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Ulrich Weferling - Deutsche Geodätische Kommission

1. Einpassen durch l i 2 3 6 8 10 12 Verschieben Skalieren Rotieren Fenster Prototyp 7 F r den Einsatz in der tachymetrischen Erfassung vgl Kap 5 2 3 Online Darstellung tachymetrischer Messungen auf die Anwendung in photogrammetrischen Mehrbildauswertung wird in Kap 5 3 4 2 Mehrbildauswertung und CAD eingegangen 28 Das Einf gen eines standardisierten Objekttyps unter Anpassung an gemessene Objektpunkte wird auch als Prototyp Clone Methode bezeichnet KERN 2001 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 57 Die Anwendung der Prototyp Methode hnelt sehr dem Einsatz von Vorlagebl ttern w hrend einer analogen Arbeitsweise Im Gegensatz hierzu werden aber innerhalb der CAD Programme f r das kopierte Objekt zwei bzw dreidimensionale Koordinaten erzeugt sodass die Kopie in den CAD Datensatz konsistent integriert ist 4 3 2 2 CAD Programme als Hilfsmittel zur Strukturierung der Bauwerksinformationen Die einfachste Art der Datenstrukturierung innerhalb der CAD Programme ist das Zuweisen von Punkt Linien oder Fl chensignaturen in Form von Punktsymbolen Strichst rken oder Linienarten sowie fl chenhaften Signaturen Wie bei der ana
2. iilii in kI maag i j i 3 mr 00 kps Beg aE eir Bi rL ere ui ih I t zu Ei jr u nn 7 Ei E i EEE nanarene jii mia EE ER E a E a a Schadenskartierung unter Verwendung von Folien b Schadenskartierung mit CAD Layern Abb 4 19 Schadenskartierungen nach dem Layer Prinzip BEHRENS 1993 In einigen Anwendungsgebieten vor allem in der Denkmalpflege und in der Bauforschung wird die Darstellung unter Verwendung von CAD Systemen zum Teil prinzipiell in Frage gestellt Als ein Haupt grund wird die geringe grafische Qualit t der CAD Zeichnungen angef hrt die zudem oftmals mehr Zeit in Anspruch nimmt als eine in Freihand ausgef hrte Planausgestaltung Dabei ist die Qualit t der Zeich nung nicht in erster Linie von der eingesetzten Technik abh ngig sondern vielmehr von der Sorgfalt und Intensit t der grafischen Gestaltung Um auch mit CAD Programmen ansprechende Pl ne gestalten zu k nnen sind die Festlegungen ber Signaturen Schraffuren Layer Aufteilung u a an den jeweiligen Bauaufnahmezweck anzupassen und unter Beteiligung der entsprechenden Fachdisziplin in intensiver Diskussion zu entwerfen Nur so kann sichergestellt werden dass der Einsatz der CAD gest tzten Bauaufnahme nicht an dem aus Nutzersicht unzul nglichem Planlayout scheitert Ioann pis et al 1997 Durch die topologische Struktur der CAD Daten existieren die geometrischen Elemente nicht nur als grafische Repr sentanten der erf
3. a Originalmessbild b digitale Abwicklung Abb 5 27 Digitale Abwicklung Halle Moritzburg West Turm HEMMLEB et al 2001 Abwicklungen unterliegen ebenso wie Entzerrungen Fehlereinfl ssen durch au erhalb der Bezugsfl che liegende Objektbereiche Diese Lagefehler in Folge von Oberfl chenunebenheiten k nnen bei der Abwicklung durch den Einsatz einer langen Kamerabrennweite minimiert werden 5 3 2 3 Digitale kartographische Projektion Weisen Bauwerke Kuppeln oder andere zweifach gekr mmte Oberfl chen auf ist eine Verebnung nicht mehr verzerrungsfrei durchzuf hren Eine Abbildung derartiger doppelt gekr mmter Bezugsfl chen Kugeln Ellipsen kann auf der Grundlage kartographischer Projektionen vorgenommen werden bei denen Verzerrungsfreiheit nur im Differenziellen und maximal f r eine Eigenschaft l ngen fl chen oder winkeltreu sicherzustellen ist Die generelle Vorgehensweise unterscheidet sich nicht gegen ber dem Arbeitsablauf der w hrend einer Abwicklung ausgef hrt wird Zun chst sind Form und Lage der Bezugsfl che ber Passpunkte zu ermitteln und die Orientierungsparameter der photogrammetrischen Aufnahmen zu ermitteln Auf dieser Grundlage lassen sich ber die Kollinearit tsgleichungen aus den Bildkoordinaten die gesuchten dreidi mensionalen Punktkoordinaten auf der Bezugsfl che berechnen die wiederum in sph rische oder ellipsoi dische Koordinaten X transformiert werden k nnen F r di
4. Dies gilt besonders f r die Anfangszeit der Stereophotogrammetrie in der Aufnahmen ausschlie lich im Stereonormalfall ausgewertet werden konnten Bei den damals zur Verf gung stehenden analogen Auswerteger ten wurde die Zeichnung sofort ber mechanische Gelenke ma st blich kartiert Die seit den siebziger Jahren eingesetzten analytischen Auswerteger te erlauben eine flexiblere Aufnahme geometrie da Ma stabsunterschiede korrigiert werden k nnen und auch konvergente Aufnahmen auszu werten sind Als Ergebnis werden dreidimensionale Koordinaten erzeugt die leicht in CAD Systeme zu integrieren sind Aufgrund des hohen Anschaffungspreises und der auch hier notwendigen photogramme trischen Spezialkenntnisse wird die analytische Photogrammetrie nur selten als Standardverfahren in der Bauaufnahme eingesetzt Besonders flexibel sind die digitalen photogrammetrischen Auswertestationen zu handhaben weil f r deren Anwendung so gut wie keine Einschr nkungen in der Aufnahmedisposition zwingend einzuhalten sind Kann aufgrund der rtlichen Gegebenheiten keine parallele Aufnahmerichtung realisiert werden lassen sich aus digitalen konvergenten Stereoaufnahmen bei bekannter u erer Orientierung die so genannten Normalbilder des Stereonormalfalls berechnen Lunmann 2000 Die geometrische Umrechnung vom konvergenten in das Normalbild erfolgt unter Verwendung der Kollinearit tsgleichungen die Neuzuordnung der Grauwerte wird ber das resampling V
5. Modell Abb 2 3 Stufen der semantischen Modellierung Grundlage STACHOWIAK 1983 Die erste Stufe ist Grundlage f r alle weiteren semantischen Modelle der folgenden Stufen Es k nnen beispielsweise in einem folgenden Schritt sprechsprachliche Modelle erzeugt werden aus denen an schlie end schriftsprachliche Modelle abgeleitet werden Wie viele Modelle auf diesen externen Stufen entstehen k nnen ist vom Objekt und Modellierungsvorgang abh ngig Anhand der semantischen Modelle tritt eine besondere Eigenschaft von Modellen sehr deutlich hervor Neben Originalen k nnen auch Modelle die Grundlage f r weitere Modellierungsvorg nge darstellen Dienen Modelle als Basis f r Kommunikationsprozesse so wird bei der Interpretation des vorliegenden Modells meist unbewusst eine erneute Modellierung auf der folgenden Stufe durchgef hrt Das abge leitete Modell weist einen erneuten Informationsverlust gegen ber dem zu Grunde liegenden Modell auf Dieser ist jedoch in Kauf zu nehmen da nicht alle Fragestellungen direkt am Original analysiert werden k nnen So werden anhand von Modellen vielfach wissenschaftliche Fragestellungen untersucht die in einem weiteren Modellierungsschritt zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnismodellen f hren k nnen Zusammenfassend kann unter Ber cksichtigung der Randbedingungen im Modellierungsprozess und unter Kenntnis der f r die Modellierung zur Verf gung stehenden Modellarten festgestellt werden dass Modelle
6. Anwendung im Rahmen der denkmalpflegerischen Inventarisierung und des arch ologischen Surveys und Kap 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 3 vgl Kap 5 3 2 1 Ebene Entzerrung 128 5 Methoden der Bauaufnahme umfassenden Rekonstruktion von Vergangenem aus Bildern l sst die photogrammetrische Dokumentation als wirksames Instrument einer vorsorgenden Denkmalpflege erscheinen Wie aber an der Geschichte der Preu i schen Me bildanstalt unzweifelhaft abzulesen ist wurde und wird dieser Anspruch von den Entscheidungs tr gern in den Denkmalpflege mter nicht in dem Ma e geteilt dass die bestehenden Denkmalinventare unter Einsatz photogrammetrischer Techniken aufgestellt w rden Vordringlichstes Ziel der Denkmalpflege ist die Erhaltung der Baudenkmale in ihrer materiellen Substanz BrEuer 1982 Die Dokumentation wird in erster Linie angefertigt um fundierte Entscheidungsgrundlagen f r anstehende Sanierungsma nahmen bereitstellen zu k nnen Unter diesem Anspruch ist selbst die Denkmalliste als einfachste Form der Denkmalinventarisie rung in der Lage den Schutz des Bauwerks sicherzustellen Keine Dokumentation ganz gleich mit welcher Methode angefertigt kann gew hrleisten dass ein Bauwerk der Zerst rung durch Katastrophen oder Krieg einwirkungen entgeht Wie in Kapitel 2 Vom Original zum Modell ausgef hrt kann im Rahmen einer Bau aufnahme kein identisches Modell vom Original erstellt werden weil die Dokumentation i
7. Domus Severiana o6 Ebene 5 Ausschnitt g 0o58 Fi we x H 5815 x Eg Be e E Ee a a s Es TE 98 66 x a ex ee K z 0o65 w a aa F A k Kae BA x x 06 L 5810 4 x x PR ES g X x x x x x x x x amp x y x x x PE PE 91 H 5 x x i 4 x x 6 x x 5805 a xE gd u De ee x x 3 2 er 5 z SIE i Du 3 a x x Se e E xx x l 5800 E SN p 10 x L 5795 a a Vi H Nor gt L 5790 FIRE 4 N Festpunkt x verdichtetes Bezugsnetz Abb 4 12 Verdichtetes Bezugsnetz S68T S067 SI6T FM 0687 0067 FM 0167 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 51 Das Potenzial eines dreidimensionalen Bezugsnetzes wird aber erst durch eine enge Verdichtung des Koordinatennetzes vollst ndig genutzt Unter dem Begriff eines Festpunktes wird im Allgemeinen ein sicher vermarkter Punkt verstanden der Koordinaten im bergeordneten System aufweist und Bezugs punkt f r alle weiteren Messungen ist Bei allen sonst blichen geod tischen Fragestellungen sind die Detailmessungen Endergebnis des Messvorganges aus ihnen wird normalerweise der Plan des Objektes als abschlie endes Resultat des Modellierungsprozesses abgeleitet Diese polar bestimmten Objektpunkte k nnen aber wiederum als Grundlage f r weitere verdichtende Messungen genutzt werden Das Ausdehnen von Koordinatennetzen auch auf den kleinr umigen Bereich der Detailmessungen stellt eine ver
8. H EN aan ae r F h P A Z 7 f 9 e f 9 7 br Z 7 S e 2 2 E a zZ u 1 1 ee Z x E FIR EZTUL VAA Abb 4 5 Rechtwinkliges Koordinatensystem Yo y Ym Y Te Sofern vorhanden sollte das Landeskoordinatensystem als Bezugssystem verwendet werden sodass die Ausrichtung nach Norden sichergestellt ist und gegebenenfalls eine Vergleichsm glichkeit zu Objekten hergestellt werden kann deren Koordinaten ebenfalls im Landeskoordinatensystem vorliegen Abb 4 6a Bei Sonderproblemen kann es aber ebenso sinnvoll sein ein rtliches rechtwinkliges System zu verwenden dessen X Achse parallel zu einer der Hauptbauwerksachsen verl uft Abb 4 6b F r die Bauaufnahme k nnen die unterschiedlichen Definitionen der Nordrichtung magnetisch Nord Gitternord geografisch Nord und die verschiedenen Bezugsfl chen Ebene Ellipsoid Geoid i A vernachl ssigt werden In der Regel sind Messungen in Gebieten bis maximal 10 km auf eine ebene Bezugsfl che zu beziehen KAHMEN 1993 1 F r die geod tischen Grundlagen zu den Berechnungen in Koordinatensystemen sei hier auf die verschiedenen Lehrb cher verwiesen z B GELHAUS KOLOUCH 1997 HENNECKE et al 1994a KAHMEN 1993 RESNIK BILL 2000 WITTE SCHMIDT 1991 44 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung Abb 4 6 bergeordnete a Landeskoordinatensystem b parallel zu Bauwerksachsen Koordinatensysteme Als Bezugsfl che f r die H henmessungen
9. Hierdurch soll jeder Tourist in die Lage versetzt werden seine Urlaubsfotos in photogrammetrischer Qualit t anzufertigen Dabei kann sozusagen im Vorbeigehen ein Denkmalarchiv entstehen das zwar nicht an einem zentralen Ort vorgehalten wird das aber aufgrund der F lle der vielen verteilten photogrammetrischen Urlaubsfotos ein umfangreiches Potenzial f r die Rekonstruktion von Bauwerken beinhaltet Um dieses Bildmaterial bei anstehenden Sanierungs oder Rekonstruktionsma nahmen nutzen zu k nnen muss eine zentrale Vermittlungsstelle eingerichtet werden Unter der Bezeichnung Architectural Photogrammetry Information System APIS soll an der 84 zur Geschichte der Me bildanstalt vgl KOPPE 1997 MEYER 1985 1997 SCHULTZ 1986 5 Hier k nnen beispielhaft die Rekonstruktion der Berliner Nikolaikirche oder des Dresdener Zwingers KoPPE 1997 wie auch die aktuellen Beispiele der Dresdener Frauenkirche oder des Berliner Stadtschlosses WIEDEMANN 2000 angef hrt werden 5 3 Photogrammetrische Methoden 127 Technischen Universit t Wien ein Server betrieben werden auf den ber das Internet Informationen eingespielt wie abgerufen werden k nnen und Hinweise zur Erstellung photogrammetrischer Dokumen tationen bereitgestellt werden HERBIG WALDH USL 1997 Zur Verbreitung der photogrammetrischen Dokumentationsmethode wie zur Etablierung eines allgemeinen Denkmalverst ndnisses wird dieses Projekt in sterreich unter Beteili
10. berpr ft werden sollen oder Abweichungen von einem Idealentwurf festzustellen sind Hierbei ist nicht selten eine Genauigkeit von wenigen Millimetern ber das gesamte Bauwerk zu gew hrleisten vgl z B SCHIRMER ZICK 2000 HINKEL 1996 MERTENS 1984 Zu Beginn des 20 Jahrhunderts wurde an die Darstellung von Bauaufnahmen eine Anforderung gestellt die heute nur noch von den wenigsten Bauaufnahmen erf llt wird Die vielfach eingesetzte Schattierung sollte sicherstellen dass der Betrachter sehr schnell einen Eindruck von den dreidimensionalen Gel nde und Geb udeformen gewinnen konnte AnDRAE 1961 Zusammenfassend kann f r die Anwendung der Bauaufnahme in der Bauforschung festgestellt werden dass in direktem Kontakt mit dem Bauaufnahmeobjekt die Erfassung aller wichtigen Details m glichst objektiv und umfassend erfolgen soll Dabei ist die Bauaufnahme insgesamt ein Erkenntnisprozess mit dem der Bauforscher den komplexen Bau in seiner umfassenden Gesamtheit verstehen m chte 3 5 2 Anforderungen der historischen Bauforschung vor dem Hintergrund der Allgemeinen Modelltheorie Bei einem Bauwerk handelt es sich im Sinne der Allgemeinen Modelltheorie um ein Original das die verschiedensten Eigenschaften und Attribute aufweisen kann Diese Attribute gilt es im Rahmen der Bauaufnahme zu erkennen zu modellieren und darzustellen Innerhalb dieses komplexen Prozesses k nnen die verschiedenen Anforderungen die von der Bauforschung an die
11. der Bauwerke auseinander zu setzen Diese Auseinandersetzung hat sich zu einer eigenst ndigen wissenschaftlichen Disziplin entwickelt die allgemein als historische Bauforschung bezeichnet wird und in das gro e Forschungsgebiet Bauge schichte einzuordnen ist Wie die Baugeschichte insgesamt ist auch die historische Bauforschung den historischen Wissenschaften zuzurechnen GERNER HANSEN 2001 TOMASZEWSKI 1986 V GERKAN 1924 Durch die Bauforschung k nnen ber die wissenschaftlichen Analysen von Bauwerken allgemeine geschicht liche Aussagen abgeleitet werden Hierbei ist die Bauaufnahme eine Methode in der historischen Forschung die dem Quellenstudium eines Historikers gleichkommt Ebenso wie die schriftlichen Quellen muss auch das Bauwerk als Tr ger seiner Geschichte erfasst kritisch analysiert und bewertet werden Meist lassen sich geschichtliche Entwicklungen anhand von Ver nderungen an Bauwerken ablesen und sind durch Befunde die nur im Rahmen einer Bauaufnahme festzustellen sind nachzuweisen KLEINMANNS 1993 TOMASZEWSKI 1986 3 5 1 Bauaufnahme in der historischen Bauforschung Durch die Bauaufnahme werden die wesentlichen Grundlagen f r die Erforschung der Baugeschichte historischer Bauwerke meist in Form von Pl nen und Baubeschreibungen bereitgestellt Das heute noch berwiegend g ltige Verst ndnis von Bauaufnahme f r die historische Bauforschung hat sich seit Mitte des 19 Jahrhunderts entwickelt und l sst sich
12. er ist die Gefahr die pr sentierte Information unkritisch aufzunehmen und zu vergessen dass es sich bei der Animation um ein individuelles subjektiv hergestelltes Modell und nicht um das Original selbst handelt Auch die aufw n digsten Computeranimationen sollten nach den Fragestellungen der Allgemeinen Modelltheorie bewertet werden um sich ber den Grad der Objektivit t der dargebotenen Informationen klar zu werden In den Bereichen Restaurierung Denkmalpflege und Bauforschung k nnen aber auch 3D Modelle einge setzt werden bei denen gerade eine m glichst realit tsnahe Visualisierung im Vordergrund steht um z B die Wirkungen einer r umlichen Situation auf den Betrachter in Abh ngigkeit der verwendeten Materi alien Farben usw am virtuellen Modell erforschen zu k nnen Abb 4 21 Hierbei kann die Visualisie rung entscheidendes Hilfsmittel sein um z B die Wiederherstellung von Bauwerken in einem nicht mehr vorhandenen historischen Zustand beurteilen zu k nnen HEMMLEB SIEDLER 2000 Bei vielen Anwendungen von 3D Modellen wird keine gro e Anforderung an die geometrische und inhaltliche Genauigkeit gestellt weil der visuelle Eindruck im Vordergrund steht oder f r die Anwendung nur eine geringe Genauigkeit notwendig ist Hierf r sind typische Beispiele die 3D Stadtmodelle die sowohl als Pr sentations und Informationsmedium von Stadtr umen beispielsweise f r touristische Zwecke vgl ALMER NISCHELWITZER 2000 HERBO
13. 1999 ver ffentlicht auf CD DORFFNER L Using photo models as a base for an interactive three dimensional information system In XVII CIPA Symposium Olinda Brasilien 1999 ver ffentlicht auf CD DRANSCH D Medienpsychologische Aspekte beim Einsatz von Multimedia in GIS In GIS und Kartographie im multimedialen Umfeld Kartographische Schriften Band 2 Kirschbaum Verlag Bonn 1997 DZIERZON M Altbauten zerst rungsfrei untersuchen Rudolf M ller Verlag K ln 1990 DAD http www inf tu dresden de D4D recherchiert 2001 ECKERT H Methoden der bauhistorischen Untersuchung in der praktischen Denkmalpflege In Wenzel F Hrsg Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke Baugef ge Konstruktionen Werkstoffe Sonderforschungsbereich 315 Jahrbuch 1987 Universit t Karlsruhe 1987 S 21 34 ECKSTEIN G Dokumentation in der Denkmalpflege Welchen Beitrag kann die Photogrammetrie heute leisten In 100 Jahre K nigliche Me bildanstalt Berlin Deutsche Gesellschaft f r Photogramme trie und Fernerkundung Wissenschaftliche Jahrestagung Berlin 1985 Frankfurt 1986 S 127 137 ECKSTEIN G Photogrammetric measurement to interpret the damage evolution of the stone sculpture in the Holy Cross Minster in Schw bisch Gm nd Germany In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 154 160 ECKSTEIN G Empfehlungen f r Baudokumentationen Land
14. 2 2 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme 3 1 Anwendung im Geb udemanagement und f r einfache Sanierungen 3 2 Anwendung im Rahmen der denkmalpflegerischen Inventarisierung und des arch ologischen Surveys 3 3 Anwendung bei restauratorischen Fragestellungen 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung 3 5 1 Bauaufnahme in der historischen Bauforschung 3 5 2 Anforderungen der historischen Bauforschung vor dem Hintergrund der Allgemeinen Modelltheorie 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme 4 2 Koordinatensysteme und Bezugsfl chen 42 1 Koordinatensysteme 4 2 2 Abbildung auf Bezugsfl chen 4 2 3 Realisierung von Koordinatensystemen 4 2 3 1 Schnurger ste 4 2 3 2 Geod tische Festpunktfelder 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 4 3 1 Strukturierung und Darstellung unter Verwendung von Bildern analogen Pl nen und textlichen Beschreibungen 4 3 2 Strukturierung und Darstellung unter Verwendung von CAD Programmen 4 3 2 1 CAD Programme als Zeichen und Konstruktionshilfen 4 3 2 2 CAD Programme als Hilfsmittel zur Strukturierung der Bauwerksinformationen 4 3 3 3D Visualisierungen und Animationen 4 3 3 1 Methoden der 3D Visualisierungen und Animationen 4 3 3 2 Anwendungspotenziale der 3D Visualisierungen und Animationen 4 3 4 Datenstrukturierung und Pr sentation in Geographischen Informati
15. Bauplastik oftmals anzutreffen sind aufgrund der fehlenden Objektstrukturen nicht ohne weiteres mit den Methoden der Merkmalsextraktion in ihrer Oberfl chengeometrie zu bestimmen Durch die Projek tion von k nstlichen Texturen in Form von Streifen Rastern oder so genannten Lichtschnitten kann das Objekt mit Merkmalen versehen werden und ist dann mit hoher Genauigkeit und Zuverl ssigkeit zu vermessen vgl RIECHMANN THIELBEER 1997 Neben den merkmalsbasierten Verfahren k nnen die so genannten Klassifizierungen zur automatischen inhaltlichen Bildauswertung genutzt werden W hrend einer Klassifizierung werden Bereiche gleicher oder hnlicher radiometrischer Eigenschaften nach inhaltlichen Gesichtspunkten zu einer Klasse zusam mengefasst Sind die radiometrischen Grenzen der einzelnen Klassen festgelegt worden werden die Bildpixel auf die Zugeh rigkeit zu den jeweiligen Klassen hin untersucht und entsprechend meist farbig markiert Derartige Klassifizierungen lassen sich nicht nur mit den radiometrischen Informationen des sichtbaren Lichtes ausf hren sondern prinzipiell mit den Signalen aller Wellenl ngenbereiche die durch einen entsprechenden Sensor registriert werden k nnen Weit verbreitet ist die Verwendung von Infrarot film weiterhin lassen sich alle Wellenl ngen in den unterschiedlichsten Kombination f r eine so genannte multispektrale Klassifizierung nutzen Diese in der Fernerkundung entwickelte Methodik ist ebenso f r
16. Beurteilung ist hierbei durch eine Pr fung aller im Display des Messinstrumentes angezeigten Messwerte auf ihre Plausibilit t gegeben Diese berpr fung kann bei bauwerksparallelen Koordinatensystemen leichter vorgenommen werden weil sich z B die Koordinaten von Punkten auf einer Mauer nur im y und z Wert ndern sollten w hrend die senkrecht zur Mauer verlaufende x Koordinaten nur sehr kleinen nderungen unterworfen ist Tritt eine sprunghafte nderung der x Koordinate auf kann davon ausge gangen werden dass eine Fehlmessung vorliegt vgl Abb 5 10d Eine umfassende Kontrolle ist dagegen nur sicherzustellen wenn die Geometriemodellierung online in einem CAD Programm verarbeitet wird und somit w hrend der Messung auf einem Bildschirm darge stellt werden kann HEILIGER 1995a KORTE 1995 Hier lassen sich durch die visuelle Kontrolle am Bild schirm grobe Fehler in den meisten F llen leicht aufdecken a a Abb 5 13 Online Darstellung w hrend der Messung l Es soll nicht unerw hnt bleiben dass auch digitale Datenarchive wie konventionelle Planarchive der Wartung und Pflege bed rfen siehe hierzu GSCHWIND G NZL 1997 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 85 Wird ein Tachymeter in Online Verbindung mit einem CAD System eingesetzt kommt dem Messin strument die Funktion der normalen Computer Maus oder des digitalen Zeichenstifts zu Das Tachymeter ist gleichberechtigtes Eingabeger t mit der Konsequenz dass
17. Vortrag gehalten im DV W Kolloquium Berlin 2000 unver ffentlicht LAGERQVIST B The conservation information system Photogrammetry as a base for designing documentation in conservation and cultural resources management G teborg Studies in Conservation nr 4 ISBN 91 7346 302 7 1996 160 Literaturverzeichnis LANDES S Funktionalit t des internetbasierten 3D Campus Informationssystems der Universit t Karlsruhe CISKA Deutsche Geod tische Kommission Reihe C Heft Nr 513 M nchen 1999 LEICA http www leica geosystems com recherchiert 2000 LERMA J L RUIZ L A BUCH N F Application of spectral and textural classification to recognize materials and damages on historic building facades In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 1 Amsterdam 2000 S 480 483 Li C Nachtr gliche Kalibrierung der historischen Meydenbauer Kameras In In Albertz J Wiedemann A Hrsg Architekturphotogrammetrie gestern heute morgen Technische Universit t Berlin Berlin 1997 S 63 77 LI R Building Octree Representation of Three Dimensional Objects in CAD CAM by Digital Image Matching Techniques Photogrammetric Engineering amp Remote Sensing Volume 58 No 12 1992 S 1685 1691 LICHTENBERG C POMASKA G Programming an image database management system for use inside a CAD environment In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XX
18. Weimann WEmann 1988 K Regensburger REGENSBURGER 1990 K B Atkinson Ark nson 1996 und T Luhmann Lunmann 2000 verwiesen Aus der allgemeinen Arbeitsweise der Photogrammetrie ergeben sich Konsequenzen f r die Bauauf nahme die vor dem Hintergrund der Allgemeinen Modelltheorie zu diskutieren und im Rahmen einer integrierten Planung von Bauaufnahmekampagnen zu ber cksichtigen sind Die fotografische Abbildung stellt einen zus tzlichen Schritt im Rahmen des Modellierungsprozesses dar Die Modellierung erfolgt nicht mehr durch Messung direkt am Originalobjekt sodass mit Informations verlust bei Verwenden des photogrammetrischen Modells gerechnet werden muss Die fotografische Abbildung ist nur auf den ersten Blick eine identische Kopie des Originals Durch die technischen Bedingungen der Aufnahme wie Filmmaterial Belichtung Scharfabbildung oder Aufl sung kann die inhaltliche wie geometrische Aussage des photogrammetrischen Modells stark begrenzt werden Auch die Wahl von Aufnahmerichtung und Bildgr e oder eventuell vorhandene Verdeckungen oder Hinter schneidungen stellen eine Einschr nkung dar die w hrend der Auswertung nicht mehr berwunden werden kann Alle Objektbereiche die nicht mit der f r den Zweck notwendigen Aufl sung und Genauigkeit im photogrammetrischen Modell abgebildet sind lassen sich w hrend der Auswertung auch nicht modellieren Vielfach wird der besondere Wert der Photogrammetrie in ihrer objektiv
19. also Bauaufnahme als Basis der Bauforschung betrieben werden Nur so kann die individuelle kulturhisto rische Aussage jedes einzelnen Baudenkmals in ihrer Vielschichtigkeit erkannt und bewahrt werden MADer 2001 Im Gegensatz zur historischen Bauforschung wird Bauforschung in der Denkmalpflege aber nicht zum reinen Erkenntnisgewinn ausgef hrt sondern im Hinblick auf eine sp tere denkmalpfle gerische Bewertung Gleichzeitig soll mit den Ergebnissen aus der Bauforschung vermieden werden dass aus mangelnder Kenntnis wichtige historische Befunde w hrend der Sanierung vernichtet werden 12 Der Erhalt der kulturhistorische Aussage eines Geb udes macht nach G Mader den wesentlichen Unterschied zwischen einer Denkmalinstandsetzung und einer Altbauinstandsetzung aus MADER 2001 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 27 Aufgrund der zielgerichteten Forschung bezogen auf den Denkmalwert wird diese Bauforschung als Angewandte Bauforschung WoHLLEBEN 1993 bezeichnet Eine Bauuntersuchung ohne konkrete Fragestellung ist in der Denkmalpflege nicht anzutreffen EcKERT 1987 ECKSTEN 1986 lediglich im Rahmen einer Inventarisierung kann eine vereinfachte Bauuntersuchung als Dokumentationsgrundlage eingesetzt werden Damit hat die Bauaufnahme Anforderungen sowohl f r eine Schadenserfassung wie zur baugeschicht lichen Untersuchung zu erf llen Auf die Erfordernisse der Schadensanalyse wird hier nicht weiter einge gangen da die wesentli
20. be mit einer Dosenlibelle ausger stet sind ist eine Schiefstellung des Reflektorstabes nicht vollst ndig zu vermeiden und ruft Fehler in gleicher Gr enordnung hervor F r die typische Anwendung der Reflektorst be zur topographischen Aufnahme sind diese Fehlereinfl sse ohne Auswirkung auf die Karten der dort verwendeten Ma st be 1 500 1 1000 oder kleiner Doch f r die Arbeitsma st be der Bauaufnahme ist deren Auswirkung nicht zu vernach l ssigen Beim Einsatz von so genannten Kanalmessst ben zur Erfassung verdeckter Punkte Kern 2001 wird durch Messung von zwei Reflektoren auf einem Messstab die Spitze des Messstabes und damit der verdeckte Punkt berechnet Durch die Messung zu mindestens zwei Reflektoren wird die r umliche Ausrichtung des Stabes exakt bestimmt sodass Zwangsbedingungen wie eine rechtwinklige Anordnung zum Zielstrahl nicht eingehalten werden m ssen Dennoch ist mit gleichen Fehlereinfl ssen zu rechnen wenn der Stab w hrend der Messung zu den einzelnen Reflektoren wechselnden r umlichen Ausrich tungen unterliegt Nur durch eine Fixierung des Stabes z B in einem Stativ k nnen diese Einfl sse eliminiert werden Die Markierung der Messpunkte direkt auf dem Bauaufnahmeobjekt er ffnet f r die Messung unter Verwendung von Reflektoren eine einfache und genaue Punktbestimmung Wird der am Bauwerk markierte Punkt direkt durch das Fernrohr des Tachymeters angezielt und damit sowohl die Horizontal richtung wie der Verti
21. ber Rahmenmarken bei Teilmesskameras ber ein R amp seaugitter bei Nicht Messkameras ber die Bildecken und f r digitale Sensoren ber die Position der Sensorelemente vorgenommen Abb 5 18 Die Messung von Bildkoordinaten eines Einzelbildes ist f r eine Objektvermessung in der Regel nicht ausreichend Zur dreidimensionalen geometrischen Rekonstruktion m ssen die unterschiedlichen Bilder miteinander verkn pft und der Bezug zum bergeordneten Objektkoordinatensystem hergestellt werden Die Verkn pfung der Bilder erfolgt ber fehlerfrei am Objekt zu identifizierende und in mehreren Bildern eindeutig zuzuordnende homologe Punkte Um aber die Gr e Position und Orientierung des Objekts im bergeordneten Koordinatensystem angeben zu k nnen m ssen Punkte mit im Bezugssystem bestimmten dreidimensionalen Koordinaten Passpunkte in den Bildern gemessen werden Der gesamte Vorgang der gegenseitigen relativen Zuordnung der Bilder und der absoluten Einordnung in das berge ordnete Koordinatensystem wird mit dem Begriff u ere Orientierung belegt pi y Abb 5 19 Relative und absolute u ere Orientierung eines x Aufnahmeb ndels nach WESTER EBBINGHAUS 1987 P X Y Z 38 Beim Einsatz von normalen Digital oder Videokameras ist darauf zu achten dass der Autofokus abzustellen ist damit f r die Aufnahmen mit einer konstanten Kamerakonstante gearbeitet werden kann 3 Eine Ausnahme bilden die Einbildverfahren f
