Verformungsgerechte digitale Erfassung von Strukturen

Erstellung nutzerorientierter Daten für Virtual Reality und Augmented Reality Anwendungen

Kolloquium: 28.08.2017

MOTIVATION

Die Ruine der Klosterkirche (Klosterstraße 73a), unweit des Alexanderplatzes, nimmt als historisches Bauwerk in Berlin eine außerordentlich wichtige Rolle ein. Sie gehört zu den ältesten Bauwerken der Stadt und liegt direkt im Zentrum, nahe der historischen Stadtmauer. Die Ruine ist eine der wichtigsten mittelalterlichen Bauwerke der Stadt und eine der letzten Zeitzeugen der märkischen Backsteingotik. Auch wenn die Erinnerung schwindet, so ist die Ruine der Franziskaner Klosterkirche ein stilles Mahnmal über die Zeiten des Krieges und des Kulturverlustes in Deutschland. Im Jahre 1945 wurde das Bauwerk von einer Fliegerbombe zu einem großen Teil zerstört. Die Franziskaner Klosterkirche teilt, als durch den Krieg geschädigtes Bauwerk, ein ähnliches Schicksal wie andere Kulturerbestätten der Welt. Die überall fortschreitende Digitalisierung, erreicht nun auch die Bauwerkserhaltung. Neue Technologien finden im Bauwesen Anwendung, wie z.B. die dreidimensionale Photogrammetrie ganzer Altbauten mit Drohnen, dem 3D-Druck, oder der immer weiter fortschreitenden Anwendung von BIM-Systemen (Building Information Modeling) auf Baustellen von Neubauten. Andere Technologien sind noch weitgehend unerprobt, z.B. in wie fern Virtual Reality eines Tages bei Kulturdenkmälern eingesetzt werden könnte, oder inwiefern BIM Systeme auch im Zusammenhang mit Altbauten und Denkmälern zum Einsatz kommen könnten. Digitale Denkmaltechnologien wie Laserscan, Photogrammetrie und Virtual Reality geben Hoffnung darauf, bedrohte Kulturerbestätten zumindest virtuell in Erinnerung behalten zu können. Die technischen Möglichkeiten sollten in dieser Arbeit am Bauwerk der Klosterruine getestet werden.

AUFGABENSTELLUNG

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Bestandsaufnahme von Bestandteilen des Klosters (Chorpolygon mit Fenstern) durchgeführt, mit dem Ziel ein Konzept zur Nutzung von Virtueller Realität vor Ort umzusetzen. Dafür war die Darstellung der bisher geleisteten Bauforschung, eine detaillierte Bestandsaufnahme, sowie Dokumentation der Chorfenster erforderlich. Im Rahmen der Bestandsaufnahme wurden zwei Verfahren angewandt: Laserscan und Photogrammetrie. Mit beidem Verfahren sollte ein verformungsgerechtes Aufmaß erstellt werden. Die Praxistauglichkeit und Leistungsfähigkeit für die Verwendung durch Erstellung dreidimensionaler Modelle für VR wurde bei beiden Verfahren miteinander verglichen. In Folge dessen sollte auf Grundlage des dreidimensionalen Modells des geeigneteren Verfahrens eine 3D-Rekonstruktion des Chorpolygons in einigen charakteristischen Zeitabschnitten erstellt werden. Als Ergebnis sollte ein digitales Modell entstehen, welches als Grundlage für die Weiterverarbeitung in VR oder auch für BIM zur Verfügung stehen soll.

ERGEBNISSE

Aufgrund der rechtlichen Gegebenheiten vor Ort, sowie der zur Verfügung stehenden Ausrüstung wurde das photogrammetrische Verfahren mit einem 16m ausfahrbaren Fotostativ vor Ort vorbereitet . Hierbei wurden zahlreiche Fotos der Außenwände des Chorpolygons erstellt, welche im Anschluss über die Software Agisoft Photoscan zu einem dreidimensionalen Gebäudemodell umgewandelt werden konnten. Die Erstellung eines zufriedenstellenden Modells, erwies sich als sehr zeitaufwändig. Parallel wurde mit Hilfe eines Laserscanners ein vollständiges dreidimensionales Modell des Klosters erstellt. Aufgrund der höheren Datenqualität wurde das 3D Modell des Laserscans zunächst für die Rekonstruktion verwendet.

Es wurde der Zeitraum von 1907 bis 1944 als Rekonstruktionszeitraum gewählt. In diesem Zeitraum wurde in der zu diesem Zeitpunkt noch vollständigen Klosterkirche wenig verändert. Die Ergebnisse der Bauforschung konnten direkt in die Umsetzung eines Modells einfließen. Über die 3D Modellierungssoftware Rhino wurde eine Rekonstruktion erstellt. Das rekonstruierte 3D Modell wurde zunächst über die 3D-Spiele-Enginge Unreal für die Verwendung von VR vorbereitet. Zusätzlich wurde das Konzept eines sogenannten „Histoculars“ für den Standort der Klosterruine entwickelt. Dieses ist eine vor Ort fest installieren Virtual Reality Installation (ähnlich einem Münzfernglas), welche das vor Ort betrachten des früheren Gebäudezustands ermöglicht. Im Rahmen dieser Arbeit entstand ein Smartphone-basierter Prototyp.

Zusammenfassend wurde festgestellt, dass der Einsatz der getesteten Technologien großes Potential hat den Standort der Klosterruine touristisch weiter zu entwickeln. Mit dem Konzept des Darstellens von dreidimensionalen Gebäudemodellen ließe sich die Baugeschichte des Ortes wieder erlebbar machen.

project overview

project managers

project authors

  • Christoph Trojok

period

  • 01.01.2017 - 01.08.2017

project data

  • Type : exam work