Wie ein riesiges Puzzle

Mitten im Herzen von Bonn steht an expo­nierter Stelle das Bonner Münster. Seit dem 13. Jahr­hun­dert, als die Bonner die Basilika in ihr Stadtsiegel aufnahmen, ist sie das Wahr­zeichen der Stadt. Für die Ge­neral­sanie­rung wa­ren eine umfassende 3-D-Vermessung und Aus­wertung erforderlich. Als Grundlage für die Maß­nahmen wurden Grundrisse aus sechs Ebenen und zwölf Schnitte angefor­dert. Außerdem wur­de eine de­taillier­te Steinfugendigitalisierung der Fassade für die Schadenskartierung be­nötigt. Die größte Herausforderung beim voll­ständigen 3-D-Scan des riesigen, komplexen Gebäudes mit­ten im Bonner Stadtzentrum war das korrekte und effiziente Zusammen­fügen der rie­sigen Da­tenmengen, die von verschiedenen Projektsensoren ge­sammelt worden waren. Wie ein Puzzle entstand das Modell des Bonner Müns­ters.

Erstellung eines hochpräzisen geodätischen Netzwerkes

Präzise TPS-Messungen schufen die Basis für die genaue Kombination der Scandaten mit dem nationalen Koordinatensystem. Darauf aufbauend wurde ein hochpräzises geodätisches Netz­werk entwickelt, das als Unterstützung bei der Sanierung der Kirche zum Einsatz kam. Für die eigentliche Vermessung des Bonner Münsters kamen ein HDS7000-Scanner und die Scan­Station P40 zum Einsatz. Die Daten der Türme und hohen Dä­cher der Fassade wurden mit einem Oktokopter erfasst, an dem eine hochauflösende Kamera befestigt war. Diese Bildaufnahmen wurden anschließend angepasst und geometrisch so orientiert, dass die Bildproportionen nicht verzerrt wurden.

Präzise Messungen trotz Schwingungen

Viele Faktoren haben dieses Vermessungsprojekt zu einer ech­ten Herausforderung gemacht. Vor allem die Schwingungen, die beim Betreten der Laufstege im Dachstuhlbereich entstan­den, er­schwerten die Erhebung präziser Daten. Diese Messungen wa­ren jedoch unbedingt not­wendig, um den Dachstuhl ordnungs­gemäß an das geo­dätische Netz anzu­schließen. Um die Schwin­gungen auf ein Minimum zu begrenzen, wurde die eingesetzte Totalstation auf dem Dach­stuhl positioniert und die Daten per Fernsteuerung erfasst.

Punktwolken aus der Luft

Detaillierte Luftbilder in Be­reichen, in denen keine Scanner positioniert werden konnten, wurden mittels Oktokopter-Beflie­gung erfasst, beispielsweise an der Dach­außenseite oder in den Turm­bereichen. Dabei entstanden etwa 3.200 Fassadenfotos, die für Korrekturen und die Verarbeitung verwendet wurden. Es wurden etwa 500 markante Punkte aus den gescannten Punkt­wolken zu Passpunkten deklariert, um die Bildaufnahmen mit­einander zu verbinden. 15 Milliarden Datenpunkte in 13 Tagen und 4 Nächten Die Erfassungsarbeiten erstreckten sich über 13 Tage. Um den Besucherverkehr in der Kirche nicht zu beeinträchtigen, wurden die öffentlichen Bereiche in vier Nachtmessungen gescannt. Später wurden die Panoramaaufnahmen mithilfe von Anpassungen der Lichtexposition oder High-Definition Range (HDR) optimiert. Während des Projekts wurden etwa 750 Scanner­stand­punkte gemessen. Das Ergebnis war eine Datenmenge von etwa 15 Milliarden Da­tenpunkten, die im geodätischen Re­fe­renz­­netz kartiert wurden, um die finale 3-D-Punktwolke zu erzeugen. Per Software wurden die Milliarden von Punkten in den Originalscanaufnahmen nahtlos miteinander verbunden. Die homogenen Punktwolken bieten die Basis für die weitere Aus­wertung in CAD-Software, die Grundriss- und Schnitterstellung war aufgrund des leistungs­starken Werkzeugs ohne technische Einschränkungen möglich.

Projektabschluss mit einer Vielzahl von Planwerken

Hocheffiziente Arbeitsabläufe haben es ermöglicht, bei diesem komplexen Projekt große Datenmengen in einem kurzen Zeit­raum zu erfassen. Die Arbeitsabläufe wurden durch den Einsatz der speziellen Hard- und Software nahtlos kombiniert und integriert, die Verarbeitung der riesigen Datenmengen deutlich vereinfacht. Die Ergebnisse dieses großen und technisch spannenden Projekts konnten so zuverlässig und in homogener Ge­nauigkeit geliefert werden.

Dipl.-Ing.
Walter Pilhatsch

Dipl.-Ing.
Martin Pilhatsch