Studienarbeit 132

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Aufnahme der Burgruine Waldeck bei Calw

von Focke Jarecki und Thomas Mitschang

 

Aufgabenstellung: Prof. Dr.-Ing. G. Schmitt

Betreuung: Dr.-Ing. W. Zick

Interne Bibliotheksnummer: 132

 

 

Im Rahmen von anstehenden Sanierungsarbeiten an der baufälligen Burgruine Waldeck südlich von Calw beauftragte das zuständige Staatliche Hochbauamt Pforzheim das Geodätische Institut der Universität Karlsruhe(TH) im März 2000, Vermessungsarbeiten an diesem Baudenkmal durchzuführen. Dieser Auftrag umfaßte die Herstellung von Ansichtsplänen der zu sanierenden Mauern mit entsprechender Vor- und Nachbereitung. Um die Leistungsfähigkeit der neu angeschafften reflektorlosen Tachymeter der Leica TPS300 Serie und die Möglichkeiten der aktuellen AutoCAD^®- Version (AutoCAD^® Map 2000 Release 4 und Institutssoftware) im 3D-Bereich und bei der Einbindung von Bildinformation zu untersuchen, wurde in Verbindung mit dem Auftrag diese Studienarbeit ausgegeben.

 

Die daraus resultierenden wesentlichen Arbeitsschritte waren:

• Erkundung, Vermarkung und Messung eines beständigen Festpunktnetzes
• Ausgleichung und Analyse dieses Netzes
• Detaillierte tachymetrische Aufnahme der von der Sanierung betroffenen Mauerabschnitte
• Ausarbeitung der Maueransichten
• Hinterlegen mit digitaler Bildinformation
• Generalisierte Aufnahme der für die Herstellung eines 3D-Modells der kompletten Burg notwendigen zusätzlichen Bauwerksteile
• 3D-Auswertung

Die Ergebnisse der Arbeit können wie folgt zusammengefaßt werden:

 

Netzmessung:

 

Es wurde ein für das verwendete Instrumentarium sehr gutes und für die Anwendung mehr als hinreichend genaues freies Festpunktnetz mit 23 Aufnahmepunkten realisiert. Dabei zeigte sich, daß ein solches untergeordnetes und relativ kleines Netz bei restriktionsreicher Topographie auch bei Anwendung entsprechender Netzplanungsstrategien nicht wesentlich wirtschaftlicher wird. Ein gewisses Problem stellten einige verwendete Vermarkungsarten dar, die im öffentlich zugänglichen Bereich oder durch Bautätigkeit auch die relativ kurze Meßzeit nicht überdauerten.

 

Aufnahme:

 

Bei der Punktaufnahme stellte das Gerät die hervorragende Eignung der reflektorlosen Tachymetrie in diesem Bereich unter Beweis; hierauf sind sowohl die internen Geräteprogramme, wie auch der Datenfluß bis ins Auswerteprogramm optimiert. Allerdings zeigen sich hier auch die typischen Probleme des reflektorlosen Messens, als da wären: keine klare Definition des Zielpunkts, Hindernisse im Strahlengang, unabsichtliche Messungen.

 

2D-Auswertung:

 

Durch die Realisation des automatischen Datenflusses ging die Auswertung mit dem AutoCAD®-Programmpaket recht zügig und unproblematisch vonstatten. Selbstverständlich war hierzu aber vorher eine gewisse Strategie, wie zum Beispiel einen Zeichenschlüssel zu entwickeln, in engem Kontakt mit dem Auftraggeber auszuarbeiten. Das größte Problem in diesem Zusammenhang stellte die Wahl einer repräsentativen Mauerebene dar, weil die aufgenommenen 3D-Punkte eine solche natürlich nicht bildeten. Um Konformität mit dem gleichzeitig neu hergestellten Grundrißplan zu erreichen, wurden die Grundrißknickpunkte und die Lotrichtung zur Definition des jeweiligen Mauerebenenabschnitts herangezogen.

 

Photoeinbindung:

 

Die von diesem CAD-System zur Verfügung gestellten Entzerrungsmethoden haben sich als ungeeignet für Objekte dieser Dimension (Gesamte Maueransichten mußten zwangsläufig schräg aufgenommen werden) erwiesen. Abhilfe könnte nur eine differentiellere Entzerrung (zum Beispiel auch mit kleineren Photoabschnitten) schaffen.

 

3D-Auswertung:

 

Da die Zielrichtung dieser Auswertung zu Anfang nicht so feststand, wie die der Ansichtspläne (2D), erwies sich die Entwicklung einer Auswertestrategie hier als schwieriger. Am praktikabelsten stellte sich ein Flächenmodell der Burgruine dar, dem später auch noch Texturinformation aufge"mappt" werden konnte. Um die Vorteile eines 3D-Modells präsentieren zu können, wurde es mittels der VRML im Internet verfügbar gemacht.

 

Da es sich bei diesem 3D-Modell nur um ein Nebenprodukt der Studienarbeit handelt, konnte bisher nicht sehr viel Zeit darauf verwendet werden. So wurden die Beleuchtungsmöglichkeiten bisher sehr stiefmütterlich behandelt und das Materialmapping sollte auch noch verbessert werden. Außerdem stehen nur zwei Kameras zur Verfügung:

• Kamera 1 zeigt eine verschieb- und neigbare Ansicht des Modells von Südwesten
• Kamera 2 bewegt sich auf einem Kreis um das Modell, wobei dies von allen Seiten aus der Vogelperspektive betrachtet werden kann

Modell der Burgruine Waldeck als wrl-Datei

(Geeignete Plugins für verschiedene Internet Browser zum Abspielen dieser wrl-Datei sind unter http://cic.nist.gov/vrml/vbdetect.html zu finden.)

 

Wer sich das Plugin für die 3D-Betrachtung nicht herunterladen kann oder will, kann sich stattdessen auch vorbereitete Ansichten aus verschiedenen Richtungen ansehen.