GIS Day2009 KTM - HFT Stuttgart · PDF file• je Semester 4-5 Module, ... Geoid Ellipsoid Feste Erdoberfläche Fakultät: Vermessung, Informatik und Mathematik Prof. Rainer Kettemann

Fakultät: Vermessung, Informatik und Mathematik Prof. Rainer Kettemann

19. November

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Willkommen beim GIS-Day 2009

GPS und GISSatellitenpositionierung und Geoinformationssysteme


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Programm

09.30Begrüßung durch den Rektor der HFT Stuttgart, Prof. Rainer FrankeVorstellung des GIS-Day durch Firma ESRI (D. Schober)Vermessung und Geoinformatik an der HFT Stuttgart (Prof. R. Kettemann)

10.00Satellitenpositionierung (GPS) und Geoinformationssystemen (GIS), Vorstellung der Projektarbeit (Prof. R. Kettemann)

10.30 Kurze Pause

10.45Einweisung in die Nutzung der GPS-Ausrüstungen und Datenerfassung im Stadtgarten

12.30

Mittagspause mit der Möglichkeit weitere Vermessungsgeräte kennen zu lernen

Eine Stärkung und ein Getränk in der Cafeteria der HFT werden von der Firma ESRI gesponsert

13.45Datenübernahme in Geoinformationssysteme und Veröffentlichung von Bildern in Google Earth im Raum 1/014

15.45 Abschlussdiskussion im Raum 1/013

16.00Ende des GIS-Day – Verlosung - Verabschiedung der TeilnehmerPreise wurden von der Firma ESRI gestiftet.Bestätigungsstempel für Teilnehmer der Forschungsexpedition Deutschland


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Vermessung und Geoinformatik an der HFT Stuttgart

Geodäsie-Studium


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Vermessung und GeoinformatikFakultät: Vermessung, Informatik und Mathematik

Vermessung und Geoinformatik

Bachelor of Engineering7 Semester

Informationslogistik

Bachelor of Science7 Semester

Photogrammetry and Geoinformatics

international (englisch)

Master of Science3 Semester

VermessungLandmanagement und Ingenieurvermessung

(deutsch)

Master of Engineering3 Semester

Stadtplanung(deutsch)

Master of Engineering3 Semester


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Informationslogistik- Projekt der Landesstiftung Baden-Württemberg-

Logistik von Informationen• die richtige Information

• zur richtigen Zeit

• am richtigen Ort


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Vermessung und Geoinformatik- ein moderner Geodäsie-Studiengang mit Tradition -

Vermessung / Landmanagement

Seilspanner in Ägypten, 1500 v. Cr.

12-Knoten-Schnur => RW-Dreieck 3 - 4 - 5

1930: Vermessung aus Luftbildern(Photogrammetrie)

1955: Einsatz der ersten ZUSE-Rechner fürvermessungstechn.Berechnungen(Flurbereinigung)

1980: Einsatz von GPS für Vermessungsaufgaben

2000: Scannen von Oberflächen


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Stadtplan von Nippur (1500 v.Cr) - Speicherung von Geometrie auf Tontafeln


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Geoinformatik 1960: Der Begriff GIS (Geoinformationssystem)entsteht.

1970: Nutzung von Computer und Plotter zum Zeichnen von Karten und Plänen

1980: Geoinformationssysteme mitflächendeckenden Informationen werdenaufgebaut

1997: Aus dem Studiengang Vermessungswesenwird „Vermessung und Geoinformatik“

2000 ff: Routenplaner, Internet-GIS, 3D-Visualisierung, Google Earth, Bing Maps, etc.


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Vermessung und Geoinformatik- Bachelor of Engineering -

Neukonzeption (2005) mit Vertretern aus der Praxis unter dem Gesichtspunkt „Was muss ein VG-Absolvent nach dem Studium können?“

• fachlich gut sein ist selbstverständlich! => die Fächer wurden festgelegt.

• sich und die eigene Arbeit „verkaufen“ können=> Schlüsselqualifikationen wurden ins Studium integriert

• teamfähig sein=> es werden Gruppen- und Projektarbeiten durchgeführt

• eigenverantwortlich arbeiten können=> Selbststudium und Projektarbeiten gehören zur Ausbildung


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Der Aufbau des Studiums

• Schlüsselqualifikationen bereits im 1. Studienjahr Inhalte, die während des Studiums vertieft werden können (Rhetorik, Präsentationstechnik, )

• Naturwissenschaftliche Fächer (Mathe und Physik im Grundstudium)

• Fachliche Inhalte verteilt über das gesamte Studium

• Wahlmöglichkeiten in den letzten SemesternPraxisprojekt, Ausgewählte Kapitel der Geomatik, Bachelorarbeit

