auf und integriert diese in seine Lösungen.

Multi-Sensor-Systeme: Das Potenzial der Geodäsie

Das Wissen von Professor Sternberg reicht weit über eine reine Datenerhebung und deren Beurteilung hinaus: Neben Kartierungen zu Lande und zu Wasser konzipiert er verschiedenste kinematische Messungen und setzt diese erfolgreich in die Praxis um. So lassen sich zum Beispiel mit seinen Messverfahren hochauflösende Deformationsmessungen sowohl an statischen Objekten wie Bauwerken, als auch an bewegten Systemen wie rotierenden Flügeln von Windkraftanlagen vornehmen. Dabei kann die Datenerfassung auch über mobile Plattformen (mobile mapping) erfolgen. Durch das Aufspannen von Geosensornetzen bestehend aus verschiedenen Sensoren, Kameras und Laserscannern bzw. Laser Trackern, die miteinander gekoppelt sind und synchron messen, schafft sich Professor Sternberg seine eigenen Refernenzsysteme und macht so die Erstellung eines dreidimensionalen Abbilds der Realität möglich. Zudem zeichnen sich seine Verfahren durch eine große Robustheit, Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit aus.

Indoor Navigation – Innovative Orientierungsmöglichkeiten

Solch zuverlässige Positionierungsverfahren wie die von Professor Sternberg basieren auf innovativen Kombinationsalgorithmen der Nutzung inertialer Messsysteme und der Schaffung lokaler Referenzsysteme. Damit können seine Verfahren GPS-unabhängig, zum Beispiel auch in geschlossenen Räumen, eingesetzt werden. Ein neuer universeller Ansatz für die Orientierung in unbekannten Gebäuden auf Basis von Smartphones, die standardmäßig mit verschiedenen Sensoren ausgestattet sind und damit prinzipiell als Koordinatensystem genutzt werden können, wird aktuell in dem Forschungsprojekt ‚Level 5 Indoor Navigation‘ erarbeitet. Professor Sternberg forscht kontinuierlich daran, neue technische Möglichkeiten gewinnbringend in seine Messsysteme zu integrieren. Neben Computer Vision, das neue Dimensionen in der Bildanalyse von photogrammetrischen Verfahren verspricht, experimentiert Professor Sternberg zum Beispiel mit Maschinellen Lernen oder künstlichen neuralen Netzen.

Open Science als Innovationstreiber

Professor Sternberg ist ein Befürworter von Open-Science und weiß einen offenen Austausch mit Wissenschaftler:innen, Partner:innen oder anderen Interessierten im Kontext von Positionierungen und Vermessungen sehr zu schätzen. Gerade im persönlichen Gespräch ergeben sich immer wieder innovative Ideen und neue Ansätze, die sich innerhalb von Projekten zu realisieren lohnen. Zusammen mit seinem Team ist er stets daran interessiert, seine Messsysteme und Algorithmen zu optimieren und auf neue Anwendungsfelder zu adaptieren.  Zudem setzt er sich stark für neue Weiterbildungsformate ein, um weiterhin Nachwuchswissenschaftler:innen für geodätische Themen begeistern zu können. Sein Engagement spiegelt sich auch in seiner Funktion als Vizepräsident für Lehre und Digitalisierung wider. Dabei verfolgt Professor Sternberg einen Ansatz aus digitaler Wissensvermittlung und E-Learning-Angeboten ohne den persönlichen Austausch außer Acht zu lassen.

Aktuelle
Forschungsprojekte /
Aktivitäten

‚Level 5 G Indoor Navigation‘ – Erforschung einer universellen Indoor-Navigation

Professor Sternberg erforscht in dem Forschungsprojekt ‚Level 5 G Indoor Navigation‘ universelle Positionierungsmöglichkeiten in Räumen und Gegenden, die von GPS-Signalen abgeschirmt sind. Die Basis stellen dabei standardmäßige Mobiltelefone dar, die mithilfe von in ihnen verbauten Sensoren ein eigenes Koordinatensystem aufspannen und über das neue Mobilfunknetz 5G miteinander kommunizieren. Ziel des Projektes ist es, eine allgemeine App zu entwickeln, die den Smartphone-Nutzern eine Navigation in vielen verschiedenen Gebäuden ermöglicht. Bisher gibt es lediglich Insellösungen, die für einzelne Orte gelten. Gefördert wird dieses Vorhaben im Rahmen der 5x5G-Forschungsförderung des Bundesverkehrsministeriums. Die HCU Hamburg avanciert mit diesem Forschungsprojekt zu einem von fünf deutschen Testzentren für den neuen Mobilfunkstandard.

