3D-Laserscanning & Modellierung im Denkmalschutz
TitleDigitaler Denkmalschutz: Mit Laserscanning das Erbe der Vergangenheit sichern
Historische Gebäude und Denkmäler sind oft durch natürliche Alterungsprozesse, Umwelteinflüsse und menschliche Einwirkungen gefährdet. Um diese wertvollen Kulturgüter zu bewahren, ist es unerlässlich, sie präzise zu dokumentieren, Veränderungen zu überwachen und Restaurierungen detailliert zu planen.
In diesem Bereich sind 3D-Laserscanner unverzichtbare Werkzeuge geworden, die historische Gebäude und Kulturgüter präzise und detailgenau digitalisieren. Durch diese hochmoderne Technologie werden eine nachhaltige Dokumentation und der Schutz kultureller Stätten sichergestellt.
TitleHerausforderungen bei der Erfassung & Dokumentation historischer Bauwerke
Die Vermessung und Dokumentation historischer Bauwerke stellt eine besondere Herausforderung dar. Viele Denkmäler sind über Jahrhunderte gewachsen, besitzen komplexe Geometrien oder weisen Schäden durch Alter, Witterung oder frühere Restaurierungen auf. Zudem dürfen empfindliche Strukturen nicht physisch berührt werden, um sie nicht weiter zu gefährden. Eine weitere Schwierigkeit besteht in der lückenhaften oder veralteten Dokumentation vieler denkmalgeschützter Gebäude. Oft fehlen genaue Pläne oder Bestandsdaten, sodass eine präzise digitale Erfassung unerlässlich ist. Die Lösung liegt in modernen Technologien wie dem 3D-Laserscanning, das eine berührungslose, detailgenaue Erfassung ermöglicht und die Grundlage für eine nachhaltige Denkmalpflege bildet.
TitleDer Nutzen von 3D-Laserscannern im Denkmalschutz
Laserscanner bieten den immensen Vorteil, Objekte und Bauwerke in dreidimensionaler Form zu dokumentieren, ohne die physische Struktur zu beeinträchtigen. Im Bereich Denkmalschutz erfüllt die Technologie verschiedene essenzielle Zwecke:
- Präzise Dokumentation: Jede Struktur wird als detailreiche Punktwolke erfasst, die als exaktes 3D-Modell weiterbearbeitet werden kann. Das ist entscheidend, um den aktuellen Zustand von Denkmälern festzuhalten und künftige Veränderungen zu erkennen.
- Konservierung & Restaurierung: Scans helfen Restauratoren dabei, selbst kleinste Schäden und Abweichungen zu identifizieren. Dies unterstützt gezielte Restaurierungsmaßnahmen und verbessert die Planung.
- Langzeitüberwachung: Regelmäßige Scans ermöglichen eine präzise Langzeitüberwachung und Zustandsanalyse, sodass historische Gebäude oder Objekte vor schleichenden Schäden bewahrt werden können.
TitleErbe digital erfassen: Von der Erfassung zur Erstellung eines 3D-Modells
Der Prozess des 3D-Laserscannings beginnt mit der Erfassung der realen Umgebung. Hochpräzise terrestrische Laserscanner oder mobile Handscanner erfassen Millionen von Messpunkten pro Sekunde und erzeugen eine dichte Punktwolke – ein exaktes digitales Abbild des Bauwerks in 3D.
Anschließend werden diese Daten bereinigt, ausgerichtet und in CAD- oder BIM-Systeme überführt. Dort entsteht aus der Punktwolke ein 2D-Zeichnungen in Form von Grundrissen und Schnittansichten oder ein vollständiges 3D-Modell, das als Grundlage für Analysen, Restaurierungen oder virtuelle Begehungen dient. Dieser Prozess stellt sicher, dass jedes Detail eines historischen Bauwerks digital bewahrt wird und für künftige Generationen erhalten bleibt.
TitleTechnologien in der Denkmalvermessung
Im Bereich des Denkmalschutzes kommen unterschiedliche Laserscanner-Systeme und ergänzende Technologien zum Einsatz, um Denkmäler detailgetreu digital zu erfassen und zu dokumentieren. Diese variieren je nach den spezifischen Anforderungen, etwa der Größe des Objekts, der benötigten Auflösung oder der Zugänglichkeit des Denkmals.
Zu den gängigsten Systemen gehören terrestrische Laserscanner, mobile Laserscanner, Handscanner, photogrammetrische Systeme sowie Drohnen in Kombinationen mit einem Scanner.
TitleTerrestrische Laserscanner
Terrestrische Laserscanner sind stationäre Geräte, die von einem festen Standort aus operieren und besonders für großflächige Fassaden, Innenräume und komplexe architektonische Strukturen geeignet sind. Sie sind in der Lage, detaillierte 3D-Scans über Entfernungen von mehreren hundert Metern zu erfassen, was sie ideal für den Einsatz bei großen Bauwerken wie Burgen, Kathedralen und historischen Gebäudefassaden macht. Der 3D-Laserscanner wird auch für die hochpräzise Vermessung von Skulpturen oder archäologischen Stätten genutzt.