22. beziehen Ein quasi unsichtbares Bezugsnetz kann dem Fachanwender durch einen orientierten photogrammetri schen Bildverband bereitgestellt werden in dem alle inhaltlichen Auswertung selbstst ndig ausgef hrt werden k nnen Die modernen Auswertesysteme sind mittlerweile so einfach zu bedienen dass diese Aufgabe auch von photogrammetrisch wenig gebildeten Nutzern auszuf hren ist F r diese Auswerte strategie ist eine personelle Konstanz in der Bearbeitung von Vorteil indem die photogrammetrische Auswertung wie die weitere Bearbeitung von den selben Personen ausgef hrt werden die berdies das Objekt mit seinen spezifischen Besonderheiten genau kennen sollten Auch wenn ein abgestuftes Vorgehen w hrend der Bauaufnahme mit ausreichender Qualit t m glich ist und in vielen praktischen Anwendungen als sinnvolle Bauaufnahmevariante angewendet werden kann kommt es doch f r die Zukunft wesentlich darauf an die Integration moderner technischer Verfahren in die Bauaufnahmemethodik insgesamt voranzubringen Diese Integration sollte zu leisten sein wenn die Methodenwahl von den bergeordneten Zielen bestimmt wird die an die Bauaufnahme gestellt werden F r die Methodenauswahl ist zu vermeiden dass die zuf llig zur Verf gung stehenden Instrumente und die pers nlichen Erfahrungen einen dominierenden Einfluss auf die Entscheidung aus ben und sich dadurch das Potenzial neuer M glichkeiten der modernen noch nicht etablierten Bauaufnahmemethoden
23. die chemisch physikalischen Merkmale Die abstrakten Objekte zeichnen sich aus durch Alter Wert und Funktion Der sich pr sentierende Bestand kann ein un berschaubares Konglomerat aus sich berlagernden und durchdringenden Schichten und Bauteilen verschiedener Bau und Nutzungsphasen sein Dabei sind die einzelnen Geb udeteile in einem unterschiedlichen Erhaltungszustand anzutreffen Somit m ssen im Rahmen der Bauaufnahme nicht nur der momentane Bauwerkszustand sondern auch die zu beobach tenden Ver nderungen und Erhaltungszust nde erfasst werden Mit dem Begriff Ver nderungen werden die Schichtung von Putz und Anstrichen anzutreffende Materialwechsel Spuren von Abnutzung sowie Anzeichen von ausgef hrten Reparaturen bezeichnet Der Erhaltungszustand eines Geb udes wird ber die Beobachtung von lokalen Substanzsch den Deformationen und St rungen dokumentiert Die Model lierung aller hier genannten Attribute und die Darstellung in den f r Bauaufnahmen blichen Grundriss pl nen oder Schnitten w rde unweigerlich zu einer nicht mehr sinnvoll darstellbaren Dichte von Informationen in den Pl nen f hren Dar ber hinaus k nnen viele der Bauwerksattribute nicht in Form von Pl nen vermittelt werden Notwendig ist deshalb eine ad quate Modellierung und gute Gliederung der erfassten Informationen die einen schnellen und sicheren Zugriff auf die Bauwerkseigenschaften erm glicht Zu den traditionellen Bauaufnahmepl nen
24. durch eine Dreiecksvermaschung abgeleitet werden muss Es wird demnach keine inhaltlich sondern eine geometrische gepr gte Auswertung durchgef hrt Die eigentliche inhaltliche Auswertung muss im Anschluss an die Modellierung am 3D Modell erfolgen Dieses 3D Modell kann besonders die Geometrie von Objekten kleinerer Ausdehnung mit hoher Aufl sung und Genauigkeit z T 0 1 mm und besser bereitstellen Werden die nat rlichen Texturen auf das 3D Objekt aufgebracht ist nicht nur eine beeindruckende Visualisierung zu erzeugen sondern gleich zeitig ein nahezu identisches Modell des Originals das auch f r vertiefende inhaltliche Untersuchungen genutzt werden kann In der Bauaufnahme ist z B die Erfassung von Kapitellen und Baugliedern auf diese Art und Weise denkbar wobei sicher eine berarbeitung im Angesicht des Originals stattfinden sollte Das automatisch erzeugt 3D Modell kann f r diese Zwecke einen geometrischen Bezug hoher Genauigkeit bereitstellen in den alle erg nzenden Beobachtungen und Analysen eingef gt werden k nnen Die vollautomatische Detektion von Kanten und Linien kann unter Umst nden eingesetzt werden um Bildinhalte im Verlauf einer so genannten Bildsegmentierung voneinander differenzieren zu k nnen Ein typisches Beispiel f r die automatische Bildsegmentierung stellt das steingerechte Aufma von gro fl chigem Mauerwerk dar Sofern die Steine des Mauerwerks durch klar zu erkennende Fugen voneinander getrennt sind
25. findet eine inhaltlich interpretierende Modellierung nicht statt Eine Variante zur Realisierung eines geometrischen Bezugssystems ist die Koordinatenbestimmung eines dichten Punkt feldes Abb 6 6 mit geod tischen oder photogrammetrischen Verfahren Der Punktabstand sollte nicht mehr als 1 m betragen damit die Auswertung der Fachanwender durch einfache Streckenmessung mit dem Zollstock in ihrer geometrischen Position festgelegt werden k nnen r u L n z E r z E m a a EJ ka z a C a m z b E Abb 6 6 Punktfeld des verdichteten Bezugsnetzes Dies vor allem auch deshalb weil eine Kante ist sie einmal im Plan enthalten nicht mehr so genau in ihrem wirklichen Verlauf w hrend der berarbeitung kontrolliert wird 10 vgl Kap 4 2 3 2 Geod tische Festpunktfelder 140 6 Bauaufnahmestrategien Eine hohe Wirtschaftlichkeit ist zu erzielen wenn beispielsweise die Position codierter Messmarken im Rahmen einer automatischen photogrammetrischen Messung bestimmt werden Dem Anwender werden die dreidimensionalen Punktkoordinaten entweder in einer CAD Datei oder in eine Ansichtsebene projiziert ausgedruckt zur Verf gung gestellt Eine ganz andere Form des geometrischen Bezugssystems kann in Form von orientierten photogram metrischen Messbildern realisiert werden Die modernen digitalen photogrammetrischen Auswerte programme sind in der Regel
26. jedoch zur Einhaltung der dem Ma stab entsprechenden Genauigkeitsanforderung mit h chster Sorgfalt angewendet werden m ssen Beispielsweise kann zur Modellierung von gr eren Profilen oder Ansichten wie sie an Kapitellen oder anderer Bauornamentik anzutreffen sind das bliche Loten der Objektpunkte auf definierte Bezugsebenen vorgenommen werden Abb 5 5 Allerdings werden hier selten Schn re verwendet sondern vielmehr feste Messrahmen aus Holz Abb 5 5 Erfassung von Profilen durch verformungsgerechtes Handaufma Des Weiteren sind verschiedene mechanische Messwerkzeuge verf gbar mit denen die Geometrie direkt am Objekt abgenommen wird Obwohl diese Hilfsmittel nicht im engeren Sinne zum verformungs gerechten Handaufma gez hlt werden k nnen sollen die typischen Instrumente und Vorgehensweisen hier der Vollst ndigkeit halber genannt werden Dies geschieht insbesondere deshalb weil mit diesen Werkzeugen zwar eine naturalistische Geometrieerfassung vorgenommen wird aber der analytische Gedanke des verformungsgerechten Handaufma es im Vordergrund steht Kleine ebene Bereiche deren Oberfl che reliefartig gestaltet ist k nnen sehr gut mit der Durchreibe technik erfasst werden WAnGer 1992 Die Anwendung von Abklatschpapier ist in diesen F llen ebenso geeignet wie zur Erfassung st rker strukturierten und gekr mmter Objekte Mit den Messwerkzeugen Zange Zirkel Winkelschablone oder Messkamm lassen sich Strecken u
27. keinen Unterschied ob eine Element direkt im CAD System gezeichnet wird oder ob das Objekt durch eine Auswertung in den Bildern des photogrammetrischen Modells erzeugt wird z B Pmpias 2001 STREILEIN 1998 Besonders f r die in allen Fachgebieten st ndig steigende Anzahl von Personen mit CAD Grundkenntnissen wird durch das Auswerten in einer gewohnten Softwareumgebung die Akzeptanz f r den Einsatz photogrammetrischer Verfahren erh ht 7l Im Gegensatz zur reflektorlosen Tachymetrie k nnen Kanten direkt erfasst werden und m ssen nicht indirekt aus den Messungen abgeleitet werden iz vgl auch Kap 6 Bauaufnahmestrategien P Durch die Entwicklung auf Kodak Photo CD k nnen kosteng nstig digitale Bilder h chster Aufl sung bereitgestellt werden HANKE 1994 120 5 Methoden der Bauaufnahme Die Mehrbildphotogrammetrie ist vor dem Hintergrund der einfachen Handhabung effektiv in den Anwendungen der Bauaufnahme einzusetzen die nur einen geringen Anspruch an die geometrische Genauigkeit und inhaltliche Vollst ndigkeit stellen Insbesondere gilt dies f r die in Kapitel 3 1 beschrie benen Arbeitsgebiete der einfachen Sanierung und des Geb udemanagements sowie f r alle Arten von Inventarisierungen Kap 3 2 Hier w ren zeit und kostenintensive photogrammetrische Auswertungen h chster Genauigkeit ebenso wenig durchzuf hren wie aufw ndige geod tische Messkampagnen Das bei einer rtlichen Begehung mit einer konventionell
28. lassen sich die Kanten an den berg ngen vom Stein zur Fuge automatisch extrahieren Durch die Kombination der Kantenextraktion mit anderen Verfahren der Bildvorverarbeitung kann ein Verbesserung der Bildsegmentierung erreicht werden vgl RODEHORST 1997 wobei aber eine voll st ndige Erfassung aller Steine nicht zu erzielen ist Diese Methode der Steinkartierung ist als Kartie rungsgrundlage zu verwenden wobei automatisch nicht richtig erkannte Steinfugen manuell korrigiert werden m ssen Die durch die Automation erzielte Zeitersparnis kann jedoch nicht f r alle Anwendungen i vgl Kap 5 3 4 2 Mehrbildauswertung und CAD sowie Kap 5 3 3 3 Anwendungspotenziale der stereoskopischen Auswertung vgl Kap 5 3 2 4 Differentielle Entzerrung sowie Kap 5 2 4 Scannende tachymetrische Verfahren 5 3 Photogrammetrische Methoden 125 der Bauaufnahme genutzt werden Insbesondere f r die Zwecke der historischen Bauforschung wird eine automatische Steinkartierung in der Regel nicht akzeptiert weil die visuelle Bildinformation nicht ausreicht um eine qualitativ hochwertige Steinkartierung anzufertigen vgl Abb 4 1 Hierf r ist ein vor Ort erg nzend ausgef hrte Aufnahme im Handaufma unbedingt notwendig Die inhaltliche Aufteilung der Bildinformationen durch Klassifizierungen geh rt wie die automatische Bildsegmentierung durch Kantenextraktion zu den wenig genutzten photogrammetrischen Verfahren Dabei sind auch hier Anwend
29. manueller Art und Weise sind weniger Punkte notwendig aber es ist eine gute Gel ndeskizze zu f hren Erfolgt die Berechnung des Gel ndemodells dagegen durch eine automatische Dreiecksvermaschung ist ein dichteres Punktfeld zu erfassen und sind vor allem die Bruchkanten des Gel ndes unzweifelhaft mit ausreichenden Punkten zu bestimmen Nur dann kann das aus dem Gel ndemodell automatisch abgeleitete H henlinienbild die Morphologie der Erdoberfl che bestm glich wiedergeben Der Geod t muss demnach w hrend der topographischen Aufnahme die Morphologie des Gel ndes in seinem pers nlichen internen Modell erfassen und unter Ber cksichtigung der sp teren Punktverarbeitung die Gel ndepunkte ausw hlen F r diese Aufgabe steht dem Geod ten entsprechend seiner Ausbildung und Erfahrung die notwendige Modellierungskompetenz zur Verf gung essverfahren u s g Modeyj I4 er So gt NZ RZ Sx Objekt A FE EBEN Vs G G Y A Oberfl chenkontinuum Diskretisierung der Oberfl che in Punkte Linien und Fl chen Abb 6 1 Geod tische bzw photogrammetrische Punkte zweifelsfrei Punktauswahl anhand von Modellierungsvorg nge zu identifizieren geod photogr Fachwissen Zusammenfassend kann f r die geod tische Geometrieerfassung festgestellt werden dass Oberfl chen an diskreten Objektpunkten mit h chster Genauigkeit und Zuverl ssigkeit modelliert werden k nnen Die Objektpunke sind dabei entweder zweifelsfrei zu identif
30. objektorientierte Arbeitsweise unbe dingt notwendig da nur so dreidimensionale Objektmodelle erzeugt und visualisiert werden k nnen Die hohe Flexibilit t der Mehrbildphotogrammetrie kann bei gro en Bauaufnahmeprojekten in der Denkmalpflege oder Bauforschung ein entscheidendes Auswahlkriterium darstellen In diesen Anwen dungen werden vielfach unterschiedliche Kameratypen mit verschiedenen Brennweiten eingesetzt die je nach den rtlichen Verh ltnissen in allen denkbaren geometrischen Konstellationen zueinander angeord net sind z B BENNING 2000 HOFFMANN et al 2000 Hier ist nur die Mehrbildphotogrammetrie in der Lage alle Aufnahmen in einem gemeinsamen Strahlenb ndel Abb 5 38 zu einem konsistenten Datenmodell h chster Genauigkeit und Zuverl ssigkeit zu verkn pfen Da derartige Projekte bis zu weit ber 100 Bilder enthalten k nnen bietet sich zur effektiven Projektabwicklung eine mehrstufige Auswertestrategie an Wie Abbildung 5 39 zu entnehmen ist sollte in einem ersten Schritt ein aus wenigen Bildern beste hender Verband mit kleinerem Ma stab aufgenommen und ausgewertet werden der das gesamte Objekt abgedeckt F r die u ere Orientierung dieses Bildb ndels ist es ausreichend wenige Passpunkte am Objekt geod tisch zu bestimmen Um die eigentliche Objektauswertung ausf hren zu k nnen sind weitere Aufnahmen gr eren Ma stabes anzufertigen die eine bessere Interpretation zulassen Zur Orientierung dieser Aufnahmen si
31. recherchiert 2001 IMAGEFACT http www imagefact de recherchiert 2001 IMAGEMODELER http www realviz com recherchiert 2001 IOANNIDIS C POTSIOU C BADEKAS J 3D detailed reconstruction of a demolished building by using old photographs In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI Part B5 XVII ISPRS Congress Vienna 1996 S 16 21 IOANNIDIS C POTSIOU C BADEKAS J The use of contemporary photogrammetric procedures for the recording and documentation of large monuments and their graphic representation In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 131 140 IOANNIDIS C POTSIOU C SOILE S BADEKAS J Detailed 3D repreaentation of archaeological sites In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 Amsterdam 2000 S 642 649 ITO J TOKMAKIDIS K INADA K Reconstruction of the stadion area of ancient Messene using 3D Computer Graphics and analysis of its townscape In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 Amsterdam 2000 S 395 400 JACHIMSKIJ J J ZIELINSKI M J Digital stereoplotter for historic monuments recording In Interna tional Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI Part B5 XVII ISPRS Congress Vienna 1996 S 259 263 J NSCH R D Genauigkeitsanspr che bei der photogra
32. vertiefend behandelt 38 vgl Kap 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 8 Ganz abgesehen davon dass bei jeder Rekonstruktion eine Auseinandersetzung zu f hren ist welcher historische Zustand wiederhergestellt werden soll Vielleicht sollten hier die M glichkeiten virtueller Rekonstruktionen verst rkt genutzt werden So wird z B auch am Landesdenkmalamt Baden W rttemberg keine vorsorgende photogrammetrische Dokumentation betrieben wohl aber werden photogrammetrische Verfahren bei konkretem Anlass und unter wissenschaftlichen Fragestellungen als Bauaufnahmeverfahren eingesetzt ECKSTEIN 1986 6 1 Eine methodenintegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie 129 6 Bauaufnahmestrategien Die im vorausgegangenen Kapitel beschriebenen Bauaufnahmemethoden k nnen die Anforderungen der verschiedenen Anwendungsgebiete in unterschiedlichem Umfang erf llen Dabei ist f r die einzelnen Methoden dargelegt worden inwieweit deren spezifisches Potenzial f r die jeweilige Zielstellung der Bauaufnahme genutzt werden kann Gleichzeitig weisen alle Verfahren typische Beschr nkungen auf die dazu f hren dass es keine universell einsetzbare Methode gibt mit der alle Bauwerke umfassend model liert werden k nnen Im nachfolgenden Kapitel soll deshalb herausgearbeitet werden dass durch eine Kombination der Methoden innerhalb eines weitreichenden Bauaufnahmekonzeptes eine Verbreiterung der Informationsbasis vorgenommen werden kann und
33. wenn gleiche oder hnliche Bauteile mehrfach am Objekt auftreten Ist ein derartiger Prototyp einmal in seiner Geometrie bestimmt und in der Bibliothek der Objekttypen gespeichert worden kann er an jeder beliebigen zwei oder dreidi mensionalen Position in die Zeichnung eingef gt werden Dies ist nicht nur m glich wenn Prototyp und jedes einzelne Originalbauteil absolut identisch in ihrer Geometrie sind sondern auch dann wenn sie zwar die gleiche geometrische Form aufweisen aber in Dimension und r umlicher Ausrichtung unter schiedlich aufgebaut sind In diesen F llen kann die Geometrie des Prototyps ber Passpunkte an die Geometrie des Originals ange passt werden wobei sich ber r umliche Transformationen sowohl die Gr e wie auch die Ausrichtung im Raum ver ndern l sst Abb 4 17 Nach der Transformation ist mit Hilfe der Restabweichungen in den Passpunkten eine Aussage zur bereinstimmung von Original und Prototyp m glich Diese Kontrollm glichkeit besteht aber nur f r die durch die Passpunkte repr sentierte Geometrie weshalb das Kopieren von Prototypen bei verformungsgerechten Bauaufnahmen nicht eingesetzt werden sollte Bei vorhandenen Abweichungen von der Geometrie des Prototyps in Form von Ausbr chen Vorspr ngen oder andere lokale Deformationen sind diese separat zu erfassen und in der CAD Zeichnung zu erg nzen
34. x x x px Da Aufnahmebasis b und Kamerakonstante c konstante Gr en sind h ngt die H he in diesem Modellkoordinatensystem nur von der zu messenden x Parallaxe px ab Somit l sst sich aus den gemessenen Bildkoordinaten x und x die H he im stereoskopischen Modellkoordinatensystem direkt berechnen In den analogen analytischen und digitalen Auswerteger ten wird auf Grundlage dieser Formeln die stereoskopische Modellauswertung mit der r umlich zu betrachtenden Messmarke vorgenommen W hrend der Betrachtung im stereoskopischen Bildmodell werden die im linken und rechten Bild einge spiegelten Messmarken solange als zwei Marken vom Auge wahrgenommen wie sich diese nicht am gleichen Objektpunkt P befinden Liegt die Marke sowohl im linken wie auch im rechten Bild sehr dicht an der Abbildung des Objektpunktes Abb 5 35b so verschmelzen beide Messmarken optisch und vom Beobachter ist nur noch eine Messmarke wahrzunehmen Da sich die Messmarke im dreidimensionalen Raum bewegt ist diese auch dann noch vom Betrachter als ein Objekt im dreidimensionalen Modell wahrzunehmen wenn das Objekt keine sichtbaren Strukturen aufweist Wird vom Betrachter im linken wie im rechten Auge exakt der identische Punkt des Objektes gesehen dann hat der Auswerter den Hierbei werden die beiden Bilder vom Computerbildschirm entweder frequenzgesteuert oder polarisiert ausgesendet und k nnen mit der entsprechenden Brille betrachtet werden LU
35. 1986 entnommen Das links abgebildete Messbild kann eindruckvoll zeigen dass eine Auswertung auf der Grundlage von homologen Punkten in verschiedenen Bildern hier nicht durchzuf hren w re Auch eignet sich die komplexe plastische Ausformung nicht f r eine entzerrte photogrammetrische Modellierung Derartige Objekte k nnen sehr gut durch eine interpretierende Auswertung in einem stereoskopischen Modell vorgenommen werden unter der Voraussetzung dass durch den Auswerter eine unter inhaltlichen Gesichtspunkten fachlich qualifizierte Interpretation geleistet werden kann Die aus der Auswertung hervorgegangene einfache linienhafte Darstellung war in diesem Beispiel Grundlage f r eine sich anschlie ende Schadenskartierung und wurde deshalb in der Darstellung nicht besonders aufw ndig ausgestaltet a Messbild b stereoskopische Auswertung Abb 5 37 Stereoskopische Auswertung Schw bisch Gm nd M nsterportal ECKSTEI 1986 S vgl Kap 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren 112 5 Methoden der Bauaufnahme Das Potenzial der stereoskopischen Erfassungsmethode ist nicht nur vor dem Hintergrund der geometri schen Messgenauigkeit zu bewertet sondern muss erg nzend in den Kontext der Gesamtmodellbildung f r die Bauaufnahme eingeordnet werden Dar ber hinaus ist die Akzeptanz des Messverfahrens beim Anwender in die Diskussion ber sinnvolle Anwendungsbereiche der Stereophotogrammetrie einzube ziehen Neben den charakte
36. 3D Welten modelliert werden k nnen und interaktiv zu bedienen sind B rL 19996 Zur Benutzung der VRML Modelle sind die so genannten Viewer z B BLAXXUN 2001 COSMOPLAYER 2001 GLVIEw 2001 VRML 2 0 VIEWER 2001 notwendig die entweder als eigenst ndiges Programm betrieben werden k nnen oder innerhalb eines Internet Browsers z B Internet Explorer oder Netscape als entsprechendes Zusatzmodul integriert werden Mit Hilfe dieser Viewer wird die Bedienung des VRML Modell erm glicht d h das Modell kann von au en und innen betrachtet werden es l sst sich ver ndern wie erg nzen und es bestehen weitere vielf ltige dynamische Interaktionsm glichkeiten Neben der realit tsnahen Visualisierung wird besonders durch die Interaktionsm glichkeiten innerhalb von VRML Modellen ein hohes Nutzungspotenzial f r die Bauaufnahme bereitgestellt Wie bei den im Zusammenhang der Panoramen erw hnten Quick Time VR Modelle lassen sich mit den VRML Modellen ebenfalls vielf ltigste Informationen verbinden Das VRML Modell ist Informationsraum und Benutzerschnittstelle in dem ber sensitive Fl chen oder andere Knotenpunkte erg nzende Informationen in Form von multimedialen Dokumenten erschlossen werden k nnen Hierbei kann es sich um weitere 3D VRML Modelle animierte Filme Bilder CAD Dateien Texte o a handeln vgl CAREY BELL 2001 DORFFNER 1999 IKGIS 2001 WEB3D 2001 Das VRML Modell bernimmt die Funktion eines 3D Inven tarisieru
37. BE JE i j m a 4 gii iE 1 5 H FH a j Siz f l i ii i l f a 2 Au ih 2 a n D I gt n iin end ar Abb 3 6 Genauigkeitsstufen IH links und IV rechts ECKSTEI 1999 30 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme Erg nzend zu der herk mmlichen Bauaufnahme ist es oftmals erforderlich denkmalgesch tzte Bauten auf ihre Verformungen und Standsicherheit zu untersuchen Hierbei wird punktuell eine sehr hohe Genauigkeit von bis unter einem Millimeter gefordert die nur durch pr zise geod tische Setzungs und Deformationsbeobachtungen erreicht werden kann Da diese Verfahren nicht zum eigentlichen Themen komplex der Bauaufnahme geh ren sei auf die Literatur zur Bauwerks berwachung verwiesen HENNECKE et al 1994b M SER et al 2000 Objekteigenschaften die ber die Geometrie eines Bauwerks hinausgehen nehmen besonders f r die Fragestellungen der Denkmalpflege eine grundlegende Stellung ein So sind z B Einrichtungsgegen st nde oder noch vorhandene originale Ausstattungsdetails wichtige Attribute die den Denkmalwert eines Geb udes wesentlich ausmachen k nnen Diese ber die Bauwerksgeometrie hinausgehenden Informa tionen k nnen in einem die Bauaufnahmepl ne erg nzenden so genannten Raumbuch separat erfasst strukturiert und dargestellt werden ScHmipt W 1988 Die Aufnahme der im Raumbuch zusammenge fassten Objektattribute kann unter Umst nden zeitgleich mit der geometrischen Beschreibung des
38. Bauaufnahme gestellt werden nicht widerspruchsfrei erf llt werden Um die Konflikte bei der Bauaufnahme f r die Baufor schung deutlicher herauszuarbeiten sollen die wichtigsten der innerhalb der Allgemeine Modelltheorie formulierten Randbedingungen des Modellierungsvorgangs im Kontext der Bauforschung n her beleuchtet werden Ziel dieser Betrachtung soll eine bessere Einordnung der Bauaufnahmemethodik sein vgl Kap 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung 35 um nach vertiefender Kenntnis der auf die Bauaufnahme einwirkenden Randbedingungen eine h here Qualit t der Bauaufnahme f r die historische Bauforschung zu erzielen Zweck der Erfassung soll eine umfassende Beschreibung des vorgefundenen Bauwerkszustands sein die es erlaubt anhand der Bauaufnahmepl ne wissenschaftliche Bauforschung zu betreiben Es wird davon ausgegangen dass die Bauaufnahmepl ne den Bauwerkszustand so umfassend wiedergeben dass mit ihrer Hilfe die verschiedensten bauforscherischen Fragestellungen untersucht werden k nnen Gleich zeitig muss aber das Bauwerk w hrend der Erfassung in seiner Informationsdichte reduziert werden denn nur durch Reduktion lassen sich die wesentlichen Merkmale herausarbeiten Doch eine Reduktion kann nur unter einer bestimmten Zielstellung erfolgen sie kann nur ausgef hrt werden wenn unter dieser Zielstellung einige Bauwerksattribute h her bewertet und andere nicht s
39. Bauwerks erfolgen Besonders der Einsatz digitaler Methoden erlaubt eine wirtschaftliche Kombination von geometrischer und inhaltlicher Modellierung Damit wirken sich die Anforderungen die an ein Raumbuch gestellt werden auch auf die geometrische Modellierung aus und sollten hinreichend ber cksichtigt werden Das Raumbuch ist einerseits Erfassungswerkzeug und damit den Messmethoden zuzuordnen andererseits wird aber durch die Systematik des Raumbuchs eine grundlegende inhaltliche Anforderung der Denkmalpflege an die Bauwerksmodellierung vorgegeben sodass deren Hauptmerk male hier kurz vorgestellt werden sollen Einleitend wird in dem Raumbuchkonzept festgestellt dass ein Geb ude eine Komposition aus vielf ltigen Einzelheiten und Materialien darstellt die in Beziehungen und Abh ngigkeiten zueinander stehen Damit wird das Bauwerk als ein Objekt definiert das im Sinne der Allgemeinen Modelltheorie ein komplexes Original darstellt und somit in einem universalen Modellierungsprozess erfasst beschrie ben und dargestellt werden muss Demnach sind auch hier die Randbedingen der Modellierung zu beachten Die Objektattribute werden in diesem Zusammenhang als selbstst ndige Objekte bezeichnet und in konkrete und abstrakte Objekte eingeteilt Konkrete Objekte sind die Gestalt in Form von Geometrie Abmessung Aufbau und Gliederung das u ere Erscheinungsbild sichtbar durch Farbe oder Oberfl chenstruktur sowie die Materialeigenschaften d h
40. CAD 118 5 3 4 3 Anwendungspotenziale der Mehrbildauswertung 119 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren 121 5 3 6 Photogrammetrie und Kulturg terschutz 125 6 Bauaufnahmestrategien 129 6 1 Eine methodenintegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie 129 6 2 Praktische Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie 135 6 3 Photogrammetrische Objektmodelle als Informationsbasis gro er Bauwerke 140 6 4 Erg nzende Aspekte einer umfassenden Bauaufnahmestrategie 145 7 Zusammenfassung 149 Literaturverzeichnis 153 Abbildungsverzeichnis 166 1 Einleitung Bauwerke legen Zeugnis ber die vielf ltigen Aspekte menschlicher Zivilisationen ab In den gebauten Werken der pr historischen Siedlungen spiegeln sich wie in denen der modernen Metropole des gerade begonnenen 21 Jahrhunderts nicht nur die bautechnischen Fertigkeiten der Entstehungszeit wider sondern auch die an die Bauwerke gestellten gesellschaftlichen Anforderungen Die einfachste H tte offenbart dem Betrachter nicht weniger Wissenswertes ber Geschichte als die den h chsten Anspr chen gen gende Palastanlage Das Individuelle wie das Typische l sst sich in den Ausstattungsgegenst nden oder der Bauornamentik in den konstruktiven Elementen oder den Raumfolgen in dem Gesamtbauwerk oder in gr eren Ensembles aber auch in ganzen St dten oder Kulturlandschaften finden Sollen die in den Bauwerken enthaltenen Eigenschaften durch umfangreiche Analysen aufgede
41. ELCOVISION 2001 PHIDIAS 2001 PICTRAN 2001 PITSCHKE GORNY 1993 PHOTOMODELER 2001 Der Vergleich der eingeblendeten Punkte oder Linien mit dem Inhalt des Messbildes deckt Auswerte l cken oder Fehlmessungen deutlich auf sodass gegebenenfalls sofort nachgemessen werden kann Wird die Messung in einem anderen als dem zur Auswertung verwendeten Bild kontrolliert l sst sich das Ergebnis auch in geometrischer Hinsicht auf seine Richtigkeit berpr fen Nur wenn durch die Messung im ersten Bild Abb 5 41a tats chlich der dreidimensionale Objektpunkt repr sentiert wird befindet sich der Punkt auch in allen weiteren Bildern an der richtigen Position Ist dies nicht der Fall liegt entweder eine schlechte Orientierung der Bilder vor oder die Objektoberfl che wird durch die gew hlte Bezugs fl che nicht repr sentiert Am Beispiel des runden Fensters in Abbildung 5 41b ist diese Art der Fehl messung durch die Betrachtung in einem zweiten Bild leicht zu erkennen Hier wurde auch das Fenster in der selben Ebene wie die Stuckelemente der Fassade ausgewertet obwohl es ca 40 cm dahinter an der Innenseite der Wand liegt Abb 5 41 Kontrollm glichkeit w hrend der a Projektion der erfassten Punkte und b Projektion der Liniengeometrie Mehrbildauswertung Linien in das Auswertebild in ein zweites Bild Derartige Fehler treten typischer Weise bei Fassadenauswertungen auf bei denen die ganze Fassade als eine Ebene angesehen wird obwohl i