• Rechtliche Aspekte, Führung, Management nach dem Praxisprojektwenn die technisch relevanten Sachverhalte bekannt sind



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Optimal geeignet für einen Auslandsaufenthalt

Pra

xisp

roje

kt

und viele mehr


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Modularer Aufbau - Bewertung mit ECTS

• je Semester 4-5 Module, die mit einer Prüfungsleistungabgeschlossen werden

• Unabhängige Module innerhalb eines Jahres => Studienbeginn ist im Frühjahr und im Sommer möglich=> pausieren ist auch für ½ Jahr möglich

(Urlaubssemester, Auslandsaufenthalt mit verlängertem oderZusatzpraktikum, Wiederholung von Prüfungen)

Über 30 % der Studierenden erbringen Studienleistungen im Ausland


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Professoren, Mitarbeiter, Labore

Direkter Zugang zu Professoren und Mitarbeitern

• Semestergröße im Fachstudium ca. 40 StudentenKleinere Gruppen bei Übungen und Praktika

• Labore für den Studiengang- Labor für Ingenieurmesstechnik (IMT) - Labor für Geoinformatik - Labor für Geodätische Datenverarbeitung- Geodätisches Messlabor - Labor für Interpretation und Messung mit bildgebendenSensoren (Photogrammetrielabor LIMES)

- Photogrammetrielabor


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Was kommt nach dem Studium?

• Sehr gute Berufsaussichten als Ingenieure- Ruhestandswelle beginnt gerade - Breites Spektrum im Wettbewerb mit anderen Disziplinen- Sehr gute Ausbildung an der HfT (erste Plätze in Rankings)

• Möglichkeiten zur Weiterqualifikation (Masterstudium)3 Aufbaustudiengänge an der HfT Stuttgart

- weitere Aufbaustudiengänge an anderen Hochschulen

- Vermessung (Landmanagement und Ingenieurvermessung)- Photogrammetry and Geoinformatics (international)- Stadtplanung


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Mobiles Geoinformationssystem


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Visualisierung von Geodaten in Google Earth


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Wie definiert man ein Bezugssystem

Nichts ist wirklich fest!

cm / Jahrcm / Jahr


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Wenn Bezugssysteme nicht zusammenpassen


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Monitoring von Bauwerken

Automatische Aufnahme von Querschnittsprofilen mit einem reflektorlos messenden Tachymeter zur Deformationskontrolle bei Tunnels und Landschaftsbrücken

Prof. Dr.-Ing. Hans-Joachim Mönicke


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Bewegt sich der Kamin? Wenn ja, wie?

Kamin Nivellement: Im Rahmen eines gemeinsamen Projektes zwischen der HfT Stuttgart und der Politechnika Opolska in Polen wird die Auslenkung von hohen Kaminen bei Starkwind und unter dem Einfluss von Sonnenstrahlung untersucht.

Dr. Eduard Konopka


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Laserscanning mobil und stationär

http://topscan.de/deutsch/mobile-laser-scanning/

Simone JansenNov. 2006

Millionen von Punkten repräsentieren die Realwelt


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Laserscanning aus Flugzeugen

Beispiel: Hochwassergefahr

Was ist in Gefahr wenn es sehr stark regnet?

Wie hoch ist die Versicherungsprämie?

Quelle: TopScan 2004

Quelle: LUBW 2009


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Manchmal gehen wir auch in die Luft

Die Sensoren


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Qualitätskontrolle im Automobilbau

Industrielle Messtechnik: Deformationsanalyse bei einem Fahrzeug in der Wärmekammer

Prof. Dr.-Ing. Eberhard Gülch


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Airborne Laserscanning

Quelle: TopScan 2004


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GIS-Analysen

Wo schläft man am ruhigsten?

Wie alt ist ein Stadtteil?(Kettemann 2005)

Lärmbelastung in Stuttgart (Amtsblatt 2008)


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Messungen erfolgen überwiegend automatisch!

Vermessungsingenieure

• Definieren die Aufgabenstellungmit Auftraggebern

• Kombinieren ihre Messgeräte(Sensoren) zu optimalenArbeitsabläufen

• Organisieren den sensorüber-greifenden Datenfluss

Vermessung im Außendienst


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dm-GPS

cmGPS

-TPS

m-GPS

Positionierungssysteme


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Besprechung bei einer ProjektarbeitBilder von der Geodäsieübung 2006


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Abendprogramm bei der Projektarbeit


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Informationen über Geodäsie und zu Geodäten

www.arbeitsplatz-erde.de


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Geoinformationssysteme

• Erzeugung,

• Management,

• Analyse und

• Visualisierung

raumbezogener Daten.

(Objekte und Eigenschaften, deren Ausdehnung und Verteilung auf der Erde direkt oder indirekt über Koordinaten beschrieben wird)


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Geoinformationssysteme

Erzeugung, Management, Analyse und Visualisierungraumbezogener Daten.

