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529 Research products

  • Rural Digital Europe
  • 2023-2023
  • Doctoral thesis

10
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  • Authors: Loghin, Ana-Maria;

    Hochauflosende Satellitensensoren mit ihrem effizienten weltweiten Aufnahmemöglichkeiten sind eine wertvolle Quelle für Geodatenanwendungen, die eine großflächige Abdeckung und hohe zeitliche Auflösungen erfordern, wie zum Beispiel: die Überwachung von Umweltkatastrophen, Stadtplanung, Veränderungsdetektion, Navigationsunterstützung, Umwelt- und hydrologische Modellierung.Allerdings reicht die alleinige zweidimensionalen Bildinformationen zur Beurteilung unterschiedlicher spezifischer Situationen oft nicht aus. Daher ist eine dreidimensionale Rekonstruktion der abgebildeten Szene erforderlich. Durch die Kombination des 2D-Bildinhalts mit der rekonstruierten 3D-Geometrie kann eine verbesserte Basis für verschiedene Anwendungen erreicht werden. Das führt zu einem besseren Verständnis der beobachteten Szene. Dies ist mit den heutigen hochflexiblen Sensoren möglich, die Satellitenbilder aus mehreren Ansichten über denselben Interessenbereich während eines einzigen Durchgangs aufnehmen können.Während sich viele Forschungsarbeiten mit dem spektralen 2D-Inhalt optischer Satellitenbilder befassen, ist das Thema der 3D-Untersuchungen erheblich kleiner. Angesichts des geringen Forschungstätigkeiten in dieser Richtung zielt diese Arbeit darauf ab, das Wissen über das 3D-Potenzial von hochauflosenden Satellitenbildern zu erhöhen und zu erweitern. Das Ziel dieser Dissertation ist die automatische 3D-Informationsextraktion und Klassifizierung von natürlichen und bebauten Gebieten aus Stereo/Tri-Stereo-Szenen von Pléiades und WorldView-3 Satellitenbildern, um das Potenzial und die Grenzen hervorzuheben und einen tiefen Einblick von hochauflosenden-Sensoren zu erhalten.Die Arbeit der Dissertation fokussiert sowohl auf methodische Entwicklungen als auch auf beschreibende Aspekte zur Verbesserung und zu einem besseren Verständnis des aktuellen Zustands der erreichbaren 3D-Informationen aus hochauflosenden Satellitenbildern. Diese sind insbesondere mit den folgenden wissenschaftlichen Zielen verbunden: (a) 3D-satellitenbasierte Punktwolkenrekonstruktion und Genauigkeitsanalyse von Höhenmodellen; (b) Satellitenbild-Geometriekorrektur basierend auf hochauflosenden Höhenmodellen; (c) Verbesserung der Orthofotoqualität; (d) Analyse der Klassifikationsleistung; und (e) Potenzial für die 3D-Rekonstruktion kleiner, isolierter Objekte. Ein Nebenfokus liegt auf der Beschreibung eines photogrammetrischen Arbeitsablaufs für die 3D-Informationsextraktion aus hochauflosenden Satellitenbildern und auf der Objektsichtbarkeitsanalyse basierend auf den Geometrieerfassungsparametern.Praktische Beispiele für die Extraktion von 3D-Informationen werden in vier unterschiedlichen Gebieten mit unterschiedlichen topografischen Eigenschaften und Landbedeckung analysiert: ländliche, städtische, offene landwirtschaftliche Felder, Grasland, Wälder, und Berggebiete. Die durchgeführten Experimente zeigen vermutliche Vibrationen des Satellitensensors (Jitter-Effekt), die durch die schnelle Drehung von einer Blickrichtung in die andere verursacht werden und von den mitgelieferten rationalen Polynomkoeffizienten (RPC) nicht erfasst werden konnten. Es wird eine neue Methode eingeführt, die die Geometrie von Satellitenbildern basierend auf der Rückprojektion von reale und Referenzhöhen unter Verwendung von Bias-korrigierten RPCs optimiert. Neben Methoden zur Verbesserung der geometrischen Genauigkeit und Qualität von satellitengestützten Höhenmodellen und Orthofotos wurde besonderes Augenmerk auf feinste Details gelegt, die in den photogrammetrisch abgeleiteten Höhenmodellen abgebildet werden können.Indem sie die erreichbare 3D-Informationsextraktion aus Pléiades- und WordView-3 Stereo/Tri-Stereo-Bildern ansprechen, bringen diese Beiträge neue Einblicke in das Forschungsthema und tragen dazu bei, das 3D-Wissenspotenzial von hochauflosenden Satellitenbildern zu erhöhen und zu erweitern. Very High Resolution (VHR) satellite sensors with their efficient worldwide acquisition capabilities are a valuable source for geospatial applications requiring large-scale coverage and high temporal resolutions, such as: disaster monitoring, urban management, change detection, navigation support, environmental and hydrological modelling. However, the purely two-dimensional image information is often not sufficient for assessing different specific situations and therefore a three-dimensional reconstruction of the depicted scene is necessary. By combining the 2D image content with the 3D reconstructed geometry, improved baselines for various applications can be achieved, leading to a better understanding of the observed scene. This is possible with the today’s high agile sensors able to acquire multi-view satellite image collections over the same area of interest during a single pass. While many research papers address the spectral 2D content of optical satellite images, the 3D capability exploration topic is significantly reduced. Given the low amount of research in this direction, the aim of this dissertation is to increase and expand the knowledge regarding the 3D potential of VHR satellite imagery. The focus falls on the automatic 3D information extraction and classification of natural and developed areas from stereo/tri-stereo scenes of VHR satellite images from Pléiades and WorldView-3 in order to highlight and to get a deep insight into the potential and limitations of VHR sensors.The research in this dissertation focuses on both methodology developments and descriptive aspects for improving and better understanding the actual state of the achievable 3D information from VHR satellite imagery, specifically associated with following scientific objectives: (a) 3D satellite-based point cloud reconstruction and accuracy analysis of elevation models; (b) satellite image geometry correction based on high resolution elevation models; (c) orthophoto quality improvement; (d) classification performance analysis; and (e) potential for 3D reconstruction of small, isolated objects. A side focus is also paid on the description of an end-to-end photogrammetric workflow for 3D information extraction from VHR satellite imagery and on object visibility analysis based on satellite image acquisition geometry parameters.Practical examples for 3D information extraction are analysed in four distinct areas with various topographic characteristics and land coverage: rural, urban, open agricultural fields, grasslands, forests, and mountainous areas. Conducted experiments reveal possible vibrations of the satellite sensor (jitter effect), caused by the fast rotation from one viewing direction to another, which could not be captured by the provided Rational Polynomial Coefficients (RPCs). A new method is introduced that optimizes the geometry of satellite images based on the back-projection of actual and reference elevations, by means of bias-corrected RPCs. Besides methods for improving the geometric accuracy and quality of satellite-based elevation models and orthophotos, special attention was accorded to the finest details that can be mapped in the photogrammetrically derived elevation models.By addressing the 3D achievable information extraction from Pléiades and WordView-3 stereo/tri-stereo imagery, these contributions bring new insights to the research topic and can help to increase and expand the knowledge regarding the 3D potential of VHR satellite imagery.

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  • Authors: Bassin, Claire;

    This thesis looks at the auditing profession and its perception of three recent changes that are profoundly altering the way it practises and could call into question the quality of auditing, a subject widely studied in academic literature without a consensus on its definition. However, the need for financial auditing to be of "high quality" is widely accepted, particularly as the statutory auditor certifies the annual accounts on which financial decisions are based. However, little research has been carried out into the conditions under which statutory auditors practice their profession. In this thesis, we show how the profession of statutory auditor has evolved in the wake of major changes linked to legislation, the health crisis and technological developments. We present the evolution of the main characteristics of this profession. One of these is the fact that, in recent years, a number of changes have affected the nature and scope of auditors' missions.We have selected three recent changes that have had a complementary impact on the profession. We look at how auditors perceive these changes, and what impact they have had on their firms and on the audit market in general.This thesis devotes a chapter to each of these three changes. The first article examines the effects of the PACTE Act on the legal auditing profession. Through a qualitative study based on interviews and a questionnaire, we show why, according to some statutory auditors, the PACTE law poses a danger to audit quality. Our results show that the lack of consultation prior to the law's adoption has particularly offended auditors. Moreover, among the consequences of the law, the ALPE mission is widely rejected by auditors. The second article looks at the impact on statutory auditors of the switch to telecommuting during the health crisis. Using interviews with auditors and an inductive approach, we show that telecommuting has three consequences for audit quality. Firstly, relations with clients deteriorate, and a loss of "soft" information is to be deplored. Secondly, human relations within the firm are altered, with negative impacts on staff training and team management. Finally, the balance of employees' lives is also impacted, with rather positive consequences.The third article deals with a change in the way auditors work, through the digitization of their practices. While Big firms have already been studied, our research is the first to focus on Non-Big firms. Following exploratory interviews with auditors from mid-sized and small firms, we developed a questionnaire. The results obtained help us to better define digitization in firms, to understand which elements auditors include behind the notion of " digitization ", and to situate firms' progress on each of these elements. In addition, we show that digitization has definite advantages and is bringing about a beneficial evolution in the profession. However, certain fears emerge from our results, and the future of the profession seems to be in doubt. This thesis confirms that the legal auditing profession is at a key stage in its history. A number of recent changes have altered its practices, and the future of firms - and of the profession more generally - seems to depend on how they manage these changes and reinvent themselves.; Cette thèse s’intéresse à la profession d’auditeur et à sa perception de trois changements récents qui modifient en profondeur ses modalités d’exercice et pourraient remettre en question la qualité de l’audit, sujet largement étudié dans la littérature académique sans que sa définition ne fasse consensus. Pour autant la nécessité que l’audit financier soit « de qualité » est largement acceptée notamment car l’auditeur légal certifie les comptes annuels sur lesquels les décisions financières sont fondées. Or, peu de recherches s’intéressent aux conditions d’exercice de la profession d’auditeur légal. Dans cette thèse, nous montrons comment la profession d’auditeur légal a évolué suite à des changements majeurs liés à la législation, la crise sanitaire et l’évolution technologique. Nous présentons l’évolution des principales caractéristiques de cette profession. L’une d’elle est le fait d’avoir connu, ces dernières années, plusieurs changements qui modifient la nature et l’ampleur de la mission des auditeurs.Nous retenons trois changements récents ayant impacté la profession de natures complémentaires. Nous étudions comment les auditeurs perçoivent ces changements et quel est leur impact pour leur cabinet et plus généralement pour le marché de l’audit. Cette thèse consacre un chapitre à chacun des trois changements. Dans un premier article, les effets pour la profession d’auditeur légal de la loi PACTE sont étudiés. A travers une étude qualitative réalisée à partir d’entretiens et d’un questionnaire, nous montrons pourquoi la loi PACTE présente, selon certains auditeurs légaux, un danger pour la qualité de l’audit. Nos résultats soulignent que le manque de concertation, en amont de l’adoption de la loi, a particulièrement heurté les auditeurs. De plus, parmi les conséquences de la loi, la mission ALPE est largement rejetée par les auditeurs. Le deuxième article s’intéresse aux conséquences du passage au télétravail, lors de la crise sanitaire, sur les auditeurs légaux. Grâce à des entretiens menés avec des auditeurs et à travers une démarche inductive, nous montrons que le télétravail a trois conséquences pour la qualité de l’audit. D’abord, les relations avec les clients sont dégradées et une perte de l’information dite « soft » est à déplorer. Ensuite, les relations humaines au cabinet sont modifiées avec des impacts négatifs sur la formation des collaborateurs et le management des équipes. Enfin, l’équilibre de vie des collaborateurs est également impacté avec des conséquences plutôt positives. Le troisième article traite d’un changement dans les modalités de travail des auditeurs à travers la digitalisation de leurs pratiques. Si les cabinets dits Big ont déjà fait l’objet d’étude sur ce sujet, notre recherche est la première à se consacrer aux cabinets dits Non-Big. Après des entretiens exploratoires menés auprès d’auditeurs de cabinets de taille intermédiaire ou de petite taille, nous avons élaboré un questionnaire. Les résultats obtenus permettent de mieux définir la digitalisation dans les cabinets, à comprendre quels éléments les auditeurs incluent derrière la notion de « digitalisation » et à situer l’avancement des cabinets sur chacun de ces éléments. De plus, nous montrons que la digitalisation présente des avantages certains et permet une évolution bénéfique de la profession. Cependant, certaines craintes émergent de nos résultats et l’avenir de la profession semble être questionné. Cette thèse confirme donc que la profession d’auditeur légal est à une étape clef de son histoire. Plusieurs changements récents ont modifié ses pratiques et l’avenir des cabinets, et plus largement de la profession, semble lié à leur façon de gérer les changements à se réinventer.