42. HEILIGER R Architektur Vermessung Erfassen und Dokumentieren von Baubestand In Schrader B Red Geb udeinformationssysteme Schriftenreihe des DVW Band 19 1995a S 169 174 HEILIGER R Erfassen und Dokumentieren von Baubestand In Facility Management Nr 3 1995b S 62 65 HEILIGER R Architektur Vermessung Verlag Chiemlorz ISBN 3 87124 236 5 Bezug unter http www IngenieurTeam2 com 2000 HEINE E High precision building documentation Element definition and data structuring In XV CIPA Symposium Olinda Brasilien 1999 ver ffentlicht auf CD HEINE E Die strukturierte Datenerfassung und das Visualisierungspotenzial des digitalen Bauwerks modells Der Palast von Santa Rosa Xtampak Dissertation Technische Universit t Graz 2000 HELMERT F R Die mathematischen und physikalischen Theorieen der H heren Geod sie 1 Teil Aachen 1880 2 Auflage B G Teubner Verlagsgesellschaft Leipzig 1962 S 3 HEMMLEB M WIEDEMANN A Digital rectification of orthoimages in architectural photogrammetry In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 261 267 HEMMLEB M SIEDLER G Photogrammetrische Arbeiten f r die Restaurierung des Marmorpalais im Neuen Garten in Potsdam In Vermessung Brandenburg Landesvermessungsamt Brandenburg Nr 2 2000 S 12 19 HEMMLEB M SIEDLER G SACHER G Digitale Bildentzerrungen und ab
43. In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume 31 Part B5 XVII ISPRS Congress Vienna 1996 S 237 242 HOF C Beurteilung historischer Dachwerke am CAD Modell Anforderungen an die Bauaufnahme In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 240 250 HOFFMANN A RITTER B WEFERLING U WULF RHEIDT U Grandiose Ausblicke Neue Einblicke in das Palastleben der r mischen Kaiser Dokumentation und bauhistorische Untersuchung der Domus Severiana auf dem Palatin in Rom In Antike Welt Heft 5 2000 S 445 457 H LZL F Genauigkeitskriterien und Anforderungen an Aufma pl ne f r die Instandsetzungsplanung von Baudenkm lern In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 44 49 HOVESTADT V Informationsgeb ude Ein Integrationsmodell f r Architektur und Informations technologien Fortschritts Berichte VDI Reihe 20 Nr 276 1998 HUEP W Zum Einsatz der reflektorlosen Tachymetrie bei der Geb ude Bestandserfassung In Schrader B Red Geb udeinformationssysteme Schriftenreihe des DVW Band 19 1995 S 99 110 HUSKY http www itronix co uk germany recherchiert 2001 IKGis http www ikgis de ikgis Projekte VRML default htm
44. In der zweidimensionalen Darstellung lassen sich alle Fenster kleiner 60 cm farbig markieren und so auf einen Blick erfassen Diese Form der Analyse ist jedoch bei klassischen CAD Programmen nur sehr beschr nkt nutzbar f r weitergehende Analysen des Daten bestandes sind daher vollst ndig ausgebaute Geographische Informationssysteme einzusetzen Neben den oben skizzierten Anwendung als digitales Raumbuch sind im Bereich Denkmalpflege und Arch ologie verschiedenste Beispiele zum Einsatz von CAD Programmen als Informationssystem anzu treffen z B CAMARA LATORRE 1997 GRUSSENMEYER et al 1999b HEINE 1999 WHITING NICKERSON 1997 Hier wird f r die Kombination von CAD Programmen mit Datenbanken zu einem Informationssystem der sonst im GIS Bereich anzutreffende Ausdruck Monument Informationsystem MIS verwendet Wird dagegen durch die Bauaufnahme ein dreidimensionales Volumenmodell aufgebaut das durch eine Animation visualisiert werden soll ist der direkte Verweis auf die grafischen Elemente der CAD Datei nicht sinnvoll Dies gilt besonders deshalb weil das 3D Modell erst nach seiner Visualisierung in Form eines gerenderten 3D Modells oder einer anderen animierten Darstellung effektiv einzusetzen ist und bei dieser Art der Darstellung nur schwer ein Gesamteindruck aller Geometrieelemente zu erhalten ist Auf die Verkn pfung von animierten CAD Modellen mit erg nzenden Sachinformationen wird im folgenden Kapitel eingegangen 4 Die E
45. M glichkeit mit den Objekten Elemente einer Datenbank zu verbinden in der sowohl erg nzender Text wie auch Detailpl ne oder zus tzliche Fotos verwaltet werden k nnen ber einen Verweis vom Objekt auf die Datenbank k nnen die Informationen jederzeit abge rufen ver ndert und erg nzt werden F r die Bauaufnahme bietet sich eine objektorientierte Arbeitsweise mit Datenbankanbindung an wenn z B unter Einsatz eines Raumbuches sehr viele ber die Geometrie hinausgehende Bauwerksattribute zu erfassen sind Die Kombination von CAD Datei und Datenbank stellt dann ein Informationsmedium dar das auch als digitales Raumbuch bezeichnet werden kann Ein wesentlicher Vorteil gegen ber einem konventionellen Raumbuch ist darin zu sehen dass durch die digitale Datenrepr sentation eine schnelle und einfache Verf gbarkeit aller Informationen innerhalb eines konsistenten Datenmodells sichergestellt werden kann Die Verkn pfung von Objekt und Information innerhalb eines CAD Systems unterscheidet sich in der prinzipiellen Methodik kaum vom klassischen Raumbuch Bei beiden wird ber eine klar definierte Schnittstelle die Verbindung zu den erg nzenden Informationen hergestellt Die digitale Datenspeicherung innerhalb eines CAD Systems erm glicht aber eine sehr viel effektivere Verwaltung der Daten Weiterhin bleibt die Verbindung zwischen Objekt und den mit diesem verbundenen Informationen auch dann erhalten wenn das Objekt in seiner Position oder Gestalt ve
46. Messschn re durch Richtungsmessungen mit Theodolit oder Tachymeter sowie der Einsatz von Rotationslasern bei entsprechender Handhabung die Genauigkeit von Schnur ger sten verbessern kann sollten Schnurger ste f r gr ere Objekte nicht eingesetzt werden 1 vgl Kap 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme ll Vertiefende Darstellungen der Messmethode des verformungsgerechten Handaufma es sind der Fachliteratur zu entnehmen z B CRAMER 1993 WANGERIN 1992 WULF RHEIDT WOLF 1996 2 bergreifende Gesamtma e k nnen nur eine Kontrolle im Bezug auf grobe Fehler in den gemessenen Einzelma en darstellen Bei mit 20 oder 50 Meter Messb ndern gemessenen Strecken ist f r hohe Genauigkeitsanforderungen der Einfluss des Messbanddurchhangs zu ber cksichtigen 76 5 Methoden der Bauaufnahme Die Einsatzgebiete des verformungsgerechten Handaufma es sollten nach den gemachten Ausf hrungen auf die Erfassung kleinerer Objekte beschr nkt bleiben An erster Stelle ist hierbei die Anwendung in der historischen Bauforschung zu nennen bei der durch die forschende Auseinandersetzung mit dem Bauwerk neue wissenschaftliche Erkenntnisse gewonnen werden sollen Das Handaufma als direkt vor Ort auszuf hrende und besonders zeitintensive Methode stellt eine intensive Besch ftigung mit dem Gegenstand der Bauaufnahme sicher sodass die baugeschichtliche Fragestellung w hrend des Erkennt nisprozesses entwickelt werden kann MADER 1982 SCHU
47. Mit dem einmal erstell ten Modell k nnen beliebige Schnitte Ansichten und Perspektiven berechnet werden es lassen sich jeder zeit Erg nzungen oder Korrekturen am 3D Modell vornehmen die sofort und ohne gro en Aufwand in die abgeleiteten Pr sentationen einflie en k nnen Neben der Betrachtung von au en ist auch eine Begeh ung der Innenr ume m glich sodass von allen Bereichen des Modells Raumeindr cke und Sicht beziehungen auch in die n here und weitere Umgebung zu vermitteln sind Die Pr sentation kann in Form von einzelnen Bildern filmischen Animationen oder virtuellen 3D Modellen die interaktiv benutzt werden k nnen erfolgen 4 3 3 1 Methoden der 3D Visualisierungen und Animationen F r die technische Realisierung von 3D Modellen und Visualisierungen lassen sich die verschiedenen Konzepte unter Verwendung der unterschiedlichsten Programmsysteme einsetzen Ein kompletter ber blick dieser sich st ndig weiterentwickelnden Visualisierungstechniken kann im Folgenden nicht gegeben werden Vielmehr sollen die wichtigen methodischen Arbeitsschritte zum Aufbau von 3D Modellen Animationen und 3D Informationssystemen vermittelt werden um hiermit eine Entscheidungsgrundlage zur individuellen Wahl von 3D Darstellungsarten als Pr sentationsmedium und Informationssystem f r die Bauaufnahme bereitstellen zu k nnen Ein wichtiges Kriterium zur Beurteilung des Nutzens von 3D Modellen f r die Bauaufnahme stellt die Qualit t des
48. Modellierung und Darstellung Um sich dieser Fehler bewusst zu werden und den daraus resultierenden Einfluss ber cksichtigen zu k nnen m ssen die Verfahren zur Bauwerkserfassung in ihrer Leistungsf higkeit zu bewerten sein F r eine konsistente Bauwerksmodellierung ist der Einfluss von Genauigkeit und Ma stab w hrend der drei wichtigen Phasen der Bauaufnahme Erfassung Messung und Darstellung zu ber cksichtigen Nachfolgend wird der Versuch einer Begriffskl rung unternommen Erfassungsgenauigkeit Notwendige Voraussetzung f r das Messen von Informationen an Bauwerken oder Bauwerksteilen ist das Erkennen der Information durch das Auge Erst auf Grundlage der Analyse und Bewertung des Bauwerks k nnen die Punkte f r den eigentlichen Messvorgang ausgew hlt werden Hierbei wird die h chste Genauigkeit mit der das Objekt erfasst werden kann durch das Objekt selbst vorgegeben Ein typisches Beispiel f r eine Begrenzung der Genauigkeit durch den Erfassungsgegenstand ist die Modellierung der Steine eines Quadermauerwerks Der Zustand der einzelnen Steinquader entscheidet ber die maximal zu erreichende Genauigkeit w hrend der Erfassung Sind die Steine stark verwittert oder schon w hrend des Bauprozesses schlecht bearbeitet worden lassen sich die Ma e der Quaderl ngen nicht auf Millimeter ableiten Abb 4 1a Liegt dagegen ein Mauerwerk vor bei dem die Steine exakt zugeschnitten und vor dem Verbauen vor Ort noch nachbearbeitet
49. Modells in geometrischer und inhaltlicher Hinsicht dar Die verschiedenen Arten der Visuali sierungen von r umlichen Objekten lassen sich dabei in drei prinzipielle Klassen einteilen bildbasierte Verfahren ohne explizite 3D Modellierung Kombination von einfachen 3D Modellen mit Bilddaten 3D Modelle hoher Detailtiefe und Realit tsn he 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 6l Auf der geometrisch niedrigsten Stufe stehen alle ausschlie lich auf Bilddaten basierenden Animationen wie z B GIF Sequenzen GIF 2001 oder Panoramen imAGEFACT 2001 Die in fester Reihenfolge abge spielten Bildsequenzen eines virtuellen 3D Modells stellen im eigentlichen Sinn kein dreidimensionales Modell dar sind aber dennoch geeignet dem Betrachter einen Raumeindruck zu vermitteln Sie werden vorzugsweise dann eingesetzt wenn einfache Animationen geringen Speicherbedarfs zur Visualisierung gen gen F r die Panoramen wird aus den Bilddaten ein 360 Szenario berechnet das meist in die so genannten Movie Formate konvertiert und als filmische Animation pr sentiert wird B rr 1999b In diesen Filmsequenzen kann sich der Betrachter ber den gesamten Horizont bewegen er kann die Zoomfunktion zum Vergr ern von Bilddetails einsetzen und ber eventuell vorhandene Schnittstellen Hyperlinks mit anderen Informationen verbunden werden Da hier nur Bilder verwendet werden ist keine explizite Geometriebeschreibung der einzelnen Objekte vorhanden s
50. Objekts durch andere Wissenschaftler zul sst MAper 1982 Aufgrund des subjektiven Charakters der Bauaufnahmen ist aber gerade diese For derung nach Objektivit t nur schwer zu erf llen Erg nzend zu der Bauaufnahme ist eine bauarch ologische Untersuchungen zu veranlassen die alle nicht direkt sichtbaren Informationen aufdecken soll Bei den bauarch ologischen Verfahren ist eine Abw gung zwischen Informationsgewinn und Zerst rung der originalen Substanz vorzunehmen so dass zerst rungsfreie Verfahren bevorzugt eingesetzt werden sollten KLE mmaAnns 1993 Alle nach der grundlegenden Bauaufnahme ausgef hrten Untersuchungen m ssen in den Bauaufnahme pl nen dokumentiert werden Gleiches gilt f r die eigentlichen Sanierungsma nahmen Die Ergebnisse der Bauaufnahme m ssen deshalb leicht zug nglich und handhabbar sein Schmipr W 1988 um sowohl die aus der Bauaufnahme gewonnenen Kenntnisse f r die Sanierung nutzen und alle weiteren am Denk mal auszuf hrenden Ma nahmen leicht und bersichtlich dokumentieren zu k nnen Eine l ckenlose Dokumentation ist besonders deshalb notwendig weil der Zeitbezug auf alle denkmal pflegerischen Ma nahmen einen erheblichen Einfluss aus bt EckerT 1987 Gerade die Ziele des Denk malschutzes ver ndern sich unter den wechselnden gesellschaftlichen Anforderung sodass die zeitbezo genen Auswirkungen auf Sanierungsvorhaben besonders stark ber cksichtigt werden m ssen Dies gilt sowo
51. Verwenden von digitalen Bilddaten und Auswertealgorithmen so weit beschleunigt werden dass bei entsprechender Ausstattung und Kompetenz der Arbeitsgruppen Ergebnisse in berschaubaren Zeitr umen zu gewinnen sind Die der Photogrammetrie oftmals zugesprochenen langen Auswertezeiten im B ro m ssen so kurz wie m glich gehalten werden damit der Bezug zum Bauaufnahmeobjekt m glichst durch die selben Personen erhalten bleibt und eine Kontrolle berarbeitung und Vervollst ndigung zuverl ssig ausgef hrt werden kann Ist dies gew hrleistet wird die Einheit von Messung und Interpretation zumindest indirekt sicher gestellt Die integrierte interdisziplin re Projektbearbeitung kann insbesondere in Forschungsprojekten relativ einfach realisiert werden weil hier durch die methodenorientierte und die fachbezogenen Bauaufnahme gemeinsame finanzielle Ressourcen erschlossen und neue Entwicklungen vorangetrieben werden k nnen Doch allzu oft wird der interdisziplin ren Projektbearbeitung keine Bedeutung beigemessen wenn eine Bauaufnahme in der denkmalpflegerischen Praxis oder anderen Anwendungsgebieten als ingenieurtechnische Leistung durchgef hrt werden soll Dann werden die Verfahren getrennt voneinander eingesetzt was nicht selten dazu f hrt dass von einer Arbeitsgruppe ein geod tisches Raumaufma der Qualit t eines einfachen Architektenaufma es angefer tigt wird An eine weitere Fachfirma wird eine photogrammetrische Fassade
52. Zerlegung der Grundst cke durchf hrt die Messungen f r die Bauwerksabsteckung vornimmt und die abschlie ende Schlussvermessung mit dem neuen Bestandsplan erstellt 6 2 Praktische Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie 139 0m 5m Abb 6 5 Rohauswertung der geometrischen Bauwerksstrukturen als Kartierungsgrundlage Hier sollte die Entscheidung ber den Verlauf der Kante und die daraus resultierende Modellierung im Bauaufnahmeplan dem Fachanwender vorbehalten bleiben F r eine zweifelsfreie Zuordnung ist es hilfreich tachymetrisch gemessene Punkte direkt am Objekt zu markieren bei Einsatz der digitalen Photogrammetrie k nnen die erfassten Geometrieelemente in die Bilder eingeblendet werden Im Vergleich zur konsequenten interdisziplin ren Arbeitsweise ist mit mehr Fehlern bei der Zuordnung zwischen Geometrieerfassung und inhaltlicher Auswertung zu rechnen Demnach kommt es besonders darauf an ausreichend unzweifelhaft erkennbare Geometrieelemente zu erfassen und im Bauwerksmodell nachzuweisen Es sollte ein Planwerk entstehen aus dem die wichtigen Objektstrukturen zu gewinnen sind und das gut als Kartierungsgrundlage f r alle weiteren Auswertungen und Messungen verwendet werden kann Geometrisches Bezugssystem als Grundlage f r die geometrische und fachbezogenen Modellierung Wird durch geod tische oder photogrammetrische Methoden ein hochwertiges geometrisches Bezugs system eingerichtet
53. allen Systemen m glich sodass auch hier eine photogrammetrische Auswertung angeschlossen werden kann Durch die automatische Arbeitsweise eines Laserscanners wird die Messung nicht an den das Bauwerk repr sentierenden Oberfl chenpunkten vorgenommen sondern eine gleichm ig verteilte Anzahl gleich wertiger Punkte wird am Objekt erfasst Diese das Bauwerk diskretisierende Beschreibung der Objekt geometrie in Form von unstrukturierten Punktwolken Abb 5 14a erfordert f r die weitere Auswertung der gescannten Daten eine umfangreiche mathematische Modellierung NIEMEIER KERN 2001 Um aus den einzelnen Punkten des Geometriedatensatzes auf die wesentlichen Parameter des Bauwerks wie z B Ecken und Kanten schlie en zu k nnen muss aus der punktbezogenen eine fl chenbezogen Modellierung abgeleitet werden Dabei werden aus den Koordinaten benachbarter Punkte Teilfl chen berechnet die wiederum zu bergeordneten Fl chen vereinigt werden Abb 5 14b Die Entscheidung inwieweit Teil fl chen zu einer Gesamtfl che zusammengefasst werden wird meist durch eine Untersuchung der Fl chenneigungen im Raum getroffen Im einfachsten Fall werden hierbei ebene Fl chen entstehen je nach Beschaffenheit der Bauwerksoberfl chen k nnen aber auch gekr mmte Fl chen oder Freiform fl chen modelliert werden sodass verschiedenartig gekr mmte oder deformierte Bauwerksbereiche erfasst werden k nnen Abschlie end m ssen benachbarte Fl chen gegenseitig
54. als die absolute F r eine Absch tzung der Messgenauigkeit muss auch die Leistungsf higkeit des Beobachters ber ck sichtigt werden Besonders entscheidend ist hier die Kombination von Messwerkzeug und menschlichem Auge wie sie z B beim Messen von Bauwerksl ngen eine besondere Bedeutung erh lt Obwohl der Zoll stock in Millimeter Einheiten geteilt ist und deshalb eine Ablesung auf dem Zollstock besser als 1 mm vorgenommen werden kann ist die gesuchte L nge am Bauwerk mit geringerer Genauigkeit zu bestimmen weil durch den Vorgang des Visierens eine bertragung vom Bauwerk auf den Zollstock nur sehr viel ungenauer ausgef hrt werden kann Darstellungsgenauigkeit und Darstellungsma stab Ein Ergebnis der Modellierung im Rahmen einer Bauaufnahme kann die Darstellung in einem Bauauf nahmeplan sein Oftmals wird der Ma stab des Bauaufnahmeplans als einzige Forderung und Rahmen bedingung f r die Bauaufnahme vor Beginn des Modellierungsprozesses festgelegt Wird so verfahren sind aus der Festlegung des Darstellungsma stabes entsprechend einer maximal zu erzielenden Zeichen genauigkeit von 0 2 mm die Anforderungen an die Mess und Erfassungsgenauigkeit abzuleiten Damit d rfen Erfassungs und Messgenauigkeit z B bei den Ma st ben 1 20 1 50 und 1 100 die Werte von 4 mm 10 mm und 20 mm nicht berschreiten Sind diese Grenzwerte nicht einzuhalten so werden aus dem Bauaufnahmeplan geometrische Informationen abgeleitet die nicht d
55. als gemeinsames interdisziplin res Projekt ber den gesamten Bearbeitungszeit raum aufgefasst kann besonders f r die hohen Anforderungen der historischen Bauforschung die methodenkombinierende Bauaufnahme eine umfassende Modellierung hoher Effektivit t erm glichen vgl HOFFMANN et al 2000 WEFERLING 2000 2001 WULF RHEIDT 2001 Dabei ist die Bauaufnahme nicht nur in inhaltlicher Sicht als gemeinschaftliches Projekt f r Bauforscher und Geod ten bzw Photogrammeter zu begreifen sondern muss w hrend der Durchf hrung auch in engster personeller Abstimmung und Zusammenarbeit umgesetzt werden Erst durch interdisziplin r zusammengestellte Bauaufnahmeteams k nnen die weitreichenden technischen M glichkeiten mit den Forschungsans tzen der Bauforschung eine Symbiose eingehen die eine effektive Bauaufnahme erm glicht Neben der Erweiterung des Methodenspektrums kann in einem kombinierten Vorgehen weiterhin eine Vergr erung des Modellinhalts erreicht werden Allein durch parit tisch zusammen gestellte Messgruppen kann die Erfassung der Geometrie wesentlich objektiviert werden In den Gruppen aus Geod ten bzw Photogrammetern und Bauforschern muss untereinander viel erkl rt erl utert und diskutiert werden Der dadurch entstehende Zeitbedarf ist kein Verlust an Arbeitszeit sondern ein Gewinn an zus tzlichen Informationen ber das Bauwerk Durch die hierbei notwendige Verst ndigung l st sich der Bauforscher von seinem Forschungsziel
56. auch w hrend einer tachymetrischen Messung alle sonstigen den Zeichner unterst tzenden Funktionen des CAD Systems genutzt werden k nnen Genannt seien hier nur beispielhaft die konstruktiven Hilfen wie Geradenschnitt oder die Prototyp Clone Methode Kern 20011 Diese M glichkeit der Datenverarbeitung ist in vielen auf den Markt befindlichen CAD Programmen f r die Bauaufnahme integriert CASOB 2000 Mosi 2000 TACHYCAD 2000 und wird mittlerweile standardm ig eingesetzt Ebenso befinden sich die f r derartige Anwendungen notwendigen feldtauglichen Computer in einem Entwicklungsstadium das die Verwendung der gegen Umgebungseinfl sse ansonsten sensiblen Rechnertechnik auch unter den oftmals schwierigen Bedingungen der Bauaufnahme erm glicht z B HusKY 2001 MICROPORT 2001 Vielfach lassen sich in den CAD Programmen die speziell f r die Bauaufnahme entwickelt wurden erg nzende Messungen im Handaufma integrieren Hierf r muss der tachymetrische Messvorgang nicht unterbrochen werden sodass Tachymetrie und Handaufma gleichberechtigt nebeneinander eingesetzt werden k nnen Damit k nnen auf sehr effektive Art und Weise die Vorteile tachymetrischer Verfahren mit denen der Arbeitsweise des Handaufma es zu einem leistungsf higen Erfassungs und Darstellungs werkzeug verbunden werden TAc YCAD 2000 Neben der punkt oder linienhaften Geometriemodellierung durch die Methoden von Tachymetrie und Handaufma k nnen innerhalb d
57. aus den Bildkoordinaten die 3D Objektkoordinaten der Oberfl che berechen zu k nnen Die automatische Oberfl chenberechnung durch Merksmalsextraktion funktioniert immer dann besonders gut wenn eine homogene und kontrastreiche Objektoberfl che vorliegt Architekturobjekte zeichnen sich meistens durch eine inhomogene mit vielen Unstetigkeitsstellen behaftete Struktur aus Das Wieder erkennen der selben Objektstrukturen kann nur erfolgen wenn diese auch in den unterschiedlichen Bildern mit gleichen oder hnlichen Grauwerten abgebildet werden Auf die fotografische Abbildung vom Original in das Bildmodell bt die Beleuchtungssituation zum Zeit punkt der Aufnahme in Abh ngigkeit vom Aufnahmewinkel einen ebenso gro en Einfluss aus wie die 8 Diese Anwendung ist f r die Ableitung digitales Gel ndemodelle aus Luftbildern entwickelt worden 5 3 Photogrammetrische Methoden 123 vielen Unstetigkeitsstellen an Vor und R ckspr ngen Diese f hren dazu dass die Umgebung der Kante von zwei unterschiedlichen Richtungen aus betrachtet v llig verschieden in den Bildern abgebildet wer den kann Abb 5 43 Aus diesen Gr nden kann das automatische Image Matching zur hochaufl senden und genauen Oberfl chenmodellierung in der Architektur noch nicht als Standardverfahren eingesetzt werden Abb 5 43 Unstetigkeitsstellen an Objektkanten Vollst ndig homogen ausgebildete Oberfl chen mit sehr geringem Kontrast wie an Bauornamentik oder
58. aus den vielf ltigsten Definitionen in den verschiedenen Epochen Schmipr H 1986 V GERKAN 1930 WANGERIN 1992 wie folgt zusammenfassen Die dreidimensionale Gestalt eines Bauwerks soll in ihrem momentanen Zustand m glichst objektiv in Form von Grundrissen Ansichten und Schnitten erfasst und wiedergegeben werden in Zeichnungen nicht darstellbare Informationen werden in verbalen Beschreibungen ausgedr ckt Die zeichnerische Erfassung des Bauwerks besteht berwiegend in der Vermessung der Bauwerks geometrie so wie sie sich dem Bauaufnehmer zum Zeitpunkt der Bauaufnahme darstellt Vor der eigentlichen Vermessung m ssen die wesentlichen Merkmale des Bauwerks erkannt und erfasst werden Dieser Prozess der Wahrnehmung wird im Verst ndnis der Bauaufnahme f r die Bauforschung nicht als ein isolierter Vorgang verstanden der vor der eigentlichen Bauaufnahme stattfindet Vielmehr ist der umfassende Arbeitsablauf in allen seinen einzelnen Phasen als ein geschlossener Erkenntnisprozess zu begreifen Hierbei tr gt die visuelle Wahrnehmung das Messen und das Zeichnen zum Erkennen der baugeschichtlich wichtigen Informationen bei Diese Vorg nge d rfen aber nicht getrennt voneinander ausgef hrt werden denn von der Wechselwirkungen zwischen diesen Arbeitsphasen h ngt die Qualit t der Bauaufnahme wesentlich ab So besteht f r die Bauaufnahme die Forderung dass Messen und 18 Hier sei nur als wohl bekanntestes Beispiel die in der Antike entsta
59. ausf hren der Bauforscher die Punktauswahl am Objekt vornehmen und das Ergebnis direkt im Rechner beurteilen Erg nzende Messungen im Handaufma k nnen sofort in der CAD Datei erg nzt oder aber auch im Anschluss an die interdisziplin re Ersterfassung in einem zweiten Arbeitsgang durch den Baufor scher selbst ndig vorgenommen werden Wird die Bauaufnahme ohne Online Datenverarbeitung ausge f hrt sind erg nzend bersichtliche Punktskizzen zu f hren die eine Verdichtung und Ausarbeitung nach dem Ausdruck der Rohkartierung erm glichen Die hierbei notwendige Punktmarkierung am Objekt ist nicht nur f r die Punktzuordnung zwischen Skizze und Plan wichtig sondern kann gleichzeitig die Nachvollziehbarkeit der geod tischen Messungen f r den Bauforscher erm glichen Damit wird eine gt vgl Kap 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 6 2 Praktische Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie 137 zuverl ssige Kontrollm glichkeit er ffnet mit der das unerl ssliche Vertrauen zwischen Bauforscher und Geod t gefestigt werden kann Om 5m Abb 6 4 Endergebnis einer interdisziplin r ausgef hrten Bauaufnahme Zeichnung A Riedel Werden interpretierende photogrammetrische Methoden eingesetzt ist es m glich sowohl die Bildauf nahme wie die anschlie ende Auswertung in interdisziplin rer Arbeitsweise auszuf hren Die bei der Photogrammetrie nicht zu vermeidende Auswertung im B ro kann durch das
60. bedeutet dass die Datenerfassung f r Geographische Informations systeme nicht grafisch orientiert in Form von Punkten Linien oder Fl chen erfolgen darf sondern dass w hrend der Modellierung selbst ndige Objekte gebildet werden m ssen mit denen die weiteren inhalt lichen Sachdaten verbunden werden k nnen Sofern m glich sollte auch die inhaltliche Modellierung der erg nzenden Sachinformationen bereits w hrend der Erfassung erfolgen Objektklasse geh rt zu Objekt wird definiert durch l l l Geometriedaten grafische Beschreibung thematische Sachdaten Punkt 00e Punktdarstellung e Punktattribute 2 E Linie Seans Liniendarstellung Linienattribute Abb 4 24 GIS Objekt ver ndert nach BILL 1999a Fl che u Fl chendarstellung Fl chenattribute Mit dem Objekt k nnen inhaltliche Attribute unterschiedlichster Form Text Zeichnungen Pl ne Bilder etc verbunden werden Dabei beschr nkt sich die Strukturierung im Datenmodell nicht auf die direkte Zuordnung im Sinne eines Wegweisers vom Objekt auf die Daten und umgekehrt von den Daten zum Objekt Mit den erfassten Daten soll eine ber die direkten Beziehungen hinausgehende Analyse durch zuf hren sein Um eine umfassende Auswertung der Sachdaten vornehmen zu k nnen m ssen die thema tischen Informationen durch einen so genannten Objektartenkatalog strukturiert werden Abb 4 25 Diese strukturelle Modellierung muss entsprechend den fachspezifisch
61. berwacht werden um z B bei gr eren Sch den den Zeitpunkt einer Sanierung anhand dieser schnellen und einfachen Dokumentationsmethode festlegen zu k nnen Wesentliche Aufgabe der Denkmalpflege ist der Erhalt der Denkmale in ihrer physischen Gestalt Insbesondere bei gro en Baudenkmalen nimmt die Unterhaltung und das Management einen breiten Raum ein der von kleinen Reparaturen bis zu gro en Umbauma nahmen reichen kann Die dabei auszu f hrenden Ma nahmen erfordern eine umfangreiche Vorbereitung bei der zur Entscheidungsfindung ausreichend Informationen ber das Bauwerk vorliegen m ssen Nicht immer ist es dazu notwendig oder m glich eine umfassende Bauaufnahme der betroffenen Bereiche auszuf hren Um in diesem Manage mentprozess die notwendigen Informationen bereitstellen zu k nnen kann ein photogrammetrisches Bauwerksmodell verwendet werden Dieses Bildmaterial darf aber nicht nur als historisches Archiv betrachtet werden sondern muss im Sinne einer Informationsverarbeitung als umfassender Wissens speicher aufgefasst werden vgl LAGERQVIST 1996 F r die Objektoberfl che stellt die Photogrammetrie ein Datenspeicher dar aus dem mit dem entsprechenden Fachwissen zu jeder Zeit die in den Bilddaten gespeicherten Informationen gewonnen werden k nnen Es handelt sich nach diesem Modellierungs verst ndnis bei einem photogrammetrischen Bildverband um eine Informationsbasis die nicht in Form einer fest definierten Schnittstelle zur Au
62. bestimmen Um der Bedeutung von Ma stab und Genauigkeit f r den gesamten Modellierungsprozess gerecht werden zu k nnen darf die Diskussion ber die quantitativen Anforderungen nur vor dem Hintergrund eines bereinstimmenden allgemeing ltigen Begriffsverst ndnisses erfolgen In den Ausf hrungen zur Allgemeinen Modelltheorie ist dargelegt worden dass durch Modellierungs vorg nge immer Informationen verloren gehen Vom Original kann kein absolut identisches Modell abgeleitet werden Hierbei ist es nicht entscheidend ob die Reduktion der Bauwerksattribute beabsichtigt ist oder ungewollt im Rahmen des Gesamtvorganges der Modellierung auftritt Werden Informationen unbeabsichtigt nicht erfasst kann von Fehlern w hrend des Modellierungsprozesses ausgegangen werden Es sind drei Arten von Fehlern zu unterscheiden JORDAN 1877 KAHMEN 1993 Grobe Fehler die durch Verwechselungen oder hnliche Vorg nge entstehen und durch Kontrollen aufgedeckt werden k nnen Systematische Fehler die immer in der selben Richtung das Messergebnis verf lschen und durch geeignete Messverfahren und Messanordnungen eliminiert werden k nnen Zuf llige Fehler die nach Ausscheiden der groben und systematischen Fehler brigbleiben und die in der Unvollkommenheit des Verfahrens begr ndet liegen sie k nnen zuf llig mit positivem wie negativem Vorzeichen auftreten und unterliegen den mathematischen Gesetzen des Zufalls 38 4 Grundlagen der Erfassung
