Browsing by Author "Becker, Susanne"

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Open Access
Automatische Ableitung und Anwendung von Regeln für die Rekonstruktion von Fassaden aus heterogenen Sensordaten
(2011) Becker, Susanne; Fritsch, Dieter (Prof. Dr.-Ing.)
3D-Stadtmodelle finden seit einigen Jahren in immer stärkerem Maß und in den verschiedensten Bereichen Verwendung. Sie bilden unter anderem die Grundlage bei Stadtplanungen, für virtuelle Stadtrundgänge oder für die Berechnung von Simulationen. Internetdiensten wie Google Earth oder Microsoft Bing Maps ist es zu verdanken, dass 3D-Darstellungen von Gebäuden mittlerweile auch für eine breite Öffentlichkeit allgegenwärtig sind. Die erhöhte Nachfrage nach 3D-Gebäudemodellen verlangt nach effizienten Rekonstruktionsmethoden, die sich vor allem durch einen hohen Automationsgrad auszeichnen. Als Datengrundlage werden häufig luftgestützt erfasste LiDAR-Punktwolken oder Bilder eingesetzt. In der Natur dieser Daten liegt es begründet, dass die daraus rekonstruierten Gebäude üblicherweise zwar detaillierte Dachstrukturen, aber ebene, nicht ausmodellierte Fassadenflächen besitzen. Neue Trends in der Computergraphik, der Unterhaltungsindustrie oder im Bereich der Navigationssysteme treiben jedoch die Entwicklung wesentlich komplexerer und realistischerer Modelle voran. Der geforderte Detailreichtum ist dabei nicht auf die geometrische Ausgestaltung der Gebäudefassaden beschränkt, sondern bezieht ebenso den semantischen Informationsgehalt mit ein. Die für das Anreichern ebener Fassadenflächen notwendige Strukturinformation wird in der Regel aus terrestrisch erfassten LiDAR-Punktwolken oder Bilddaten abgeleitet. Rein datengetriebene Auswertungen führen nur bei qualitativ hochwertigen Messungen zu sicheren und realitätsnahen Ergebnissen. Je nach Aufnahmekonfiguration und Sensorgenauigkeit weisen Datensätze jedoch häufig eine heterogene Qualität bezüglich Genauigkeit, Abdeckung und Dichte auf. Dies gilt sowohl für Daten aus hoch spezialisierten Messsystemen, wenn beispielsweise Sichthindernisse zu partiellen Verdeckungen führen, als auch insbesondere für Daten aus kostengünstigen, einfach einsetzbaren Sensoren. Um auch im Fall unscharfer oder unvollständiger Sensordaten realistische 3D-Geometrien erzeugen zu können, muss die Rekonstruktion durch Objektwissen gestützt werden. Entsprechende Algorithmen integrieren Wissen beispielsweise in Form vordefinierter Regelsysteme, die eine prozedurale Modellierung von Gebäudestrukturen in einem bestimmten vorgegebenen architektonischen Stil erlauben. Ziel der Arbeit ist die Verfeinerung bestehender grober Gebäuderepräsentationen, indem Fassadenelemente wie Fenster oder Türen in Form expliziter 3D-Geometrien mit bekannter Semantik integriert werden. Die Fassadenrekonstruktion soll vollautomatisch ablaufen und robust gegenüber fehlerhaften und unvollständigen Sensordaten sein. Zudem soll sie möglichst wenig vordefinierten Regeln unterworfen sein. Realisiert wird dies über eine Kombination datengetriebener und wissensbasierter Methoden. Die datengetriebene Komponente beruht im Wesentlichen auf der Interpretation terrestrischer LiDAR-Daten und auf dem Prinzip der Zellenzerlegung. In Gebäudebereichen mit guter Sensordatenqualität werden 3D-Fassadengeometrien extrahiert. Sie repräsentieren für das jeweilige Gebäude charakteristische Strukturen und dienen somit als eine Art Wissensbasis, aus der eine formale Grammatik, eine sogenannte Fassadengrammatik, automatisch abgeleitet werden kann. Durch eine Segmentierung der Fassade in semantisch homogene Regionen werden in einem ersten Schritt die Grundbausteine der Grammatik, die Terminale, bestimmt. Ausgedrückt als eine Sequenz von Terminalen kann die Fassade anschließend über einen stringbasierten Algorithmus auf wiederkehrende und hierarchische Strukturen untersucht werden. Die erkannten Strukturen werden automatisch in Produktionsregeln überführt; die Fassadengrammatik ist damit vollständig bestimmt. Sie enthält die Information, die zur Rekonstruktion von Gebäuden im Stil der beobachteten Fassade notwendig ist. Durch Anwendung der Produktionsregeln kann sie genutzt werden, um selbst für solche Fassadenbereiche realistische Fassadenstrukturen zu generieren, die entweder gar nicht beobachtet wurden oder mit Sensordaten von nur ungenügender Qualität abgedeckt sind. Das Potenzial des vorgestellten Ansatzes wird anhand von Ergebnissen aufgezeigt. Für die Bewertung der erzeugten Fassadenmodelle werden Qualitätsmetriken bereitgestellt, über die sich eine Aussage treffen lässt, wie gut das architektonische Erscheinungsbild des jeweiligen Gebäudes wiedergegeben ist. Das Verfahren zur Fassadenrekonstruktion erweist sich als geeignet, um mit Beobachtungsdaten heterogener Qualität umzugehen, und ist darüber hinaus flexibel hinsichtlich der darstellbaren Fassadenstrukturen.