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  • Authors: Dantec, Ewen;

    National audience; Humanoid robotics has been a very active field of research for the past decades, with important contributions in various scientific areas such as control engineering, biomechanics, computer science and mathematics. Nevertheless, performing reliable biped locomotion in generic environments still remains a challenge due to the real-time constraints and non-convexity of the problem. Because of previous technological limits, early works on walking robots have relied on template models and simplified dynamics. Given the steady increase in hardware computing capacities, complex control designs taking into account the whole-body dynamics of the system is becoming possible. On the other hand, predictive control algorithms based on trajectory optimization over a given preview window are proven to be a viable and robust solution for agile locomotion.This thesis aims at implementing a whole-body predictive control framework for generic locomotion on real-world torque-controlled humanoid robots. Our controller was systematically tested on the torque-controlled robot Talos, a heavy humanoid platform with 32 actuated joints. Given the high complexity of the model, the computation frequency of our optimization solver cannot match the low-level control frequency of current robotics systems. To mitigate this issue, a first order feedback policy based on the solver sensitivities has been designed to approximate the high-level optimal command at the actuation frequency. In a second step, a 3-D walking controller for uneven terrain crossing is introduced and discussed. Two different heuristics were used to compute feet trajectories during locomotion: one based on pre-computed splines and one leveraging a height map of the environment that penalizes the flying foot velocity with respect to its height. The second heuristic allows to reduce the feet impedance and to perform push recovery in real time. Both heuristics have been combined with a high-level contact planner that generates optimal contact sequences in cluttered environments. Finally, to overcome the inherent non-convexity of planning scenarios with obstacles, a memory of motion was used to warm-start the solver and speed up its convergence.; Depuis plusieurs décennies, la robotique humanoïde s'est révélée être un domaine de recherche très actif avec des contributions importantes dans divers domaines scientifiques tels que l’ingénierie de contrôle, la biomécanique, l’informatique et les mathématiques. Néanmoins, parvenir à générer une locomotion bipède fiable dans des environnements génériques reste un défi en raison des contraintes temps réel du système et de la non-convexité du problème. A cause des limites technologiques présentes il y a quarante ans, les premiers travaux sur les robots marcheurs se sont appuyés sur des modèles et des dynamiques simplifiées. Compte tenu de l’augmentation constante des capacités de calcul de nos ordinateurs, des schémas de contrôle plus complexes tenant compte de la dynamique du corps complet deviennent possibles. D’autre part, les algorithmes de contrôle prédictif basés sur l’optimisation de la trajectoire future s'imposent de plus en plus comme une option viable et robuste pour la locomotion agile.Cette thèse vise à mettre en oeuvre une approche corps complet de la locomotion bipède à travers le prisme des méthodes de contrôle predictif. L'approche a été implémentée sur le robot Talos, un humanoïde lourd contrôlé en couple et possédant 32 joints actionnés. Compte tenu de la grande complexité du modèle, la fréquence de recalcul de notre solveur optimal est trop faible par rapport à celle du contrôle de bas niveau des plateformes robotiques actuelles. Pour atténuer ce problème, une politique de rétroaction de premier ordre basée sur les sensibilités du solveur a été conçue afin d'approximer la commande optimale à la fréquence des actionneurs. Dans un deuxième temps, un contrôleur de marche adapté à la locomotion en terrain accidenté est introduit puis discuté. Deux heuristiques différentes ont été utilisées pour calculer les trajectoires des pieds pendant la marche: la première est basée sur des splines pré-définies, la seconde utilise une carte de hauteur de l’environnement qui pénalise la vitesse du pied en vol par rapport à sa hauteur. La seconde heuristique permet de réduire l’impédance des pieds et d’effectuer des mouvements de rééquilibre après poussée en temps réel. Les deux heuristiques ont été combinées avec un planificateur de contact de haut niveau capable de définir des séquences de contact optimaux dans des environnements encombrés. Enfin, pour surmonter la non-convexité inhérente aux scénarios de planification comportant des obstacles, une mémoire du mouvement a été implémenter pour initialiser le solveur et accélérer sa convergence.

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  • Authors: Langer, Edith;

    Roboter sind längst in der Industrie, aber auch im alltäglichen Leben angekommen. Obwohl Aufgaben wie Staubsaugen gut bewältigbar sind, stoßen autonome Roboter selbst bei scheinbar einfachen Aufgaben wie etwa Zimmer aufräumen oder das Befüllen eines Geschirrspülers an ihre Grenzen.Ein Grund dafür ist die dynamische Umgebung und das notwendige, stets aktualisierte Verständnis darüber.Dabei ist die Detektion aufgabenrelevanter Objekte essentiell für weitere Schritte wie etwa Objektwiedererkennung und -manipulation.Verfügbare lernbasierte Systeme zur Objektdetektierung erzielen gute Ergebnisse, wenn Trainings- und Testdaten aus der gleichen Verteilung stammen und alle Objekte im Voraus bekannt sind.Allerdings treffen diese Voraussetzungen für viele Umgebungen und Aufgaben nicht zu. Es ist daher essentiell, dass Roboter sich auch in nicht abgeschlossenen Umgebungen (open world) zurechtfinden und Objekte detektieren können, die sie noch nie zuvor gesehen haben.Eine wichtige zu klärende Frage ist, wo in der Umgebung ein Roboter sinnvollerweise nach Objekten suchen soll.Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden ermöglichen dem Roboter sowohl die kontinuierliche Erkundung der open-world Umgebung als auch die Detektierung der darin befindlichen Objekte, sollten diese neu sein oder ihre Position verändert haben.Um die Methoden nicht nur auf Tischszenen zu beschränken, sondern auch auf größere Umgebungen anzuwenden, wie zum Beispiel ganze Räume, sind 3D-Rekonstruktionen eine gängige Wahl.Rekonstruktionen werden verwendet, um einen bestimmten Zustand der Umgebung als Referenz zu speichern und diesen mit zukünftigen Zuständen zu vergleichen. Auf diese Weise werden Veränderungen in der Umgebung sichtbar, die potenziell interessante Objekte darstellen.Die erste vorgestellte Methode detektiert Objekte, indem sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommene, voxelbasierte Rekonstruktionen einer Umgebung miteinander vergleicht.Der Vorteil gegenüber anderen Arbeiten besteht darin, dass dies gänzlich nebenbei erfolgen kann, während der Roboter sich im Raum bewegt und eine andere Aufgabe durchführt.Um die Unterschiede in einer Umgebung und damit die Objektdetektierung robust gegenüber unbedeutenden Veränderungen zu machen, wie zum Beispiel geringfügige Bewegungen von Möbeln, unterteilt der zweite Ansatz in dieser Arbeit die Umgebung in semantisch sinnvolle Einheiten, welche dann unabhängig abgearbeitet werden.Dieses Konzept bildet die Grundlage für die dritte Methode, bei der ein Merkmalsdeskriptor verwendet wird, um zu unterschiedlichen Zeitpunkten detektierte Objekte zu vergleichen und sie entweder als statisch, verschoben, entfernt oder neu zu kategorisieren.Ein wichtiger Beitrag dieser Arbeit ist der neue Datensatz ObChange. Er eignet sich besonders zur quantitativen Auswertung von Methoden, welche Objekte durch den Vergleich zweier Umgebungszustände detektieren.Der Datensatz besteht aus Rekonstruktionen von realen Umgebungen zu verschiedenen Zeitpunkten, die mit einem Roboter aufgenommen wurden und in denen kleine Objekte annotiert sind.Bislang gibt es keinen anderen veröffentlichten Datensatz, der all diese Eigenschaften vereint.Basierend auf ObChange erzielt die vorgestellte Objektdetektierungsmethode, welche semantische Information zur Partitionierung einer Umgebung verwendet, bessere Ergebnisse als globale Vergleichssmethoden.Darüber hinaus verwenden wir den Datensatz, um unsere Methode, welche nicht nur Objekte detektiert sondern diese auch zwischen zwei Zeitpunkten abgleicht und kategorisiert, zu evaluieren. Die Ergebnisse werden mit einer leicht abgeänderten Form einer kürzlich vorgestellten Arbeit, welche lernbasierte Objektdetektoren verwendet, verglichen.Selbst wenn nur die im Trainingsset verwendeten Objekte berücksichtigt werden, schneidet der lernbasierte Ansatz schlechter ab.Zusätzlich zu den erzielten Ergebnissen der vorgestellten Methoden auf ObChange, zeigen wir mit durchgeführten Roboterexperimenten, dass die Ansätze auch in der echten Welt anwendbar sind. Deploying robots in homes to fulfill advanced tasks such as tidying up or filling the dishwasher, requires the capability to understand and adapt to changing environments. Detecting task-relevant objects is a key aspect for further steps such as object recognition and manipulation. Available learning-based object detectors achieve reasonable results when training and test data stem from the same distribution and all objects are known in advance. However, in an open-world setting, it is not enough to handle known objects, the robot also needs to detect objects it has never seen before. Another important aspect of object detection is the question of where in the environment it makes sense for a robot to look for objects. The proposed methods in this thesis not only support the robot in exploring the environment continuously but also perform tasks such as open-world object change detection. Due to the interest in not only table-top scenes but larger entities such as full rooms, 3D reconstructions are a common choice to represent environments.Reconstructions are used to store a specific state of the environment as a reference for future comparisons to the current state. This reveals changes in the environment depicting potentially interesting objects. While the first presented method uses voxel-based differencing to detect novel objects, the advantage compared to other works is that the current recording of the environment is created on-the-fly while the robot moves around to fulfill an unrelated task. In order to make differencing robust against insignificant changes in the environment, such as small movements of furniture, the second approach exploits semantic segmentation allowing the division of the environment into meaningful parts.This concept builds the basis for the third approach where a point pair feature descriptor is used to match detected objects from different timestamps and categorize them either into static, moved, removed, or novel. For qualitative evaluation, and as part of the contribution of this thesis, we create the new dataset ObChange, which is specifically designed for detecting changes on the object-level.The dataset provides real-world environment reconstructions from different timestamps acquired with a robot and where small objects that change are annotated.Until now no other publicly available dataset combines all of these characteristics. We use ObChange to show that our method using semantic segmentation to partition an environment achieves superior object detection results compared to global differencing methods. Furthermore, we use the dataset to compare our object detection and matching method against an adaption of recently published learning-based work. Even when only considering objects presented in the training set, the baseline falls behind our approach when considering real-world scenarios. Additionally, real-world robot experiments demonstrate the applicability of the proposed methods.

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    Authors: Münd, Benjamin;