63. che das durch die Passpunkte bestimmte Original repr sentiert F r den geometrischen Bezug zwischen Original und photogrammetrischem Messbild sind im Gegensatz zur projektiven Transformation ebener Fl chen auch die innere und u ere Orientierung der Aufnahme zu berechnen Zweckm igerweise sollten sowohl die Koordinaten der Passpunkte wie die Orientierungsparameter der Aufnahmen im Rahmen einer so genannten B ndelausgleichung gemeinsam berechnet werden Sind Lage und Form der Bezugsfl che und die Position der Messbilder bekannt k nnen aus den Bildkoordinaten xi y die Koordinaten auf der Bezugsfl che berechnet werden Dies geschieht mathematisch nach den so genannten Kollinearit tsgleichungen und ist anschaulich in Abbildung 5 25 dargestellt Bi ei y a r Abb 5 25 Zusammenhang zwischen Bild und x Objektpunkt nach KARRAS et al 1996 Bei bekannter innerer und u erer Orientierung der Aufnahme wird durch die Bildkoordinaten x y des Punktes Pi eine Raumgerade definiert Diese Raumgerade schneidet die ebenfalls im bergeordneten Koordinatensystem bestimmte Bezugsfl che im gesuchten Punkt Pi dessen dreidimensionale Koordinaten X Y Z leicht in zweidimensionale Koordinaten auf der Bezugsfl che umgerechnet werden k nnen Das Vorgehen bei der Abwicklung ist nach Karras Karras et al 1996 genau in umgekehrter Reihenfolge auszuf hren Abb 5 26 Der zu entzerrende Abschnitt auf der Bezugsfl che wird in ein
64. dem Palatin in Rom In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 153 164 WULF RHEIDT U WOLF M Hinweise zur Bauaufnahme Studienmaterialien 4 Lehrstuhl f r Bauge schichte BTU Cottbus unver ffentlicht 1996 ZLATANOVA S GRUBER M 3D urban GIS on the Web Data Structure and Visualization In Inter national Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part4 Com IV Sympo sium Stuttgart 1998 S 691 699 ZLATANOVA S TEMPFLI K Modelling for 3D GIS Spatial analysis and visualisation through the Web In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B4 Amsterdam 2000 S 1257 1264 3D 1500 http www minolta de recherchiert 2001 3x3 http www univie ac at Luftbildarchiv wgv 3x3 htm recherchiert 2001 166 Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis 2 1 2 2 2 3 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 4 9 4 10 4 11 4 12 4 13 4 14 4 15 4 16 4 17 4 18 4 19 4 20 4 21 4 22 4 23 4 24 4 25 4 26 5 1 5 2 5 3 5 4 Modellierungsschema Modellarten Stufen der semantischen Modellierung Thematische Kartierung von Konstanz f r die Ortsanalyse Stra enansicht f r die Ortsanalyse Bittigheim photogrammetrische Fassadenabwicklung Fensterprofil Treppenschnitt Genauig
65. die Visur durch das Fernrohr verzichtet werden kann Da bei dieser Arbeitsweise keine Kontrollm glichkeit besteht ob der am Objekt sichtbare Laserpunkt mit dem tats chlich im Fernrohr eingestellten Messpunkt bereinstimmt ist die Justierung des Laserstrahls besonders sorgf ltig vorzu nehmen und regelm ig zu kontrollieren In Kombination mit einer motorisierten Steuerung erm glicht ein Signalisierungslaser den Einsatz tachymetrischer Verfahren auch dort wo durch unsichere Aufstellungsbedingungen unter normalen Messverh ltnissen keine Messung m glich w re Mos 2000 Dies ist immer dann der Fall wenn z B ein schwankender Holzboden w hrend der Messung nicht betreten werden kann Hierbei erfolgt nach Aufstellen des Tachymeters die Messung durch eine Fernsteuerung des Ger tes die Punktauswahl wird dann ausschlie lich anhand des sichtbaren Signalisierungslasers vorgenommen Abb 5 12 Abschattungsbereiche bei reflektorloser Messung geaicheri zu oriras Ahac hanenhurenf i ur u Enik Neben den instrumentenbedingten Einfl ssen auf die Geometrieerfassung unter Einsatz reflektorloser Tachymeter sind f r eine erfolgreiche Anwendung dieser Methode auch die Auswirkungen zu ber ck sichtigen die im Zusammenhang mit der Punktauswahl am Objekt auftreten Generell gilt hier wie bei allen Verfahren dass die Festlegung der das Objekt repr sentierenden Messpunkte aus fachlichen Gesichtspunkten bezogen auf den Modellierungszweck erfolgen mus
66. die durch den Gel ndeanstieg verursachte unterschiedliche Gestaltung in der H he abzulesen Durch die linienhafte Visualisierung ist der Betrachter w hrend der Wahrnehmung in der Lage die Elemente leicht zu erkennen die aus dem visuellen Grundmuster hier die Segmentbreite oder die horizontalen Linien herausfallen Auch wenn diese Art der Strukturierung w hrend einer Bauauf nahme meist unbewusst vollzogen wird bt der hier angewendete Vorgang des Weglassens einen besonders starken Einfluss auf das Ergebnis der Modellierung aus Das Datenmodell ist quasi bin r organisiert indem es nur aus den erfassten Linien und den nicht erfassten wei en Fl chen besteht Die Bedeutung des Dargestellten erschlie t sich dem Betrachter nur wenn er die geometrischen und topolo gischen Beziehungen vor seinem ganz pers nlichen Erfahrungshorizont einordnen kann 4 Auf die Problematik bei der Anwendung der kartographischen Generalisierung ist schon im Kapitel 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme eingegangen worden vgl hierzu HOVESTADT 1998 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 53 i p a i _ r 1 Abb 4 13 Strukturierung und Darstellung von Bauwerksinformationen Eine weitergehende Strukturierung l sst sich vornehmen wenn durch unterschiedliche Strichst rken oder signaturenhafte Stricharten eine Gewichtung des Inhalts vorgenommen wird bzw den Linien verschie dene Bedeutungen zugewiesen werden Abb
67. die geometrische Form des Objektes wie auch die abschlie ende Darstellung f r den Vorgang der Geo metrieerfassung unerheblich da aus dem 3D Modell jede beliebige zweidimensionale Abbildung erzeugt werden kann In der berwiegenden Anzahl von Anwendungen der Bauaufnahme wird jedoch keine um fassende dreidimensionale Modellierung verlangt auch wenn w hrend der geometrischen Erfassung alle Messungen dreidimensional vorgenommen werden sollen Ergebnis der Modellierung ist oft ein zweidi mensionaler Plan in Form von Grundrissen Schnitten Ansichten Abwicklungen oder Entzerrungen Weiterhin nutzen einige Verfahren besondere geometrische Eigenschaften des Bauaufnahmeobjektes zur Vereinfachung des Messvorgangs aus Typisches Beispiel sind W nde oder Fassaden die durch eine lotrecht stehende Ebene ersetzt werden um auf dieser zweidimensionalen Ersatzfl che alle Messungen leichter ausf hren zu k nnen Diese oder hnliche Vereinfachungen der Objektoberfl che sind bei allen Messmethoden anzutreffen Damit sind die berlegungen wie das dreidimensionale Bauaufnahmeobjekt im Rahmen der Modellie rung in eine zweidimensionalen Darstellung berf hrt werden kann an den Anfang der Bauaufnahme zu stellen Im Folgenden sollen nur die prinzipiellen L sungsm glichkeiten dargelegt werden ohne auf die jeweiligen Verfahren im Einzelnen einzugehen Wichtigste Abbildung der Bauaufnahme ist die Parallelprojektion bei der jeder Objektpunkt durch senk rech
68. e Bereiche 2 x 2 oder 4 x 4 Pixel und unterschiedliche Berechnungsverfahren gew hlt werden Bei allen Verfahren sollte die Aufl sung des Ausgangsbildes mindestens die gleiche wie die des entzerrten Bildes sein damit durch das Resampling keine Bildverschlechterung auftritt und aus der Entzerrung die selbe inhaltliche Information wie im Originalbild abzuleiten ist Zur digitalen Entzerrung werden verschiedene Softwarepakete angeboten z B Eop 2D 2001 ELsP 2001 MSR 1996 PICTRAN 2001 die speziell f r diese Anwendung entwickelt worden sind und deshalb ber die ebene Entzerrung hinaus erg nzende M glichkeiten bieten Neben der Entzerrung einzelner Bilder kann eine Montage mehrerer Einzelbilder zu einem gesamten ma st blichen Bildplan Bildmosaik vorge nommen werden Hierdurch lassen sich auch gro e Objekte die nur in mehreren Einzelbildern zu fotografieren sind in einem entzerrten Bildplan darstellen In den entzerrten Bildern k nnen ebene Bildkoordinaten Streckenl ngen und Fl chengr en bestimmt werden sodass neben dem entzerrten Bild auch numerische Ergebnisse abzuleiten sind Vielfach k nnen die ermittelten Strecken und Fl chen aber auch Bema ungen in das entzerrte Bild eingeblendet werden Ist die Entzerrungsebene durch dreidimen sionale Passpunkte definiert worden lassen sich auch dreidimensionale Koordinaten im entzerrten Bild messen Teilweise k nnen eventuell vorhandene Informationen ber die innere Orientierung d
69. eigene wissenschaftliche Fragestellungen bearbeiten k nnen v GERKAN 1930 MADER 1982 Die Bauauf nahme muss also wert und nutzungsneutral sein damit die Qualit t der Bauaufnahmeergebnisse unabh ngig von den Forschungszielen erreicht werden kann Ecksten 1999 Die Erfassung Modellierung und Darstellung ist streng von der Interpretation und Wertung zu trennen MADER 1982 Damit muss der Bauaufnahmeplan als Bestandsplan des vorgefundenen Zustandes ebenso publiziert werden wie die auf der Bauaufnahme aufbauenden Bauphasen oder Rekonstruktionspl ne die eines der wichtigsten Ender gebnisse von historischer Bauforschung darstellen Fehlen die Bauaufnahmepl ne k nnen die Rekon struktionspl ne nicht den Stellenwert einer Quelle im Sinne der historischen Forschung beanspruchen weil die Nachpr fbarkeit anhand der Bauaufnahmepl ne nicht gegeben ist Abb 3 8 Bauaufnahmeplan Zeichnung H Lehmann 20 In einzelnen F llen kann die Erfassung vor Ort so intensiv und geduldig ausfallen dass der Bauaufnehmer einen Dialog mit seinem Objekt aufnimmt und dabei in einer Art Zwiegespr ch mit dem Bauwerk die wesentlichen Informationen erf hrt HANSEN 2001 A vgl Kap 2 2 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen Eine umfassende Dokumentation kann aber nur f r das Einzelbauwerk gefordert werden F r die Zwecke der fl chendeckenden Denkmalinventarisierung sind die Vorgehensweisen der Bauaufnahme f r die histor
70. f r sich getrennt zu entzerren und anschlie end eine Montage der entzerrten Bilder zu einer Gesamtentzerrung vorzunehmen Innerhalb dieses Bildmosaiks treten an den bergangsstellen zwischen den einzelnen Bildern unterschiedliche Grauwerte auf die nach Belichtungssituation der benachbarten Bilder gr er oder kleiner ausgepr gt sein k nnen Obwohl hiermit keine Beeintr chtigung der geometrischen Qualit t verbunden ist sind diese unnat rlich aussehenden Grauwert berg nge f r den visuellen Eindruck sehr st rend In die photogrammetrischen Entzerrungsprogramme ist neben der bereits genannten M glichkeit der Bildmontage auch die der Korrektur des Grauwertverlaufs integriert Gleichwohl k nnen die Bildmontage wie auch die Grauwertkorrektur mit konventionellen Bildverarbeitungsprogrammen wie z B Photoshop PHoTosHor 2001 ausgef hrt werden Die projektive Transformation zeichnet sich wesentlich dadurch aus dass zur Entzerrung keine Informationen ber die innere und u ere Orientierung der Kamera vorliegen m ssen Diese Eigenschaft wird von zwei weiteren Methoden der Einbildauswertung geteilt mit denen nicht nur ebene Objekte auf der Grundlage eines Bildes ausgewertet werden k nnen Zum einen kann der Zusammenhang zwischen Bild und Objektkoordinaten durch Polynomfunktionen h heren Grades beschrieben werden wenn die Oberfl che zwar uneben aber im mathematischen Sinne stetig strukturiert ist MARTEN et al 1994 Damit durch die Po
71. gesamte Vorgang wenn Informationen ber die Kamerageometrie bekannt sind Beispielsweise kann f r die sehr stabilen Messkameras von Meydenbauer angenommen werden dass Teile der inneren Orientierung f r die gesamte Aufnahmeserie konstant gewesen sind Erg nzend k nnen geometrische Zwangsbedingungen wie die Rechtwinkligkeit oder Parallelit t von Bauwerkslinien f r die Rekonstruktion genutzt werden sodass unter Verwendung der projektiven Geo metrie dreidimensionale Modelle aus unkalibrierten Bilddaten Kocu et al 1999 POLLEFEYS et al 1999 oder sogar aus nur einem einzigen Bild abzuleiten sind STREILEN VAN DEN HEUVEL 1999 VAN DEN HEUVEL 2001 Insgesamt sind die zur Verf gung stehenden Informationen f r photogrammetrische Rekonstruktion aus Amateuraufnahmen so unterschiedlich in Qualit t und Anzahl dass kein standardisiertes Vorgehen m glich ist und f r jeden Fall eine eigene Auswertestrategie gesucht werden muss In der Literatur lassen sich vielf ltige Beispiele f r erfolgreiche Rekonstruktionen finden z B HEMMLEB et al 2001 IOANNIDIS et al 1996 Li 1997 VAN DEN HEUVEL 2001 WIEDEMANN 2000 Die bis hierhin angestellten berlegungen zum besonderen Wert photogrammetrischer Aufnahmen und ihrer Archivierung in den Kulturg terdatenbanken leiten sich im Wesentlichen aus einer technisch moti vierten Faszination der Rekonstruktion zerst rter Bausubstanz ab Die theoretische M glichkeit einer vgl Kap 3 2
72. herzustellen Diese Parallelit t ist berhaupt nicht einzuhalten wenn z B hohe Fassaden mit nur einer Aufnahme erfasst werden sollen und daf r die Kamera stark geneigt werden 4 Sofern Einfl sse von Objektivverzeichnung oder nicht plane Filmlage vernachl ssigt werden und die Objektoberfl che innerhalb der Fehlertoleranzen durch eine Ebene repr sentiert werden kann 5 3 Photogrammetrische Methoden 97 muss Eine L sungsm glichkeit k nnen in diesen F llen die so genannten Shift Objektive bieten bei denen das Projektionszentrum der Kamera aus der Bildmitte heraus versetzt werden kann sodass bei horizontaler Ausrichtung der Kamera ein gr erer Bereich in der H he zu fotografieren ist DEcHAU 1995 Doch auch hier kann die Orientierung der Kamera selbst bei gr ter Sorgfalt nur n herungsweise vorge nommen werden sie gen gt damit vielleicht optischen aber nicht messtechnischen Anforderungen Eine Umbildung der Zentralperspektive in eine Parallelprojektion kann nur im Rahmen einer anschlie en den Auswertung durch eine so genannte ebene Entzerrung nahezu fehlerfrei vorgenommen werden Hierbei wird die Methode der projektiven Transformation verwendet um aus dem verzerrten Bild eine parallel projizierte Darstellung berechnen zu k nnen Entsprechend der acht Parameter der Gleichungen der projektiven Transformation werden am Objekt vier Passpunkte mit bekannten Koordinaten ben tigt HEMMLEB WIEDEMANN 1997 Die eigentliche Abbi
73. in Denkmalpunkte aufzul sen BREUER 1981a 3 2 Anwendung im Rahmen der denkmalpflegerischen Inventarisierung und des arch ologischen Surveys 23 Derartige Bauaufnahmen f r die Inventarisierung sind durch einen besonders starken Zweckbezug gekennzeichnet sodass nur dem jeweiligen Ziel angepasste sehr schematische bersichtspl ne zu erstel len sind Hierbei wird generell weder ein geod tisches Festpunktfeld angelegt noch werden Verformun gen oder Bausch den erfasst In dieser selektiven Aufnahme bleibt die Bauwerksmodellierung meist auf einen Grundriss und wenige ausgew hlte Schnitte beschr nkt H ufig verwendete Ma st be sind f r Lagepl ne 1 1000 sowie f r Ansichten und Schnitte 1 400 Breuer 1981b oder 1 500 Dennoch ist die Planerstellung f r die Inventarisierung nicht als triviale Aufgabe anzusehen da gerade in der Auswahl der Informationen die gr te Schwierigkeit liegt PETZET MADER 1993 So ist die zielgerichtete Bewertung der Bauwerksinformationen eine der wichtigsten Anforderungen denen eine Bauaufnahme f r Inventarisie rungszwecke gen gen muss Ist ein Ensemble in seiner Gesamtheit denkmalpflegerisch zu untersuchen wird von Stadt oder Ortsbild analyse gesprochen KnorPFL1 1976a STROBEL BUCH 1986 Im Vorfeld von Stadt und Dorferneuerungs ma nahmen werden die geschichtliche k nstlerische und st dtebauliche Bedeutung von Bauten Stra en Platzanlagen sowie Ortsteilen erfasst und bewertet Ausgehen
74. jeweiligen Modellierungszweck stehende inhaltliche Interpretation durch den Menschen vorgenommen die Geometriemessung jedoch durch das Programmsystem mit abschlie ender visueller Kontrolle durch den Auswerter 5 3 4 3 Anwendungspotenziale der Mehrbildauswertung Sollen im Rahmen einer Bauaufnahme photogrammetrische Methoden zur inhaltlich interpretierenden Modellbildung eingesetzt werden kann prinzipiell sowohl auf die Stereophotogrammetrie wie auch auf die Mehrbildauswertung zur ckgegriffen werden Zur Mehrbildauswertung werden homologe Punkte ben tigt die in m glichst vielen Bildern gut zu erkennen sein m ssen Diese Punkte sind in der Architek tur an End bzw Schnittpunkten von Linien und Kanten besonders leicht zu finden und repr sentieren h ufig gerade die Informationen die durch die Bauaufnahme erfasst werden sollen Somit kann die Mehrbildauswertung als photogrammetrisches Bauaufnahmeverfahren f r viele Anwendungen erfolgreich genutzt werden Weist das Objekt keinen ausreichenden Kontrast zur Identifizierung homologer Punkte auf ist jedoch die Stereophotogrammetrie der Mehrbildauswertung vorzuziehen Wie bei allen interpretierenden Auswertungen ben der Modellierungszweck und damit die an der Modellierung beteiligten Personen einen besonderen Einfluss auf das Ergebnis aus Ist eine auf den Zweck ausgerichtete Interpretation zu leisten entscheidet neben der photogrammetrischen auch und besonders die fachliche Kompetenz des Ausw
75. letztendlich eine h here Qualit t der Bauaufnahme zu erzielen ist Genauso wie es jedoch keine universell einsetzbare Bauaufnahmemethode gibt kann auch keine allgemein g ltige Strategie formuliert werden die f r alle Anwendungsf lle der Bauaufnahme einen Weg zum besten Ergebnis vorgibt Anhand von grunds tzlichen berlegungen wird einleitend gezeigt dass die Kombination der verschie denen Methoden in der Lage ist eine h here Qualit t der Bauaufnahme zu erreichen Dabei geht es im Wesentlichen um die gemeinsame Anwendung der geod tisch bzw photogrammetrisch ausgerichteten Verfahren mit den einfachen Aufnahmemethoden im Handaufma Die Auseinandersetzung zwischen diesen Disziplinen um die beste Bauaufnahmemethode wird f r das Anwendungsgebiet der historischen Bauforschung mitunter kontrovers gef hrt weil hier nicht nur die Anspr che an die inhaltliche wie geometrische Modellierung besonders hoch sind sondern auch eine lange Tradition der Zusammenarbeit besteht Im Bezug auf diese hohen Anforderungen der historischen Bauforschung werden theoretische Aspekte ebenso wie ganz praktische Hinweise entwickelt F r eine umfassende Bauwerksdokumentation kommt den photogrammetrischen Methoden aufgrund ihres hohen Dokumentationswertes eine gesonderte Bedeutung zu Auf welche Art und Weise sich dieses Potenzial im Sinn einer photogrammetrischen Informationsbasis f r die Bauaufnahme einbringen l sst wird vom einfachen Bildarchiv bis hin zum ko
76. mit einem mehr oder weniger komfortablen CAD Editor ausgestattet in dem bereits eine erste berarbeitung stattfinden kann bevor das Endergebnis ausgedruckt oder ber eine CAD Schnittstelle f r eine weiterf hrende Bearbeitung exportiert wird Wird die Anbindung an ein CAD System nicht nur ber das Austauschformat vorgenommen sondern das Mehrbildsystem vollst ndig in ein komfortables CAD Programm integriert lassen sich die CAD Funktio nalit ten wesentlich effektiver f r die Objekterfassung nutzen Eine derartige L sung ist zum Beispiel in den Programmen PHIDIAS Benn ng 2000 PHipias 2001 DIPAD HIRSCHBERG 1996 STREILEIN 1998 ELCOVISION 10 Ercovis on 2001 oder PAROS FLorEnZAnNDO et al 1996 2001 realisiert Neben den Konstruktionshilfen stellt vor allem die Kopierfunktion eine effektive Hilfe bereit Wird ein einmal erfasstes Objekt innerhalb des CAD Programms als Prototyp gespeichert kann es ber die CAD Kopierfunktion vervielf ltigt immer wieder neu plaziert sowie in seiner Gr e Position und Orientierung ver ndert werden Da das Auswertesystem innerhalb des CAD Systems agiert k nnen die neu platzierten Elemente in die Messbilder eingeblendet werden sodass eine sofortige visuelle Kontrolle der Geometrie erfassung m glich ist Eine nach diesem Modulprinzip streng ausgerichtete Modellierungsstrategie wird innerhalb des Systems PAROS angewendet bei dem davon ausgegangen wird dass sich die gebaute Architektur
77. nstige aber unqualifizierte Bauauf nahme eingesetzt werden Diese Integration wird auch deshalb immer einfacher weil z B in der Architektenausbildung das Arbeiten mit CAD Systemen mittlerweile t gliches Handwerkszeug ist und auf dieser Grundlage das Werkzeug CAD f r die Anwendung in der Bauaufnahme optimal genutzt werden kann und auch genutzt werden muss Nur so kann verhindert werden dass sich der Anspruch an die Bauaufnahme und die Realit t der t glichen Praxis immer weiter voneinander entfernen 7 Ein Beispiel ist die Pr sentation der arch ologischen Ausgrabung von Catal H y k CATAL H Y K 2001 149 7 Zusammenfassung Die Bauaufnahme kann in ihren Methoden zur Erfassung Modellierung und Darstellung von Bauwerken aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden Entsprechend der vielf ltigen Bauaufnahmeobjekte vom kleinsten Bauwerksdetail bis zu gro en Siedlungsanlagen und der umfangreichen Anwendungs gebiete von der Bauforschung bis zum Facility Management muss die Bauaufnahme den unterschied lichsten Anforderungen gerecht werden Auch wenn dabei nicht alle denkbaren Anforderungen ber ck sichtigt werden k nnen und sollen unterliegt die Bauaufnahme einer gr eren Wechselwirkung zwischen der reinen geometrischen Objektmodellierung und den fachbezogenen Analysen als gew hnlich ange nommen Gleichzeitig sind in den Anspr chen der einzelnen Fachanwendungen an die Bauaufnahme neben den vorhandenen G
78. offensichtliche Bauwerksgeometrie zu erfassen ist oder ein geometrisches Bezugs system bereitgestellt wird in dem alle weiteren inhaltlichen Auswertungen vorgenommen werden k nnen Wird die offensichtliche Bauwerksgeometrie im Verlauf einer ersten Bauaufnahmekampagne bestimmt sollten die erfassten Objektstrukturen f r alle weiteren Nutzer der Bauaufnahme klar am Bauwerk zu erkennen sein Dies kann sowohl im Verlauf einer tachymetrischen Bauaufnahme durch eine direkte Markierung der erfassten Punkte am Objekt geschehen als auch bei Beteiligung von photogramme trischen Bilddaten durch Einblenden der Bauwerksgeometrie in das Bildmaterial Nur so ist sicherzu 151 stellen dass eindeutige Korrespondenzen zwischen dem Bauwerksmodell und dem Original f r weitergehende Auswertungen herzustellen sind Die hierbei immer noch potenziell auftretenden Fehlerquellen in der Zuordnung zwischen geometrischer Auswertung und dem Original k nnen vermieden werden wenn sich die erste Bauaufnahme auf das Einrichten eines verdichteten geometrischen Bezugsrahmens beschr nkt und keine eigene inhaltliche Auswertung durchf hrt Dieser geometrische Bezugsrahmen kann aus einem dichten Punktnetz bestehen das mit modernsten tachymetrischen oder photogrammetrischen Methoden automatisch und mit h chster Genauigkeit zu bestimmen ist Auf dieses Bezugsnetz lassen sich alle weiteren inhaltlichen Auswertungen durch eine detaillierte Erfassung beispielsweise im Handaufma
79. prinzipiell aus den gleichen immer wiederkehrenden Elementen zusammensetzt FLORENZANO et al 1996 2001 PAROS 2001 Entsprechend dieser Modellierungsphilosophie wird zum Beispiel eine S ule soweit zerlegt bis sie durch die Grundmodule Basis Schaft und Kapitel zusammengesetzt werden kann Am Objekt werden nur so viele Punkte gemessen wie zum Anpassen des Grundmoduls auf die tats chliche Form notwendig sind Dabei steht nicht die m glichst wirklichkeitsgetreue Erfassung im Vordergrund vielmehr soll ein Werkzeug bereitgestellt werden das aus wenigen tats chlich zu messenden Punkten eine Rekonstruktion des Objektes erlaubt Eine sehr gro e Verkn pfung von CAD und Photogrammetriemodell ist in dem Mehrbildauswerte konzept des Programmsystems DIPAD realisiert HIRSCHBERG 1996 STREILEIN 1998 in dem Photogramme trieauswertung und CAD Modell in gegenseitiger Interaktion agieren Am Anfang der Auswertung steht ein sehr grobes CAD Modell das entweder aus bereits vorhandenen CAD Daten besteht oder innerhalb des Systems durch die CAD Funktionen neu konstruiert werden kann Dieses Modell ist nicht in h chster geometrischer Genauigkeit aufzubauen es soll aber alle Nachbarschaftsbeziehungen Topologie zwischen den das Objekt bildenden Elementen enthalten Innerhalb dieses CAD Modells werden die Kameras positioniert sodass N herungswerte f r die Berechnung der u eren Orientierung zur Verf gung stehen Die Objekttopologie wird im CAD M
80. repr sentierenden Bezugsfl che Neben der Ebene als einfachster Form einer Bezugsfl che k nnen prinzipiell alle mathematisch zu beschreibenden K rper als Repr sentant der Objektoberfl che verwendet werden Programmsysteme die in ein CAD System eingebettet sind verwenden als Bezugsk rper in der Regel die im CAD System vorgehaltenen Typen vgl Bennnc 2000 Zur Definition der Bezugsfl che ist eine der Oberfl chengeometrie entspre chende Anzahl von Punkten zu messen Jeder Punkt sollte in mindestens drei Bildern bestimmt werden damit die dreidimensionalen Koordinaten mit hoher Genauigkeit und Zuverl ssigkeit berechnet werden k nnen Werden mehr Punkte gemessen als zur Ableitung des Bezugsk rpers notwendig sind kann im Rahmen einer Ausgleichung aus allen Punkten die optimale Form und Gr e des Bezugsk rpers berechnet werden Wie bei allen anderen Anwendungen der vereinfachten Erfassung durch Bezugs fl chen ist aber damit keine Kontrolle der bereinstimmung zwischen Original und Bezugsfl che gegeben und Fehler von au erhalb der Bezugsfl che liegenden Objektbereichen sind auch hier nicht zu vermeiden vgl Abb 5 24 Mit der definierten Bezugsoberfl che k nnen nun durch Messung in nur einem Bild die dreidimensionalen Objektkoordinaten auf der Grundlage der Kollinearit tsgleichungen berechnet werden Der geometrische Zusammenhang ist in Abbildung 5 25 im Zusammenhang der digitalen Abwicklung dargestellt Dort diente die Berechnung d
81. sehr hohem Aufwand verbunden der aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten nicht zu leisten ist und deshalb durch eine umfassende photogramme trische Dokumentation ersetzt wird Das photogrammetrische Bildmaterial kann bei Bedarf punktuell ausgewertet werden und damit die notwendigen Planungsdaten f r Umbauma nahmen liefern Um die Bildorientierungen m glichst einfach gewinnen zu k nnen wird ein digitaler Phototheodolit eingesetzt 6 3 Photogrammetrische Objektmodelle als Informationsbasis gro er Bauwerke 143 bei dem die u eren Orientierungen der Kamera direkt abgegriffen werden k nnen und gleichzeitig die Passpunkte zu bestimmen sind vgl CHAPMAN DEACON 1997 CHAPMAN et al 1999 F r die Architekturphotogrammetrie stellt das von A Streilein entwickelte und im Programmsystem DIPAD realisierte Auswertekonzept eine vergleichbare Interaktion zwischen CAD System und photo grammetrischen Bilddaten bereit Ist mit diesem System eine erste Grobauswertung vorgenommen worden steht ein orientierter Bildverband zur Verf gung der jederzeit eingesetzt werden kann um f r Teilbereiche eine Auswertung h herer Detailtiefe durchzuf hren In gleicher Weise k nnen die dreidi mensionalen CAD Modelle Verwendung finden bei denen eine Kombination aus dem 3D CAD Modell mit entzerrten Bilddaten vorgenommen worden ist Hierbei ist jedoch zu beachten dass f r die Elemente die nicht im 3D Modell vorhanden sind und die nur ber die Position des
82. tiefgreifende Auseinandersetzung mit den Architekturformen des Bauk r pers Die Bauaufnahme kann in diesen Zusammenh ngen auf die Bedeutung Vermessung reduziert werden Insofern ist die Verwendung des umfassenden Begriffs Bauaufnahme nur bedingt gerechtfertigt Diese Vermessung ist charakterisiert durch den Einsatz von geometrischen Regelk rpern d h in den meisten F llen wird zwar eine hohe Genauigkeit verlangt die aber nicht den Anspruch nach Verfor mungstreue erf llen muss Beispielsweise ist die Gr e einer Fensterlaibung zwar f r Fassaden sanierungen einfacher Art mit hoher Genauigkeit zu bestimmen aber kleine Ausbruchkanten oder die Auspr gung der Fensterteilung interessieren f r das Einpassen eines neuen Fensters nicht F r die bernahme der Vermessungsergebnisse in das CAD System des Geb udemanagementsystems wird eine Idealisierung der Geometrie sogar gefordert ein verformungsgetreues Aufma wird in keinem Fall verlangt N vv 1998 Im Rahmen der inhaltliche Modellierung sind zum Aufbau von Geb udeinformationssystemen f r jeden Raum erg nzende Attribute zu erfassen die sowohl die technische Ausstattung wie die Nutzung betreffen k nnen Dabei macht erst die Kombination der geometrischen Daten mit den inhaltlichen Informationen den Wert eines Geb udeinformationssystems aus ber die Geometrie kann jederzeit auf die in der Daten bank gespeicherten Sachdaten zugegriffen werden es k nnen Analysen mit den Sachdaten