• Gewinnung neuer Erkenntnisse und Informationen aus der Kombinationvorhandener Daten

• Vermittlung von Erkenntnissen mittelsspeziell aufbereiteter Karten, Pläne und Internetseiten


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Anwendung eines Geoinformationssystems

Liste der Teilnehmer Karte


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Beispiel: Wohnumfeldanalyse, GIS-Day 2005

Durchschnittsalter - Baublockweise


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Altersentwicklung – Baublockweise 1995-2005


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Einwohnerdichte - Baublockweise

Wohnblocks


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GNSSGlobal Navigation Satellite System

GPS = Globales Satelliten Positionierungssystem

GLONASS = russisches System

Galileo = europäisches System

COMPASS = chinesisches System

Satellitenpositionierung


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Wo bin ich ?

Was ist hier los?Wer ist in meiner Nähe?

Wie komme ich am besten / schnellsten an einen bestimmten Ort?

Navigation, Vermessung (Absteckung)

Positionsbestimmung, Vermessung (Aufmessung)

Location Based Services (Informationslogistik)

Einsatzbereiche für Satellitenpositionierung


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Wozu nutzen wir GPS

Objekt in der realen Welt

Repräsentation in einer Karte

X

Z

Y

Ost

Nord


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Raumbezugssysteme

GeoidEllipsoid

Feste Erdoberfläche


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Referenzflächen

Geoid

Ellipsoide: global gelagert lokal gelagert


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Koordinaten sind abhängig von Referenzflächen

Geoid

Ellipsoide:

Punkt auf Erde

lokal gelagert

Bl

global gelagert

Bg


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Probleme mit Referenzflächen

Die Erde in 50 Millionen Jahren


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Wie GPS funktioniert kann man auch in der Zeitung lesen

In einer festen Position über der Erde verankerte Satelliten bilden hier den Mess- und Fixpunkt für genaue Koordinaten auf der Erdoberfläche ????


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Drei müssen es sein ??????Für eine genaue Ortsbestimmung benötigt ein Empfänger mindestens drei Satelliten. Soll auch die Höhe ermittelt werden, so ist ein vierter erforderlich ????????

Zeitungsausschnitt - Gerätetest


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Definiert für 24 Satelliten(21 + 3 Reservesatelliten)

am 06. Oktober 200930 verfügbare GPS-Satelliten

Das Globale Positionierungs-System (GPS)

+ 17 GLONASS-Satelliten


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100 km

- 20

000

km

-

<= 4 km/s

<=

300

000

km

/s

Das Globale Positionierungs-System (GPS)


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So funktioniert GPS

(2. Schnittpunkt - 3D)

S1

S2Schnittlinie der Kugeln 1 und 2

Erde

Antenne

S (für Zeit-bestimmung)

1m 0,000000003s 3 Nano-Sekunden


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S1

S2Schnittlinie der Kugeln 1 und 2

Erde

Antenne

S (für Zeit-bestimmung)

1m 0,000000003s 3 Nano-Sekundenletzter Abstand vom Geozentrum

wird festgehalten

So funktioniert GPS - die 2D-Lösung


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PostprocessingTelefonleitung

oder Datenträger

1

2

4

3

5

13

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k3

Basisstation

500 km

20

000

km

Mobiler Empfänger

k3

EGNOS

So funktioniert differentielles GPS (DGPS)


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≈ 19 cm L1≈ 24 cm L2

= unbekannt

Messgrößen

Die Trägerfrequenz wird zur Messung verwendet

- 20 000 km -

So funktioniert präzises differentielles GPS (PDGPS)


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> 20 m

> 10 m

> 10 m

3 m - 0,3 m

< 0,05 m

GPS

DGPS

PDGPS

10-20 m

GPS – Verfahren und Genauigkeiten


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Mobile Geoinformationssysteme

GPS – Unsere Geräte beim GS-Day


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dm-GPS

cmGPS

-TPS

m-GPS

GPS – Unsere Geräte


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Sehr viele Landkreise und Gemeinden arbeiten daranz.B. zur Ergänzung des Routings beim VVSFragen Sie einfach nach, ob eine Kooperation möglich ist

Auch vorhandene Informationssysteme können überprüftund verbessert werden

Mit BingMaps haben Sie hervorragende Startdaten inArcGIS verfügbar

Die Aufgabe - Radweg-Informationssystem

Alternativen: Bäume im öffentlichen RaumRuhebänke, Aussichtspunkteusw.


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BingMaps oder Luftbilder als Ausgangsdaten

3. Übernahme der Ergebnisse ins GIS

2. Begehen oder befahren der Wege

- Attributierung der Wegez.B. Breite / Belag / Zustand

1. Digitalisieren vorhandener Wege

- Erfassung von Alternativrouten

- Überprüfen / Festlegen erforderlicher Wegweiser

- Erfassen von POI an der Route


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ArcPad und GPS-Kamera vor Ort

Schauen Sie sich alles an und probieren Sie nach Lust und Laune.

