Vianden (LUX)


Der Einsatz von 3D-Scanning-Technologien bei der Dokumentation der Burg Vianden
1. Zielsetzung

Der Einsatz innovativer dreidimensionaler Scanning-Technologien ermöglicht es seit einigen Jahren in der Archäologie und Denkmalpflege neue effiziente Wege bei der Dokumentation komplexer Kulturgüter und Denkmäler zu beschreiten. Gerade in der Architektur- und besonders in der Burgendokumentation kann mit dem Einsatz dieser Techniken eine umfassende und sehr genaue dreidimensionale Bestandsdokumentation erreicht werden. Die Burganlage Vianden wird mit diesen neuen Verfahren in eine hochwertiges, fotorealistisches 3D-Modell umgesetzt, dass nicht nur für Präsentations- und Forschungszwecke, sondern auch für Architekturaufgaben Verwendung finden wird.

2. Die 3D- Bestandsaufnahme der Burg Vianden

Für die 3D-Bestandsaufnahmen der Burg Vianden wurden folgende Vermessungsverfahren kombiniert eingesetzt:

1. Tachymetrische Vermessung
- Für die Grundlagenvermessung wurden über bekannte vermessungstechnische Verfahren Messpunkte im Burginnen- und Außenbereich angelegt, sowie Messpunkte für die photogrammetrische Auswertung und Bezugskoordinaten für die 3D-Laserscanvermessung bestimmt.

2. Dreidimensionale Photogrammetrie und Bildentzerrung
- Die 3D-Photogrammetrie mit der Auswertung konvergenter Aufnahmen aus verschiedenen Blickwinkeln kam in Vianden nur in Einzelfällen vor allem bei profilierten Werkstücken, Kapitellen und bei Maßwerk zum Einsatz.

3. 3D-Laserscanning
- Die gesamte Burg sowie sämtliche Innenräume wurden mit diesem Verfahren erfasst. Für die auch in der Burg Vianden zumeist sehr unregelmäßigen Oberflächen kann das 3D-Laserscanning als 3D-Messverfahren erster Wahl gelten. Insgesamt wurden in Vianden ca. 370 verschiedene Positionen des Laserscanners vorgenommen, um eine komplette Abdeckung zu erreichen. Als Rohdaten liegen entsprechende Punktewolken mit insgesamt ca. 1,8 Milliarden 3D-Punkten vor.

4. Airborne-Laserscanning und Luftbilder
- Mit Hilfe des Airborne-Laserscanning, einer neuen und wirtschaftlichen Methode zur schnellen und hochgenauen Erfassung topografischer Daten größerer Geländeausschnitte, wird die Erdoberfläche aus der Luft in einigen hundert Metern Höhe über Grund mit Helikopter oder Flugzeug, das mit einem 3D-Scanner ausgerüstet ist, streifenweise überflogen.

Abb. 1: Geländemodell mit Gebäuden und Bewuchs

Abb. 2: Der Laserscanner im Messeinsatz

3. 3D-Modelierung und Visualisierung

Aus den Messdaten können die unterschiedlichsten Ergebnisse gewonnen werden. So entsteht aus den terrestrischen 3D-Messdaten ein präzises, dreiecksvermaschtes Oberflächenmodell der Burganlage mit einer Auflösung von wenigen Zentimetern. Die Fassadenelemente, wie Fenster und Türen, werden über photogrammetrische Verfahren konstruiert und in das Flächenmodell integriert. Dieses Modell dient als Grundlage für eine Texturierung, d.h. die Kombination mit den aufgenommenen hochauflösenden digitalen Bilddaten, um eine fotorealistische, virtuelle Kopie der Burganlage zu erhalten. Die steingenaue, dreidimensionale Repräsentation der einzelnen Mauern lässt außerdem weitergehende Forschungen am 3D-Modell zu.

In einem weiteren Arbeitsschritt entsteht ein nahezu komplettes, dreidimensionales Aufmaß der komplexen Innenräume inkl. einer Vielzahl baulicher Details. Diese Daten liegen, je nach Komplexität, in Form herkömmlicher CAD-Modelle oder als Oberflächenmodelle vor und können problemlos untereinander kombiniert werden.

Auf der Grundlage dieser Modelle können eine Vielzahl weiterer Daten, wie Längs- und Querschnitte, sowie beliebige Ansichten und Architekturpläne, abgeleitet werden. Auch eine Kombination mit historischen, zweidimensionalen Zeichnungen und Plänen ist möglich.

Aus den Daten der luftgestützten Vermessung mittels Airborne-Laserscanning und Luftbildkamera lässt sich ein digitales Geländemodell des Burgberges, sowie des Umlandes in einer Auflösung von bis zu 1m berechnen.

Somit erhält man ein komplettes, fotorealistisches Gesamtmodell der Burganlage für Präsentations- und Multimediaanwendungen, denen kaum Grenzen gesetzt sind.

Abb. 3: 3D-Modell der Burganlage mit Geländemodell

Abb. 4: Rekonstruierte Fensteransicht

Diese Kombination der unterschiedlichsten Mess- und Auswertetechnologien macht es möglich, eine umfangreiche dreidimensionale Visualisierung der Burg Vianden zu erreichen. Eine Anbindung an ein Informationssystem bietet dabei weitergehende umfangreiche Möglichkeiten zur Datenverwaltung.