83. treten deshalb Fotos Orientierungspl ne bersichtszeich nungen Erl uterungsskizzen und besonders Beschreibungen in Form von Text Zahlen und Codes hinzu n vgl Kap 5 1 2 Verformungsgerechtes Handaufma 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 31 vgl Abb 3 7 Die als konkrete Objekte bezeichneten Eigenschaften werden berwiegend in Zeichnun gen und Abbildungen die abstrakten Objekte dagegen durch erl uternden Text modelliert Beide Modellierungsarten sollten nebeneinander eingesetzt werden 7 5 Fiamm Sajian i wm ann Eeit BT Emmi D En irap u Anal usikbi BR A teen a n Br ui _ F bam a i va En brem en je m A it me vain ia a a E ii 2 Jiki ehe Bei nn um 1 ar pp L 121 Abb 3 7 Raumbuchblatt Um die modellierten Informationen strukturiert vorhalten zu k nnen wird ein Ordnungssystem vorge schlagen das sich der nat rlichen Struktur der meisten Geb ude bedient Die Informationen werden den einzelnen R umen des Geb udes zugeordnet und in einem separaten Medium dem Raumbuch pr sen tiert Hierbei erh lt jeder Raum und jede Wandfl che in den einzelnen R umen eine eigene Ordnungs nummer mit der alle weiteren Informationen verkn pft werden k nnen Im einzelnen werden folgende Schritte zur kompletten Raumbuchherstellung ausgef hrt eine verformungsgetreue Bauaufnahme die den Bau in Grundrissen Schnitten und Ansichten beschreibt Auf Grundlage dies
84. tzte Dokumentation und Information Schriftenreihe des Deutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band 44 1992 S 30 35 SMALLWORLD http www smallworld de recherchiert 2001 SOFTIMAGE http www softimage com recherchiert 2001 SOKKIA http www sokkia com recherchiert 2000 STAATSMANN K Das Aufnehmen von Architekturen Leipzig 1910 STACHOWIAK H Erkenntnisstufen zum Systematischen Neopragmatismus und zur Allgemeinen Modell theorie In Stachowiak H Hrsg Modelle Konstruktion der Wirklichkeit M nchen 1983 S 87 146 STACHOWIAK H Modell In Seiffert H Hrsg Handlexikon zur Wissenschaftstheorie M nchen 1989 S 219 222 STEPHANI M Zur Bestimmung der Metrologie antiker Bauten mit Hilfe der Photogrammetrie In 100 Jahre K nigliche Me bildanstalt Berlin Deutsche Gesellschaft f r Photogrammetrie und Fernerkundung Wissenschaftliche Jahrestagung Berlin 1985 Frankfurt 1986 S 105 110 STREILEIN A Digitale Photogrammetrie und CAAD Dissertation an der ETH Z rich Nr 12897 Z rich 1998 STREILEIN A VAN DEN HEUVEL F A Potential and limitation for the 3D documentation of culture heritage from a single image In XVII CIPA Symposium Olinda Brasilien 1999 ver ffentlicht auf CD STREILEIN A Automation in der digitalen Architekturphotogrammetrie In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Phil
85. unbedingt vorzunehmen um grobe Fehler L cken oder Erg nzungen feststellen und berichtigen zu k nnen Durch die Integration vorhandenen Planmaterials 18 Historische Abbildung k nnen verf lschte Darstellungen aufweisen die aus didaktischen berlegungen dem Formempfinden der Entstehungszeit einer gew nschten repr sentativen Wirkung der Abbildung sthetischen und k nstlerischen berlegungen oder durch die bernahme von Fehlern aus lteren Abbildungen hervorgerufen werden k nnen O Ein exemplarisches Beispiel f r diese Art der Ursachenforschung gibt S Szaktilla f r einen Kirchturm aus dem 16 Jh bei dem anhand des damaligen Schriftverkehrs in Kombination mit der heutigen Schadensanalyse nachgewiesen werden konnte dass die zu beobachtenden Schadensbilder bereits beim Bau entstanden waren SZAKTILLA 2001 20 Auf die M glichkeit der Anpassung unma st blicher oder verzerrter gescannter Pl ne an die tats chliche Bauwerksgeometrie ist in Kap 5 1 1 Architektenaufma eingegangen worden 146 6 Bauaufnahmestrategien k nnen die rtlichen Aufma arbeiten reduziert werden wobei gegen ber einer vollst ndigen Neuvermes sung mit einer geringeren Genauigkeit und Zuverl ssigkeit gerechnet werden muss Zur Untersuchung der Bauausstattung des Bauzustandes oder seiner Funktion wird sich nicht nur in der Denkmalpflege oder Bauforschung sondern auch f r die Datenerhebung in Facility Management Systemen auf das Arbeitsmi
86. und erfasst weit mehr Informationen als in einem isolierten Vorgehen mit einem dominierenden Erkl rungsmuster im Hinterkopf F r die Geod ten und Photogrammeter werden dabei auch die Geometrieelemente sichtbar die ohne baugeschichtliches Fach wissen nicht zu erkennen sind und folglich bei der rein geometrischen Modellierung keine Ber cksichtigung finden k nnen Innerhalb dieser Vorgehensweise findet der Architekt durch den Geod ten bzw Photogrammeter zu einer objektiven Geometrieerfassung wie andererseits den Geod ten und Photogrammetern ein Experte mit Kenntnis der spezifischen Architekturelemente zur Seite steht In der Zusammensetzung der Arbeitsgruppen muss sich dar ber hinaus die Kontinuit t widerspiegeln die f r Qualit t einer umfassenden Bauaufnahme notwendig ist Indem die selben Personen f r die Aufma arbeiten vor Ort wie f r sp ter zu leistende Auswertearbeiten eingesetzt werden ist sichergestellt dass das am Objekt erworbene Wissen ber die Besonderheiten des Bauaufnahmeobjektes in die weiteren Auswertungen einflie en kann Diese umfassende projektbegleitende interdisziplin re Arbeitsweise l sst sich prinzipiell auf alle Bauauf nahmemethoden vom Handaufma bis zur digitalen photogrammetrischen Auswertung anwenden Wird mit tachymetrischen Verfahren gearbeitet bietet sich die Erfassung mit Online Darstellung im CAD System besonders an Hier kann der Geod t die Messaufgaben mit seiner vorhandenen Fachkompetenz
87. verbaut wird Insbesondere sollte der Konflikt zwischen den so genannten traditionellen und modernen Bauaufnahme methoden der Vergangenheit angeh ren weil die methodischen Grundprinzipien unabh ngig von der Technisierung der Methode anzuwenden sind Um die Integration der modernsten Bauaufnahmemethoden in die fachbezogenen Anwendung tats chlich bef rdern zu k nnen ist eine enge Verbindung zwischen der modernen geod tischen bzw photo grammetrischen Methodenforschung und der Anwendung in den Forschungsprojekten der Fach disziplinen wie Arch ologie historische Bauforschung Denkmalpflege etc notwendig Dabei ist die Integration der methodenorientierten mit der fachbezogenen Forschung innerhalb eines gemeinsamen Projektverst ndnisses der einzige Weg um einerseits die Methoden den fachlichen Anforderungen anpassen und andererseits die M glichkeiten der verschiedenen Bauaufnahmemethoden aussch pfen zu k nnen Keinesfalls ist die exemplarische isolierte Anwendung neuer Verfahren in den jeweiligen Anwendungsgebieten ausreichend da hierbei keine R ckkopplung zwischen den fachlichen Anforderungen und den methodischen M glichkeiten zu erzielen ist Weiterhin ist eine breite Nutzung der Bauaufnahmeergebnisse f r die unterschiedlichen Anwendungen zu erm glichen Mittlerweile erfordert der Umgang mit Bauwerken in deren unterschiedlichsten Nutzungs phasen und in ihren verschiedenen fachlichen Zusammenh ngen hochwertige Bauwerksmodelle So
88. wie sie von der Zentral perspektive fotografischer Abbildungen bekannt sind Die hierdurch verursachten geometrischen Auswir kungen sind am einfachsten f r den Fall einer Ebene als Bezugsfl che zu verdeutlichen treten aber auch f r alle anderen Oberfl chentypen auf Instrumenten _ Abb 4 8 Lagefehler f r au erhalb von Bezugsfl chen standpunkt liegende Objekte Die im Grundriss dargestellte Geb udewand soll in ihrer Geometrie vermessen werden Abb 4 8 Um den Messvorgang zu vereinfachen wird die Wand als eine im Raum senkrecht stehende Ebene ange nommen Ist die Position dieser Ebene wie die Position des Messger tes bekannt k nnen die Koordinaten von Punkten auf der Originalwand durch einfache Schnittberechnungen mit der als Bezugsfl che definier ten senkrecht stehenden Wand bestimmt werden Wie der Grundrissdarstellung leicht zu entnehmen ist werden Punkte die um den Betrag Al au erhalb der Wand liegen je nach Schnittwinkel um den Betrag Ar versetzt abgebildet gleiches gilt f r eine Punktverzerrung in der H he Dieser Fehlereinfluss tritt bei den unterschiedlichen Messverfahren auf und muss dort entsprechend ber cksichtigt werden Werden w hrend der Bauaufnahme die hier beschriebenen vereinfachten Verfahren zur Erfassung einge setzt sollte hinreichend beachtet werden dass durch die Abbildung auf eine neue Bezugsfl che ein Modellierungsvorgang ausgef hrt wird der nach dem in der Allgemeinen Modelltheorie entwic
89. 142 6 Bauaufnahmestrategien Aufwand kann die Informationsbasis f r eine sp tere photogrammetrische Bearbeitung von Frage stellungen geschaffen werden Dieses Vorgehen ist mit Nachteilen verbunden die den Nutzen unter Umst nden stark einschr nken k nnen Bevor die photogrammetrischen Bilddaten f r die eigentliche inhaltliche Auswertung eingesetzt werden k nnen muss ber die Berechnung von innerer und u erer Orientierung die Grundlage f r eine geome trische Auswertbarkeit hergestellt werden Dieser Arbeitsschritt nimmt erfahrungsgem nicht nur einen hohen Zeitbedarf ein sondern ist auch nicht selten mit unerwarteten Schwierigkeiten verbunden Aus dem photogrammetrischen Bildmaterial ein unter hohen geometrischen Anspr chen auswertbaren Bildverband herzustellen ist die wesentliche Aufgabe die von einem Photogrammeter m glichst im Anschluss an die photogrammetrische Dokumentation erfolgen sollte Dabei sollten Aufnahmen und photogrammetrische Orientierung von derselben Person ausgef hrt werden da dadurch auch ber die Aufnahme dokumentation hinausgehende Informationen f r die Fehlersuche im Orientierungsprozess genutzt werden k nnen Liegen orientierte Bilddaten vor k nnen diese in jedes Auswerteprogramm importiert und vom Fachanwender bezogen auf seine Fragestellung ausgewertet werden Das photogrammetrische Bildmaterial kann sofort f r eine inhaltliche Auswertung genutzt werden eine wesentliche Hemm schwelle f r den
90. 26 233 BOUDON P Der architektonische Raum ber das Verh ltnis von Bauen und Erkennen Birkh user Verlag Basel 1991 BRENNER C HAALA N Erfassung von 3D Stadtmodellen In Photogrammetrie Fernerkundung Geoinformation 2 2000 S 109 117 BREUER T Neue Baudenkmalkunde Versuch einer Systematik In Denkmalinventarisation in Bayern Bayrisches Landesamt f r Denkmalpflege Arbeitsheft 9 1981a S 6 11 BREUER T Grunds tze zur Inventarisierung von Kunst und Geschichtsdenkmalen in Bayern Ein Ent wurf In Denkmalinventarisation in Bayern Bayrisches Landesamt f r Denkmalpflege Arbeitsheft 9 1981b S 87 94 BREUER T Erfassen und Dokumentieren Wissenschaftliche Methoden zur wertenden Darstellung geschichtlicher berlieferung In Erfassen und Dokumentieren im Denkmalschutz Schriftenreihe des Deutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band 16 1982 S 11 15 BROCKHAUS Bockhaus Enzyklop die 19 Auflage Band 14 Mannheim 1991 BROVELLI M A MAURINO A ArcheoGIS An interoperable model for archaeological data In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B4 Amsterdam 2000 S 140 147 BROWN D C The bundle adjustment progress and prospectives International Archives of Photo grammetry Volume XXI Part 3 ISP Congress Helsinki 1976 S 1 33 BUCHMANN P Entwicklung eines Me systems zur automatischen polaren Objekterfassung am Beispiel der Bauau
91. 4 14 Erg nzend k nnen besondere Inhalte ber Schraf furen Farben andere Signaturen oder Textkommentare eine nachvollziehbare Aufteilung und leicht verst ndliche Lesbarkeit des Planinhaltes sicherstellen geschnittenes Mauerwerk Originalmauerwerk ausgebrochenes Mauerwerk restauriertes Mauerwerk Abb 4 14 Strukturierung von Planinhalten durch Variation von Strichst rken und den Einsatz unterschiedlicher Signaturen Zeichnung H Lehmann 54 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung Die Bedeutung der eingesetzten Signaturen ist in einer Legende zu erl utern wobei m glichst alle verwendeten Signaturen erkl rt werden sollen auch wenn diese f r den Bearbeiter keiner Erkl rung bed rfen Nur anhand des Planes k nnen die dargestellten Inhalte im Kommunikationsprozess zwischen dem Bearbeiter und allen weiteren Nutzern vermittelt werden Eine ausf hrliche Lege
92. 5 Methoden der Bauaufnahme 5 3 2 Einbildauswertung Der Einbildauswertung lassen sich alle photogrammetrischen Methoden zuordnen bei denen die geome trische Auswertung mit nur einem Messbild vorgenommen werden kann Dies ist immer dann m glich wenn erg nzende Informationen ber die Objektgeometrie wie z B die Ebenheit einer Bauwerksfassade f r die Auswertung zu nutzen sind Die Objekterfassung soll nur durch Messung in einem Bild m glich sein vielfach sind aber mehrere Bilder notwendig um den gesamten Objektbereich abdecken zu k nnen Der Begriff soll auch dann Verwendung finden wenn zuvor z B im Rahmen der vorausgehenden Orientierungsberechnungen mehrere Aufnahmen erforderlich sind Wichtigste Methoden der Einbildauswertung sind die Entzerrung Abwicklung und kartographische Projektion photogrammetrischer Messbilder mit denen durch geometrische Umbildung der Originalauf nahme eine bildhafte Darstellung hohen Informationsgehaltes erzeugt wird die gleichsam inhaltlichen wie messtechnischen Anspr chen gen gt Dabei nimmt das einfache Verfahren der Entzerrung eine herausragende Stellung ein die auch daran abzulesen ist dass der Begriff Entzerrung vielfach als Oberbegriff f r alle geometrischen Umbildungen gebraucht wird Dem Fachanwender werden als Endprodukt aller Entzerrungen geometrisch korrekte Bilder zur Verf gung gestellt mit denen eine geometrische Auswertung durch einfache Messverfahren wie Strecken und Winkelmess
93. 7 HI 5 6 5 7 5 8 5 9 5 10 5 11 5 12 5 13 5 14 5 15 5 16 5 17 5 18 5 19 5 20 5 21 322 5 23 5 24 3 29 5 26 5 27 5 28 5 29 5 30 5 31 5 32 5 33 5 34 5 35 5 36 5 37 5 38 5 39 5 40 5 41 5 42 5 43 5 44 5 45 5 46 6 1 6 2 Erfassung von Profilen durch verformungsgerechtes Handaufma Erfassungswerkzeuge f r 1 1 Modellierungen Fl chtige Aufnahme der Oase Farafrah durch W Jordan Tachymetrische Bauaufnahme mit Reflektor Exzentrische Messanordnungen Reflexion des Messsignals reflektorlos arbeitender Tachymeter Getrennte Messung von Richtungen und Strecken bei Ecken und Kanten Abschattungsbereiche bei reflektorloser Messung Online Darstellung w hrend der Messung Scannende Messverfahren R umlicher Vorw rtsschnitt Zentralperspektive Photogrammetrische Aufnahmeanordnungen Bildkoordinatensysteme Relative und absolute u ere Orientierung eines Aufnahmeb ndels Einfluss von Objektbeleuchtung Fotografische Abbildung Entzerrungsmethoden und Grauwertinterpolation Digitale projektive Entzerrung Lagefehler der projektiven Entzerrung verursacht durch unebene Oberfl che Zusammenhang zwischen Bild und Objektpunkt Arbeitsablauf der digitalen Abwicklung Digitale Abwicklung Kartographische Projektionen Differentielle Entzerrung Entzerrung auf der Grundlage von Laserscannerdaten Orthogonale Abbildung in eine Ebene auf der Grundlage eines CAD Oberfl chenmodells Ebene Darstellung einer Kuppe
94. 83 era e qu F r Abb 5 7 Fl chtige Aufnahme der Oase Farafrah durch W Jordan ausgef hrt vom 30 Dezember 1873 bis zum 2 Januar 1874 JoRDANn 1877 78 5 Methoden der Bauaufnahme Die Entwicklung spezieller geod tischer Methoden f r die Bauaufnahme hat mit der Etablierung elektro optischer Tachymeter und digitaler Auswertemethoden eingesetzt KEHNE 1989 KORTE 1988 Insbesondere unter Verwendung reflektorlos arbeitender Tachymeter konnten neue Konzepte zur Bauwerksvermessung realisiert werden Bucmmann 1996 RUNNE 1993 die in Verbindung mit der digitalen Datenverarbeitung neue Anwendungsfelder erschlossen Obwohl die wirtschaftlichen Potenziale die mit der Nutzung von digitalen Geometrie und Sachdaten f r den Bereich des Geb udemanagements verbunden sind die Entfaltung tachymetrischer Methoden in der Bauaufnahme wesentlich vorangetrieben haben HEILIGER 1995b SCHRADER 1995 erfolgt ber diesen Bereich hinaus eine immer breitere Anwendung der tachy metrischen Bauaufnahmemethoden zur Erfassung historischer Bauwerke denkmalgesch tzter Objekte und arch ologischer St tten Unter die tachymetrischen Bauaufnahmemethoden sollen nachfolgend alle Bauaufnahmeverfahren eingeordnet werden bei denen zur Vermessung der Bauwerksgeometrie berwiegend das tachymetrische Messprinzip eingesetzt wird d h ausgehend von einem Instrumentenstandpunkt die polaren Messgr en Winkel und Strecke zur Beschreibung der geometrischen B
95. 998 D4D 2001 Die stereoskopische Auswertung ist z T auch in Programmen zur Mehrbildauswertung integriert z B PHIDIAS 2001 PITSCHKE GORNY 1993 6 zur automatischen Bildmessung vgl Kap 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren 5 3 Photogrammetrische Methoden 113 Eine benutzerfreundliche Handhabung der stereoskopischen Auswerteprogramme kann durch die Integration in eine gewohnte und allgemein akzeptierte Softwareumgebung erm glicht werden Dabei lassen sich sowohl g ngige CAD Programme oder die Betriebssystem unabh ngige Plattform eines Internet Browsers einsetzen Durch das Programmsystem Arpenteur ARPENTEUR 2001 GRUSSENMEYER DRAP 2000 wird die Web Technologie auf Grundlage eines Java Programms als so genanntes Java Applet genutzt Hierdurch k nnen die stereoskopischen Programmmodule von jedem Nutzer aus dem Internet geladen und mit einem g ngigen Internet Browser betrieben werden Die bis hierher dargelegten spezifischen Bedingungen der Stereophotogrammetrie sollen mit einer abschlie enden Betrachtung zur r umlichen Auswertung im stereoskopischen Modell erg nzt werden Die Stereophotogrammetrie stellt auf der Grundlage von zweidimensionalen Bildern ein dreidimen sionales Raummodell f r eine inhaltliche wie metrische Auswertung bereit Auch wenn durch den Model lierungsschritt vom Original zur fotografischen Abbildung ein Verlust von Informationen nicht zu verhindern ist kann das stereoskopische Raumm
96. AUTODESK http www autodesk de recherchiert 2001 AYUTTHAYA http www sli unimelb edu ac cliff oboi html recherchiert 2001 B HR H P V GTLE T Digitale Bildverarbeitung Wichmann Verlag Heidelberg 1998 BALETTI C Digital images in monumental facades surveying and representation In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 202 208 BARTMANN KOMPA I Die Dokumentation des Bestandes und der denkmalpflegerischen Ma nahme In Berger H Red Baudenkmalpflege Beitr ge zur Methodik und Technologie Verlag f r Bau wesen Berlin 1990 S 15 25 BARTOLOTTA M DI NARO S LO BRUTTO M MISURACA P VILLA B Information Systems for preservation of Culture Heritage In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 Amsterdam 2000 S 864 871 BEHRENS E EDV gest tzte Kartierung In Segers Glocke C Bestandserfassung und Bestandsanalyse an Kulturdenkmalen Nieders chsisches Landesverwaltungsamt 1993 S 44 49 BEHRENS E BECK S Systematik f r die manuelle und EDV gest tzte Kartierung In Segers Glocke C Bestandserfassung und Bestandsanalyse an Kulturdenkmalen Nieders chsisches Landesverwaltungs amt 1993 S 28 43 BENNING W Digitale Nahbereichsphotogrammetrie mit dem System PHOCAD Vermessung Photo grammetrie Kulturtechnik Nr 7 1995 S 485 490 BENNING W 1200 Jahre Aac
97. Auswertungen im Angesicht des Bauwerks erm glicht 138 6 Bauaufnahmestrategien Architekten wird nur anhand des mittlerweile in ein CAD System bertragenen Architektenaufma es durchgef hrt Die hierbei entstandenen Planunterlagen k nnen nicht nur eine h chst unterschiedliche Qualit t aufwei sen sondern liegen nicht selten auch in verschiedenen Datenformaten vor vom in Tusche auf Folie gezeichneten Handaufma plan bis zu CAD Daten der verschiedenen Programmsysteme Nicht immer wird eine Verbindung zum bergeordneten Koordinatensystem hergestellt und damit nicht einmal die Minimalanforderung f r eine sp tere vergleichende Auswertung der einzelnen Pl ne erf llt Schlie lich ist mit diesem nicht aufeinander abgestimmten Vorgehen insgesamt ein gr erer Aufwand und folglich h here Kosten verbunden Durch eine interdisziplin r angelegte grundlegende Bauaufnahme die zu Projektbeginn eine umfassende Bauwerksdokumentation erstellt k nnen diese Nachteile vermieden werden In vielen F llen ist das in einer grundlegenden Bauaufnahme gewonnene Daten und Planmaterial f r weitergehende Unter suchungen ausreichend genau und vollst ndig Wird im Verlauf der Projektbearbeitung eine vertiefende oder erg nzende Bauaufnahme notwendig kann diese punktuell ausgef hrt und im Datenmodell wie im daraus abgeleiteten Planbestand erg nzt werden Doch auch diese zus tzlichen Modellierungen sollten nicht isoliert f r die spezielle Fragestellun
98. Bauorganisation Ergebnisse moderner Bauforschung In Wohlleben M Sigel B Hrsg Bauforschung und ihr Beitrag zum Entwurf 1993 S 67 91 SCHULLER M Mehr Denken statt nur Messen In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 213 226 SCHULTZ G 100 Jahre Denkm lerarchiv In 100 Jahre K nigliche Me bildanstalt Berlin DGPF Wissenschaftliche Jahrestagung Berlin 1985 Frankfurt 1986 S 213 236 SCHULZ H U Digitale Photogrammetrie und Bauwerksrekonstruktion In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 227 232 SCH RLE T BOY A FRITSCH D Geographic Information Systems and Facility Management In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part4 Com IV Sym posium Stuttgart 1998 S 562 568 SECKEL H HELL G SCHNUCHEL W Vermessungskunde und Bauaufnahme f r Architekten Wichmann Verlag Karlsruhe 1983 SEEGER E Das Orthophotoverfahren in der Architekturphotogrammetrie Ver ffentlichungen des Instituts f r Photogrammetrie der Universit t Stuttgart Heft 5 1979 SKALECKI G EDV gest tzte Inventarisation im Staatlichen Konservatoramt f r das Saarland auf der Basis von MIDAS In Denkmalpflege und computergest
99. Bezug auf die inhaltliche wie geometrische Modellierung sowie deren F higkeit unterschiedliche Methoden in einer gemeinsamen Strategie zu einem wirkungsvollen Bauaufnahmewerk zeug zu kombinieren Werden die Bauaufnahmemethoden als geometrische Messwerkzeuge f r die inhaltliche Modellierung eingesetzt muss der Bauaufnehmende eine Vorstellung von dem Objekt entwickeln welche ihn in die Lage versetzt die f r den Zweck wichtigen Informationen aus dem Konglo merat der am Bauwerk vorzufindenden Informationen herauszufiltern Diese Aufgabe wird von Geod ten bzw Photogrammetern oftmals ebenso untersch tzt wie von Baufor schern die eigene Kompetenz zur Geometrieerfassung bersch tzt wird Um einerseits die besondere Kompetenz der beteiligten Fachgebiete aufzuzeigen aber andererseits auch die jeweiligen Grenzen bezogen auf die umfassende Anforderung der Bauaufnahme klar darzulegen ist es notwendig den Vorgang der fachbezogenen Modellbildung sowohl f r Geod sie und Photogrammetrie als auch f r die traditionelle Herangehensweise im Handaufma detaillierter zu betrachten Nur bei Kenntnis des den Fachgebieten eigenen Modellierungsverst ndnisses ist es m glich eine integrierende Bauaufnahmestrategie anzuwenden bei der das jeweils spezifische Potenzial f r die Modellierung genutzt werden kann Geod tische und photogrammetrische Modellbildung Um das traditionelle Modellverst ndnis eines Geod ten beziehungsweise Photogrammeters zu verde
100. DEUTSCHE GEOD TISCHE KOMMISSION bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften Reihe C Dissertationen Heft Nr 561 Ulrich Weferling Bauaufnahme als Modellierungsaufgabe M nchen 2002 Verlag der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Kommission bei der C H Beck schen Verlagsbuchhandlung M nchen ISSN 0065 5325 ISBN 3 7696 5000 X DEUTSCHE GEOD TISCHE KOMMISSION bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften Reihe C Dissertationen Heft Nr 561 Bauaufnahme als Modellierungsaufgabe Von der Fakult t Architektur Bauingenieurwesen und Stadtplanung der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus zur Erlangung des Grades Doktor Ingenieur genehmigte Dissertation vorgelegt von Dipl Ing Ulrich Weferling M nchen 2002 Verlag der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Kommission bei der C H Beck schen Verlagsbuchhandlung M nchen ISSN 0065 5325 ISBN 37696 5000 X Adresse der Deutschen Geod tischen Kommission Deutsche Geod tische Kommission Marstallplatz 8 D 80539 M nchen Telefon 089 23031 113 Telefax 089 23031 283 100 E mail hornik dgfi badw de http www dgfi badw de dgfi DGK dgk html Promotionskommission Hauptreferent Prof Dr Ing Bernhard Ritter Brandenburgische Technische Universit t Cottbus Korreferenten Prof Dr Ing Adolf Hoffmann Deutsches Arch ologisches Institut Istanbul Prof Dr Ing J rg Albertz Technische Universit t Berlin Tag der Einrei
101. Detailzeich nungen angefertigt werden MADER 1988 und 1993 Um die vielf ltigen Bauaufnahmen und Dokumentationen innerhalb restauratorischer Arbeiten vergleich barer zu gestalten kann eine Systematik zur Kartierung von Sch den eingesetzt werden BEHRENs 1993 BEHRENS BECK 1993 Hierbei sollen die verschiedenen Bereiche wie Material Sch den Bauphasen inner halb einer allgemein verbindlichen Legende zusammengefasst werden damit die Verst ndigung der ver schiedenen am Objekt arbeitenden Arbeitsgruppen erleichtert wird Grundlage der anzufertigenden Kartierungen k nnen historische Pl ne und Fotos Handskizzen und Arbeitsfotos Orthophotos und photo grammetrische Pl ne Handaufma oder auch Videobilder sein Entscheidendes Kriterium f r die Wahl der Kartierungsgrundlagen ist die geforderte Genauigkeit in geometrischer und inhaltlicher Hinsicht Im Sinne der Allgemeinen Modelltheorie muss im Vorfeld der Bauaufnahme ein Schwerpunkt auf die klare Definition des Untersuchungsziels gelegt werden Wird die restauratorische Dokumentation als Erkenntnismethode eingesetzt so ist den subjektiven Einfl ssen eine besondere Bedeutung beizumessen dies gilt besonders wenn mehrere Personen an der Restaurierung beteiligt sind Demnach ist auch hier eine klare Definition des Dokumentationszieles vorzunehmen Die Ergebnisse der Erfassung m ssen in geeigneten Modellen anderen Nutzern zug nglich gemacht werden sodass auf m glichst objektiver Grundl
102. E o h G o Abb 4 4 Polarkoordinatensysteme ohne 7 i Ko f g7 gegenseitigen Bezug PIIRAA ITI VA Zur L sung dieses Bezugsproblems werden bergeordnete Koordinatensysteme verwendet deren Ursprung und Koordinatenachsen unabh ngig von den jeweiligen Instrumentenstandpunkten festgelegt werden Abb 4 5 Ursprung und X Achse bergeordneter Koordinatensysteme k nnen prinzipiell frei gew hlt werden X und Y Achse spannen eine Horizontalebene auf alle weiteren Achsen stehen ausge hend vom Koordinatenursprung senkrecht zueinander Die X Achse die mit der Y Achse die Grundriss ebene definiert verl uft im allgemeinen in Richtung Norden Als Richtungswinkel wird der Winkel bezeichnet den eine Strecke mit der X Achse oder einer beliebigen Parallelen zur X Achse einschlie t Mit Hilfe des Richtungswinkels lassen sich Orientierungen von Strecken auf die gleiche Bezugsgerade angeben Alle gemessenen Punkte werden durch ihre Koordinaten im bergeordneten System bestimmt Der Zusammenhang zwischen Richtungswinkel und Strecken zu den Koordinaten im Koordinatensystem l sst sich ber Beziehungen im rechtwinkligen Dreieck leicht herstellen Bei dreidimensionalen Frage stellungen wird senkrecht zur Grundrissebene die Z Koordinate als H he definiert X s a EE ELLLLLDILEDLZEELEE LELU ULLE LLL DELLLA 2 Z 7 2 2 Z s Z Z 7 Z Z _ 10t 72 gt K Xij 55r j PAESE Z MR A 7 AX A 200 t Kool
103. ESTER EBBINGHAUS W Ingenieur Photogrammetrie Neue M glichkeiten In Forum Heft 4 1987 S 193 213 WHITING D NICKERSON S Computer aided recording tools automate the creation of a site information system In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 121 130 WIEDEMANN A Orthophototechnik in der Architekturphotogrammetrie M glichkeiten und Grenzen In Albertz J Wiedemann A Hrsg Architekturphotogrammetrie gestern heute morgen Technische Universit t Berlin Berlin 1997 S 79 94 WIEDEMANN A Photogrammetrische Rekonstruktion zerst rter Bauten aus historischen Photographien Vortrag gehalten auf der InterGEO Berlin 2000 http www fpk tu berlin de albert hp index htm WIEDEMANN A Digitale Architekturphotogrammetrie In Weferling U et al Hrsg Von Hand aufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 256 261 WITTE B SCHMIDT H Vermessungskunde und Grundlagen der Statistik f r das Bauwesen Wittwer Verlag Stuttgart 1991 WOHLLEBEN M Bauforschung und Entwurfproze Gegensatz oder Erg nzung In Wohlleben M Sigel B Hrsg Bauforschung und ihr Beitrag zum Entwurf 1993 S 9 16 WULF RHEIDT U Mit welcher Methode sollen wir aufnehmen Kombinierter Einsatz von Aufnahme methoden am Beispiel der Domus Severiana auf