Die Scans bieten eine hohe Punktdichte und somit eine extrem detaillierte Erfassung der Strukturen. Der FARO Focus erlaubt es beispielsweise, detaillierte Aufnahmen in hoher Präzision und Genauigkeit zu erstellen. Mit dieser Methode können Bauwerke in ihrer Gesamtheit erfasst und als Grundlage für detaillierte digitale Modelle verwendet werden.
TitleMobile Laserscanner
Mobile Laserscanner eignen sich besonders gut für die Aufnahme von Gebäuden oder Ensembles in städtischen Gebieten sowie für die Dokumentation ganzer Denkmalschutzareale. Die mobilen Messgeräte sind die ideale Wahl, wenn eine umfassende Erfassung innerhalb kurzer Zeit benötigt wird.
Diese Technik bietet eine hohe Effizienz und ist ideal für großflächige Kartierungen, auch wenn die Auflösung etwas geringer ist als bei terrestrischen Scannern. Modelle wie der FARO Orbis oder XGRIDS Lixel L2 Po vereinen Flexibilität und Mobilität, wodurch sie optimal für größere Areale oder schwer zugängliche Bereiche einsetzbar sind.
Title3D-Handscanner
3D-Handscanner sind tragbare Geräte, die durch ihre Flexibilität in der Anwendung besonders für schwer zugängliche oder detaillierte Bereiche eines Denkmals geeignet sind. Sie kommen oft bei kleineren Objekten oder Details wie Skulpturen, Reliefs oder ornamentalen Verzierungen zum Einsatz.
Handscanner bieten zwar eine begrenzte Reichweite, aber dafür eine extrem hohe Auflösung. Sie sind ideal für den Einsatz an engen Stellen und ermöglichen es, feinste Details von historischen Artefakten präzise zu erfassen.
Der Artec Leo beispielsweise erstellt detaillierte Modelle von kleinen Oberflächendetails und eignet sich hervorragend für filigrane Arbeiten, wie die Erfassung von Ornamenten oder Statuen.
TitleVermessung mit Drohnen
Der Einsatz von Drohnen (UAV) im Denkmalschutz hat die Möglichkeiten der Dokumentation erheblich erweitert. Mithilfe von Drohnen können selbst schwer zugängliche oder sehr hohe Bereiche eines Bauwerks gescannt werden, ohne dass Gerüste oder Hebebühnen benötigt werden. Drohnen sind oft mit Laserscannern oder Kameras für photogrammetrische Aufnahmen ausgestattet.
Sie ermöglichen eine effiziente und risikofreie Dokumentation auch großer oder unzugänglicher Bereiche. Durch ihre Flexibilität bieten Drohnen die Möglichkeit, schnell und umfassend Luftaufnahmen zu erstellen, die in Verbindung mit terrestrischen Laserscans eine vollständige digitale Dokumentation ergeben.
TitlePhotogrammetrische Systeme
Die Photogrammetrie ergänzt das Laserscanning durch eine bildbasierte Datenerfassung. Dabei werden Fotos aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen und zu einem dreidimensionalen Modell zusammengesetzt. Diese Technik ist besonders nützlich, um Farb- und Oberflächendetails darzustellen, die durch Laserscans allein nicht erfasst werden.
Diese Methode eignet sich besonders für Fassaden, Reliefs oder kleine Kunstwerke.
Photogrammetrische Systeme werden oft in Kombination mit anderen Scanning-Techniken eingesetzt und bieten eine kostengünstige Möglichkeit zur Dokumentation von Details wie Wandmalereien, Texturen und Oberflächenstrukturen.
TitleWarum sind Laserscanner im Denkmalschutz unverzichtbar?
Die Anwendung von Laserscannern revolutioniert den Denkmalschutz. Durch die detailgetreue Erfassung können kulturhistorische Daten für künftige Generationen gespeichert und bei Bedarf rekonstruiert werden. Diese Technologie ermöglicht es Denkmalpflegern, ohne direkten Eingriff Daten zu sammeln, was vor allem bei fragilen Objekten von großem Vorteil ist. Die digitale Archivierung und Dokumentation schaffen darüber hinaus eine wertvolle Grundlage für Forschung, Öffentlichkeit und Bildung.
Die präzisen Daten und 3D-Modelle der Laserscanner sind für den Denkmalschutz zu einem essenziellen Werkzeug geworden, um Kulturgüter langfristig zu bewahren und bei notwendigen Restaurierungsarbeiten auf belastbare Daten zurückzugreifen. In einem sich digitalisierenden Umfeld unterstützt diese Technologie den Denkmalschutz nicht nur bei der Sicherung und Pflege, sondern auch beim Austausch und der Wissensvermittlung zu den bewahrten Kulturgütern.