    Der Konzern CNH Industrial beinhaltet drei Marken, die landwirtschaftliche Maschinen produzieren. Diese sind Case IH, Steyr und New Holland. Durch Fusionen und Zusammenschlüsse in der Vergangenheit wurden diese ehemals eigenständigen Hersteller in eine Firma überführt. Um die Profitabilität des neu gegründeten Konzerns zu steigern, wurden damals wie heute Synergien genutzt, die Produktionskomplexität reduziert und vermehrt auf Plattformlösungen mit einer hohen Anzahl an identischen Teilen gesetzt. Durch diesen Harmonisierungsprozess wurde zum einen die Markendifferenzierung, aber auch die Produktdifferenzierung der drei Marken bei dem Portfolio der Traktoren ab 51 PS stark eingeschränkt. Dies führte zu einer höheren Vergleichbarkeit und folglich zu einem stärkeren Wettbewerb zwischen den drei Marken, der insbesondere durch die Struktur des Vertriebsnetzwerkes verstärkt wird. Während Case IH & Steyr sich den gleichen Vertriebspartnerkanal teilen, unterhält New Holland einen vollständig getrennten Vertriebskanal. Dies führt zu einem starken Wettbewerb zwischen den Handelspartnern innerhalb des Konzerns, da jeder Vertriebspartner nach seinem eigenen wirtschaftlichen Erfolg strebt und somit im Markt als Konkurrent auftritt. Durch den internen Wettbewerb zwischen den 3 Schwestermarken wird der Wettbewerb zu anderen Marken außerhalb des CNH Industrial Konzerns geschwächt, was interne Kannibalisierungseffekte nach sich zieht und die Profitabilität der drei Marken, der Vertriebspartner und CNH Industrial im Allgemeinen gefährdet. Der Wandel in der europäischen Landwirtschaft führt zu größeren Betrieben und damit einhergehend zu geringeren Zulassungszahlen für Traktoren, was den Wettbewerb zwischen den Traktorenherstellern zusätzlich intensiviert. Eine Befragung von Landwirten und landwirtschaftlichen Lohnunternehmern aus Deutschland, dem Vereinigten Königreich und Frankreich zeigt, dass eine Marken- und Produktdifferenzierung sinnvoll wäre und einen nachhaltigen Mehrwert für alle drei Marken und den Mutterkonzern CNH Industrial schaffen würde. Aufgrund der traditionsreichen Geschichte aller drei Marken und der langjährigen Kundenbeziehungen ist eine Fusion zu einer CNH Industrial-Marke nicht effizient und zielführend. Es ist wichtig, für jede Marke die richtige(n) Kundengruppe(n) zu identifizieren, die Anforderungen der Kunden zu kennen und die passenden Produkte und technischen Lösungen anzubieten. Das Netzwerk an Vertriebspartnern ist dabei ein entscheidender Erfolgsfaktor für eine effiziente Marktbearbeitung. Die Professionalität der Händler bestimmt maßgeblich den Erfolg einer Traktormarke und ihrer Produkte am Markt und die Wahrnehmung der Traktoren durch Landwirte und Lohnunternehmer. Die Professionalisierung des Handels sowie eine gute Zusammenarbeit zwischen Hersteller und Vertriebspartner sind unerlässlich. Auch das Land, in dem die Produktion der Traktoren stattfindet, hat einen erhebliche Einfluss auf die Kundenwahrnehmung und Wertschätzung. „Made in Germany“ ist nach wie vor ein Qualitätsmerkmal und erklärt teilweise die hohe Wertschätzung der Kunden gegenüber Fendt und John Deere als Premium-Traktoren für professionelle Landwirte und Lohnunternehmer. Steyr, als eine Marke von CNH Industrial, die ausschließlich Traktoren herstellt, hat das Potential sich zu einer Premium-Traktorenmarke in Europa zu etablieren. Aufgrund geringer negativer Konnotationen der Kunden und einer traditionsreichen Vergangenheit hat die Marke eine gute Ausgangslage dieses Ziel zu erreichen. Abschließend kann gesagt werden, dass es vielfältige Möglichkeiten gibt, eine Differenzierung zu erreichen, die von den Kunden auch als solche wahrgenommen wird. Einige Maßnahmen sind jedoch nur mittel- und langfristig realisierbar. Eine Produktdifferenzierung ist sinnvoll, um eine breite Kundenbasis zu erreichen. Unbestritten ist allerdings, dass eine Produktdifferenzierung mit hohen Investitionen verbunden ist. Ob es für die CNH Industrial Gruppe wirtschaftlich nachhaltig ist, muss noch evaluiert werden. CNH Industrial unites three agricultural brands, Case IH, Steyr and New Holland. With miscellaneous mergers in the past, these former independent manufacturers of agricultural equipment were combined in one company. A lot of synergies were used and are still being used to maximize the profit of the parent company CNH Industrial and to reduce complexity. Through this harmonization process, the tractor models of the three brands became more and more similar with less distinctive features which leads to a high comparability of the brands Case IH, Steyr and New Holland and its tractor product line up above 55 hp. This results in a strong competition between these brands because in most countries the dealer network is separated for New Holland and Case IH/Steyr and every distribution partner is independent and strives for their own profitability. Due to this, the internal competition prevents external competition with tractors from other manufacturers, which generates cannibalization effects and reduces the profit of the three brands, CNH Industrial and the dealers. Structural changes in the European agriculture led to bigger farms with in total less tractor registrations per year what intensifies additionally the competition for tractor manufacturers. A survey with farmers and contractors from Germany, UK and France showed, that a brand and product differentiation would make sense and would bring a sustainable benefit for all three brands and their parent company CNH Industrial. Because of the history of all three brands and loyal long-term customers, a merger to one CNH Industrial brand is not efficient and expedient. It is important to identify the right customer group for each brand, to know the customers’ requirements and to offer the appropriate products and technical solutions. The network of distribution partners (dealers) is the key factor for an efficient market development. The professionalism of the dealers is mainly determining the success of a brand and its products in the market and the perception of the farmers and contractors. The professionalization of the dealer and collaboration between manufacturing company and dealer is essential. Also, the country of production of the tractors has a significant impact on the customer perception and appreciation. “Made in Germany” is still a quality characteristic and explains partially the high appreciation of Fendt and John Deere as premium tractors for professional farmers and contractors. Steyr as one brand of CNH Industrial AG which only produces tractors has a valid potential to establish to a premium tractor brand in Europe. Due to little negative connotations of customers and a straightforward history the brand has a good base for this development purpose. Bottom line, there are manifold possibilities to achieve a differentiation that is perceived by the customers as such. However, several actions are only feasible mid- or long-term. A product differentiation makes sense to reach a broad base of customers. Certainly, it is undisputed that a product differentiation is connected to high investment. If it is economically viable for the CNH Industrial group remains to be evaluated.

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  • Authors: Polat, Sermi̇n;

    In this study, the performance evaluation of irrigation cooperatives situated in İzmir province has been done for 30 cooperatives in 2017 and also done for the 2012-2020 year period by visiting 11 coopertives in selected villages.The aim of this thesis is the determination of performance of selected irrigation cooperatives situated in İzmir province to find the cooperatives which are using their resources economically and also to compare the cooperatives with each other for the years mentioned above. This evaluation has been done by using some IP TRID indicators that have been developed forthe purpose of evaluation that is made for irrigation and drainage sector. Performance of irrigation cooperatives has been evaluated by using DEAP computer programme belonging to Data Envelopment Analysis for the year 2017 and also for the 2012-2020 year period. The exess water or lost water of cooperatives has been calculated with the analysis for the years mentioned above. After the calculation of indicators the following results have been obtained for the 2012-2020 year period; the mean value of annual irrigation water supply per unit irrigated area has been found as 4520 m3/ha and the maen value of total managment, operation and maintanence cost per unit area has been calculated as 492 TL/ha , total cost per person employed on water delivery has been found as 20412 TL/person and avarage reavenue per cubic meter of irrigation water supplied has been calculated as 0.25 TL/m3 and the mean value of output per unit irrigated area has been found as 42992 TL/ha. To evaluate the performance of irrigation cooperatives a Data Envelopment Analisis has been done for 30 irrigation cooperatives for the year 2017 and later for the year period between 2012 and 2020. The mean technical efficiency score of irrigation cooperatives has been obtained as 0.19 for 2017 and obtained as 0.79 for the year period 2012-2020. The results showed that although irrigation cooperatives has increased their productivity through the years, it has been evaluated that they were unable to use their resources succesfully and they had to be more productive. The performance of irrigation cooperatives between 2012 and 2020 have been compared with the feasibility reports that have been taken from State Water Works Department. This comparation proved that the profit obtained from agricultural activities per area of irrigation cooperatives was a good indicator. DEAP Data Envelopment Analysis showed that Ören, Aziziye and Çamönü irrigation cooperatives have not experienced water losses. RIS (relative ırrıgation water supply) indicator mean value has been obtained as 1.37 and Selçuk irrigation cooperative was the most succesful in this respect. RWS (relative water supply) mean value of irrigation cooperative has been calculated as 1.63 for the year 2017 and the most succesful cooperative was Çamönü irrigation cooperative in this respect. It has been observed that irrigation cooperatives were succesful in respect to the indicators showing the profit obtained from agricultural activities per area and also the indicator showing the profit obtained by selling water to farmers per unit water distributed to irrigation cooperatives. The conclusion derived from this thesis was that the irririgation cooperatives situated in İzmir should decrease exess water by using water resources more frugally and economically. Bu çalışmada, İzmir ili sınırlarında bulunan sulama kooperatiflerinin performans değerlendirilmesi, 2017 yılı verileri kullanılarak 30 sulama kooperatifi için ve 2012-2020 yılları bazında geçmişe dönük verilerin temin edildiği 11 sulama kooperatifi için yapılmıştır. Tez çalışmasında yer alan sulama kooperatiflerinin performans değerlendirmesi sonucunda, kooperatiflerin verimli çalışıp çalışmadıklarıtesbit edilmiş olup, elde edilen performans değerlendirme sonuçları ile kooperatiflerin birbirleri ile karşılaştırılmaları da yapılmıştır. Bu değerlendirmede IPTRID (Sulama ve Drenaj Araştırmaları ve Teknoloji İçin Uluslararası Program) tarafından önerilen performans göstergelerinden bazıları kullanılmıştır. Ayrıca sulama kooperatiflerinin 2017 ve 2012-2020 bazında performansları, DEAP bilgisayar programını kullanılarak Veri Zarflama Analizi ile de belirlenmiştir. Bu yöntem ile sulama kooperatiflerinin bir yılda fazladan kullanıp kaybettiği su miktarı hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonunda sulama kooperatiflerinin 2012-2020 yılları bazında değerlendirilmeleri neticesinde, birim alana dağıtılan toplam yıllık sulama suyu göstergesi değeri ortalaması 4520 m3/ha, birim alana düşen toplam işletme bakım yönetim masrafı göstergesi ortalama değeri 492 TL/ha, su dağıtımında istihdam edilen her bir kişiye düşen masraf göstergesi ortalaması 20412 TL/kişi, şebekeye alınan birim sulama suyuna karşılık elde edilen ortalama gelir göstergesi değeri 0.25 TL/m3 , birim sulama alanına karşılık elde edilen gelir göstergesi ortalama değeri 42992 TL/ha olarak elde edilmiş olup, sulama kooperatiflerinin Veri Zarflama Analizi ile 2017 yılı verileri ile değerlendirilmesi neticesinde, sulama kooperatifleri teknik etkinlik değerleri ortalaması 0.19olarak elde edilmiş olup, aynı analizin 2012-2020 yılları bazında yapılması sonucunda sulama kooperatifleri ortalama teknik etkinlik değerleri ortalaması 0.79 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlarla, sulama kooperatifleri verimliliklerinin yıllar bazında artmasıyla birlikte, kaynaklarını daha verimli kullanmaları gerektiği belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında sulama kooperatiflerinin 2012-2020 yılları arasındaki performansı, İzmir DSİ 2. Bölge Müdürlüğün'den alınan fizibilite raporları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda sulama kooperatiflerinin birim sulama alanına karşılık elde edilen gelir göstergesi bazındabaşarılıolduğu görülmüştür. Veri Zarflama Analizi ile Ören, Aziziye, Çamönü sulama kooperatiflerinde su girdisinin verimli kullanıldığı tesbit edilmiştir. Sulama kooperatifleri SSTO (sulama suyu temin oranı) değerleri ortalaması 1.37 olurken en başarılı sulama kooperatifi Selçuk sulama kooperatifi olmuştur. Sulama kooperatifleri STO (su temini oranı) değeri, 2017 yılı bazında ortalama 1.63 olarak hesaplanmış olup, en başarılı kooperatif Çamönü sulama kooperatifidir. Sulama kooperatiflerinin birim sulama alanına karşılık elde edilen gelir göstergesi ve şebekeye alınan birim sulama suyuna karşılık elde edilen gelir göstergeleri bağlamında başarılı oldukları ve verimlerinin arttırılması için birim alana tahsis edilen su miktarını azaltıp, su kaynaklarını daha verimli kullanmaları gerektiği sonucuna varılmıştır. Anahtar sözcükler: Su dağıtım performansı, Veri Zarflama Analizi,Su Temini Oranı, Sulama Suyu Temini Oranı.