104. Einsatz der Photogrammetrie ist abgebaut Eine weitere Schwierigkeit besteht in der Archivierung der photogrammetrischen Daten die sicherstellen muss dass die eigentlichen Bilddaten untrennbar mit den sonstigen Informationen ber die Aufnahme anordnung Kameraparameter oder Pass und Verkn pfungspunkte verbunden sind Wie schwierig diese Aufgabe ber lange Zeitr ume zu erf llen ist kann an dem Archiv der Preu ischen Me bildanstalt beobachtet werden Dort sind zwar noch eine gro e Anzahl von Bildplatten erhalten aber keine Infor mationen mehr ber die innere Orientierung der verwendeten Kameras oder ber die eventuell vorhandenen Passpunkte oder u eren Orientierungen sodass diese unter gro em Aufwand aus dem Bildmaterial rekonstruiert werden m ssen L 1997 Die bei analogen Bilddaten nicht zu vermeidende Trennung zwischen Bilddaten und den textbasierten Informationen ber die innere und u ere Orien tierung kann bei Verwenden von digitalen Bildern vermieden werden Hier kann in dem eigentlichen Bilddatenfile ein einleitender Datenblock vorgesehen werden der Informationen ber die Kameras Passpunkte bereits ausgef hrten Orientierungen oder andere Angaben ber den Bildverband enth lt F r eine m glichst breite Nutzung der mit diesen Informationen aufbereiteten Bilddaten sollten keine individuellen projektbezogenen Datenformate verwendet werden sondern vielmehr standardisierte weit verbreitete Bildformate F r das TIFF D
105. GRUBER 1998 ZLATANOVA TEMPFLI 2000 oder aber in der Auswahl von Objektteilen nach bestimmten Kriterien LAnpes 1999 Damit sind zwar alle R ume kleiner 10 m visualisiert doch geht der Bezug zu allen anderen Objektteilen verloren Vielfach wird f r derartige Analysen auch eine zweidimensionale Darstellung gew hlt LAnpes 1999 Abfragen an die Datenbank k nnen ebenfalls in einer neuen HTML Seite des Internet Browsers generiert werden bei der die gesuchten Informationen aus der Datenbank ausgelesen und damit die neue HTML Seite gef llt wird DORFFNER 1999 LANDES 1999 CART 2001 Damit ist gew hrleistet dass die Ergebnisse der Analysen nicht nur am geometrischen 3D Modell visualisiert werden sondern erg nzend als ausf hrlicher Textbericht oder erg nzende Grafik zur Verf gung stehen 4 3 3 2 Anwendungspotenziale der 3D Visualisierungen und Animationen Dreidimensionale Visualisierungen werden zur animierten Darstellung von der kleinen Bauplastik bis hin zu gro en denkmalgesch tzten Ensembles immer h ufiger genutzt Im Vordergrund steht dabei die anschauliche Pr sentation durch die sowohl bestehende wie auch nicht mehr vorhandene Objekte einem breiten Fach und Laienpublikum n hergebracht werden sollen Zur Anwendung kommen fast alle Ver fahren von der bildbasierten Animation mit Quicktime VR z B AYUTTHAYA 2001 OGLEBY 1997 ber gerenderte CAD Modelle z B CART 2001 und VRML Modelle z B Tas MAHAL 2001 bis zur auf
106. HMANN 2000 Eine Betrachtung ganz ohne Hilfsmittel autostereos kopisch erm glicht der an der TU Dresden entwickelte stereoskopische Bildschirm BUCHROITHNER 1998 D4D 2001 110 5 Methoden der Bauaufnahme Eindruck als befinde sich die Messmarke direkt auf der Objektoberfl che Oft wird bei diesem Verfahren auch vom Aufsetzen der Messmarke auf die Objektoberfl che gesprochen Zu diesem Zeitpunkt werden die Bildkoordinaten zwischen der beiden Bildpunkten gemessen die x Parallaxe berechnet um abschlie end hieraus die Objektpunktkoordinaten ableiten zu k nnen Damit der stereoskopische Eindruck weitgehend st rungsfrei zu beobachten ist m ssen nicht nur die Aufnahmerichtungen nahezu parallel ausgerichtet sein vielmehr sollten die Bilder die gleichen Ma st be besitzen und das Verh ltnis von Bildbasis zur Aufnahmeentfernung darf einen Wert von 1 30 nicht unter schreiten Da jedoch Architekturobjekte oft in der Tiefe gestaffelt sind ist besonders die Forderung nach gleichen Ma st ben nicht immer zu erf llen Vielfach herrschen w hrend der photogrammetrischen Aufnahme beengte r umliche Verh ltnisse sodass eine effektive Erfassung mit parallel ausgerichteten Aufnahmen nicht immer zu gew hrleisten ist Diese Schwierigkeiten sowie die in fr heren Zeiten sehr teuren Auswerteger te die zudem nur von Spezialisten eingesetzt werden konnten haben in der Vergan genheit die Akzeptanz der stereoskopischen Messungen stark behindert
107. High Tech im Computer die Pr sentationsm glichkeiten In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 262 266 RIEGL http www riegl com recherchiert 2000 ROBINSON A H MORRISON J L MUEHRCKE P C KIMERLING A J GUPTILL S C Elements of Cartography Verlag John Wiley amp Sons Inc New York 1995 RODEHORST V Digitale Bildanalyse in der Architekturphotogrammetrie In Albertz J Wiedemann A Hrsg Architekturphotogrammetrie gestern heute morgen Technische Universit t Berlin Berlin 1997 S 95 113 ROHN C Bauforschung am 3 D Modell der Theater Stadion Komplex in Aizanoi T rkei In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 251 255 RUNNE H Geod tische Datengewinnung f r Geb udeinformationssysteme unter Anwendung reflektor loser tachymetrischer Verfahren Geod tische Schriftenreihe der TU Braunschweig Nr 11 1993 SCHERER M JURETZKO M Ein System zur hochgenauen Fassadenvermessung In Schn delbach K Schilcher M Hrsg Ingenieurvermessung 2000 Wittwer Verlag Stuttgart 2000 S 400 405 SCHERER HALL R Einige neuere Aspekte zur Vorbereitung Ausf hrung und zur praktischen Anwendung einer Inventarisation vo
108. Konstruktionshilfen des CAD Systems f r eine effektive Modellierung genutzt werden Dabei wird dem Tachymeter oder photogrammetrischen Messmodul die Funktion eines Messwertgebers zugewiesen der die Aufgabe einer Maus in konventionell arbeitenden Zeichenprogrammen erf llt Es k nnen somit alle unterst tzenden CAD Befehle wie z B die Parallelit t oder Rechtwinkligkeit von Linien das F llen eines Lotes auf eine Linie oder das Messen von verdeckten Punkten w hrend des Messprozesses genutzt werden Kann beispielsweise eine Raumecke aufgrund eines davor stehenden M belst cks nicht direkt angemessen werden so sind jeweils zwei Punkte auf den an die Ecke angrenzenden W nden zu messen Diese Punkte definieren im Grundriss jeweils eine Gerade die sich unter Verwendung CAD Funktion Geradenschnitt miteinander verschneiden lassen Auf diese Art kann w hrend der Messung die gesuchte Raumecke konstruktiv ermittelt werden Diese M glichkeiten sollten nur dann eingesetzt werden wenn regelm ige Raumgeometrien z B im Rahmen einer Erfassung f r Geb udeinformationssysteme erzeugt werden sollen F r verformungsgerechte Bauaufnahmen sollten diese Konstruktionshilfen auf keinen Fall ver wendet werden da dort die tats chlich Ecke und nicht die theoretisch konstruierte erfasst werden muss Als Zeichenhilfe und damit auch als Hilfe w hrend einer tachymetrischen oder photogrammetrischen Erfassung kann die Kopierfunktion der CAD Systeme eingesetzt werden
109. LLER 2001 F r gr ere Objekte ist der ausschlie liche Einsatz des Handaufma es zu erw gen wenn die r umlichen Verh ltnisse sehr beengt sind Ein typisches Beispiel kann in der Bauaufnahme von Dachst hlen gesehen werden bei der das Handaufma mit Schnurger sten eine sinnvolle Messmethode darstellt Hor 2001 hnlich effektiv ist das verformungsgerechte Handaufma bei restauratorischen Fragestellungen und in der Denkmalpflege einzusetzen sofern eine analytische Auseinandersetzung mit dem Bauk rper geleistet werden soll Gleiches gilt f r den Einsatz bei allen Fragestellungen die im Zusammenhang von denkmalpflegerischen Inventarisierungen oder arch ologischen Surveys auftreten Auch wenn bei diesen beiden Anwendungen aufgrund des kleineren Ma stabes und der geringeren Genauigkeitsanforderung die Methode des Archi tektenaufma es einzusetzen w ren sind dennoch wegen der starken fachbezogenen Erfassungs generalisierung und den damit verbundenen analytischen Anforderungen die Prinzipien des verformungs gerechten Handaufma es anzuwenden Nur hierdurch k nnen spezifische Besonderheiten des Bauwerks bereits durch die Geometriemodellierung herausgearbeitet werden F r einige Fragestellungen kann neben den blichen Bauaufnahmepl nen der Ma st be 1 10 bis 1 100 eine Erfassung von Teilbereichen bis zu einem Ma stab von 1 1 notwendig sein Hierf r werden zum einen die Werkzeuge des verformungsgerechten Handaufma es eingesetzt die
110. Material und Zustandsuntersuchungen an Bauwerken geeignet Die automatischen Zuordnungsmethoden werden zur Unterst tzung des Messprozesses in den verschie denen photogrammetrischen Verfahren eingesetzt wobei meist eine teilweise selten eine vollst ndige Automatisierung der Auswertung vorgenommen wird Zur automatischen Messung der in Teilmess kameras verwendeten Reseaukreuze sind die automatischen Methoden mittlerweile in jedem Software programm realisiert Die Messung von k nstlichen Pass oder Objektpunkten an Architekturobjekten ist besonders aufgrund der kleinen Punktgr e im Verh ltnis zur im Bild dargestellten Objektgr e nicht immer leicht zu l sen kann aber mittlerweile mit hoher Zuverl ssigkeit ausgef hrt werden WIEDEMANnN 2001 Zur Unterst tzung der Objektauswertung werden die automatischen Messalgorithmen berwiegend im so genannten halbautomatischen Messmodus verwendet Hierbei erfolgt die Punktauswahl durch den Anwender in einem Bild und anschlie end automatisch in den brigen Bildern des Bildverbandes durch Dies kann entweder durch den Nutzer aufgrund von vorher definierten Klassen geschehen oder w hrend der Auswertung in so genannten Trainingsgebieten vorgenommen werden 0 F r weitere allgemeine Einzelheiten zum Verfahren der Klassifizierung vgl z B B HR V GTLE 1998 124 5 Methoden der Bauaufnahme Merkmalsextraktion Dieses Messprinzip wird sowohl in Programmen der Mehrbildauswertung w
111. Netzgeometrie wie bei der Anlage von Schnurger sten h ufig anzutreffen bestehen in der Regel nicht Abbildung 4 11 zeigt ein typisches Festpunktfeld auf dessen Grundlage ein Objekt in seiner Gesamtheit erfasst werden kann Die Koordi naten der Punkte der so genannten 1 Ordnung sind in einer Gesamtausgleichung berechnet worden sodass ein homogenes hochgenaues bergeordnetes Festpunktfeld zur Verf gung steht Idealerweise sollten alle direkt benachbarten Punkte durch Messungen miteinander verbunden werden Durch ein derartig berechnetes Netz 1 Ordnung kann bei gr eren Objekten der Koordinatenbezug nicht in allen Teilbereichen sichergestellt werden F r eine Verdichtung des Festpunktfeldes sind nachgeordnete Punkte anzulegen deren Koordinaten durch erg nzende Polygonzugsmessungen oder polar ausgef hrte Messun gen zu bestimmen sind Meist k nnen diese Punkte mit einer geringf gig reduzierten Genauigkeit als das bergeordnete Netz 1 Ordnung bestimmt werden Erst durch diese Punkte der so genannten 2 oder 3 Ordnung kann der bergeordnete Bezug in jedem Bereich des Objekts garantiert werden Ein geod tisches Festpunktfeld kann als Grundlage f r Schnurger stmessungen eingerichtet werden wobei die vertikalen Achsen des Messnetzes meistens mit dem Theodolit aufgespannt werden Durch Messung zu den Festpunkten wird die Verbindung zwischen den einzelnen Achsen z B von innen nach au en oder ber Geschosse hinweg hergestellt Palatin
112. RN 2001 als auch f r Planungsaufgaben eingesetzt werden vgl DORFFNER 1999 BRENNER HAALA 2000 Die Nutzung von dreidimensionalen Modellen als Basis f r ein Informationssystem im Bereich von Denkmalpflege Bauforschung etc erfolgt bis heute nur in wenigen exemplarischen Anwendungen In den h ufiger eingesetzten konventionellen Informationssystemen werden die 3D Geometriedaten in zwei dimensionalen Repr sentationen gef hrt um hiermit Sachinformationen verkn pfen zu k nnen Der durch die zweidimensionale Abbildung verursachte Informationsverlust verringert die Qualit t und Benutzerfreundlichkeit der Modellierung gerade von gr eren un bersichtlichen Geb uden In diesen Anwendungsgebieten l sst sich das 3D Modell als Informationsraum auffassen der interaktiv als Zugang zu den die Geometrie erg nzenden Sachinformationen benutzt werden kann Lanpes 1999 Dabei sollte die Datenverkn pfung nicht nur von der virtuellen Welt zu den Sachdaten in der Datenbank erfolgen sondern gleichzeitig muss die umgekehrte Analysem glichkeit bestehen Erst wenn aus der Datenbank heraus Abfragen bearbeitet werden k nnen die sofort in der 3D Visualisierung anzuzeigen sind erf llt das 3D Modell seine Funktion als vollwertiges Informationssystem Ein derartiges 3D Informationssystems k nnte besonders im Rahmen von Inventarisierungen oder als digitales Raumbuch neue M glichkeiten erschlie en Die in diesen Gebieten besonders zahlreichen und unt
113. So werden z B nicht selten Pl ne eines einfachen Sanierungs aufma es f r eine denkmalpflegerische Bewertung herangezogen MADEr 1982 und damit im Nachhinein eine Anforderung an die Bauaufnahmeergebnisse formuliert die diese aufgrund des zuerst definierten einfachen Zweckes nicht erf llen k nnen F r eine erfolgreiche Bauaufnahme ist die Definition der Zielstellung eine notwendige Voraussetzung Eine nicht weniger wichtige Stellung innerhalb der Bauaufnahme nehmen die an der Modellierung beteiligten Subjekte ein Die Ergebnisse von Bauaufnahmen sind ma geblich von subjektiven Einfl ssen w hrend der Modellierung gepr gt Im Rahmen der Allgemeinen Modelltheorie ist f r die subjektive Erfassung im Modellierungsprozess die erste semantische Stufe als interne Modellierung definiert worden Auf dieser internen Stufe erfolgt die Modellierung vor dem pers nlichen Hintergrund des Aus f hrenden Auch wenn die modernen wissenschaftlichen Methoden so weit entwickelt sind dass auf ihrer Grundlage eine objektive Bauaufnahme m glich scheint so ist der subjektive Einfluss dennoch nicht zu vernachl ssigen Die zu erfassenden Attribute werden durch die subjektive Sicht auf das Bauwerk ausgew hlt modelliert und dargestellt Es werden h ufig nur die subjektiv erkennbaren Eigenschaften wahrgenommen das Bauwerksoriginal wird nur mit einigen Teilaspekten vom Beobachter registriert und anschlie end in seinem ganz pers nlichen Modell abgebildet Als bes
114. Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie 84 5 Methoden der Bauaufnahme netz dicht genug angelegt worden ist es leicht m glich auf der Grundlage der geometrisch hoch genauen geod tischen Punktbestimmung einen inhaltlich wie geometrisch qualitativ hochwertigen Bauaufnahme plan zu erstellen 5 2 3 Online Darstellung tachymetrischer Messungen Alle mit elektrooptischen Tachymetern ausgef hrten Bauaufnahmemethoden f hren im Ergebnis zu einer digitalen Form der Geometriemodellierung Durch den Einsatz der tachymetrischen Verfahren in Kombi nation mit digitalen Speichermedien wird ein automatischer Datenfluss von der Messung bis zu Darstel lung erm glicht wodurch das Nutzungspotenzial von Bauaufnahmen f r viele Anwendungen verbessert werden kann Im einfachsten Fall erfolgt die Speicherung der Geometriedaten direkt im Tachymeter oder auf einer externen Speichereinheit sodass die Daten im Anschluss an die Messung auf einen Computer bertragen werden k nnen und in einem CAD Programm darzustellen sind Je nach Anwendung werden die Daten im CAD Programm weiterverarbeitet an andere Auswertesoftware weitergegeben oder f r den Endnutzer ausgedruckt Durch den konsequenten digitalen Datenfluss wird nicht nur eine h here Effizienz erreicht es k nnen dar ber hinaus Einbu en an Genauigkeit und Zuverl ssigkeit w hrend der weiteren Nutzung vermieden werden Im Vergleich zu traditionellen Zeichnungen sei hier nur die Best
115. Voxel getestet werden um festzustellen ob redundante Daten vorliegen und diese dann durch Mittelung oder L schung bereinigt werden k nnen Aus diesem Grund wird das Voxelkonzept auch eingesetzt um im Vorfeld einer Dreiecksvermaschung redundante Punkte zu eliminieren und Datenl cken zu schlie en vgl Boochs HE nz 1996 EL HAKIM et al 1998 vgl Kap 5 3 4 2 Mehrbildauswertung und CAD ei vgl Kap 4 3 3 3D Visualisierungen und Animationen 14 vgl hierzu z B GR TZ 1989 144 6 Bauaufnahmestrategien Gleichsam flexibel erweist sich das Voxelmodell soll ausgehend von einem ersten Objektmodell geringer Aufl sung eine sukzessive Verdichtung vorgenommen werden Prinzipiell ist es ausreichend den gesamten Objektbereich mit Voxeln auszuf llen um die Modellierung anschlie end f r die Bereiche zu verfeinern in denen weiteres Datenmaterial vorliegt Nach diesem Konzept arbeitet das so genannte Bildhauerprinzip bei dem alle die Voxel aus dem Modell gel scht werden die nicht zur Objektober fl che geh ren FROMHERZ BicHseL 1995 Die zu l schenden Voxel werden durch eine Kombination aus Image Matching mit Ray Tracing Verfahren bestimmt k nnen aber prinzipiell auch durch Laserscanning ermittelt werden Damit die Voxelmodellierung in ihrer Datenmenge zu handhaben bleibt wird f r die Datenspeicherung die so genannte Octree Codierung eingesetzt Li 1992 Bei dieser baumartigen Codierung werden alle benachbarten V
116. XII Part 5 Hakodate 1998 S 230 235 LUHMANN T Nahbereichsphotogrammetrie Wichmann Verlag Heidelberg 2000 MAAS H G Algorithmen der Bildanalyse und zuordnung In Hybride Vermessungssysteme DVW Schriftenreihe Nr 29 1998 S 67 82 MADER G T Angewandte Bauforschung als Planungshilfe bei der Denkmalinstandsetzung In Erfassen und Dokumentieren im Denkmalschutz Schriftenreihe des Deutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band16 1982 S 37 53 MADER G T Bauuntersuchung historischer Holzkonstruktionen In Bauaufnahme Befunderhebung und Schadensanalyse an historischen Bauwerken Sonderforschungsbereich 315 Arbeitsheft 8 Universit t Karlsruhe 1988 MADER G T Bauforschung und die Erkundung von Bausch den In Wohlleben M Sigel B Hrsg Bauforschung und ihr Beitrag zum Entwurf 1993 S 31 48 MADER G T Unver ffentlichter Beitrag zur Diskussion im Rahmen des Kolloquiums Von Handauf ma bis High Tech Cottbus 2000 MADER G T Vergleich h ndischer und rechnergest tzter Verfahren Anwendung und Wirtschaft lichkeit In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Bran denburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 99 110 MAGERL A Bauaufnahme in der Praxis des freien Architekten Wissenschaftliche technische und wirtschaftliche Ergebnisse In Erfassen und Dokumentieren im Denkmalschutz Schriftenreihe des D
117. age eine Ma nahmenentscheidung getroffen werden kann 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege Bauaufnahmen deren Ergebnisse als Grundlage denkmalpflegerischen Arbeitens dienen sollen m ssen mit den besonderen denkmalpflegerischen Zielen und Anspr chen durchgef hrt werden In den meisten F llen soll dabei entweder ein Beitrag zur Beurteilung des Denkmalwertes geleistet werden oder es ist eine gute Planungsgrundlage f r die denkmalpflegerischen Ma nahmen bereitzustellen BARTMANN KOMPA 1990 ECKERT 1987 Ziel der denkmalpflegerischen Arbeit auf der Basis der Bauaufnahme ist letztendlich ein Sanierungskonzept f r das Bauwerk Dieses Konzept sollte auf der Grundlage einer sorgf ltigen Schadensanalyse unter Ber cksichtigung der baugeschichtlichen Erkenntnisse aufgestellt werden Dabei kann durch die Beseitigung der Bauwerkssch den zwar eine handwerkliche Sanierung vorgenommen werden doch f r die Bewertung der Denkmaleigenschaft ist die baugeschichtliche Forschung unerl sslich MADER 1988 In diesem Zusammenhang ist es wichtig darauf zu verweisen dass ein Bauwerk an sich noch keine Denkmaleigenschaft besitzt erst durch die Vermittlung der mit dem Bauwerk verbundenen historischen Botschaft wird das Bauwerk zum Denkmal Breusr 1982 Bei einem Bauwerk sind die geistigen Bedeutungswerte mit dem Bauk rper verbunden Eckert 1987 Vor der Formulierung der denkmalpflegerischen Zielsetzung muss die Bedeutungsgeschichte des Bauwerks erforscht werden
118. altlicher Auswertung soweit wie m glich aufgehoben werden sollte In der dort entwickelten Bauauf nahmestrategie hat der Dokumentationscharakter der photogrammetrischen Bilddaten keine Rolle gespielt Im Kapitel Photogrammetrie und Kulturg terschutz sind die Schwierigkeiten einer vorsor genden photogrammetrischen Dokumentation aufgezeigt worden Dabei konnte nur ein eingeschr nktes Nutzungspotenzial f r die inhaltlichen Fragestellungen beispielsweise der Denkmalpflege oder Baufor schung festgestellt werden wodurch der Schluss nahegelegt wird dass photogrammetrische Verfahren nur f r die sofortige Bearbeitung definierter Fragestellungen effektiv einzusetzen sind berdies ist der Einsatz digitaler Photogrammetrie auch aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten realisierbar wird doch neben der Auswertesoftware nur ein handels blicher Personalcomputer mit Scanner und Drucker ben tigt vgl Kap 5 3 3 2 Stereoskopische Auswertung und Kap 5 3 4 Mehrbildauswertung 6 3 Photogrammetrische Objektmodelle als Informationsbasis gro er Bauwerke 141 Diese Schlussfolgerung ist sicher richtig werden die photogrammetrischen Bilddaten ausschlie lich als historisches Archiv betrachtet Das photogrammetrische Dokumentationspotenzial gewinnt aber dann wieder an Bedeutung wenn die Dokumentation in Erg nzung einer zielgerichteten inhaltlichen Auswertung angesehen wird Sofern die photogrammetrischen Aufnahmen eine inhaltliche Auseinandersetzu
119. ammetrie zur inhaltlich interpretierenden Auswer tung von punkt oder linienhaften Objektstrukturen eingesetzt Die Ausdehnung der Bildanzahl von zwei auf drei oder mehr erm glicht gegen ber der Zweibildauswertung eine h here Genauigkeit sowie eine Kontrolle auf Zuverl ssigkeit bereits w hrend der Geometrieerfassung Bei Anwendung der B ndel blockausgleichung sind prinzipiell alle Arten von Bilddaten auszuwerten die berdies beliebig im Raum angeordnet sein k nnen Es besteht somit keine Beschr nkung mehr in Bezug auf den verwendeten Kameratyp die Aufnahmeanordnung oder andere Zwangsbedingungen wie sie z B innerhalb der analy tischen stereoskopischen Auswertung vorgegeben sind Die Mehrbildauswertung ist ein au erordentlich flexibles Auswerteverfahren das neue M glichkeiten f r die Anwendung in den verschiedenen Feldern der Bauaufnahme erschlie t das aber auch sehr klaren Beschr nkungen unterliegt M glichkeiten und Grenzen dieser photogrammetrischen Methode sollen innerhalb der folgenden Kapitel herausgearbeitet werden bevor eine Einsch tzung ber das Potenzial der Mehrbildauswertung f r die Bauaufnahme entwickelt wird 5 3 4 1 Grundprinzipien der Mehrbildauswertung Das Grundprinzip zur dreidimensionalen geometrischen Objektrekonstruktion aus den zweidimensionalen Bilddaten entspricht dem der Messtischphotogrammetrie Abb 5 33 angewendet auf drei oder mehr Bilder wobei prinzipiell eine grafische wie eine rechnerische L su
120. argelegt die durch eine Kombination von Tachymeter und CAD Programmen er ffnet werden Die ebenfalls nach dem tachymetrischen Prinzip arbeitenden scannenden Verfahren und Ger te die automatisch messend einen unstrukturierten Geometriedatensatz hoher Aufl sung bereitstellen sollen ebenfalls vorgestellt werden Abschlie end wird auf den kombinierten Einsatz von tachymetrischen Messungen mit Theodolit oder CCD Kamera auf der Grundlage eines r umlichen Vorw rtsschnitts eingegangen 13 vgl Abb 4 3 in Kap 4 2 1 Koordinatensysteme vgl Kap 4 2 1 Koordinatensysteme und Kap 4 2 3 Realisierung von Koordinatensystemen 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 79 5 2 1 Tachymetrische Verfahren mit unmittelbarer Punktsignalisierung am Objekt Ist ein Bauaufnahmeobjekt f r die Erfassung der geometrischen und inhaltlichen Eigenschaften zug ng lich so kann die Punktauswahl direkt am Bauwerk vorgenommen werden Hierbei ist w hrend der Messung eine vertiefende Untersuchung des Bauwerks f r eine verformungsgerechte Bauaufnahme m glich wodurch auch nicht durch das Fernrohr sichtbare Attribute erkannt und in ihrer geometrischen Lage bestimmt werden k nnen Entweder werden die am Bauwerk identifizierten Punkte direkt mit dem Tachymeter eingemessen oder ein verdichtetes Bezugsnetz wird f r eine sp tere Messung im Handauf ma eingerichtet Bei Anwendung jeder der beiden Vorgehensweisen sollten die eingemessenen Punkte am Bauwerk ma
121. arten Die Auswirkungen von Messungen auf Kanten oder geneigte Fl chen sind bei nach dem Impuls messverfahren arbeitenden Ger ten in der Vergangenheit untersucht und nachgewiesen worden KEHNE 1989 RUNNE 1993 K HLER 1994 Nach F Kern Kern 2001 sind beim Impulsmessverfahren gr ere Einfl sse zu beobachten als beim Phasenvergleichsverfahren bei dem die durch Kanten verursachten Fehlereinfl sse innerhalb der Messgenauigkeit der Ger te liegen Um diesen systematischen Fehlerein fluss von vornherein zu vermeiden lassen sich zwei Strategien anwenden Zum einen kann bei vielen Tachymetern die Streckenmessung von der Winkelmessung getrennt ausgel st werden Dadurch wird erm glicht dass die Ecke direkt anzuzielen ist die Winkelmessung auf den Eckpunkt ausgel st wird und anschlie end die Streckenmessung ein wenig neben der Ecke vorgenommen wird Abb 5 11 Da die Strecke direkt neben der Ecke je nach Einfallswinkel des Messstrahles nur gering von der gesuch ten Entfernung abweicht s s und der hierdurch verursachte Messfehler vielfach innerhalb der gefor derten Streckenmessgenauigkeit liegt kann durch diese Art der Entfernungsmessung ein Fehlereinfluss von Ecken und Kanten auf das Ergebnis vermieden werden Untersucht wurde das Lasermeter Disto GSI der Firma Leica prinzipiell sind auch bei nach dem Phasenvergleichsverfahren arbeitenden Ger ten wie z B das Disto und die reflektorlosen Tachymeter der Firma Leica gr
122. assen sich die gemessenen Strecken auf eine glei che allgemeing ltige Basis beziehen doch die Aussage dieses Vergleichsma stabes zur Bewertung der Messungen ist f r die meisten Anwendungen nicht ausreichend Im Sinne der oben genannten Definition ist das Messen einer Strecke oder eines Winkels der einfachste Fall der nur einen einzelnen Messwert als Ergebnis bereitstellt Erg nzend k nnen noch vergleichende Unterscheidungen ber die skalaren Gr en vorgenommen werden d h es kann eine Entscheidung getroffen werden ob die Strecke oder der Winkel a kleiner gleich oder gr er als eine andere sich auf das Vergleichsma beziehende Gr e b ist Abb 4 2 FE EE a il a ZZ I U A b b b ach a h a h Abb 4 2 Vergleich skalarer Gr en Erst die Kombination einer gemessenen Strecke mit einem Winkel erm glicht eine ebene oder r umliche geometrische Bewertung von Eigenschaften Aus den urspr nglichen Messgr en werden abgeleitete Werte berechnet die zur Beurteilung r umlicher Zusammenh nge genutzt werden k nnen Hierf r muss ein Punkt als Bezugspunkt f r alle weiteren Messungen definiert werden Die Verbindung zwischen diesem ersten Punkt und einem zweiten Punkt wird als Bezugsgerade f r die Winkelmessungen festge legt Ausgehend von dieser Bezugsgeraden k nnen alle weiteren Punkte durch die Messung von Strecken und Winkeln in ihrem r umlichen Verh ltnis zu der Ausgangsgeraden mit ihrem Anfangspunkt bewertet werden Dieses a
123. assen sich sehr effektiv einsetzen um aus den w hrend der Bauaufnahme erfassten Punkten Linien Fl chen und K rpern ein konsistentes 3D Geometriemodell Volumenmodell zu erzeugen Innerhalb der CAD Programme k nnen von dem 3D Modell weiterhin Ansichten Schnitte und Perspektiven berechnet werden Es k nnen Oberfl chen mit Materialien oder externen Bilddaten versehen werden und durch das so genannte Rendering unter Ber cksichtigung von Beleuchtung und Betrachtungsstandort realit tsnahe Darstellungen des Objekts erzeugt werden Die dabei zur Verf gung stehenden M glichkeiten einer animierten Darstellung sind in den meisten CAD Program men nicht sehr gut ausgepr gt sodass f r viele Nutzungen eine weitergehende Bearbeitung des 3D Rohmodells in komfortableren Programmen vorgenommen werden muss Geometriedaten Konstruktion des 3 D Volumenmodells durch CAD Programm VRML Builder 7 Export Export Animationsprogramme berarbeiten Software Rendern Hardware Rendern Filmsequenz Video AVI DVD Web 3 D Formate oder Bilddatei VRML Modell Abb 4 22 Prinzipieller Arbeitsablauf zur Erstellung von 3D Modellen und Animationen F r diesen n chsten Arbeitsschritt kann eine Vielzahl von Animationsprogrammen verwendet werden wie z B 3D Studio Max D scrEET 2001 Maya Mava 2001 Softimage soFr mAGE 2001 oder Cinema 4D c4p 2001 Unter Einsatz der in diesen Programmen zur Verf gung ste
124. assten Geometrie sondern sie k nnen als eigenst ndige Objekte definiert werden die mit erg nzenden thematischen Informationen verbunden werden k nnen Ein Objekt darf zwar in seiner Gr e und Position ver ndert werden es kann beschnitten und erweitert werden es bleibt jedoch immer ein f r sich definiertes Objekt mit den dazugeh renden Eigenschaften In konventionellen Pl nen werden alle Informationen ber eine grafische Gestaltung vermittelt die entweder als reines Bild modell f r sich selbst spricht oder aber ber eine erl uternde Legende bzw mit zus tzlichen Kommen taren zu verstehen ist Bei einer objektorientierten Arbeitsweise lassen sich dagegen Informationen mit dem Objekt verbinden die au erhalb des eigentlichen Plans strukturiert und gespeichert sind Damit sind die vielf ltigen Attribute des Originalbauwerks den Geometriedaten direkt zuzuordnen wodurch das CAD Modell in Erg nzung seiner geometrischen Bedeutung als Ordnungssystem fungiert ber das alle zus tzlichen Informationen abgerufen werden k nnen al vgl Kap 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung vgl Kap 6 2 Praktische Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie Zur Datenstrukturierung und verwaltung innerhalb einer Datenbank vgl Kap 4 3 4 Datenstrukturierung und Pr sentation in Geographischen Informationssystemen GIS 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 59 In den g ngigen CAD Systemen besteht die