Mobile Mapping Systeme

Datenerfassungen ausgehend von mobilen Trägerplattformen bietet gegenüber konventionellen Vermessungsmethoden bedeutende Vorteile wie beispielsweise zeiteffizientes Kartieren — wenn gewünscht sogar von mehreren verschiedenen Objekten gleichzeitig. Darüber hinaus können Messungen praktisch zu beliebigen Zeitpunkten durchgeführt werden. Professor Sternberg erforscht und entwickelt Mobile Mapping Systeme unter Berücksichtigung neuer interdisziplinärer Verfahren wie beispielswese Artificial Intelligence, Maschinelles Lernen oder Robot Operating Systemen weiter, um Sensoren flexibler einzusetzen und damit bessere Messsysteme und Verfahren für die Erstellung eines dreidimensionalen Abbilds der Wirklichkeit zu konzipieren.

‚INDEX‘ – Exploration hydrothermaler Quellen

Als Partner eines internationalen Forschungsteams erarbeitet Professor Sternberg in dem Projekt ‚INDEX‘ Meeresbodenmodellierungen von Regionen im Indischen Ozean, die ehemals hydrothermal aktiv waren. Ziel dabei ist es, mithilfe verschiedener geologischer und geophysikalischer Methoden an den ehemaligen ‚Schwarzen Rauchern‘ Metallsulfidvorkommen zu detektieren, zu modellieren und abzuschätzen, ob ein Abbau wirtschaftlich sinnvoll wäre. Dem gegenüber ist der ökologische Wert für den Schutz und Erhalt der marinen Umwelt zu stellen. Professor Sternberg und seinen Kollegen der HafenCity Universität Hamburg verantworten dabei insbesondere die Auswertung der Echolotdaten und bereiten diese zu bathymetrischen Karten für anschließende geologische Interpretationen auf. Gleichzeitig analysieren sie Intensitäten der Rückstreuwerte des Echolots, um aus diesen Daten eine Dimensionsabschätzung der geologischen Metallressourcen zu ermöglichen.

Geosensornetze als Grundlage flächenhafter Erfassungsmethoden

Professor Sternberg von der HafenCity Universität Hamburg ist ein Experte, wenn es um die Erforschung flächenhafter Erfassungs- und Vermessungsmethoden geht. Je nach Anwendungsfall entwickelt er individuelle Geosensornetze bestehend aus unterschiedlichsten Sensoren, optischen Kameras oder Laserscannern bzw. Lasertrackern, die zu einer Funktionseinheit zusammengeschlossen werden. Besonders detaillierte und zeitlich hoch aufgelöste Ergebnisse resultieren aus diesen Messverfahren. Dieser Vorteil gegenüber Einzelmessungen ergibt sich aus der Datenauswertung der gemeinsamen und gleichzeitigen Messungen der einzelnen Komponenten. Durch den modularen Aufbau solcher Messsysteme sind eine Vielzahl an Anwendungsmöglichkeiten von schnellen Vermessungen von Deformationen an Bauobjekten und Schäden an Überlandleitungen bis hin zu genauen Entwicklungen von Positionierungssystemen denkbar.

Zukunftsvision

Professor Sternberg setzt sich mit seiner Arbeit dafür ein, dass neue digitale Technologien zukünftig stärker in traditionelle Vermessungsmethoden integriert und zugleich in die Praxis umgesetzt werden. So ist es prinzipiell technisch machbar geworden, mit Ansätzen der künstlichen Intelligenz und des Maschinellen Lernens automatisierte Datenauswertungen zu programmieren oder mithilfe von Virtual Reality für Geodaten eindrucksvolle Datenaufarbeitungen zu generieren.

Schwerpunkte

  • Geodäsie und Geoinformation
  • Geosensornetze
  • Mobile Mapping Systeme
  • (Innenraum-) Navigationssysteme
  • Computer Vision
  • Entwicklung von Onshore- und Offshore-Messsystemen

Kooperationen

  • Branchenübergreifende Zusammenarbeit mit Großunternehmen, KMUs und Gründungen
  • Kooperationen mit Firmen und anderen Partnern entlang der gesamten Wertschöpfungskette
  • Austausch mit internationalen Wissenschaftler:innen u.a. der Geodäsie, Geowissenschaften und Hydrographie
  • Mitgliedschaft in verschiedenen Vereinen der Vermessungswissenschaften

Interessiert an

  • Vorhaben mit dem Schwerpunkt Geosensornetze und Integration von Künstlichen Neuralen Netzen in Vermessungssysteme
  • Erforschung von Auswertungen durch neue Kombinationsmöglichkeiten unterschiedlicher Messdaten
  • Entwicklung neuer bzw. Optimierung bestehender Messsysteme und Algorithmen
  • EU-Projekte und große Konsortialprojekte

Professor Sternberg schätzt den offenen Austausch mit Wissenschaftler:innen, Partner:innen oder anderen Neugierigen zu seinen Forschungsschwerpunkten. Darüber hinaus interessieren ihn interdisziplinäre Ansätze beispielsweise aus der Informationstechnik, dem Bauwesen, der Sensorentwicklung oder dem Schiffbau, die er in die Entwicklung seiner Messsysteme bzw. Auswertungen miteinfließen lassen kann, um sie zu optimieren.

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