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    Authors: Aghamaleki Sarvestani, Alborz;

    Die Dissertation ist gesperrt bis zum 17. März 2024 ! Tiere führen komplexe Fortbewegungsaufgaben in Anwesenheit großer neuronaler Regelungsverzögerungen und niedriger zentraler Befehlsaktualisierungsraten aus. Es ist daher überraschend, dass mit Beinen ausgestattete Roboter trotz hoher Ansteuerungsfrequenz und Regelungsverzögerungen im Mikrosekundenbereich immer noch nicht mit Tieren mithalten können in Bezug auf Beweglichkeit, Robustheit, Leistung und Energieeffizienz. Im ersten Teil dieser Arbeit zeigen wir die Grenzen bisheriger Roboterbeine auf und untersuchen Tierbeine um daraus Inspirationen für ein verbessertes Design von Roboter beinen zu ziehen. Wir stellen fest, dass sich beim Anwinkeln bestimmter Gelenke eines toten Tierbeins alle anderen Gelenke koordiniert bewegen, obwohl keine aktive Zentralansteuerung vorliegt. Außerdem haben wir beobachtet, dass Strukturen von Vogelbeinen, je nach Ausrichtung der Fußsegmente, belastbar oder nicht belastbar sind. Auf der Grundlage unserer Erkenntnisse haben wir ein Bein mit mehreren Segmenten entwickelt, welches sich in der Standphase wie ein gefedertes Bein verhält und seine Elastizität vor der Schwungphase über einen Fußstreckermuskel (Kopplungssehne) aufhebt. Unser Roboterbein führt im Gegensatz zu bisherigen Roboterbeinen Fortbewegungsaufgaben mit minimalem Zentralansteuerung-Aufwand der Aktuatoren aus. Darber hinauserreicht dieser neuartige Roboter eine hohe Geschwindigkeit und effiziente Fortbewegung mit kostengnstiger, handelsüblicher Hardware auf der Grundlage eines von der Natur inspirierten Beinentwurfs. Im zweiten Teil dieser Arbeit befassen wir uns mit weiteren Aufgaben der Kopplungs sehne bei unterschiedlichen Ganggeschwindigkeiten. Die Kopplungssehne ist ein Strecker für die Fußgelenke. Zusätzlich zur Kopplung parallel-elastischer Elemente, speichert diese Sehne die Bewegungsenergie während der Standhaltung und gibt die Energie beim Stand-Schwung Übergang wieder frei. Dieser Kopplungsmechanismus trägt dazu bei, dass sich das Bein schneller beugt, bei erhöhter Geschwindigkeit schneller streckt und mit geringerer Energie fortbewegt. Im dritten Teil dieser Arbeit verwenden wir unseren neuartigen Beinentwurf für einen vierbeinigen Roboter als vereinfachtes physikalisches Modell eines vierbeinigen Tieres. Wir untersuchen die Wirkung des Fußgelenkstreckermuskels (Kopplung) beim vierbeinigen Trab. Im Gegensatz zu Zweibeinern, weist ein vierbeiniger Roboter eine unterschiedliche Beinbelastung zwischen dem Vorder- und dem Hinterbein auf. Bei Vierbeinern wie Hunden ist während des Trabgangs die Beweglichkeit der distalen Gelenke des Hinterbeins geringer als die des Vorderbeins. Dieser Unterschied ist auf die Entwicklung der Streckmuskeln an den distalen Gelenken zurückzuführen. Wir zeigen diesen Unterschied anhand unseres vereinfachten physikalischen Robotermodells. Bei der Fortbewegung dreht sich das Fußsegment des Hinterbeins bei gleicher Hüft und Knieposition weniger, da sich der Rumpf in der Standphase nach unten neigt. Infolgedessen gewinnt das vordere Bein über seinen Streckmuskel neunmal mehr Energie zurück als das hintere Bein. Da das Hinterbein beim Gang nicht von der Rotation des Fußsegments profitiert, kann dies eine Ursache dafür sein, warum das Hinterbein bei Tieren während des Fortbewegung weniger Beweglichkeit erfordert. Im letzten Teil dieser Arbeit untersuchen wir die Auswirkung der physikalisch-parallelen Elastizität in Kombination mit aktiver Ansteuerung von leistungsfähigen Roboterbeinen mit zentraler Regelungsverzögerung. Tiere bewegen sich trotz erheblicher sensomotorischer Verzögerungen ihres Nervensystems robust und wendig. Folglich können Robotersensoren und aktuatoren innerhalb weniger Millisekunden abgerufen werden. Bei unbekanntem Aufsetzzeitpunkt kann die Ansteuerung von Laufrobotern jedoch instabil werden, während Tiere davon scheinbar unbetroffen sind. Wir untersuchen diese Diskrepanz und entwickeln ein hybrides System, welches aus einem physikalisch-parallelen Elastizität und einem virtuellen Beinlängen-Regler besteht. Die Implementierung unseres Systems zeigt sich robust gegenüber großen sensomotorischen Verzögerungen und niedrigen Ansteuerungsfrequenzen. Animals perform complex locomotion tasks in the presence of large neurocontrol delays and low central command update rate. It is somewhat surprising that legged robots with high control frequencies and microsecond-range control delays are still unable to compete with legged animals in terms of agility, robustness, performance, and energy efficiency. In the first part of this thesis, we observe the limitations of previous robotic legs and look into the animal leg to draw inspiration and improve robotic leg designs. We observed that when we flex certain joints in the dead animal leg, all other joints move in a coordinated manner, although there is no active central controller. We further observed that birds’ legs structures were loadable or unloadable depending on foot segment orientation. From our observations, we developed a multi-segment leg that behaves like a spring-loaded leg during the stance phase and disengages its elasticity via foot extensor muscle (disengagement tendon) before the swing phase. Unlike previous robotic legs, the robot leg performs locomotion tasks with minimal actuator central control input. Furthermore, this novel robot achieves high speed and efficient locomotion with inexpensive, off-the-shelf hardware based on a Bioinspired leg design. In the second part of this thesis, we take a deeper look into other disengagement tendon tasks under different gait speeds. The disengagement tendon is an extensor muscle for the foot joints. Besides disengaging parallel elasticity, this tendon charges locomotion energy during stance and releases energy during the transition from stance to swing. Therefore, disengagement helps the leg flex faster, have faster leg protraction at high speed, and operate at lower locomotion energy. In the third part of this thesis, we use our novel leg design into a quadruped robot as a simplified physical model of a quadruped animal. We evaluate the effect of foot joint extensor muscle (disengagement) in quadrupedal trot gait. Unlike bipeds, leg loading is different between the front and hind leg in a quadruped robot. Quadruped animals such as dogs have less mobility in their distal joints for the hind leg compared to the front leg during trot gait. This difference is rooted in the development of extensor muscle at distal joints. We show this difference through our simplified physical model (robot). In walking scenarios, the hind leg foot segment rotates less under the same hip and knee position command due to trunk pitch down during the stance phase. As a result front leg recuperate energy nine times more than the hind leg via their extensor muscle. Since the hind leg does not benefit from the rotation of the foot segment during walking, it can be a source of why the hind leg in animals requires less mobility during walking. In the last part of this thesis, we investigate the effect of parallel physical elasticity combined with active control in performance robotic leg under central controller delay. Animals locomote robustly and agile despite significant sensorimotor delays of their nervous system. Robot sensors and actuators can respond within a few milliseconds. However, with unknown touch-down timing, controllers of legged robots can become unstable, while animals are seemingly unaffected. We examine this discrepancy and suggest and implement a hybrid system consisting of a physical parallel elasticity and virtual leg length controller. Our system shows robustness in the presence of high sensorimotor delays and low control frequencies.

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    Authors: Rezzouk, Fatima Zahra;

    [spa] El trigo es un cultivo dominante en el mundo. Su importancia cultural y económica se destaca principalmente en la región Mediterránea, particularmente por lo que se refiere al trigo duro. Sin embargo, la producción del trigo está sujeta con frecuencia a diferentes factores ambientales tal como la variabilidad interanual de las precipitaciones y las temperaturas, lo que se traduce en una escasez de agua. Además, diversos modelos climáticos pronostican que estos eventos ambientales van a empeorar más en el futuro cercano, por lo tanto, desarrollar nuevos cultivares de trigo que muestran una adaptación a la sequía y elevadas temperaturas y que mantengan rendimientos altos en condiciones de cultivo Mediterráneas, permanece en el foco principal de atención de los mejoradores y fisiólogos vegetales. Con este fin, el objetivo principal de la presente tesis ha sido identificar las características ideoIpicas de los cultivares de trigo harinero y duro crecidos en diferentes condiciones Mediterráneas. Para tal fin, se implementó un conjunto de plataformas de fenotipado con el objetivo de evaluar las características de biomasa aérea mediante técnicas de teledetección remota y próxima, y las características de raíces empleando técnicas de fenotipado para su extracción de raíces. Además, se midieron los isotopos estables en diferentes partes de la planta para evaluar tanto el estado hídrico (composición isotópica de carbono) y de nitrógeno (composición isotópica de nitrógeno) del cultivo, como el funcionamiento de las raíces para extraer el agua (composiciones isotópicas de oxígeno e hidrogeno). Los parámetros que se deducen de estas técnicas de fenotipados se combinaron con aquellos de crecimiento (fenología, biomasa y altura de planta) y de los componentes del rendimiento para identificar unas características ideotipicas con alta capacidad de adaptarse a los escenarios Mediterráneos que contribuyan a desarrollar cultivares con alto rendimiento y que estén mejor adaptados a los retos climáticos futuros. En general, la fenología tuvo un papel evidente frente a la adaptación ambiental, además, dependiendo de la temporada de cultivo, los genotipos que rindieron mejor mostraron duraciones de fenología más extendidos durante temporadas húmedas, en cambio, durante temporadas secas, los genotipos con el rendimiento más alto mostraron unas duraciones de días a floración más cortas, seguidas por una duración de llenado de grano más extendida. Además, los modelos de predicción integraron el estado hídrico (a través de la composición isotópica de carbono (dti3C) y la temperatura del dosel vegetal (CTD)) como el factor principal afectando al rendimiento final, seguido por las características de las raíces y el estado de nitrógeno. Los mejores genotipos mostraron menos días entre la siembra al espigado, con un periodo de llenado de granos más largo, y se asociaron a mejores estados hídrico (menor dti3C y mayor CTD) y nitrogenado (mayor altura de plantas y biomasa), asociados a raíces más profundas (menor dti8O y d2H), lo que ha contribuido en un mejor desarrollo de la parte aérea a través de proporcionar mejor extracción de recursos hídricos y de nutrientes. Como consecuencia, estos genotipos mostraron una senescencia retrasada (mejor estado stay green), mayor biomasa aérea y crecimiento y por lo tanto mejores componentes de rendimiento y productividad de granos. Además, las características de las raíces en la capa superficial del suelo han sido afectadas por el manejo de cultivos y variabilidad estacional, debido a la alta plasticidad de este órgano, tal como se ha mostrado con el ángulo de la raíz. Aún así, se puede concluir que, bajo condiciones de riego, los genotipos con mejor rendimiento mostraron un desarrollo de raíz a la vez superficial y más profundo, con raíces más finas para explorar mayor espacio se suelo y extraer agua y nutrientes de forma más eficiente. Sin embargo, bajo condiciones de sequía, los genotipos con mejor rendimiento mostraron ángulos radiculares más cerrados, con raíces más finas lo que sugiere una tendencia a extraer el agua de secciones de suelo más profundas. Además, el análisis de las composiciones isotópicas de oxígeno (dti8O) e hidrogeno (d2H) en diferentes tejidos de la planta mostraron unos procesos de fraccionamiento parecidos en el agua de tejidos, debido a efectos evaporativos. En cambio, en la materia orgánica de tejidos, estos isótopos se comportaron de forma distinta. Las variaciones en la firma isotópica del oxígeno (dti8O) quedaron afectadas por la evaporación, mientras que en la del hidrogeno (d2H), el fraccionamiento se asoció al trofismo de la planta. Finalmente, indicar que los diferentes capítulos que se exponen en esta Tesis han destacado las capacidades y las limitaciones de las técnicas de fenotipado aéreo y de raíces, a la vez que apoyan el empleo de los isótopos estables en los programas de mejora de cultivos en condiciones mediterráneas. [eng] Wheat is a major staple food worldwide. Its cultural and economic importance is mainly highlighted in the Mediterranean region, among other regions of the world. However, wheat production is frequently challenged by environmental factors such as interannual variability in precipitation and temperatures, which translates in further shortage in water and nutrients availability. These environmental events are expected to worsen even more in the near future. Therefore, tailoring wheat cultivars that are simultaneously climate-resilient and high yielding under Mediterranean growing conditions is becoming a main focus of breeders and researchers. To this end, the main objective of the present dissertation was to identify ideotypic characteristics of wheat cultivars grown under different Mediterranean conditions through the implementation of diverse phenotyping approaches, targeting the aboveground biomass using remote and proximate sensing techniques, and the belowground biomass using shovelomics and soil coring techniques. These phenotypical platforms were further combined with stable isotopes as physiological traits assessing water and nitrogen status in different plant tissues and soil profile, as well as crop growth traits, mainly phenology, biomass and plant height, and yield components to assess potential traits to breed for in the selected idiotypic traits. Overall, phenology had a clear role in drought adaptation under the Mediterranean conditions, under wet seasons phenological durations were longer in high yielding genotypes, whereas under dry seasons, shorter days to anthesis followed by longer grain filing period were the characteristics shown by high yielding genotypes. Furthermore, predictive models integrated water status indicators (carbon isotope composition (dti3C) and canopy temperature depression (CTD)) as main explicative variables to grain yield, followed by root traits and nitrogen status. The best yielding genotypes were associated with shorter days to heading, better water status mainly through lower dti3C and higher CTD, and higher nitrogen status as demonstrated through higher growth traits (plant height and biomass), delayed senescence (higher stay green status), but also to deeper root development as shown by lower dti8O and d2H, thinner roots and root biomass distribution across soil profile. These traits altogether provided the needs in water ad nutrient sources for plant growth, and translated to higher growth, longer grain filling, better photosynthesis activities and therefore higher productivity. Furthermore, depending on water availability (irrigation vs rainfed), roots traits in the upper soil demonstrated a plastic response to their targeted environment. When support irrigation is supplied, the best yielding genotypes exhibited a dual root development with a shallower root angle and thin roots that explore the superficially and in deeper soil sections for water and nutrients capturing. In contrast, under rainfed conditions, a deep rooting is observed with steeper root angle, and thinner roots with are thinner with tendencies to extract water from deeper soil levels. Moreover, oxygen (dti8O) and hydrogen (d2H) isotope analyses of different plant tissues demonstrated similar fractionation pattern associated with evaporative processes in water tissues, whereas in the organic matter of the plant tissues, variations in dti8O were driven by evaporation, and variations in d2H values in tissues were associated with plant trophism. Chapters along this work highlighted the advantages and the limitations of shoot and root phenotyping techniques and proposed the stable isotopes as potential phenotyping traits to consider in breeding programs under Mediterranean conditions.