Open Access
Ersatz von (ausgewählten) Sozialleistungen und -abgaben in Deutschland durch ein bedingungsloses Grundeinkommen und ein reformiertes Einkommensteuersystem
(2023) Englmann, Frank C.; Jessen, Robin; Bätz, Benjamin; Becker, Susanne; Calisse, Frank; Isaak, Niklas; Jäger, Philipp; Meier, Antonia-Sofie; Moch, Tiara; Ogbamicael, Yonas
Im Rahmen eines Drittmittelprojekts gingen Forschende des IVR der Frage nach, wie auf gesamtwirtschaftlicher Ebene ein BGE finanziert werden kann. In Kooperation mit dem RWI Leibniz-Institut für Wirtschaftsforschung betrachteten die Forschenden verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten eines BGE und evaluierten verschiedene Szenarien zu seiner Finanzierung. Folgende Rahmenbedingungungen waren bei der Studie gesetzt: Es sollte ein Modell entwickelt werden, das darauf basiert, dass statt aller bisherigen Sozialleistungen, die nicht auf der Höhe des zuvor erzielten Einkommens basieren, wie Grundsicherung, Kindergeld, etc. nur noch ein BGE ausbezahlt wird. Dieses BGE wiederum sollte aus der Einkommensteuer aufgebracht werden, die damit auch die Sozialabgaben sowohl der Arbeitnehmer*innen als auch der Arbeitgeber*innen abdecken muss. Sonstige Steuern und Ausgaben des Staates sollten unverändert bleiben. Zudem sollte diese Sozialstaatsreform so ausgestaltet sein, dass sich möglichst geringe Auswirkungen auf die Einkommensverteilung in Deutschland ergeben. Außerdem wurde angenommen, dass durch das BGE keine Verhaltensänderungen in der Bevölkerung auftreten, d.h. Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmer verändern ihre Arbeitszeit infolge der Einführung des BGE nicht. Wäre eine solche Ausgestaltung des BGE möglich, würde dies eine deutliche Vereinfachung des bisherigen Sozialstaats darstellen. In diesem Falle gäbe es neben dem BGE praktisch keine weiteren Sozialleistungen wie Bürgergeld, Wohngeld und Kinderzuschlag. Die mit diesen Sozialleistungen verbundenen aufwendigen Anträge und Einzelfallprüfungen könnten künftig entfallen. Letztlich stellte sich jedoch heraus, dass eine Abschaffung aller Sozialleistungen inkl. der Sozialversicherungen verfassungsrechtlich nicht möglich ist. So kann beispielsweise die Gesetzliche Rentenversicherung nicht abgeschafft und die durch die Abschaffung frei werdenden Mittel für ein BGE eingesetzt werden, da in der Gesetzlichen Rentenversicherung individuelle Anwartschaften der Versicherten erworben werden. Dies steht etlichen Vorschlägen in der Literatur entgegen, die zur Finanzierung eines BGE das komplette Sozialbudget heranziehen wollen. Daher konnten im Rahmen dieser Studie nur begrenzte Einsparpotentiale aus den bisherigen Sozialleistungen identifiziert werden. Unter anderem wurden die Arbeitnehmer*innenbeiträge zur Gesetzlichen Arbeitslosenversicherung, das Kindergeld, die Grundsicherung für Arbeitssuchende (ALG2) sowie das Elterngeld zur Finanzierung eines BGE herangezogen. Die restlichen Sozialversicherungen mit ihren Beitragssystemen blieben gegenüber dem Status quo unverändert. In der Studie wurden insgesamt 4 Ausgestaltungsformen eines BGE (Szenarien) in einer Basisvariante und einer Alternativvariante berechnet. (Siehe Tabelle 6.1 im Forschungsbericht.) Die Basisvariante stellt im Wesenltichen einen in der Literatur häufig diskutierten Vorschlag dar. Erwachsene erhalten ein BGE von 1000 Euro pro Monat und Kinder in Höhe von 500 Euro. Die Szenarien 1a-4a unterscheiden sich in unterschiedlichen Einkommensteuertarifen, die benötigt werden, um auf staatlicher Ebene das BGE zu finanzieren. Die Alternativvarianten betrachten jeweils ein BGE, welches vom Haushaltskontext (ein Mehrpersonenhaushalt erhält weniger BGE als die enstprechende Anzahl an Single-Haushalten) und vom Mietniveau des Wohnortes abhängt. Das BGE für einen Erwachsenen würde bei dieser Ausgestaltung 586-1222 Euro betragen, für Kinder 466-842 (abhängig von der Anzahl an Personen und des Wohnortes). Diese Szenarien 1b-4b verwenden dabei die gleichen Steuersätze wie die Szenarien 1a-4a. Wird bei der Höhe des BGE der Haushaltskontext nicht berücksichtigt, findet eine Umverteilung von kinderarmen Haushalten zu kinderreichen statt. Diese Umverteilungswirkungen können bei einer Berücksichtigung des Hauhaltskontextes deutlich reduziert werden. Die geringsten Auswirkungen treten im Szenario 3b auf, d.h. wenn sowohl der Haushaltskontext als auch das Mietniveau in die Höhe des BGE einfließen. Der zugehörige Einkommenssteuersatz beträgt in diesem Szenario 70% für ein zu versteuerndes Einkommen bis 22.480 Euro und 48% für höhere Einkommen. Der Grundfreibetrag wurde wie in allen Szenarien abgeschafft. Alle Szenarien zeigen, dass der Einkommensteuersatz stark steigen muss, um das BGE zu finanzieren.