125. at Zur Ausbildung von Nicht Spezialisten Bauaufnahme an der Fachhochschule In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 56 58 OGLEBY C From rubble to Virtual Reality a reconstruction of the ancient city of Ayutthaya using modern photogrammetric techniques In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part SC1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 75 80 PAROS http www gamsau archi fr PAROS SOURCE PAROS HTM recherchiert 2001 PATIAS P TSIOUKAS V Multi image Matching for architectural and archaeological orthorimage production In XVII CIPA Symposium Olinda Brasilien 1999 ver ffentlicht auf CD PELZER H Geod tische Netze in Landes und Ingenieurvermessung Stuttgart 1980 PETZET M MADER G T Praktische Denkmalpflege Kohlhammer Verlag Stuttgart 1993 PHIDIAS http www gia rwth aachen de GIA Forschung Photogm phidias index html recherchiert 2001 PHOTOMODELER http www photomodeler com recherchiert 2001 PHOTOSHOP http www adobe de products photoshop main html recherchiert 2001 PICTRAN http www technet gmbh com recherchiert 2001 PITSCHKE I GORNY P Stereo View Ein System zur interaktiven 3D Geometrie Rekonstruktion In Zeitschrift f r Photogrammetrie und Fernerkundung Nr 5 1993 S 185 192 PITTIONI V Modelle und M
126. atenformat ist mit dem um Informationsbl cke versehenem GeoTIFF GEoTIFF 2001 bereits ein standardisiertes Produkt entstanden das den Raumbezug der Bilddaten zu einem Koordinatensystem erm glicht Eine Integration von photogrammetrischen Daten in die Informationsbl cke des GeoTIFF Formates ist augenblicklich nicht realisiert w re aber technisch leicht m glich und im Sinne einer Standardisierung w nschenswert Kresss 2000 Eine komfortable Handhabung der photogrammetrischen Bilddaten kann durch projektbezogene Bilddatenbanken erreicht werden die in eine CAD Umgebung eingebettet sind In der Datenbank wird die Verkn pfung der Bilddaten mit den weiteren Informationen wie beispielsweise Passpunkten oder Orientierungsdaten realisiert ber die Schnittstelle zu einem CAD System k nnen die Bilder im dreidimensionalen Modell visualisiert werden sodass die entsprechenden Bilder f r den jeweiligen Objektbereich visuell durch den Anwender besonders einfach ausgew hlt werden k nnen vgl LICHTENBERG POMASKA 1998 Umfassende Bildmanagementsysteme die in eine CAD Umgebung integriert sind werden zur Dokumentation von gro en Industrieanlagen eingesetzt In derartig komplexen Anlagen m ssen h ufig Reparaturen oder Ver nderungen vorgenommen werden die eine schnelle Verf gbarkeit von Geometrie daten der betreffenden Anlagenbereiche erfordern hnlich den gro en Bauwerken w re eine komplette Modellierung des Bestandes in einem CAD System mit
127. athematik In Stachowiak H Hrsg Modelle Konstruktion der Wirk lichkeit M nchen 1983 S 171 221 POLLEFEYS M KOCH R VERGAUWEN M VAN GOOL L An automatic method for acquiring 3d models from photographs application to an archaeological site International Archives of Photogram metry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5W11 Thessaloniki 1999 ver ffentlicht auf CD POLLEFEYS M VERGAUWEN M VAN GOOL L Automatic 3D Modeling from image sequences In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part B5 2 Amsterdam 2000 S 619 626 162 Literaturverzeichnis POMASKA G Stereoscopic images for visualization of Culture Heritage In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5W11 Thessaloniki 1999 ver ffentlicht aufCD POMASKA G Aufnahme Berechnung und Betrachtung von Stereobildern In http www imagefact de recherchiert 2001a POMASKA G Dokumentation von Skulpturen Aufnahmeverfahren Modellierung und Pr sentation In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 124 127 QUICK SKETCH http rabbit prakinf tu ilmenau de gqsketch html recherchiert 2001 QUICKTIME http www apple com quicktime recherchiert 2001 RANK E http www bauwesen uni dortmund de forschung xanten german xanten_stad
128. auch w hrend der Restaurie rungsma nahmen Es soll demnach nicht nur der momentane Bauzustand beschrieben werden ebenso m ssen auch alle durch die Restaurierung verursachten Ver nderungen dokumentiert werden Die Bauaufnahme ist gleichzeitig ein Mittel um den Zustand des Objektes analysieren und verstehen zu k nnen Somit wird Bauaufnahme oder Dokumentation als Erkenntnismethode aufgefasst deren Ergebnisse sich im Laufe des Restaurierungsfortschritts ver ndern RE cHwALp 1982 In diesem Sinne ist restauratorische Dokumentation auch als Methode der Bauforschung zu verstehen MEISEL MENNICKEN j vgl Kap 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung x vgl Kap 5 3 6 Photogrammetrie und Kulturg terschutz 3 3 Anwendung bei restauratorischen Fragestellungen 25 HauscHiLpr 1990 Gleichzeitig m ssen die Konstruktion wie die Baustoffe technisch erforscht werden um ihre Art und Zust nde f r die restauratorischen Erhaltungsma nahmen bewerten zu k nnen MEIsEL MENNICKEN HAUSCHILDT 1990 Als allgemeine Ziele restauratorischen Handelns k nnen nach U Meisel und A Mennicken Hauschildt definiert werden MEISEL MENNICKEN HAUSCHILDT 1990 die ma liche Erfassung des Baugef ges eine Kl rung der vorhandenen Konstruktion die Feststellung von M ngeln und Sch den eine berpr fung von Tragverhalten und Standsicherheit sowie die Erfassung bauhistorischer Informationen Die Modellierung des Restaurato
129. auch wenn eine hohe Messgenauigkeit eine anschauliche Pr sentationsform oder eine schnelle Durchf hrung auf den ersten Blick daf r sprechen m gen Gleichfalls k nnen auch die im traditionellen Handaufma durchgef hrten Bauaufnahmeprojekte nicht alle Anforderungen erf llen die sich aus einem ver nderten Umgang mit den Bauwerksdaten ergeben Wird die Bauaufnahme nicht unter Ber ck sichtigung der spezifischen inhaltlichen und zweckbezogenen Anforderungen ausgef hrt entsteht zwar unter Umst nden ein geometrisch richtiger Plan der aber dem Ziel der Bauaufnahme nicht gerecht wird Die Beispiele bei denen mit modernen Methoden ausgef hrte Bauaufnahmen erneut im Handaufma angefertigt wurden lassen sich ebenso finden wie die F lle in denen der im Handaufma entstandene Tuscheplan nur im Planschrank archiviert und z B nicht mehr zur weiteren Sanierungsplanung heran gezogen wurde Die wichtigste Fragestellung ist somit vor der eigentlichen Bauaufnahme zu beantworten wenn ber die zur Anwendung kommenden Methoden entschieden werden soll Um dabei das Potenzial der vielf ltigen Bauaufnahmemethoden in der t glichen Bauaufnahmepraxis nutzen zu k nnen ist eine auf die Ziel stellung ausgerichtete Bewertung der zur Verf gung stehenden Verfahren unerl ssliche Voraussetzung In der Vergangenheit sind die Bauaufnahmemethoden von unterschiedlichen Autoren aus verschiedenen Blickwinkeln betrachtet worden Dabei wurde die Problematik sowohl von
130. auf eine oder mehrere getrennt definier te Darstellungsebenen vorgenommen In beiden Abbildungsarten wird wie bei allen Parallelprojektionen blich die Lage des Objektpunktes auf der Bezugsfl che durch F llen des senkrecht auf der Bezugsfl che stehenden Lotes gefunden Abb 4 7 Die Abbildung in Schnitten kann bei Einhalten der Abbildungsvorschrift im Prinzip von beliebig geglie derten Oberfl chen sehr einfach vorgenommen werden Abwicklungen sind verzerrungsfrei nur f r ebene oder einfach gekr mmte Oberfl chen auszuf hren Mehrfach gekr mmte Objekte wie z B Kugeln oder Ellipsoide k nnen zwar bei entsprechender Wahl der Bezugsfl che mathematisch fehlerfrei in diese bertragen werden Die abschlie ende geforderte Abbildung in eine Ebene kann aber nicht mehr ohne Verzerrungen erfolgen Zur Abbildung derartiger Oberfl chen in eine Darstellungsebene sind die unter schiedlichen Netzentw rfe der Kartographie einzusetzen Da doppelt gekr mmte Fl chen nur f r eine Eigenschaft l ngentreu winkeltreu oder fl chentreu im Differentiellen verzerrungsfrei abgebildet werden k nnen ist eine f r die Anwendung geeignete Abbildung zu w hlen V llig unregelm ig aufgebaute nicht mathematisch zu beschreibende Objekte k nnen durch so genannte digitale Ober fl chenmodelle in ihrer tats chlichen Geometrie dreidimensional modelliert werden um hierauf aufbauend Abbildungen in ebenen Darstellungen berechnen zu k nnen 12 Beson
131. aufnahme notwendig Als allgemeine Bewertungsgrundlage werden hierf r zuerst die grunds tzlichen Prinzipien von Modellierungsvorg ngen behandelt sowie deren Anwendbarkeit auf die Bauaufnahme nachgewiesen Auf diesem modelltheoretischen Fundament erfolgt die Einf hrung in die wichtigsten Anwendungs gebiete der Bauaufnahme die in ihren Anliegen vorgestellt und auf ihren besonderen Bezug zur Bauaufnahme hin untersucht werden Von der Wahl des Koordinatensystems bis zur Form der Ergebnispr sentation werden die f r alle Bauaufnahmemethoden notwendigen Grundlagen separat von den Methoden und Verfahren in ihrer Bedeutung aufgearbeitet Diese Trennung von den eigentlichen Bauaufnahmemethoden erm glicht eine systematische und komprimierte Auseinandersetzung mit den allen Verfahren gemeinsamen Grundlagen wie beispielsweise die zu verwendenden Koordinatensysteme oder die notwendigen Genauigkeits anforderungen Gleichzeitig k nnen dadurch bei der Entscheidungsfindung ber die einzusetzenden Methoden die Zw nge vermieden werden denen einige Bauaufnahmemethoden besonders in der Daten verarbeitung und Ergebnisdarstellung unterliegen Mit dem Handaufma und den verschiedenen tachymetrischen und photogrammetrischen Aufnahme verfahren werden die einzelnen Bauaufnahmemethoden nicht nur in ihren Prinzipien dargelegt sondern 10 1 Einleitung auch mit praktischen Hinweisen f r eine sachgerechte Anwendung f r die Bauaufnahme versehen Dar ber hi
132. auswertung vorgenommen werden bei der ein Auswerter ebenfalls die Objektpunktmessung nur in einem Bild ausf hren muss Die Punktauswahl erfolgt interaktiv durch den Operateur in einem Messbild die Messung wird automatisch in den anderen Bildern ausgef hrt Das grunds tzliche Prinzip dieses auch als 97 Zur Beurteilung der Bildorientierung kann das Ergebnis der B ndelausgleichung herangezogen werden 118 5 Methoden der Bauaufnahme halbautomatische Messung bezeichneten Auswerteansatzes ist im Zusammenhang der stereoskopischen Messverfahren beschrieben worden und kann analog f r die Auswertung in Mehrbildprogrammen eingesetzt werden z B DIPAD 1998 PICTRAN 2001 PITSCHKE GORNY 1993 5 3 4 2 Mehrbildauswertung und CAD Die erfolgreiche Kombination der Mehrbildphotogrammetrie mit CAD Programmen beruht auf der gemeinsamen Geometriebeschreibung in Form von dreidimensionalen Punktkoordinaten Die Mehrbild photogrammetrie stellt dreidimensionale Punktkoordinaten als Ergebnis des Auswerteprozesses bereit und in CAD Programmen k nnen ber 3D Punkte Linien definiert werden die wiederum Fl chen begrenzen aus denen sich Raumk rper ableiten Die Speicherung des photogrammetrischen Auswerte ergebnisses in Form der CAD Datei erm glicht die direkte bernahme der erfassten Geometriedaten in das f r Architekten gewohnte Konstruktions und Darstellungshilfsmittel CAD So sind denn auch alle photogrammetrischen Mehrbildauswerteprogramme
133. auwerksparameter bestimmt werden In der Regel werden aus den polaren Messelementen bergeordnete Koordinaten berechnet sodass ein Festpunktfeld f r den bergeordneten Koordinatenbezug angelegt werden muss Im Gegensatz zum Handaufma werden bei den tachymetrischen Methoden die Messgr en nicht direkt am Bauwerk erfasst sondern vom Instrumentenstandpunkt durch Anzielen mit dem Fernrohr und Ausl sen der Messung bestimmt Entsprechend den rtlichen Verh ltnissen und den Anforderungen an die Messanordnung befindet sich das Instrument dicht vor dem Bauaufnahmeobjekt oder weiter entfernt mit freier Sicht auf den Erfassungsbereich Sofern eine Signalisierung der Messpunkte nicht unmittelbar am Bauwerks erfolgen muss wird durch das indirekte Messverfahren der Kontakt zum Bauwerk aufgegeben Wie schon im Kapitel Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme dargelegt wird hierdurch ein weiterer Schritt in die Folge der einzelnen Modellierungsstufen eingeschoben der unter Umst nden wesentliche Auswirkungen auf das Ergebnis der Geometriemodellierung hervorrufen kann F r alle tachymetrischen Messverfahren ist deshalb am Beginn der Bauaufnahme zu definieren welche Eigenschaften des Bauwerks mit welcher Genauigkeit modelliert werden sollen Insbesondere ist zu ber cksichtigen inwieweit Fragen der Erfassungsgenauigkeit und Erfassungsgeneralisierung auf die Durchf hrung der tachymetrischen Aufnahme einen Einfluss aus ben sollen Als Instrumente f
134. bildung in der Bauaufnahme ausf hren zu k nnen sind ber hrungslos arbeitende Messverfahren einzusetzen Neben den photogrammetrischen Methoden k nnen tachymetrisch arbeitende Verfahren zur geometrischen Modellierung verwendet werden Hierbei sind an erster Stelle die Messkonzepte zu nennen die sich der modernen reflektorlos arbeitenden Tachymeter bedienen oder eine Kombination aus elektronischem Handentfernungsmesser mit Theodolit anwenden Zur Entfernungsmessung wird das vom Ger t ausgesendete Messsignal direkt von der Objektoberfl che reflektiert ein spezieller Reflektor ist f r die Reflexion des Signals nicht notwendig Nach der Reflexion an der Objektoberfl che muss die Signalst rke noch so gro sein dass der Entfernungsmesser das empfangene Signal auswerten kann Abh ngig von dem Material der Struktur und der Neigung der Oberfl che sind Streuverluste w hrend der Reflexion zu verzeichnen die unter Umst nden die Streckenmessung scheitern lassen k nnen 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 8l Sind reflektorlos messende Tachymeter generell wie klassische Tachymeter einzusetzen so werden durch den Verzicht auf einen Reflektor neue M glichkeiten er ffnet die aber besondere Vorgehensweisen bei der Messanordnung erfordern Punkte auf stetigen Oberfl chen lassen sich in der Regel im Rahmen der vom Hersteller angegebenen Messgenauigkeiten erfassen wobei Einfl sse durch das Oberfl chenmaterial besonders auf die Reichweite
135. bildungsebene Abbildungsebene a Abbildung auf Schnittebene b Abbildung durch Abwicklung Abb 4 7 Objektoberfl che Bezugsfl che Abbildungsebene Innerhalb der zweiten L sungsm glichkeit f r die Abbildung auf eine Ebene werden die zu verwenden den Bezugsfl chen der geometrischen Form und Lage des Objektes im Raum angepasst wodurch die wahren L ngen am Objekt in der Abbildung erhalten bleiben aber der einfach herzustellende bergeord nete Bezug durch das Aufgeben einer festen Bezugsebene verloren geht Abb 4 7b Hierbei wird im Allgemeinen von Abwicklung gesprochen Erster Schritt bei der Abwicklung ist die Bestimmung der Bezugsfl che die der geometrischen Form der Oberfl che entsprechen muss Nicht immer stimmt die Objektoberfl che fehlerfrei mit einem geome trischen K rper berein sodass der K rper auszuw hlen ist mit dem die Oberfl che die h chst m gliche bereinstimmung aufweist Neben dieser relativen Anpassung ist auch die absolute Position des K rpers im Raum festzulegen Zur Bestimmung der relativen Form wie der absoluten Lagerung sind auf der Originaloberfl che ausreichend viele Punkte mit ihren dreidimensionalen Koordinaten zu vermessen um hinreichend genau die tats chliche geometrische Form ableiten zu k nnen und somit auf gesicherter geometrischer Grundlage den bergang von der Originaloberfl che auf die Bezugsfl che vornehmen zu k nnen Anschlie end wird die Abbildung von der Bezugsfl che
136. ch die Geometrieerfassung nach dem tachymetrischen Prinzip generell ein erg nzender Schritt meist unter Beteiligung weiterer Personen in die Modellierungsabfolge eingef gt wird In der Regel ist schon durch den Einsatz tachymetrischer Instrumente mit einem Verlust an inhaltlicher Aussage zu rechnen Das hohe Genauigkeitspotenzial tachymetrischer Instrumente l sst die Tachymetrie als Universalwerkzeug f r alle Anwendungen erscheinen Dabei wird vielfach nicht ber cksichtigt dass die zu erreichende geometrische wie inhaltliche Genauigkeit nicht allein vom Messinstrument abh ngt Entscheidend ist dass mit der Messmethode die durch den Arbeitsma stab ausgedr ckten Anforderungen eingehalten werden k nnen Bei besonders klein gegliederten engen und verwinkelten Bauwerken sind vor dem Einsatz tachy metrischer Verfahren Wirtschaftlichkeits berlegungen anzustellen Mitunter m ssen bei derartig struktu a Lediglich ber geometrische Zwangsbedingungen kann eine berpr fung erfolgen d h dass Punkte die nach der Modellannahme auf einer Ebene oder Gerade liegen sollen auf genau diese Bedingung hin untersucht werden k nnen Voraussetzung ist dass mehr Punkte gemessen werden als f r die Berechung der geometrischen Form unbedingt n tig f r eine Gerade mehr als zwei Punkte f r eine Ebene mehr als drei 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 89 rierten Objekten sehr viele Instrumentenstandpunkte eingerichtet werden um den g
137. ch in Zukunft einen wichtigen Bestandteil der Baut tigkeit ausmachen Sind die Bestandspl ne der Altbauten nicht mehr vorhanden oder wurden diese in der Vergangenheit nicht konsequent fortgef hrt kann nur eine Bauaufnahme verl ssliche Planungsunterlagen bereitstellen Erst die genaue Kenntnis des Bestandes erm glicht eine Entwicklung der Bausubstanz die bestehende Ressourcen nutzt und darauf aufbauend neue bauliche Akzente setzen kann Dies gilt in denkmalpflegerischer wie in technischer und wirtschaftlicher Hinsicht Denn eine qualitativ hochwertige Bauuntersuchung die vielfach als l stige Pflicht f r die Denkmalpflegebeh rde angesehen wird offenbart wertvolle Informationen ber den augenblicklichen Bauwerkszustand Nur auf der Basis fundierter Infor mationen kann das Risiko von unvorhergesehenen Komplikationen w hrend einer Sanierungsma nahme m glichst gering gehalten werden um daraus resultierende Planungs nderungen und die damit verbun denen Kosten zu vermeiden Weiterhin sind besonders gr ere Bauwerke in ihrer Unterhaltung einem zunehmend steigenden wirtschaftlichen Druck ausgesetzt sodass f r eine optimierte Bewirtschaftung die dem Bauwerk inne wohnenden Nutzungsm glichkeiten genau bekannt sein sollten Auch f r diese aus architektur geschichtlicher oder denkmalpflegerischer Sicht wenig anspruchsvolle Aufgabe ist eine umfassende Bauaufnahme die beste Grundlage Ohne Anspruch auf Vollst ndigkeit l sst sich das Anwendungs
138. che Bauaufnahme kann besonders zur Steigerung der Bauaufnahmeeffizienz beitragen wenn zus tzliche Daten in einer Datenbank erfasst werden sollen Ist hierf r erg nzendes Fachwissen erforderlich sollte das Bauaufnahmeteam um die entsprechenden Spezia listen erweitert werden Die Verkn pfung der Geometriedaten mit den Objekten einer Datenbank ist nicht nur im Rahmen der Erfassung f r Geb udeinformationssysteme oder Facility Management Systeme sinnvoll Auch f r Anwendungen in Denkmalpflege Bauforschung oder Arch ologie k nnen hierdurch die fachlichen Informationen parallel in einer Datenbank erfasst werden F r Bauaufnahmen eines kleinen Arbeitsma stabes von bis zu 1 100 sind die beschriebenen tachy metrischen Methoden mit Ausnahme der scannenden Verfahren in allen Bereichen sinnvoll zu verwen den Wird dagegen eine h here Genauigkeit verlangt sind die Hinweise zum Einsatz von Reflektoren besonders unter Einsatz von Exzentrizit ten und zur Vorgehensweise bei der reflektorlosen Tachy metrie unbedingt zu beachten Nur so ist das theoretische Genauigkeitspotenzial des Messverfahrens auch praktisch zu erreichen Um die Bauaufnahme direkt vor Ort kontrollieren zu k nnen ist eine Online Darstellung der Ergebnisse generell zu empfehlen Ist dagegen eine vertiefende inhaltliche Auseinandersetzung mit dem Bauk rper bereits f r die geome trische Modellierung durchzuf hren sollten tachymetrische Verfahren nur in enger gemeinsamer Koop
139. chen Aussagen bereits im Kapitel Anwendung bei restauratorischen Fragestel lungen erl utert worden sind Obwohl die Anspr che an die Bauaufnahme als Grundlage der Angewandten Bauforschung eine gro e bereinstimmung mit den Notwendigkeiten der Bauaufnahme f r die historische Bauforschung aufweisen soll wegen des starken Anwendungsbezugs eine getrennte Betrachtung vorgenommen werden Die Ausrichtung der Bauaufnahme auf ein konkretes Ziel und die damit verbundenen Schwierigkeiten im Modellierungsprozess erfordern eine Beurteilung vor dem Hintergrund der Allgemeinen Modelltheorie Wichtigster Punkt f r die Denkmalpflege ist die Sicherstellung der Erhaltungsziele EckErT 1987 die durch die denkmalpflegerischen Vorgaben bei Sanierungs Umbau oder Erweiterungsma nahmen gew hrleistet werden soll Liegen genug Informationen ber den Denkmalwert eines Geb udes vor kann die denkmalpflegerische Zielstellung bereits zu Beginn der Bauaufnahme festgelegt werden sodass eine gemeinsame Ausgangsbasis f r alle an der Ma nahme Beteiligten hergestellt werden kann Der Zweck der Bauaufnahme sollte somit hinreichend bekannt sein die durch die Bauaufnahme vorzunehmende Modellierung kann nach den Anforderungen dieser denkmalpflegerischen Zielstellung erfolgen Durch die Bauaufnahme wird der Bauwerkszustand erfasst und gleichzeitig eine Plangrundlage bereitgestellt um die durchzuf hrenden Ma nahmen geometrisch festlegen und damit einen korrekten Verlauf
140. cht strukturiert kann keine bersichtliche Pr sentation vorgenommen werden liegt ein optimal organisiertes Datenmodell vor das aber nicht anschaulich dargestellt wird verfehlt die Modellierung ebenfalls ihren Zweck Die den einzelnen Bauaufnahmemethoden innewohnenden Strukturierungs und Darstellungs potenziale legen vielfach eine eingeschr nkte Art der Datenverarbeitung und Ergebnisdarstellung nahe was dazu f hren w rde dass bestimmte Vorgehensweisen von vornherein nicht in Betracht zu ziehen w ren Auf die Entscheidung ber Form und Art der Datenstrukturierung und darstellung sollten aber nicht die f r die Bauaufnahme einzusetzenden Methoden sondern die vom Objekt und dem Verwen dungszweck abzuleitenden Anforderungen Einfluss nehmen Somit sind die nachfolgenden berlegungen zwar mit den Bauaufnahmemethoden zum Teil eng verbunden sie sollten aber trotzdem unabh ngig von diesen in einem eigenst ndigen Entscheidungsvorgang angestellt werden In Kapitel 2 1 Der allgemeine Modellbegriff ist eine Unterscheidung in drei verschiedene Arten von Modellen nach deren Pr sentationsform vorgenommen worden grafische technische und semantische Modelle Zu den semantischen Modellen k nnen alle Arten von schriftlichen Aufzeichnungen gez hlt werden in die technischen Modelle sind real gebaute Modelle ebenso wie 3D Computermodelle einzu ordnen F r die Bauaufnahme nehmen die grafischen Modelle eine besondere Bedeutung ein werden doch die
141. chung 18 Juni 2001 Tag der Disputation 27 November 2001 2002 Deutsche Geod tische Kommission M nchen Alle Rechte vorbehalten Ohne Genehmigung der Herausgeber ist es auch nicht gestattet die Ver ffentlichung oder Teile daraus auf photomechanischem Wege Photokopie Mikrokopie zu vervielf ltigen ISSN 0065 5325 ISBN 37696 5000 X Kurzzusammenfassung Die Bauaufnahme ist eine der grundlegenden Methoden um Informationen bestehender Bauwerke zu erfassen und damit eine Datengrundlage f r bauwerksbezogenen Forschungen und Planungen bereit stellen zu k nnen Dabei reichen die Anwendungsfelder von der historischen Bauforschung ber die Denkmalpflege bis zur Bauwerkssanierung und zum Facility Management In allen Anwendungsgebieten wird das Potenzial moderner computergest tzter geod tischer und photogrammetrischer Bauaufnahme methoden entweder berhaupt nicht oder nur unzureichend genutzt Ein wesentlicher Grund f r dieses Defizit ist darin begr ndet dass die bestehenden Abh ngigkeiten zwischen der inhaltlichen fachbezoge nen Interpretation der einzelnen Fachdisziplinen und den geometrisch orientierten geod tischen und photogrammetrischen Bauaufnahmeverfahren nicht erforscht sind und damit auch nicht im Verlauf der komplexen Auseinandersetzung mit Bauwerken ber cksichtigt werden k nnen Durch die in der Arbeit geleistete Methodenbewertung und Strategieentwicklung wird die Bauaufnahme als komplexer allumfassender Modellierun
142. ckt werden nimmt die Bauaufnahme als eine wesentliche Grundlage eine herausragende Bedeutung ein Die im Rahmen einer Bauaufnahme auszuf hrende Bestandserfassung des Bauwerkes kann je nach Ziel stellung auf kleine Bereiche und klar definierte Fragestellungen ausgerichtet sein sie kann sich aber auch auf gro e Zusammenh nge erstrecken und wird nicht selten angefertigt um eine m glichst detaillierte umfassende Dokumentation zu erstellen Die besondere Schwierigkeit aller Bauaufnahmen ist im Wesent lichen durch die Komplexit t der Bauwerke begr ndet Vom Tage ihrer Fertigstellung an unterliegen Bauwerke einer fortgesetzten Ver nderung die mit steigendem Alter eine immer kompliziertere Struktur aus den verschiedenen sich durchdringenden Bauzust nden hervorbringt Dieses Geflecht an Informa tionen zu entwirren ist eine der zentralen Fragestellungen mit denen sich die auf einer Bauaufnahme basierenden Bauuntersuchungen auseinandersetzen Bauaufnahmen werden aber nicht nur angefertigt um in der Vergangenheit stattgefundene Ver n derungen zu dokumentieren sondern sie sind ebenso notwendige Grundlage f r die Instandhaltung Umgestaltung oder Erweiterung des bestehenden Baubestandes Gegen ber den Neubauma nahmen hat die Baut tigkeit im Altbaubereich in den letzten Jahren stark an Bedeutung gewonnen Die Konversion bestehender Geb ude zu Bauwerken die den heutigen Anspr chen einer Wohn Gewerbe oder Industrienutzung entsprechen wird au
143. d von der nat rlichen Gel ndetopographie und den naturr umlichen Voraussetzungen werden die in der Geschichte stattgefundenen Ver nderungen in Bezug auf Ortsbild Sozialtopographie und andere Siedlungsmerkmale herausgearbeitet Dabei sind die vielf ltigsten Einfl sse wie z B wirtschaftliche Situation und verkehrstechnische Infrastruktur durch die Jahrhunderte zu erfassen und zu analysieren Abb 3 2 Stra enansicht f r die Ortsanalyse Bittigheim photogrammetrische Fassadenabwicklung STROBEL BUCH 1986 Vorzugehen ist nach dem Prinzip vom Gro en ins Kleine sodass unter Verwendung von Luftbildern und Stra enansichten vgl Abb 3 2 bis zur Bauaufnahme herausragender Geb ude fast alle Untersuchungs methoden eingesetzt werden k nnen Vorbereitend und erg nzend sind historische Quellen zu sichten und zu bewerten Neben der textlichen Beschreibung und Analyse sind Pl ne zur Baualtersstruktur Sozial topographie Abb 3 1 oder Fassadenabwicklungen typische Ergebnisse der Ortsbildanalyse Die optische Wirkung der Ensemble wird durch Perspektivskizzen verdeutlicht KnorprL 1976 Neben den fachlichen Anforderungen haben Denkmalinventare auch die Funktion als Informations vermittler zwischen den Denkmalexperten und der Gesellschaft zu erf llen Wesentliches Kriterium zum Erfolg jeder denkmalpflegerischen T tigkeit ist die Akzeptanz der Ma nahmen die nur erreicht werden kann wenn ber Ver ffentlichungen ein Denkmalbewusstsein
144. dadurch die geometrische Situation zum Zeitpunkt der Aufnahme rekonstruiert wurde kann nicht nur das Bauaufnahmeobjekt dreidimensional betrachtet werden sondern ebenfalls eine im Modell angeordnete Messmarke Damit erm glicht das dreidimensionale stereoskopische Modell eine realit tsnahe Betrachtung des Objektes und dar ber hinaus wird ein Werkzeug bereitgestellt um Messungen zur Geometriemodellierung auszu f hren zu k nnen a Geometrie im Stereonormalfall b Parallaxenmessung in linken und rechten Bild Abb 5 35 Stereoskopisches Messprinzip ver ndert nach LUHMANN 2000 F r den Stereonormalfall lassen sich die geometrischen Verh ltnisse der stereoskopischen Messung nach Abbildung 5 35a leicht herleiten Lunmann 2000 Sofern zwei identische Kameras rechtwinklig zur Stereobasis ausgerichtet worden sind k nnen bezogen auf ein im linken Projektionszentrum angeordnetes dreidimensionales Koordinatensystem die Punktkoordinaten von P ermittelt werden Die parallel zur Bildebene verlaufenden Koordinaten X Y lassen sich direkt ber den Bildma stab m aus den gemessenen Bildkoordinaten x y berechnen X xX m X Y y m y c c Die Z Koordinate die bei dem hier gew hlten Koordinatensystem identisch mit der senkrecht zur Aufnahmebasis stehenden Aufnahmeentfernung h ist kann aus dem Ma stab der Bildbasis sowie den gemessenen Bildkoordinaten x und x abgeleitet werden h b b c b c m und f r Z h ce x