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  • Authors: Denis, Nathanaël;

    IoT devices represent one of the major targets for malicious activities. The grounds for this are manifold: first, to reduce the cost of security, manufacturers may sell vulnerable products, leaving users with security concerns. Second, many IoT devices have performance constraints and lack the processing power to execute security software. Third, the heterogeneity of applications, hardware, and software widens the attack surface.As a result, IoT networks are subject to a variety of cyber threats. To counter such a variety of attacks, the IoT calls for security and privacy-preserving technologies.For privacy concerns, usage control grants the users the power to specify how their data can be used and by whom. Usage control extends classic access control by introducing obligations, i.e., actions to be performed to be granted access, and conditions that are related to the system state, such as the network load or the time.This thesis aims at providing answers to the challenges in the Internet of Things in terms of performance, security and privacy. To this end, distributed ledger technologies (DLTs) are a promising solution to Internet of Things constraints, in particular for micro-transactions, due to the decentralization they provide. This leads to three related contributions:1. a framework for zero-fee privacy-preserving transactions in the Internet of Things designed to be scalable;2. an integration methodology of usage control and distributed ledgers to enable efficient protection of users' data;3. an extended model for data usage control in distributed systems, to incorporate decentralized information flow control and IoT aspects.A proof of concept of the integration (2) has been designed to demonstrate feasibility and conduct performance tests. It is based on IOTA, a distributed ledger using a directed acyclic graph for its transaction graph instead of a blockchain. The results of the tests on a private networkshow an approximate 90% decrease in the time needed to push transactionsand make access decisions in the integrated setting.; Les objets connectés représentent l'une des principales cibles de la cybercriminalité. Les raisons en sont multiples : d'abord, pour limiter le coût de la sécurité, les fabricants peuvent vendre des produits vulnérables avec des failles de sécurité. Deuxièmement, de nombreux objets connectés sont soumis à des contraintes de performance et ne disposent pas de la puissance nécessaire pour exécuter des logiciels de sécurité. Enfin, l'hétérogénéité des applications, du matériel et des logiciels élargit la surface d'attaque.Pour parer à ces menaces, l'Internet des Objets (IoT) a besoin de technologies de sécurité et de préservation de la vie privée sur mesure.En ce qui concerne la protection de la vie privée, le contrôle d'usage donne aux utilisateurs la possibilité de spécifier comment leurs données peuvent être utilisées et par qui. Le contrôle d'usage étend le contrôle d'accès classique en introduisant des obligations, c'est-à-dire des actions à effectuer pour obtenir l'accès, et des conditions qui sont liées à l'état du système, comme la charge du réseau ou le temps.Cette thèse vise à apporter des réponses aux défis de l'internet des objets en termes de performance, de sécurité et de respect de la vie privée. Pour cela, les registres distribués (DLT) constituent, de par leur caractère décentralisé, une solution prometteuse aux contraintes de l'internet des objets, en particulier pour les micro-transactions. Cela se traduit par trois contributions:1. un ensemble de technologies pour des transactions sans frais préservant la vie privée, conçu pour passer à l'échelle;2. une méthode d'intégration du contrôle d'usage et des registres distribués pour permettre une protection efficace des données des utilisateurs;3. un modèle étendu pour le contrôle d'usage dans les systèmes distribués, afin d'y ajouter le contrôle de flux décentralisé et les aspects liés à l'internet des objets.Une preuve de concept de l'intégration (2) a été mise en place pour démontrer la faisabilité et effectuer des tests de performance. Elle s'appuie sur IOTA, un registre distribué qui utilise un graphe orienté acyclique pour son graphe de transactions au lieu d'une blockchain. Les résultats des tests de performance sur un réseau privé montrent une diminution d'environ 90% du temps nécessaire pour effectuer des transactions et pour évaluer des politiques de contrôle d'usage, dans le cas où ce dernier est intégré au réseau.

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    Authors: Estévez, José;

    The retrieval of vegetation biophysical variables from satellite and airborne optical data usually takes place after atmospheric correction (AC). However, it is also possible to retrieve them directly from top-of-atmosphere (TOA) radiance data if algorithms account for variability in the atmosphere. In this context, hybrid methods are of interest for building more efficient and robust retrieval models as they combine the advantages of physically-based radiative transfer models (RTMs) with the flexibility of machine learning (ML) regression algorithms. For this reason, this Thesis aimed to develop Gaussian process regression (GPR)-based hybrid models for the retrieval of essential crop traits applicable to Sentinel-2 (S2) TOA data (L1C product). Another objective was the optimization of the GPR models and the further integration into GEE for large-scale mapping. To achieve this, GPR and variational heteroscedastic GPR (VHGPR) models were trained on a look-up table (LUT) of TOA radiance data and associated input variables simulated using the coupled leaf-canopy-atmosphere RTM PROSAIL-6SV. They were also trained with a bottom-of-atmosphere (BOA) LUT from PROSAIL. The models were then applied to cloud-free S2 L1C (TOA) and L2A (BOA) reflectance products for mapping leaf chlorophyll content, leaf water content, leaf dry matter content, fractional vegetation cover, leaf area index (LAI), and upscaled leaf biochemical compounds, i.e., canopy chlorophyll content, canopy water content, and canopy dry matter content. VHGPR delivered superior accuracies and lower uncertainties than GPR for LAI estimations at BOA and TOA scales when validated against an in situ dataset over Marchfeld agricultural site. Validation using the Munich-North-Isar site showed consistent performance between BOA and TOA, with canopy-level variables outperforming leaf-level variables. Accuracy increased using TOA data instead of BOA data. A successful reduction of the training dataset by 78% was achieved by applying the Active Learning technique Euclidean distance-based diversity (EBD). The optimized EBD-GPR models demonstrated highly accurate validation results for LAI and upscaled leaf variables against the MNI site, with normalized root mean square errors (NRMSE) from 6% to 13%. However, when validated against an independent dataset from the Italian Grosseto site, the models showed moderate-to-good performances for canopy-level variables, with NRMSE ranging from 14% to 50%, but failed for leaf-level estimates. Finally, using GEE, the TOA-based mapping was applied over the entirety of Germany at 20 m spatial resolution including information about prediction uncertainty. In summary, this Thesis demonstrated that essential crop traits can be retrieved from TOA radiance data, thus avoiding the critical AC step. The optimization and integration of ML-based hybrid models in a cloud-based computing platform proved automated fast mapping directly from S2 TOA data from local to large-scale.

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529 Research products
  • Authors: Loghin, Ana-Maria;

    Hochauflosende Satellitensensoren mit ihrem effizienten weltweiten Aufnahmemöglichkeiten sind eine wertvolle Quelle für Geodatenanwendungen, die eine großflächige Abdeckung und hohe zeitliche Auflösungen erfordern, wie zum Beispiel: die Überwachung von Umweltkatastrophen, Stadtplanung, Veränderungsdetektion, Navigationsunterstützung, Umwelt- und hydrologische Modellierung.Allerdings reicht die alleinige zweidimensionalen Bildinformationen zur Beurteilung unterschiedlicher spezifischer Situationen oft nicht aus. Daher ist eine dreidimensionale Rekonstruktion der abgebildeten Szene erforderlich. Durch die Kombination des 2D-Bildinhalts mit der rekonstruierten 3D-Geometrie kann eine verbesserte Basis für verschiedene Anwendungen erreicht werden. Das führt zu einem besseren Verständnis der beobachteten Szene. Dies ist mit den heutigen hochflexiblen Sensoren möglich, die Satellitenbilder aus mehreren Ansichten über denselben Interessenbereich während eines einzigen Durchgangs aufnehmen können.Während sich viele Forschungsarbeiten mit dem spektralen 2D-Inhalt optischer Satellitenbilder befassen, ist das Thema der 3D-Untersuchungen erheblich kleiner. Angesichts des geringen Forschungstätigkeiten in dieser Richtung zielt diese Arbeit darauf ab, das Wissen über das 3D-Potenzial von hochauflosenden Satellitenbildern zu erhöhen und zu erweitern. Das Ziel dieser Dissertation ist die automatische 3D-Informationsextraktion und Klassifizierung von natürlichen und bebauten Gebieten aus Stereo/Tri-Stereo-Szenen von Pléiades und WorldView-3 Satellitenbildern, um das Potenzial und die Grenzen hervorzuheben und einen tiefen Einblick von hochauflosenden-Sensoren zu erhalten.Die Arbeit der Dissertation fokussiert sowohl auf methodische Entwicklungen als auch auf beschreibende Aspekte zur Verbesserung und zu einem besseren Verständnis des aktuellen Zustands der erreichbaren 3D-Informationen aus hochauflosenden Satellitenbildern. Diese sind insbesondere mit den folgenden wissenschaftlichen Zielen verbunden: (a) 3D-satellitenbasierte Punktwolkenrekonstruktion und Genauigkeitsanalyse von Höhenmodellen; (b) Satellitenbild-Geometriekorrektur basierend auf hochauflosenden Höhenmodellen; (c) Verbesserung der Orthofotoqualität; (d) Analyse der Klassifikationsleistung; und (e) Potenzial für die 3D-Rekonstruktion kleiner, isolierter Objekte. Ein Nebenfokus liegt auf der Beschreibung eines photogrammetrischen Arbeitsablaufs für die 3D-Informationsextraktion aus hochauflosenden Satellitenbildern und auf der Objektsichtbarkeitsanalyse basierend auf den Geometrieerfassungsparametern.Praktische Beispiele für die Extraktion von 3D-Informationen werden in vier unterschiedlichen Gebieten mit unterschiedlichen topografischen Eigenschaften und Landbedeckung analysiert: ländliche, städtische, offene landwirtschaftliche Felder, Grasland, Wälder, und Berggebiete. Die durchgeführten Experimente zeigen vermutliche Vibrationen des Satellitensensors (Jitter-Effekt), die durch die schnelle Drehung von einer Blickrichtung in die andere verursacht werden und von den mitgelieferten rationalen Polynomkoeffizienten (RPC) nicht erfasst werden konnten. Es wird eine neue Methode eingeführt, die die Geometrie von Satellitenbildern basierend auf der Rückprojektion von reale und Referenzhöhen unter Verwendung von Bias-korrigierten RPCs optimiert. Neben Methoden zur Verbesserung der geometrischen Genauigkeit und Qualität von satellitengestützten Höhenmodellen und Orthofotos wurde besonderes Augenmerk auf feinste Details gelegt, die in den photogrammetrisch abgeleiteten Höhenmodellen abgebildet werden können.Indem sie die erreichbare 3D-Informationsextraktion aus Pléiades- und WordView-3 Stereo/Tri-Stereo-Bildern ansprechen, bringen diese Beiträge neue Einblicke in das Forschungsthema und tragen dazu bei, das 3D-Wissenspotenzial von hochauflosenden Satellitenbildern zu erhöhen und zu erweitern. Very High Resolution (VHR) satellite sensors with their efficient worldwide acquisition capabilities are a valuable source for geospatial applications requiring large-scale coverage and high temporal resolutions, such as: disaster monitoring, urban management, change detection, navigation support, environmental and hydrological modelling. However, the purely two-dimensional image information is often not sufficient for assessing different specific situations and therefore a three-dimensional reconstruction of the depicted scene is necessary. By combining the 2D image content with the 3D reconstructed geometry, improved baselines for various applications can be achieved, leading to a better understanding of the observed scene. This is possible with the today’s high agile sensors able to acquire multi-view satellite image collections over the same area of interest during a single pass. While many research papers address the spectral 2D content of optical satellite images, the 3D capability exploration topic is significantly reduced. Given the low amount of research in this direction, the aim of this dissertation is to increase and expand the knowledge regarding the 3D potential of VHR satellite imagery. The focus falls on the automatic 3D information extraction and classification of natural and developed areas from stereo/tri-stereo scenes of VHR satellite images from Pléiades and WorldView-3 in order to highlight and to get a deep insight into the potential and limitations of VHR sensors.The research in this dissertation focuses on both methodology developments and descriptive aspects for improving and better understanding the actual state of the achievable 3D information from VHR satellite imagery, specifically associated with following scientific objectives: (a) 3D satellite-based point cloud reconstruction and accuracy analysis of elevation models; (b) satellite image geometry correction based on high resolution elevation models; (c) orthophoto quality improvement; (d) classification performance analysis; and (e) potential for 3D reconstruction of small, isolated objects. A side focus is also paid on the description of an end-to-end photogrammetric workflow for 3D information extraction from VHR satellite imagery and on object visibility analysis based on satellite image acquisition geometry parameters.Practical examples for 3D information extraction are analysed in four distinct areas with various topographic characteristics and land coverage: rural, urban, open agricultural fields, grasslands, forests, and mountainous areas. Conducted experiments reveal possible vibrations of the satellite sensor (jitter effect), caused by the fast rotation from one viewing direction to another, which could not be captured by the provided Rational Polynomial Coefficients (RPCs). A new method is introduced that optimizes the geometry of satellite images based on the back-projection of actual and reference elevations, by means of bias-corrected RPCs. Besides methods for improving the geometric accuracy and quality of satellite-based elevation models and orthophotos, special attention was accorded to the finest details that can be mapped in the photogrammetrically derived elevation models.By addressing the 3D achievable information extraction from Pléiades and WordView-3 stereo/tri-stereo imagery, these contributions bring new insights to the research topic and can help to increase and expand the knowledge regarding the 3D potential of VHR satellite imagery.