Wir stehen für Fragen bereit.

Jetzt geht‘s losbis ca. 12.30 Uhr


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Bearbeiten der Feld-Daten in ArcGIS

Wir haben folgendes vorbereitet

Georeferenziertes Luftbild (Orthophoto)

Attributierte Wege

Alternativroute aufgenommen mit DGPS

POI aufgenommen mit der GIS-Kamera

Standorte für Wegweiser mit Attributen und Bildern


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Arbeitsschritte in ArcGIS

1. Starten von ArcMap, Leeres Dokument2. Eigenschaften des Datenrahmens (Layer, Rechtsklick, Eigenschaften)

- Koordinatensystem>Vorgegeben>Projected>NationalGrids>DHDN_3_Degree_Gauss_Zone_3

- Allgemein>Name „Stadtgarten“

3. Datei>Daten hinzufügen>- Laufwerk P verbinden: Connect_to_Folder P://

“Pfad wie er im 1/014 sein wird“Alle Objektklassen laden, außer Radweg_neu, GPS_Weg, GPS_Grünfläche

4. Reihenfolge (Anzeige) und Farben (Symbologie) einstellen- Radwegsegmente klassifizieren nach Breite

Symbologie>Anzahl>abgestufte Symbole


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5. Alternativweg einführen- Werkzeuge>Editor>Editor Starten>Aufgabe: Polygonfeatures teilen>Ziel „Radwege“

Liniensegment auswählen und teilen- Editor>Fangen>Radweg „Stützpunkt“- Editor>Skizzenwerkzeug>Aufgabe „neues Feature erstellen“

Neues Wegsegment digitalisieren und Attributieren (Breite 1m, Gras)

6. Neu Klassifizieren nach BelagSymbolisierung>Kategorien>Einzelwerte „Belag“

Hier können Sie etwas spielen, Linientypen und auch Mehrfachattribute, z.B. Belag+Breite ausprobieren


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7. Punkte von der GPS-Kamera einfügen- Die Punkte liegen in geographischen Koordinaten im System WGS84 in einer Excel-Tabelle

vor. In der Spalte mit den File-Namen müssen die richtigen Pfade zu den Bilderneingetragen sein (könnte mit Suchen und Ersetzen modifiziert werden).

8. Excel-Tabelle in ArcGIS hinzufügen- Legende springt auf Quelle, weil keine direkte Geometrie vorhanden ist.- Rechtsklick>XY-Daten anzeigen und X-Feld = Länge sowie Y-Feld=Breite einstellen- Koordinatensystem bearbeiten

Auswählen>Geographic Coordinate System> World > WGS_1984.prj- Fehlermeldung zum ID-Feld ignorieren


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8. Ergebnis nach Schritt 8- Bilder mit GPS-Koordinaten

liegen an falscher Stelle

- Datumstransformation einstellen(Grund s. Einleitungsfolien)

Rechtsklick auf Datenrahmen (Stadtgarten)

Koordinatensystem>Transformationen>GCS_WGS84 in GCS_Deutsches_Hauptdreiecksnetztunter Verwendung von ….._NTv2 auswählen

Die GPS-Punkte „wandern“ an die richtige Stelle


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Wie bringen wir Koordinatensysteme zusammen

Karte in Landeskoordinaten

X

Z

Y

Rechts

Hoch

DHDN_3_Degree_Gauss_Zone_3GCS_WGS_1984 geographische Koordinaten

?Datumsübergang

=Transformation

DHDN_To_WGS84_...NTv2

GPS-Koordinaten


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9. Bilder sichtbar machen- Bilder mit GPS-Koordinaten

Anzeige>Hyperlink>Dokument> Feld auswählen

Symbolauswahl>Eigenschaften>ZeichenMarkerSymbol>Zeichen=Symbol oder>PfeilMarkerSymbol


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9. Kamerastandort wählen und Bild durch Klick auf den Link anzeigen


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Wir hoffen, sie hatten Freude am GIS-Day 2009

GPS und GISSatellitenpositionierung und Geoinformationssysteme

Unsere Kontaktdaten:Prof. Rainer Kettemann, [email protected], 0711/8926-2608Dipl.-Ing(FH) Jörg Hepperle, [email protected], 0711/8926-2604Dipl.-Ing(FH) Roland Hahn, [email protected], 0711/8926-2551

www.gis.hft-stuttgart.de

Daniel Schober, Business Manager Education, ESRI Deutschland GmbH,Ringstraße 7, DE-85402 Kranzberg, Telefon +49 8166 677 1247,

[email protected], http://esri.de

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