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  • Authors: Bassin, Claire;

    This thesis looks at the auditing profession and its perception of three recent changes that are profoundly altering the way it practises and could call into question the quality of auditing, a subject widely studied in academic literature without a consensus on its definition. However, the need for financial auditing to be of "high quality" is widely accepted, particularly as the statutory auditor certifies the annual accounts on which financial decisions are based. However, little research has been carried out into the conditions under which statutory auditors practice their profession. In this thesis, we show how the profession of statutory auditor has evolved in the wake of major changes linked to legislation, the health crisis and technological developments. We present the evolution of the main characteristics of this profession. One of these is the fact that, in recent years, a number of changes have affected the nature and scope of auditors' missions.We have selected three recent changes that have had a complementary impact on the profession. We look at how auditors perceive these changes, and what impact they have had on their firms and on the audit market in general.This thesis devotes a chapter to each of these three changes. The first article examines the effects of the PACTE Act on the legal auditing profession. Through a qualitative study based on interviews and a questionnaire, we show why, according to some statutory auditors, the PACTE law poses a danger to audit quality. Our results show that the lack of consultation prior to the law's adoption has particularly offended auditors. Moreover, among the consequences of the law, the ALPE mission is widely rejected by auditors. The second article looks at the impact on statutory auditors of the switch to telecommuting during the health crisis. Using interviews with auditors and an inductive approach, we show that telecommuting has three consequences for audit quality. Firstly, relations with clients deteriorate, and a loss of "soft" information is to be deplored. Secondly, human relations within the firm are altered, with negative impacts on staff training and team management. Finally, the balance of employees' lives is also impacted, with rather positive consequences.The third article deals with a change in the way auditors work, through the digitization of their practices. While Big firms have already been studied, our research is the first to focus on Non-Big firms. Following exploratory interviews with auditors from mid-sized and small firms, we developed a questionnaire. The results obtained help us to better define digitization in firms, to understand which elements auditors include behind the notion of " digitization ", and to situate firms' progress on each of these elements. In addition, we show that digitization has definite advantages and is bringing about a beneficial evolution in the profession. However, certain fears emerge from our results, and the future of the profession seems to be in doubt. This thesis confirms that the legal auditing profession is at a key stage in its history. A number of recent changes have altered its practices, and the future of firms - and of the profession more generally - seems to depend on how they manage these changes and reinvent themselves.; Cette thèse s’intéresse à la profession d’auditeur et à sa perception de trois changements récents qui modifient en profondeur ses modalités d’exercice et pourraient remettre en question la qualité de l’audit, sujet largement étudié dans la littérature académique sans que sa définition ne fasse consensus. Pour autant la nécessité que l’audit financier soit « de qualité » est largement acceptée notamment car l’auditeur légal certifie les comptes annuels sur lesquels les décisions financières sont fondées. Or, peu de recherches s’intéressent aux conditions d’exercice de la profession d’auditeur légal. Dans cette thèse, nous montrons comment la profession d’auditeur légal a évolué suite à des changements majeurs liés à la législation, la crise sanitaire et l’évolution technologique. Nous présentons l’évolution des principales caractéristiques de cette profession. L’une d’elle est le fait d’avoir connu, ces dernières années, plusieurs changements qui modifient la nature et l’ampleur de la mission des auditeurs.Nous retenons trois changements récents ayant impacté la profession de natures complémentaires. Nous étudions comment les auditeurs perçoivent ces changements et quel est leur impact pour leur cabinet et plus généralement pour le marché de l’audit. Cette thèse consacre un chapitre à chacun des trois changements. Dans un premier article, les effets pour la profession d’auditeur légal de la loi PACTE sont étudiés. A travers une étude qualitative réalisée à partir d’entretiens et d’un questionnaire, nous montrons pourquoi la loi PACTE présente, selon certains auditeurs légaux, un danger pour la qualité de l’audit. Nos résultats soulignent que le manque de concertation, en amont de l’adoption de la loi, a particulièrement heurté les auditeurs. De plus, parmi les conséquences de la loi, la mission ALPE est largement rejetée par les auditeurs. Le deuxième article s’intéresse aux conséquences du passage au télétravail, lors de la crise sanitaire, sur les auditeurs légaux. Grâce à des entretiens menés avec des auditeurs et à travers une démarche inductive, nous montrons que le télétravail a trois conséquences pour la qualité de l’audit. D’abord, les relations avec les clients sont dégradées et une perte de l’information dite « soft » est à déplorer. Ensuite, les relations humaines au cabinet sont modifiées avec des impacts négatifs sur la formation des collaborateurs et le management des équipes. Enfin, l’équilibre de vie des collaborateurs est également impacté avec des conséquences plutôt positives. Le troisième article traite d’un changement dans les modalités de travail des auditeurs à travers la digitalisation de leurs pratiques. Si les cabinets dits Big ont déjà fait l’objet d’étude sur ce sujet, notre recherche est la première à se consacrer aux cabinets dits Non-Big. Après des entretiens exploratoires menés auprès d’auditeurs de cabinets de taille intermédiaire ou de petite taille, nous avons élaboré un questionnaire. Les résultats obtenus permettent de mieux définir la digitalisation dans les cabinets, à comprendre quels éléments les auditeurs incluent derrière la notion de « digitalisation » et à situer l’avancement des cabinets sur chacun de ces éléments. De plus, nous montrons que la digitalisation présente des avantages certains et permet une évolution bénéfique de la profession. Cependant, certaines craintes émergent de nos résultats et l’avenir de la profession semble être questionné. Cette thèse confirme donc que la profession d’auditeur légal est à une étape clef de son histoire. Plusieurs changements récents ont modifié ses pratiques et l’avenir des cabinets, et plus largement de la profession, semble lié à leur façon de gérer les changements à se réinventer.

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  • Authors: Dantec, Ewen;

    National audience; Humanoid robotics has been a very active field of research for the past decades, with important contributions in various scientific areas such as control engineering, biomechanics, computer science and mathematics. Nevertheless, performing reliable biped locomotion in generic environments still remains a challenge due to the real-time constraints and non-convexity of the problem. Because of previous technological limits, early works on walking robots have relied on template models and simplified dynamics. Given the steady increase in hardware computing capacities, complex control designs taking into account the whole-body dynamics of the system is becoming possible. On the other hand, predictive control algorithms based on trajectory optimization over a given preview window are proven to be a viable and robust solution for agile locomotion.This thesis aims at implementing a whole-body predictive control framework for generic locomotion on real-world torque-controlled humanoid robots. Our controller was systematically tested on the torque-controlled robot Talos, a heavy humanoid platform with 32 actuated joints. Given the high complexity of the model, the computation frequency of our optimization solver cannot match the low-level control frequency of current robotics systems. To mitigate this issue, a first order feedback policy based on the solver sensitivities has been designed to approximate the high-level optimal command at the actuation frequency. In a second step, a 3-D walking controller for uneven terrain crossing is introduced and discussed. Two different heuristics were used to compute feet trajectories during locomotion: one based on pre-computed splines and one leveraging a height map of the environment that penalizes the flying foot velocity with respect to its height. The second heuristic allows to reduce the feet impedance and to perform push recovery in real time. Both heuristics have been combined with a high-level contact planner that generates optimal contact sequences in cluttered environments. Finally, to overcome the inherent non-convexity of planning scenarios with obstacles, a memory of motion was used to warm-start the solver and speed up its convergence.; Depuis plusieurs décennies, la robotique humanoïde s'est révélée être un domaine de recherche très actif avec des contributions importantes dans divers domaines scientifiques tels que l’ingénierie de contrôle, la biomécanique, l’informatique et les mathématiques. Néanmoins, parvenir à générer une locomotion bipède fiable dans des environnements génériques reste un défi en raison des contraintes temps réel du système et de la non-convexité du problème. A cause des limites technologiques présentes il y a quarante ans, les premiers travaux sur les robots marcheurs se sont appuyés sur des modèles et des dynamiques simplifiées. Compte tenu de l’augmentation constante des capacités de calcul de nos ordinateurs, des schémas de contrôle plus complexes tenant compte de la dynamique du corps complet deviennent possibles. D’autre part, les algorithmes de contrôle prédictif basés sur l’optimisation de la trajectoire future s'imposent de plus en plus comme une option viable et robuste pour la locomotion agile.Cette thèse vise à mettre en oeuvre une approche corps complet de la locomotion bipède à travers le prisme des méthodes de contrôle predictif. L'approche a été implémentée sur le robot Talos, un humanoïde lourd contrôlé en couple et possédant 32 joints actionnés. Compte tenu de la grande complexité du modèle, la fréquence de recalcul de notre solveur optimal est trop faible par rapport à celle du contrôle de bas niveau des plateformes robotiques actuelles. Pour atténuer ce problème, une politique de rétroaction de premier ordre basée sur les sensibilités du solveur a été conçue afin d'approximer la commande optimale à la fréquence des actionneurs. Dans un deuxième temps, un contrôleur de marche adapté à la locomotion en terrain accidenté est introduit puis discuté. Deux heuristiques différentes ont été utilisées pour calculer les trajectoires des pieds pendant la marche: la première est basée sur des splines pré-définies, la seconde utilise une carte de hauteur de l’environnement qui pénalise la vitesse du pied en vol par rapport à sa hauteur. La seconde heuristique permet de réduire l’impédance des pieds et d’effectuer des mouvements de rééquilibre après poussée en temps réel. Les deux heuristiques ont été combinées avec un planificateur de contact de haut niveau capable de définir des séquences de contact optimaux dans des environnements encombrés. Enfin, pour surmonter la non-convexité inhérente aux scénarios de planification comportant des obstacles, une mémoire du mouvement a été implémenter pour initialiser le solveur et accélérer sa convergence.

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  • Authors: Langer, Edith;

    Roboter sind längst in der Industrie, aber auch im alltäglichen Leben angekommen. Obwohl Aufgaben wie Staubsaugen gut bewältigbar sind, stoßen autonome Roboter selbst bei scheinbar einfachen Aufgaben wie etwa Zimmer aufräumen oder das Befüllen eines Geschirrspülers an ihre Grenzen.Ein Grund dafür ist die dynamische Umgebung und das notwendige, stets aktualisierte Verständnis darüber.Dabei ist die Detektion aufgabenrelevanter Objekte essentiell für weitere Schritte wie etwa Objektwiedererkennung und -manipulation.Verfügbare lernbasierte Systeme zur Objektdetektierung erzielen gute Ergebnisse, wenn Trainings- und Testdaten aus der gleichen Verteilung stammen und alle Objekte im Voraus bekannt sind.Allerdings treffen diese Voraussetzungen für viele Umgebungen und Aufgaben nicht zu. Es ist daher essentiell, dass Roboter sich auch in nicht abgeschlossenen Umgebungen (open world) zurechtfinden und Objekte detektieren können, die sie noch nie zuvor gesehen haben.Eine wichtige zu klärende Frage ist, wo in der Umgebung ein Roboter sinnvollerweise nach Objekten suchen soll.Die in dieser Arbeit vorgestellten Methoden ermöglichen dem Roboter sowohl die kontinuierliche Erkundung der open-world Umgebung als auch die Detektierung der darin befindlichen Objekte, sollten diese neu sein oder ihre Position verändert haben.Um die Methoden nicht nur auf Tischszenen zu beschränken, sondern auch auf größere Umgebungen anzuwenden, wie zum Beispiel ganze Räume, sind 3D-Rekonstruktionen eine gängige Wahl.Rekonstruktionen werden verwendet, um einen bestimmten Zustand der Umgebung als Referenz zu speichern und diesen mit zukünftigen Zuständen zu vergleichen. Auf diese Weise werden Veränderungen in der Umgebung sichtbar, die potenziell interessante Objekte darstellen.Die erste vorgestellte Methode detektiert Objekte, indem sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommene, voxelbasierte Rekonstruktionen einer Umgebung miteinander vergleicht.Der Vorteil gegenüber anderen Arbeiten besteht darin, dass dies gänzlich nebenbei erfolgen kann, während der Roboter sich im Raum bewegt und eine andere Aufgabe durchführt.Um die Unterschiede in einer Umgebung und damit die Objektdetektierung robust gegenüber unbedeutenden Veränderungen zu machen, wie zum Beispiel geringfügige Bewegungen von Möbeln, unterteilt der zweite Ansatz in dieser Arbeit die Umgebung in semantisch sinnvolle Einheiten, welche dann unabhängig abgearbeitet werden.Dieses Konzept bildet die Grundlage für die dritte Methode, bei der ein Merkmalsdeskriptor verwendet wird, um zu unterschiedlichen Zeitpunkten detektierte Objekte zu vergleichen und sie entweder als statisch, verschoben, entfernt oder neu zu kategorisieren.Ein wichtiger Beitrag dieser Arbeit ist der neue Datensatz ObChange. Er eignet sich besonders zur quantitativen Auswertung von Methoden, welche Objekte durch den Vergleich zweier Umgebungszustände detektieren.Der Datensatz besteht aus Rekonstruktionen von realen Umgebungen zu verschiedenen Zeitpunkten, die mit einem Roboter aufgenommen wurden und in denen kleine Objekte annotiert sind.Bislang gibt es keinen anderen veröffentlichten Datensatz, der all diese Eigenschaften vereint.Basierend auf ObChange erzielt die vorgestellte Objektdetektierungsmethode, welche semantische Information zur Partitionierung einer Umgebung verwendet, bessere Ergebnisse als globale Vergleichssmethoden.Darüber hinaus verwenden wir den Datensatz, um unsere Methode, welche nicht nur Objekte detektiert sondern diese auch zwischen zwei Zeitpunkten abgleicht und kategorisiert, zu evaluieren. Die Ergebnisse werden mit einer leicht abgeänderten Form einer kürzlich vorgestellten Arbeit, welche lernbasierte Objektdetektoren verwendet, verglichen.Selbst wenn nur die im Trainingsset verwendeten Objekte berücksichtigt werden, schneidet der lernbasierte Ansatz schlechter ab.Zusätzlich zu den erzielten Ergebnissen der vorgestellten Methoden auf ObChange, zeigen wir mit durchgeführten Roboterexperimenten, dass die Ansätze auch in der echten Welt anwendbar sind. Deploying robots in homes to fulfill advanced tasks such as tidying up or filling the dishwasher, requires the capability to understand and adapt to changing environments. Detecting task-relevant objects is a key aspect for further steps such as object recognition and manipulation. Available learning-based object detectors achieve reasonable results when training and test data stem from the same distribution and all objects are known in advance. However, in an open-world setting, it is not enough to handle known objects, the robot also needs to detect objects it has never seen before. Another important aspect of object detection is the question of where in the environment it makes sense for a robot to look for objects. The proposed methods in this thesis not only support the robot in exploring the environment continuously but also perform tasks such as open-world object change detection. Due to the interest in not only table-top scenes but larger entities such as full rooms, 3D reconstructions are a common choice to represent environments.Reconstructions are used to store a specific state of the environment as a reference for future comparisons to the current state. This reveals changes in the environment depicting potentially interesting objects. While the first presented method uses voxel-based differencing to detect novel objects, the advantage compared to other works is that the current recording of the environment is created on-the-fly while the robot moves around to fulfill an unrelated task. In order to make differencing robust against insignificant changes in the environment, such as small movements of furniture, the second approach exploits semantic segmentation allowing the division of the environment into meaningful parts.This concept builds the basis for the third approach where a point pair feature descriptor is used to match detected objects from different timestamps and categorize them either into static, moved, removed, or novel. For qualitative evaluation, and as part of the contribution of this thesis, we create the new dataset ObChange, which is specifically designed for detecting changes on the object-level.The dataset provides real-world environment reconstructions from different timestamps acquired with a robot and where small objects that change are annotated.Until now no other publicly available dataset combines all of these characteristics. We use ObChange to show that our method using semantic segmentation to partition an environment achieves superior object detection results compared to global differencing methods. Furthermore, we use the dataset to compare our object detection and matching method against an adaption of recently published learning-based work. Even when only considering objects presented in the training set, the baseline falls behind our approach when considering real-world scenarios. Additionally, real-world robot experiments demonstrate the applicability of the proposed methods.

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    Authors: Münd, Benjamin;

    Der Konzern CNH Industrial beinhaltet drei Marken, die landwirtschaftliche Maschinen produzieren. Diese sind Case IH, Steyr und New Holland. Durch Fusionen und Zusammenschlüsse in der Vergangenheit wurden diese ehemals eigenständigen Hersteller in eine Firma überführt. Um die Profitabilität des neu gegründeten Konzerns zu steigern, wurden damals wie heute Synergien genutzt, die Produktionskomplexität reduziert und vermehrt auf Plattformlösungen mit einer hohen Anzahl an identischen Teilen gesetzt. Durch diesen Harmonisierungsprozess wurde zum einen die Markendifferenzierung, aber auch die Produktdifferenzierung der drei Marken bei dem Portfolio der Traktoren ab 51 PS stark eingeschränkt. Dies führte zu einer höheren Vergleichbarkeit und folglich zu einem stärkeren Wettbewerb zwischen den drei Marken, der insbesondere durch die Struktur des Vertriebsnetzwerkes verstärkt wird. Während Case IH & Steyr sich den gleichen Vertriebspartnerkanal teilen, unterhält New Holland einen vollständig getrennten Vertriebskanal. Dies führt zu einem starken Wettbewerb zwischen den Handelspartnern innerhalb des Konzerns, da jeder Vertriebspartner nach seinem eigenen wirtschaftlichen Erfolg strebt und somit im Markt als Konkurrent auftritt. Durch den internen Wettbewerb zwischen den 3 Schwestermarken wird der Wettbewerb zu anderen Marken außerhalb des CNH Industrial Konzerns geschwächt, was interne Kannibalisierungseffekte nach sich zieht und die Profitabilität der drei Marken, der Vertriebspartner und CNH Industrial im Allgemeinen gefährdet. Der Wandel in der europäischen Landwirtschaft führt zu größeren Betrieben und damit einhergehend zu geringeren Zulassungszahlen für Traktoren, was den Wettbewerb zwischen den Traktorenherstellern zusätzlich intensiviert. Eine Befragung von Landwirten und landwirtschaftlichen Lohnunternehmern aus Deutschland, dem Vereinigten Königreich und Frankreich zeigt, dass eine Marken- und Produktdifferenzierung sinnvoll wäre und einen nachhaltigen Mehrwert für alle drei Marken und den Mutterkonzern CNH Industrial schaffen würde. Aufgrund der traditionsreichen Geschichte aller drei Marken und der langjährigen Kundenbeziehungen ist eine Fusion zu einer CNH Industrial-Marke nicht effizient und zielführend. Es ist wichtig, für jede Marke die richtige(n) Kundengruppe(n) zu identifizieren, die Anforderungen der Kunden zu kennen und die passenden Produkte und technischen Lösungen anzubieten. Das Netzwerk an Vertriebspartnern ist dabei ein entscheidender Erfolgsfaktor für eine effiziente Marktbearbeitung. Die Professionalität der Händler bestimmt maßgeblich den Erfolg einer Traktormarke und ihrer Produkte am Markt und die Wahrnehmung der Traktoren durch Landwirte und Lohnunternehmer. Die Professionalisierung des Handels sowie eine gute Zusammenarbeit zwischen Hersteller und Vertriebspartner sind unerlässlich. Auch das Land, in dem die Produktion der Traktoren stattfindet, hat einen erhebliche Einfluss auf die Kundenwahrnehmung und Wertschätzung. „Made in Germany“ ist nach wie vor ein Qualitätsmerkmal und erklärt teilweise die hohe Wertschätzung der Kunden gegenüber Fendt und John Deere als Premium-Traktoren für professionelle Landwirte und Lohnunternehmer. Steyr, als eine Marke von CNH Industrial, die ausschließlich Traktoren herstellt, hat das Potential sich zu einer Premium-Traktorenmarke in Europa zu etablieren. Aufgrund geringer negativer Konnotationen der Kunden und einer traditionsreichen Vergangenheit hat die Marke eine gute Ausgangslage dieses Ziel zu erreichen. Abschließend kann gesagt werden, dass es vielfältige Möglichkeiten gibt, eine Differenzierung zu erreichen, die von den Kunden auch als solche wahrgenommen wird. Einige Maßnahmen sind jedoch nur mittel- und langfristig realisierbar. Eine Produktdifferenzierung ist sinnvoll, um eine breite Kundenbasis zu erreichen. Unbestritten ist allerdings, dass eine Produktdifferenzierung mit hohen Investitionen verbunden ist. Ob es für die CNH Industrial Gruppe wirtschaftlich nachhaltig ist, muss noch evaluiert werden. CNH Industrial unites three agricultural brands, Case IH, Steyr and New Holland. With miscellaneous mergers in the past, these former independent manufacturers of agricultural equipment were combined in one company. A lot of synergies were used and are still being used to maximize the profit of the parent company CNH Industrial and to reduce complexity. Through this harmonization process, the tractor models of the three brands became more and more similar with less distinctive features which leads to a high comparability of the brands Case IH, Steyr and New Holland and its tractor product line up above 55 hp. This results in a strong competition between these brands because in most countries the dealer network is separated for New Holland and Case IH/Steyr and every distribution partner is independent and strives for their own profitability. Due to this, the internal competition prevents external competition with tractors from other manufacturers, which generates cannibalization effects and reduces the profit of the three brands, CNH Industrial and the dealers. Structural changes in the European agriculture led to bigger farms with in total less tractor registrations per year what intensifies additionally the competition for tractor manufacturers. A survey with farmers and contractors from Germany, UK and France showed, that a brand and product differentiation would make sense and would bring a sustainable benefit for all three brands and their parent company CNH Industrial. Because of the history of all three brands and loyal long-term customers, a merger to one CNH Industrial brand is not efficient and expedient. It is important to identify the right customer group for each brand, to know the customers’ requirements and to offer the appropriate products and technical solutions. The network of distribution partners (dealers) is the key factor for an efficient market development. The professionalism of the dealers is mainly determining the success of a brand and its products in the market and the perception of the farmers and contractors. The professionalization of the dealer and collaboration between manufacturing company and dealer is essential. Also, the country of production of the tractors has a significant impact on the customer perception and appreciation. “Made in Germany” is still a quality characteristic and explains partially the high appreciation of Fendt and John Deere as premium tractors for professional farmers and contractors. Steyr as one brand of CNH Industrial AG which only produces tractors has a valid potential to establish to a premium tractor brand in Europe. Due to little negative connotations of customers and a straightforward history the brand has a good base for this development purpose. Bottom line, there are manifold possibilities to achieve a differentiation that is perceived by the customers as such. However, several actions are only feasible mid- or long-term. A product differentiation makes sense to reach a broad base of customers. Certainly, it is undisputed that a product differentiation is connected to high investment. If it is economically viable for the CNH Industrial group remains to be evaluated.

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  • Authors: Polat, Sermi̇n;

    In this study, the performance evaluation of irrigation cooperatives situated in İzmir province has been done for 30 cooperatives in 2017 and also done for the 2012-2020 year period by visiting 11 coopertives in selected villages.The aim of this thesis is the determination of performance of selected irrigation cooperatives situated in İzmir province to find the cooperatives which are using their resources economically and also to compare the cooperatives with each other for the years mentioned above. This evaluation has been done by using some IP TRID indicators that have been developed forthe purpose of evaluation that is made for irrigation and drainage sector. Performance of irrigation cooperatives has been evaluated by using DEAP computer programme belonging to Data Envelopment Analysis for the year 2017 and also for the 2012-2020 year period. The exess water or lost water of cooperatives has been calculated with the analysis for the years mentioned above. After the calculation of indicators the following results have been obtained for the 2012-2020 year period; the mean value of annual irrigation water supply per unit irrigated area has been found as 4520 m3/ha and the maen value of total managment, operation and maintanence cost per unit area has been calculated as 492 TL/ha , total cost per person employed on water delivery has been found as 20412 TL/person and avarage reavenue per cubic meter of irrigation water supplied has been calculated as 0.25 TL/m3 and the mean value of output per unit irrigated area has been found as 42992 TL/ha. To evaluate the performance of irrigation cooperatives a Data Envelopment Analisis has been done for 30 irrigation cooperatives for the year 2017 and later for the year period between 2012 and 2020. The mean technical efficiency score of irrigation cooperatives has been obtained as 0.19 for 2017 and obtained as 0.79 for the year period 2012-2020. The results showed that although irrigation cooperatives has increased their productivity through the years, it has been evaluated that they were unable to use their resources succesfully and they had to be more productive. The performance of irrigation cooperatives between 2012 and 2020 have been compared with the feasibility reports that have been taken from State Water Works Department. This comparation proved that the profit obtained from agricultural activities per area of irrigation cooperatives was a good indicator. DEAP Data Envelopment Analysis showed that Ören, Aziziye and Çamönü irrigation cooperatives have not experienced water losses. RIS (relative ırrıgation water supply) indicator mean value has been obtained as 1.37 and Selçuk irrigation cooperative was the most succesful in this respect. RWS (relative water supply) mean value of irrigation cooperative has been calculated as 1.63 for the year 2017 and the most succesful cooperative was Çamönü irrigation cooperative in this respect. It has been observed that irrigation cooperatives were succesful in respect to the indicators showing the profit obtained from agricultural activities per area and also the indicator showing the profit obtained by selling water to farmers per unit water distributed to irrigation cooperatives. The conclusion derived from this thesis was that the irririgation cooperatives situated in İzmir should decrease exess water by using water resources more frugally and economically. Bu çalışmada, İzmir ili sınırlarında bulunan sulama kooperatiflerinin performans değerlendirilmesi, 2017 yılı verileri kullanılarak 30 sulama kooperatifi için ve 2012-2020 yılları bazında geçmişe dönük verilerin temin edildiği 11 sulama kooperatifi için yapılmıştır. Tez çalışmasında yer alan sulama kooperatiflerinin performans değerlendirmesi sonucunda, kooperatiflerin verimli çalışıp çalışmadıklarıtesbit edilmiş olup, elde edilen performans değerlendirme sonuçları ile kooperatiflerin birbirleri ile karşılaştırılmaları da yapılmıştır. Bu değerlendirmede IPTRID (Sulama ve Drenaj Araştırmaları ve Teknoloji İçin Uluslararası Program) tarafından önerilen performans göstergelerinden bazıları kullanılmıştır. Ayrıca sulama kooperatiflerinin 2017 ve 2012-2020 bazında performansları, DEAP bilgisayar programını kullanılarak Veri Zarflama Analizi ile de belirlenmiştir. Bu yöntem ile sulama kooperatiflerinin bir yılda fazladan kullanıp kaybettiği su miktarı hesaplanmıştır. Yapılan hesaplamalar sonunda sulama kooperatiflerinin 2012-2020 yılları bazında değerlendirilmeleri neticesinde, birim alana dağıtılan toplam yıllık sulama suyu göstergesi değeri ortalaması 4520 m3/ha, birim alana düşen toplam işletme bakım yönetim masrafı göstergesi ortalama değeri 492 TL/ha, su dağıtımında istihdam edilen her bir kişiye düşen masraf göstergesi ortalaması 20412 TL/kişi, şebekeye alınan birim sulama suyuna karşılık elde edilen ortalama gelir göstergesi değeri 0.25 TL/m3 , birim sulama alanına karşılık elde edilen gelir göstergesi ortalama değeri 42992 TL/ha olarak elde edilmiş olup, sulama kooperatiflerinin Veri Zarflama Analizi ile 2017 yılı verileri ile değerlendirilmesi neticesinde, sulama kooperatifleri teknik etkinlik değerleri ortalaması 0.19olarak elde edilmiş olup, aynı analizin 2012-2020 yılları bazında yapılması sonucunda sulama kooperatifleri ortalama teknik etkinlik değerleri ortalaması 0.79 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlarla, sulama kooperatifleri verimliliklerinin yıllar bazında artmasıyla birlikte, kaynaklarını daha verimli kullanmaları gerektiği belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında sulama kooperatiflerinin 2012-2020 yılları arasındaki performansı, İzmir DSİ 2. Bölge Müdürlüğün'den alınan fizibilite raporları ile karşılaştırılmıştır. Karşılaştırma sonucunda sulama kooperatiflerinin birim sulama alanına karşılık elde edilen gelir göstergesi bazındabaşarılıolduğu görülmüştür. Veri Zarflama Analizi ile Ören, Aziziye, Çamönü sulama kooperatiflerinde su girdisinin verimli kullanıldığı tesbit edilmiştir. Sulama kooperatifleri SSTO (sulama suyu temin oranı) değerleri ortalaması 1.37 olurken en başarılı sulama kooperatifi Selçuk sulama kooperatifi olmuştur. Sulama kooperatifleri STO (su temini oranı) değeri, 2017 yılı bazında ortalama 1.63 olarak hesaplanmış olup, en başarılı kooperatif Çamönü sulama kooperatifidir. Sulama kooperatiflerinin birim sulama alanına karşılık elde edilen gelir göstergesi ve şebekeye alınan birim sulama suyuna karşılık elde edilen gelir göstergeleri bağlamında başarılı oldukları ve verimlerinin arttırılması için birim alana tahsis edilen su miktarını azaltıp, su kaynaklarını daha verimli kullanmaları gerektiği sonucuna varılmıştır. Anahtar sözcükler: Su dağıtım performansı, Veri Zarflama Analizi,Su Temini Oranı, Sulama Suyu Temini Oranı.

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    Authors: Aghamaleki Sarvestani, Alborz;

    Die Dissertation ist gesperrt bis zum 17. März 2024 ! Tiere führen komplexe Fortbewegungsaufgaben in Anwesenheit großer neuronaler Regelungsverzögerungen und niedriger zentraler Befehlsaktualisierungsraten aus. Es ist daher überraschend, dass mit Beinen ausgestattete Roboter trotz hoher Ansteuerungsfrequenz und Regelungsverzögerungen im Mikrosekundenbereich immer noch nicht mit Tieren mithalten können in Bezug auf Beweglichkeit, Robustheit, Leistung und Energieeffizienz. Im ersten Teil dieser Arbeit zeigen wir die Grenzen bisheriger Roboterbeine auf und untersuchen Tierbeine um daraus Inspirationen für ein verbessertes Design von Roboter beinen zu ziehen. Wir stellen fest, dass sich beim Anwinkeln bestimmter Gelenke eines toten Tierbeins alle anderen Gelenke koordiniert bewegen, obwohl keine aktive Zentralansteuerung vorliegt. Außerdem haben wir beobachtet, dass Strukturen von Vogelbeinen, je nach Ausrichtung der Fußsegmente, belastbar oder nicht belastbar sind. Auf der Grundlage unserer Erkenntnisse haben wir ein Bein mit mehreren Segmenten entwickelt, welches sich in der Standphase wie ein gefedertes Bein verhält und seine Elastizität vor der Schwungphase über einen Fußstreckermuskel (Kopplungssehne) aufhebt. Unser Roboterbein führt im Gegensatz zu bisherigen Roboterbeinen Fortbewegungsaufgaben mit minimalem Zentralansteuerung-Aufwand der Aktuatoren aus. Darber hinauserreicht dieser neuartige Roboter eine hohe Geschwindigkeit und effiziente Fortbewegung mit kostengnstiger, handelsüblicher Hardware auf der Grundlage eines von der Natur inspirierten Beinentwurfs. Im zweiten Teil dieser Arbeit befassen wir uns mit weiteren Aufgaben der Kopplungs sehne bei unterschiedlichen Ganggeschwindigkeiten. Die Kopplungssehne ist ein Strecker für die Fußgelenke. Zusätzlich zur Kopplung parallel-elastischer Elemente, speichert diese Sehne die Bewegungsenergie während der Standhaltung und gibt die Energie beim Stand-Schwung Übergang wieder frei. Dieser Kopplungsmechanismus trägt dazu bei, dass sich das Bein schneller beugt, bei erhöhter Geschwindigkeit schneller streckt und mit geringerer Energie fortbewegt. Im dritten Teil dieser Arbeit verwenden wir unseren neuartigen Beinentwurf für einen vierbeinigen Roboter als vereinfachtes physikalisches Modell eines vierbeinigen Tieres. Wir untersuchen die Wirkung des Fußgelenkstreckermuskels (Kopplung) beim vierbeinigen Trab. Im Gegensatz zu Zweibeinern, weist ein vierbeiniger Roboter eine unterschiedliche Beinbelastung zwischen dem Vorder- und dem Hinterbein auf. Bei Vierbeinern wie Hunden ist während des Trabgangs die Beweglichkeit der distalen Gelenke des Hinterbeins geringer als die des Vorderbeins. Dieser Unterschied ist auf die Entwicklung der Streckmuskeln an den distalen Gelenken zurückzuführen. Wir zeigen diesen Unterschied anhand unseres vereinfachten physikalischen Robotermodells. Bei der Fortbewegung dreht sich das Fußsegment des Hinterbeins bei gleicher Hüft und Knieposition weniger, da sich der Rumpf in der Standphase nach unten neigt. Infolgedessen gewinnt das vordere Bein über seinen Streckmuskel neunmal mehr Energie zurück als das hintere Bein. Da das Hinterbein beim Gang nicht von der Rotation des Fußsegments profitiert, kann dies eine Ursache dafür sein, warum das Hinterbein bei Tieren während des Fortbewegung weniger Beweglichkeit erfordert. Im letzten Teil dieser Arbeit untersuchen wir die Auswirkung der physikalisch-parallelen Elastizität in Kombination mit aktiver Ansteuerung von leistungsfähigen Roboterbeinen mit zentraler Regelungsverzögerung. Tiere bewegen sich trotz erheblicher sensomotorischer Verzögerungen ihres Nervensystems robust und wendig. Folglich können Robotersensoren und aktuatoren innerhalb weniger Millisekunden abgerufen werden. Bei unbekanntem Aufsetzzeitpunkt kann die Ansteuerung von Laufrobotern jedoch instabil werden, während Tiere davon scheinbar unbetroffen sind. Wir untersuchen diese Diskrepanz und entwickeln ein hybrides System, welches aus einem physikalisch-parallelen Elastizität und einem virtuellen Beinlängen-Regler besteht. Die Implementierung unseres Systems zeigt sich robust gegenüber großen sensomotorischen Verzögerungen und niedrigen Ansteuerungsfrequenzen. Animals perform complex locomotion tasks in the presence of large neurocontrol delays and low central command update rate. It is somewhat surprising that legged robots with high control frequencies and microsecond-range control delays are still unable to compete with legged animals in terms of agility, robustness, performance, and energy efficiency. In the first part of this thesis, we observe the limitations of previous robotic legs and look into the animal leg to draw inspiration and improve robotic leg designs. We observed that when we flex certain joints in the dead animal leg, all other joints move in a coordinated manner, although there is no active central controller. We further observed that birds’ legs structures were loadable or unloadable depending on foot segment orientation. From our observations, we developed a multi-segment leg that behaves like a spring-loaded leg during the stance phase and disengages its elasticity via foot extensor muscle (disengagement tendon) before the swing phase. Unlike previous robotic legs, the robot leg performs locomotion tasks with minimal actuator central control input. Furthermore, this novel robot achieves high speed and efficient locomotion with inexpensive, off-the-shelf hardware based on a Bioinspired leg design. In the second part of this thesis, we take a deeper look into other disengagement tendon tasks under different gait speeds. The disengagement tendon is an extensor muscle for the foot joints. Besides disengaging parallel elasticity, this tendon charges locomotion energy during stance and releases energy during the transition from stance to swing. Therefore, disengagement helps the leg flex faster, have faster leg protraction at high speed, and operate at lower locomotion energy. In the third part of this thesis, we use our novel leg design into a quadruped robot as a simplified physical model of a quadruped animal. We evaluate the effect of foot joint extensor muscle (disengagement) in quadrupedal trot gait. Unlike bipeds, leg loading is different between the front and hind leg in a quadruped robot. Quadruped animals such as dogs have less mobility in their distal joints for the hind leg compared to the front leg during trot gait. This difference is rooted in the development of extensor muscle at distal joints. We show this difference through our simplified physical model (robot). In walking scenarios, the hind leg foot segment rotates less under the same hip and knee position command due to trunk pitch down during the stance phase. As a result front leg recuperate energy nine times more than the hind leg via their extensor muscle. Since the hind leg does not benefit from the rotation of the foot segment during walking, it can be a source of why the hind leg in animals requires less mobility during walking. In the last part of this thesis, we investigate the effect of parallel physical elasticity combined with active control in performance robotic leg under central controller delay. Animals locomote robustly and agile despite significant sensorimotor delays of their nervous system. Robot sensors and actuators can respond within a few milliseconds. However, with unknown touch-down timing, controllers of legged robots can become unstable, while animals are seemingly unaffected. We examine this discrepancy and suggest and implement a hybrid system consisting of a physical parallel elasticity and virtual leg length controller. Our system shows robustness in the presence of high sensorimotor delays and low control frequencies.

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