145. den der Bauaufnahme den einzelnen Bildern bestimmen zu k nnen sind die selben radiometrischen Strukturen in verschiedenen Bildern zu finden F r diesen Vorgang der so genannten Bildzuordnung Image Matching werden je nach Aufgabenstellung verschiedene Algorithmen eingesetzt deren detaillierte Beschreibung aber in diesem Zusammenhang nicht vorgenommen werden soll vgl z B B HR V GTLE 1998 LUHMANN 2000 MAAS 1998 Ist das gesuchte Merkmal innerhalb des Bildes erkannt worden und sind damit die Bildkoordinaten des Merkmals bestimmt kann anschlie end auf der Grundlage der brigen geometrischen Bildinforma tionen innere und u ere Orientierung die dreidimensionale Koordinate des Merkmals im Objektraum berechnet werden Mapki emamerstaier p gt X a Passpunktmessung b Schnitt durch lineare KanteP Kante Abb 5 42 Automatische Merkmalsextraktion Eine relativ einfache Aufgabe stellt die Merkmalsextraktion von bekannten Bildstrukturen dar wie sie in Abbildung 5 42a anhand der automatischen Passpunktmessung illustriert ist Hierbei ist dem Suchalgo rithmus die Grauwertstruktur des k nstlichen Passpunktes bekannt und Bild f r Bild kann nach dieser Struktur abgesucht werden um alle Passpunkte im Bildmaterial zu ermitteln Generell werden die Pass punkte erg nzend mit einer Codierung versehen um jedem Punkt die korrespondierende Nummer zuordnen zu k nnen Ein vom grunds tzlichen Prinzip hnliches Vorge
146. den historisch arbeitenden Disziplinen wie von geod tischen oder photogrammetrischen Autoren entwickelt Wird die Bauaufnahme aus der Sichtweise der Bauforschung oder Denkmalpflege betrachtet ist eine starke Ausrichtung auf das Ergebnis zu beobachten das den besonderen Anforderungen von historischer Bauforschung oder Denk malpflege gen gen muss Ausf hrlich wird das vielfach favorisierte verformungsgerechte Handaufma erl utert die der Zeit entsprechenden technischen M glichkeiten von Geod sie Photogrammetrie oder anderen Disziplinen werden erg nzend am Rande behandelt eine Weiterentwicklung der Bauauf nahmemethodik unter Einsatz der modernsten Verfahren steht generell nicht im Vordergrund vgl z B STAATSMANN 1910 WANGERIN 1992 CRAMER 1993 PETZET MADER 1993 ECKSTEIN 1999 Ein ganz anderer Umgang mit der Bauaufnahme l sst sich aus der geod tischen bzw photogrammetrischen Literatur ableiten Hierin werden berwiegend die modernsten geod tischen und photogrammetrischen Verfahren auf die Geometriebestimmung von Bauwerken angewendet vgl z B RASLAN 1965 SEEGER 1979 KEHNE 1989 RUNNE 1993 BUCHMANN 1996 ALBERTZ WIEDEMANN 1997 STREILEIN 1998 HEINE 2000 Nur selten f hrt die Auseinandersetzung mit den Problemen der geometrischen Bauwerkserfassung zu neuen eigenst ndigen Entwicklungen vgl MEYDENBAUER 1896 Alle geod tischen oder photogrammetrischen Verfahren haben die Steigerung von Effektivit t und geometr
147. denbauer der bei einer im konventionellen Handaufma ausgef hrten Bauaufnahme des Doms zu Wetzlar im Jahre 1858 beinahe beim Einstieg in den Turm durch eine Luke aus einem F rder korb gefallen w re wurde durch die der Fotografie innewohnende M glichkeit der ber hrungslosen Erfassung gro er Bauwerke zur Entwicklung der Photogrammetrie angeregt Dabei hat Meydenbauer nicht nur das Potenzial der Photogrammetrie zur Vermessung erkannt sondern auch den besonderen Wert dieser ber die allgemeine Abbildung hinausgehenden geometrischen Dokumentationsmethode So bestand Meydenbauer lebenslanges Bestreben in der F rderung der Photogrammetrie zur L sung verschiedenster Vermessungsaufgaben und in der Einrichtung eines Denkmalarchivs das die photogrammetrische Dokumentation wichtiger Bauwerke leisten sollte Mit der Preu ischen Me bild anstalt konnte eine derartige Institution durch Meydenbauer im Jahre 1885 aufgebaut und als photogram metrisches Kulturg terarchiv weiter bis 1921 betrieben werden Scnurtz 1986 Wie zu Zeiten Meydenbauers wird der Einsatz der Photogrammetrie zur Dokumentation und Vermessung von Bauwerken Denkmalen und Kulturg tern von vielen Seiten engagiert betrieben z B C ra 2001 Ebenso gilt aber auch heute wie damals Gr mm 1986 SCHMIDT H 1986 dass die Anwendung photogram metrischer Verfahren auf diesen Gebieten von Architekten Denkmalpflegern Kunstgeschichtlern oder Arch ologen mit einiger Skepsis geseh
148. der Sanierungsma nahmen sicherzustellen zu k nnen Ist die Art der Ma nahmen hinreichend genau definiert und die Geometrie der Ma nahmen in den Pl nen mit der notwendigen Genauigkeit festgelegt bleibt der subjektive Einfluss w hrend der Sanierungsma nahme bei der immer mehrere Personen beteiligt sind gering Der Informationsfluss muss von der Definition der Sanierungsziele ber die Bauaufnahme und Ma nahmenplanung bis zur Ausf hrung der Sanierungsma nahmen sichergestellt sein Dieser pragmatisch und wirtschaftlich ausgerichteten Denkweise von Bauaufnahme in der Denkmalpflege steht eine absolute Bewertung des Bauwerksoriginals gegen ber die davon ausgeht dass jedes Bauwerk mit h chstem Aufwand untersucht werden sollte um eine gesicherte Erkenntnis ber den Denkmalwert erhalten zu k nnen MADER 1982 M RSCH 1982 Hiernach ist jedes Baudenkmal unvoreingenommen und unter h chsten Anspr chen zu untersuchen um m glichst alle denkmalrelevanten Eigenschaften im Verlauf der Untersuchungen erkennen zu k nnen Generell werden mit der Archivrecherche der Bauaufnahme der bauarch ologischen Untersuchung und der Dokumentation vier Hauptarbeitsphasen zur Untersuchung von Baudenkmalen unterschieden Im Vorfeld ausgef hrte Archivstudien liefern erste Informationen ber das Bauwerk die aufgrund ihres sekund ren Charakters nur Modelle der zweiten oder h herer semantischer Stufen sein k nnen und somit die im Modellierungsprozess typisch
149. der Begriff Entzerrung im Handbuch f r diesen Vorgang Verwendung findet Die ebene Entzerrung ist wie vorstehend erl utert nur f r ebene Objektoberfl chen anzuwenden Soll das Verfahren der Entzerrung eingesetzt werden ist genau zu pr fen ob das Objekt tats chlich durch eine Ebene als Bezugsfl che repr sentiert werden kann Im Kapitel 4 2 2 Abbildungen auf Bezugsfl chen ist der Fehlereinfluss von nicht in der Ebene liegenden Bereichen erl utert worden Bei vielen Anwendungen werden die von kleinen oft nur wenige Zentimeter gro en Abweichungen verursachten Fehler als vernachl ssigbar klein angesehen Wie aber die Abbildungen 4 8 und 5 24 anschaulich demonstrieren wird durch z B einen nur 2 cm gro en Vorsprung Al aus der Objektebene bei einem Aufnahmewinkel von 45 ein Lagefehler Ar von 2 cm durch eine Entzerrung hervorgerufen ein Aufnahmewinkel von 25 verursacht bei der gleichen Kante einen Lagefehler von 0 9 cm Wie dieses Zahlenbeispiel belegt ist der Fehlereinfluss bedingt durch Oberfl chenunebenheiten bei geringem Aufnahmewinkel wesentlich kleiner TIITII II Bezugs AT ebene Al y Projektions zentrum EA Abb 5 24 Lagefehler der projektiven Entzerrung L m Bildebene verursacht durch unebene Oberfl che Der Aufnahmewinkel a wird durch die verwendete Kamerakonstante c und den Radialabstand r vom Bildhauptpunkt H bestimmt Abb 5 24 Soweit genug Platz f r entsprechende Aufnahmeent
150. der Hand am Objekt ausgef hrte Untersuchung ist in diesen F llen nicht nur zur Ermittlung erg nzender Informationen notwendig sondern auch f r eine richtige Einordnung der photogrammetrisch erfassten Oberfl cheninformationen Somit kann eine geome trisch richtige und inhaltlich vollst ndige photogrammetrische Modellierung der Oberfl cheninforma tionen trotzdem eine fehlerhafte inhaltliche Aussage enthalten wenn die Auswertung nicht entsprechend kritisch beurteilt und gegebenenfalls berarbeitet wird Mit der Photogrammetrie ist eine rtliche Verlagerung der Objekterfassung verbunden Die eigentliche Erfassung wird am photogrammetrischen Modell vorgenommen und findet somit nicht am Objekt sondern im B ro statt Diese Vorgehensweise wird zum einen als wesentlicher Vorzug aller photogram metrischen Verfahren angesehen hierdurch werden kurze Messzeiten vor Ort erreicht die aber lange Auswertezeiten im B ro bedingen Diese Arbeitsteilung ist bei vielen Anwendungen entscheidender Vorteil wenn z B das Objekt gar nicht bzw nur kurz betreten werden kann oder durch die hiermit verbundene Kostenreduktion eine Bauaufnahme erst wirtschaftlich durchzuf hren ist Besteht aber wie in der Bauforschung die Bauaufnahme nicht nur aus der geometrischen Erfassung sondern zu einem Gro teil aus der intensiven Besch ftigung mit dem Objekt so ist die Auswertung am photogram metrischen Modell nur bedingt f r den Zweck geeignet Durch die technischen M g
151. der unterschiedlichen Verfahren erarbeitet 4 3 1 Strukturierung und Darstellung unter Verwendung von Bildern analogen Pl nen und textlichen Beschreibungen Die Notwendigkeit der inhaltlichen Strukturierung w hrend der Bauaufnahme ist am Beispiel einer foto grafischen Abbildung in Gegen berstellung der daraus abgeleiteten linienhaften Darstellung anschaulich nachzuvollziehen Abb 4 13 Das in Abbildung 4 13 oben dargestellte Messbild enth lt durch die fotografische Abbildung eine hohe aber unstrukturierte Informationsdichte Hierbei f llt dem Betrachter auf den ersten Blick keine Eigenschaft besonders auf alle Informationen der sichtbaren Objektoberfl che sind durch den fotografischen Prozess gleichgewichtet abgebildet Die unten angeordnete linienhafte Auswertung ist durch eine erhebliche Reduktion im Inhalt gekenn zeichnet die dazu f hrt dass die dargestellten Linien und Kanten eine auffallende Bedeutung erlangen Auf den ersten Blick wird deutlich dass w hrend der Bauaufnahme eine Strukturierung stattgefunden hat in deren Ergebnis nur die wichtigen Bauwerkselemente in ihrer Geometrie modelliert werden Im Ver gleich zu der fotografischen Abbildung kann in der Linienabbildung sehr leicht erkannt werden dass die dargestellten Segmente der Fassade nicht absolut identisch ausgef hrt worden sind Beispielsweise fehlen im rechten Kompartiment die profilierten Pfeiler unter dem u eren Blendbogen Weiterhin ist an dem Fassadenplan auch
152. dern unter das Kriterium Ungenauigkeit lassen sich alle Attribute einordnen die unbewusst und ungewollt nicht oder nicht korrekt erfasst worden sind Galilei Man muss messen was messbar ist und messbar machen was zun chst nicht messbar ist Aus Opere Band IV S 171 in der Ausgabe von E Alber 1842 Galilei hat dies ge u ert als Begr ndung warum das Abstrakte nicht zum Konkreten passe Es fehle an hinreichenden Messungen Aufgef hrt in M LLER 1983 16 2 Vom Original zum Modell 2 2 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen Im vorangegangenen Kapitel sind die verschiedenen Eigenschaften und Randbedingungen von Model lierungsprozessen erl utert worden Diese der Allgemeinen Modelltheorie zuzuordnenden berlegungen sind grunds tzlich auf alle wissenschaftlichen Fragestellungen anwendbar Inwieweit lassen sich die Begriffe Modell und Modellierung auf die Problematik der Bauaufnahme anwenden sodass die Vorg nge bei der Bauaufnahme besser eingeordnet werden k nnen und mit dem gewonnenen Verst ndnis f r Modellierungsprozesse eine neue Qualit t der Bauaufnahme erzielt werden kann Sind Bauaufnahmen als Modellierungsprozesse zu charakterisieren Zur Einf hrung des allgemeinen Modellbegriffs ist auf die Ursprungsbedeutung des Wortes modulus zur ckgegriffen worden Herausragende Beispiele f r weitere etymologische hnlichkeiten zum latei nischen modulus lassen sich in der Architektur in vielf ltigen Zusammenh ng
153. ders schwierig ist eine Entscheidung zu treffen zwischen den Bezugsk rpern Kugel und Ellipsoid oder Zylinder und Kegel Zur Anpassung von Punktwolken an Bezugsk rper vgl z B THEODOROPOULOU 2000 7 vgl Abb 5 5 Kap 5 1 2 Verformungsgerechtes Handaufma 14 vgl z B HAKE GR NREICH 1994 KARRAS et al 1997 sowie Kap 5 3 2 Einbildauswertung 15 Diese M glichkeit besteht prinzipiell auch bei mathematisch beschreibbaren Objekten vgl hierzu z B SCHULZ 2001 WIEDEMANN 1997 sowie Kap 5 3 2 4 Differentielle Entzerrung 46 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung Im Rahmen einer Abbildung vom dreidimensionalen Original zur zweidimensionalen Darstellung k nnen Abweichungen in geometrischer und inhaltlicher Hinsicht auftreten die aufgrund ihres prinzipiellen Charakters unabh ngig vom eingesetzten Messverfahren vorkommen k nnen und deshalb bei allen Vor berlegungen ber die anzuwendende Modellierungsstrategie zu ber cksichtigen sind F r die geometrische Erfassung des Originals mit anschlie ender Abbildung in eine Ebene lassen sich zwei unterschiedlichen Vorgehensweisen einsetzen die sich in Aufwand und Genauigkeitspotenzial erheblich unterscheiden Wird ber die Methode nach dem Gesichtspunkt der besten geometrischen Genauigkeit entschieden so sollte die Messung der Geometrie direkt auf dem Bauwerksoriginal mit dem Ergebnis dreidimensionaler Koordinaten erfolgen Anschlie end werden die dreidimensi
154. dichteten Bezugsrahmen f r jede erg nzende Objekterfassung bereit Je nach Anforderung k nnen z B im Abstand von einem Meter Punkte durch tachymetrisch ausgef hrte Polarpunktmessungen bestimmt werden von denen unter Einsatz einfacher Messwerkzeuge die eigentliche geometrische Modellierung erfolgen kann Die Abbildung 4 12 zeigt ein Beispiel f r ein eng verdichtetes Bezugsnetz Hier wurden Punkte an den wichtigen Objektstrukturen vor Ort markiert tachymetrisch bestimmt und geplottet Die bestimmten Koordinaten weisen abh ngig von der Genauigkeit bei der Punktauswahl eine hohe relative Genauig keit auf Die absolute Genauigkeit ist nur wenig geringer als die des bergeordneten Koordinatennetzes Ist diese Arbeitsweise f r Grundrissmessungen schon mehrfach erprobt z B WULF RHEIDT 2001 so wird bei Schnittmessungen nur selten auf das Verfahren des verdichteten Koordinatennetzes zur ckgegriffen 4 3 Datenstrukturierung und darstellung W hrend einer Bauaufnahme sind vielf ltige Informationen zu erfassen zu modellieren und darzustellen Damit das vom Original abgeleitete Modell f r eine sp tere Verwendung genutzt werden kann m ssen die geometrischen und inhaltlichen Bauwerksparameter in Bezug auf die Anforderungen der unterschied lichen Anwendungsgebiete aufbereitet werden Dabei besteht die Hauptaufgabe der Modellierung darin eine sinnvolle Strukturierung und angemessene Darstellung zu gew hrleisten Sind die Daten schle
155. die Bestimmung der Oberfl chen materialien die Erfassung konstruktiver Zusammenh nge oder auch die Analyse vorhandener Bausch den weitere inhaltliche Untersuchungen sind je nach Anwendung denkbar Alle w hrend des Handauf ma es bestimmten Bauwerksparameter werden in Art der Darstellungsmodelle durch Signaturen oder Textinformationen in den Bauaufnahmeplan eingetragen Abb 5 2b Durch Hochzeichnen der wichtigs ten Objektstrukturen und Bauwerksinformationen wird aus dem Bleistiftplan der endg ltige in Tusche ausgef hrte Bauaufnahmeplan erstellt Abb 5 2c Diese Tuschezeichnung muss dar ber hinaus den an die Bauaufnahme gestellten Darstellungsanforderungen im Sinne einer sthetisch sch nen Pr sentation gen gen Als bergeordneter geometrischer Bezugsrahmen werden generell rechtwinklige Koordinatensysteme verwendet die in den meisten Anwendungsgebieten in Form von Schnurger sten Abb 4 9 Abb 4 10 aber auch nach Art der verdichteten Bezugsnetze Abb 4 12 realisiert werden Das Genauigkeitspotenzial f r das verformungsgerechte Handaufma ist getrennt f r die absolute und relative Genauigkeit abzusch tzen Die relative Genauigkeit des Handaufma es wird berwiegend durch die Genauigkeit der Streckenmessung mit dem Zollstock bestimmt Vorausgesetzt der zu messende Punkt ist am Objekt mit hoher Genauigkeit ausgew hlt worden kann eine Ablesung am Zollstock mit einer Genauigkeit von wenigen Millimetern ausgef hrt werden H
156. die Dreidimen sionalit t verloren geht oder durch die inhaltliche wertende Auswertung eine hohe Reduktion der Informationsdichte zu akzeptieren ist Werden dreidimensionale CAD Modelle erstellt geschieht das berwiegend durch geometrische Regelk rper die im Nachhinein mit der bildhaften Information belegt werden Bei den CAD Modellen muss es sich dabei um Volumenmodelle handeln die entweder bei der so genannten Boundary Representation B Rep Methode aus den Objektoberfl chen gebildet werden oder sich nach dem Konzept der Constructive Solid Geometry CSG durch die Kombination von Primitivk rpern zusammensetzen lassen Voxel als photogrammetrisches Datenmodell Als einfachste CSG Modelle k nnen die Zellmodelle aufgefasst werden bei denen K rper gleicher Gr e solange gruppiert werden bis das Objekt in der gew nschten Aufl sung zu repr sentieren ist Damit wird eine Modellstruktur aufgebaut die als kleinste Einheit die so genannten Voxel aufweist das Volumen element das als dreidimensionale Entsprechung der Bildpixel angesehen werden kann Das Voxeldaten modell weist mehrere Eigenschaften auf die f r die Modellierung gro er Bauwerke n tzlich sein k nnten Zum einen l sst sich die Integration der Geometriedaten aus verschiedenen Erfassungsquellen sehr effektiv und ohne Redundanz vornehmen Jeder Datenpunkt sei er aus Laserscannerdaten oder aus auto matischem Image Matching gewonnen muss auf seine Zugeh rigkeit zu einem
157. die maximal zu erreichende geometrische Genauigkeit begrenzt Erfassungsgenauigkeit Die Messgenauigkeit photo grammetrischer Verfahren wird im Wesentlichen von der Genauigkeit beeinflusst mit der die Messungen im Bild ausgef hrt werden k nnen sowie von der relativen Anordnung der Aufnahmen untereinander und im Bezug auf das Objekt Werden Bildkoordinaten im einfachsten Fall mit einem Ma stab vom Bild abgegriffen lassen sich diese Bildkoordinaten nicht genauer als 0 2 mm bestimmen Unter Einsatz eines Digitalisiertisches oder durch manuelle Messung in digitalen Bildern k nnen Bildmessgenauigkeiten von ca 20 um im Originalbild Negativ Positiv sichergestellt werden Bei Verwendung von Komparatoren Bei photogrammetrischen Anwendungen wird anstelle der Brennweite physikalische Objektiveigenschaft der Begriff Kamerakonstante mathematische Festlegung als Ma stabsfaktor der Kamerafunktion abh ngig von der Fokussierung verwendet 2 Aufl sung am Objekt Bildaufl sung my 92 5 Methoden der Bauaufnahme Monokomparator oder stereoskopischer analytischer Plotter sind die Werte mit einer Genauigkeit von ca 2 10 um zu ermitteln Lunmann 2000 F r digitale Bilddaten k nnen auch automatische Messalgo rithmen eingesetzt werden die geometrische Genauigkeiten kleiner der durch die Sensorelementgr e vorgegebenen Aufl sung erreichen und bei 0 1 bis 0 2 Pixel liegen k nnen Lunmann 2000 F r typische Pixelgr en von 9 9 u
158. dinaten Werden die Messungen z B mit Pr zisionstachymetern ausgef hrt und anschlie end einer Netzausgleich ung unterzogen lassen sich Koordinaten mit einer absoluten Genauigkeit besser 5 mm bereitstellen Rom Palatin Domus Severiana Festpunkt bersicht M 5850 H 5800 5750 _ Netz 1 Ordnung e Festpunkte 2 und 3 Ordnung H 0057 H 0587 M 000 Abb 4 11 Festpunktfeld 2 wie in Abb 4 8 anschaulich dargelegt 2 F r weitere Beispiel zur Anlage von Schnurger sten vgl z B CRAMER 1993 WANGERIN 1992 WULF RHEIDT WOLF 1996 2 Die Anlage und Berechnung von Festpunktfeldern kann der Fachliteratur entnommen werden z B M SER et al 2000 PELZER 1980 50 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung F r alle Punkte des Festpunktfeldes sollten dreidimensionale Koordinaten bestimmt werden damit berall Grundriss und H henkoordinaten zur Verf gung stehen Eine Trennung in Lagefestpunkte und H henfestpunkte wie bei konventionellen geod tischen Fragestellungen oft blich ist nicht sinnvoll Werden ausgehend von den Punkten des Festpunktfeldes weitere Detailmessungen ausgef hrt k nnen diese aufgrund des gemeinsamen dreidimensionalen Koordinatenbezugs aufeinander bezogen werden unabh ngig von Punktlagen und Sichtachsen Damit ist eine gr tm gliche Freiheit und Flexibilit t w hrend der Messungen sichergestellt Zwangsbedingungen in der
159. disziplin res Bauaufnahmekonzept Die Bauaufnahme wird in der Regel angefertigt um f r weitergehende Untersuchungen und Analysen ein Modell des Originals bereitstellen zu k nnen das eine hohe Qualit t f r den Analysezweck sicherstellt und erg nzend das Original in vielen F llen m glichst umfassend repr sentieren soll Ein wesentlicher Bestandteil der Bauaufnahme ist die Erfassung Modellierung und Darstellung der Bauwerksgeometrie die in weiten Teilen an der Objektoberfl che in Form von charakterisierenden Punkten Linien und Fl chen abzulesen ist Somit sind scheinbar eindeutig definierte geometrische Gr en durch die Bauaufnahme zu erfassen die Punktauswahl stellt aus Sicht der Geod ten oder Photo grammeter keine Schwierigkeit dar da die Messpunkte am Ende der Bauwerkslinien zweifelsfrei zu identifizieren sind Im Vergleich mit dem oben genannten Beispiel der tachymetrischen Gel ndeauf nahme ist die Entscheidung ber die zu messenden Punkte ungleich einfacher die inhaltliche Modellierung wird durch die Bauwerksgeometrie selbst offensichtlich vorgegeben Durch den Geod ten bzw Photogrammeter kann bezogen auf die sichtbare und unzweifelhaft zu identifizierende Bauwerks geometrie eine objektive Bauaufnahme ausgef hrt werden Bezogen auf den Bauaufnahmezweck zeichnet sich die geometrisch ausgef hrte Bauaufnahme durch ihre Distanz zum Bauaufnahmeobjekt aus Diese Unwissenheit ist auf der einen Seite wesentlicher Nachteil geod ti
160. dlage f r alle durchzuf hrenden Ma nah men zu vermitteln Andererseits h ngt die Akzeptanz der Bauaufnahme als unverzichtbare Grundlage f r Forschungs und Planungsaufgaben an historischen Bauwerken wesentlich davon ab inwieweit die Bauaufnahme die Funktion einer flexiblen Datenbasis erf llen kann Insbesondere bei gro en Sanierungs projekten lassen sich die Anforderungen einer auf Wirtschaftlichkeit ausgerichteten Bestandserfassung mit den Notwendigkeiten einer denkmalpflegerischen Bewertung oder historischen Forschung verbinden wenn eine methodenkombinierende interdisziplin re Bauaufnahme durchgef hrt wird und dabei ein Datenmodell aufgebaut wird das unter den verschiedenen Anspr chen verwendet werden kann Je vielf ltiger das Bauwerksmodell zu nutzen ist desto leichter kann auch eine umfangreiche Bauauf nahme h chster Qualit t durchgesetzt werden Nur so l sst sich verhindern dass eine kosteng nstige Bauaufnahme zwar mit modernen Vermessungsmethoden aber ohne das notwendige fachspezifische Detailwissen ausgef hrt wird und im Ergebnis ein Architektenaufma entsteht das wenig mehr als die Raumfolge in idealisierter Geometrie enth lt Die Integration moderner Erfassung und Pr sentationsmethoden in den Bauaufnahmeprozess muss berdies vor dem Hintergrund der sich st ndig weiterentwickelnden M glichkeiten der Informations verarbeitung und der damit verbundenen Auswirkungen auf den Umgang mit diesen Informationen durch di
161. e bertragung in die ebene Darstellung sind jetzt die Abbildungsgleichungen der gew hlten kartographischen Projektion anzuwenden Die tats chliche Vorgehensweise zur Berechnung des ebenen Bildes erfolgt wieder in umgekehrter Reihenfolge 102 5 Methoden der Bauaufnahme durch die gew hlte Projektion werden die Pixelelemente des gesuchten Rasterbilder berechnet jedem dieser Pixel wird durch Umkehrung der Projektion und der Kollinearit tsgleichungen eine Koordinate im urspr nglichen Messbild zugeordnet aus dem urspr nglichen Bild wird ber das Resampling der Grauwert in das entzerrte Rasterbild bertragen soweit notwendig werden die Teilbereiche zu einem Gesamtbildmosaik verbunden Wie Abbildung 5 28 zu entnehmen ist h ngt das Ergebnis wesentlich von der gew hlten kartogra phischen Abbildung ab Die Entscheidung ber die anzuwendende Abbildungsvorschrift kann nur unter Ber cksichtigung des jeweiligen Verwendungszwecks erfolgen Fl chengleiche Projektionen z B Eckert IV Abb 5 28b eignen sich besonders als Grundlage f r die Materialberechnung f r anstehende Restaurierungen Bei der mittelabstandstreuen Abbildung lassen sich alle vom Mittelpunkt der Abbildung ausgehenden Strecken direkt und ohne Verzerrungen vergleichen Abb 5 28c sodass z B untersucht werden kann wie sich ein Schaden radial ber ein Objekt ausge breitet hat Die vermittelnde unechte Abbildung von Mollweide ist beinahe fl chentreu und gen
162. e ration mit den beteiligten Fachgebieten angewendet werden Hier sind die tachymetrischen Methoden an die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung anzupassen Die Anlage eines verdichteten Bezugsnetzes ist als eine M glichkeit im Kapitel 4 2 3 Realisierung von Koordinatensystemen vorge stellt worden vertiefend wird auf diesen Punkt im Kapitel 6 Bauaufnahmestrategien eingegangen Scannende Verfahren sind immer dann einzusetzen sofern Massenmodelle von Bauwerken automatisch erzeugt werden sollen Auch wenn ber eine Datenanalyse aus den Punktwolken Fl chen und Kanten abgeleitet werden k nnen ist der Einsatz von Scannern f r eine inhaltlich gepr gte Bauaufnahme nicht vorzusehen Sinnvoll erscheint der Einsatz scannender Verfahren immer dann wenn ohne manuelle Nachbereitung schematische Geometriemodelle zu erfassen sind Hierunter kann die Geometrieerfassung als Grundlage f r eine Facility Management System ebenso verstanden werden wie die Bestimmung von Schnittlinien hoher Dichte z B um Deformationen beobachten zu k nnen JArnAcH 1994 Sind einfache dreidimensionale Geometriemodelle als Grundlage f r eine Visualisierung zu erstellen bieten die scannenden Messverfahren in Kombination mit weiteren Bilddaten eine schnelle und kosteng nstige Alternative zu den blichen zeit und arbeitsintensiven Bauaufnahmemethoden F r geometrische und inhaltlich genauere Anspr che sollten die scannenden Verfahren nur in Kombination mi
163. e Gesellschaft gesehen werden Auch wenn z B die Pr sentation ber das Internet f r Projekte im gt Als Beleg kann das von den Lehrst hlen f r Baugeschichte und Vermessungskunde angefertigte Planmaterial der so genannten Domus Severiana auf dem Palatin in Rom angesehen werden Von dieser in der Grundfl che 110 x 120 m gro en und bis zu 35 m hohen Anlage wurden in vier f nfw chigen Bauaufnahmekampagnen ein umfassendes Planwerk von Grundrisspl nen der f nf Bauwerksebenen Ansichten und durch den gesamten Bauk rper verlaufenden L ngs und Querschnitten berwiegend in den Arbeitsma st ben 1 100 z T in 1 50 angefertigt 26 Demnach muss auch eine verformungsgerechte Bauaufnahme in g ngigen CAD Datenformaten vorliegen damit das Bauaufnahmeergebnis unmittelbar f r eine weitergehende Sanierungsplanung zu verwenden ist Auch sind unkonventionelle Projektans tze denkbar indem z B die augenblicklich von Mobilfunkunternehmen aufgebauten dreidimensionalen Stadtmodelle ebenso f r die Denkmalpflege genutzt werden 148 6 Bauaufnahmestrategien Bereich der Bauaufnahme cher selten anzutreffen ist zeichnet sich doch ein anderer Umgang mit Infor mationen einschlie lich der vielf ltigen Pr sentationsm glichkeiten ab Informationen sind heutzutage berall und zu jeder Zeit verf gbar das Internet konfrontiert den Nutzer berdies mit virtuellen Welten in denen gebaute Umwelt mal besser mal schlechter repr sentiert wird Der modern
164. e Mensch w chst mit den neuen Formen der Informationsverarbeitung und darstellung auf dabei lernt er nicht nur mit diesen Medien zu arbeiten gleichzeitig kann auch davon ausgegangen werden dass sich sowohl die Sehge wohnheiten wie der Umgang mit Informationen insgesamt ver ndern werden Der Einsatz der computer gest tzten Methoden ist zum einen aus fachlichen Gesichtspunkten zu erw gen um die f r den Modellierungszweck vorhandenen Potenziale zielgerichtet integrieren zu k nnen Gleichzeitig wird das Verwenden modernster Techniken besonders zur Visualisierung von Bauaufnahmeergebnissen heutzutage wie selbstverst ndlich erwartet Es sind immer die neuesten Entwicklungen vor denen sich die Bauaufnahme behaupten muss Wird dies unterlassen werden die modernsten Methoden ohne die f r die Bauaufnahme notwendige Fachkenntnis angewendet Das Ergebnis unterscheidet sich f r den konven tionellen Betrachter nur unwesentlich von der hochwertigen Bauaufnahme So kommt es darauf an die M glichkeiten modernster Technik in die Bauaufnahme zu integrieren sich das Potenzial zunutze zu machen um in einer methodenkombinierenden interdisziplin ren Bauaufnahmestrategie m glichst viel ber ein bestehendes Bauwerk zu erforschen Wesentliches Ziel ist es die Fachkompetenz bezogen auf das Modellierungsziel sicherzustellen damit die heutigen M glichkeiten der Technik nicht von fach fremden Arbeitsgruppen in einem isolierten Vorgehen f r eine preisg
165. e durch die Genauigkeit der Winkel und Streckenmessung wird das Genauigkeitspotenzial scannender Messverfahren bestimmt Als Ger te f r eine scannende Bauwerkserfassung k nnen sowohl konventionelle reflektorlos arbeitende Tachymeter wie auch spezielle Laserscanner eingesetzt werden a gemessene Punktwolke b abgeleitete Fl chen c berechnete Kanten Abb 5 14 Scannende Messverfahren Reflektorlose Tachymeter m ssen mit einem Schrittmotor ausger stet sein und ber eine Software schnittstelle zur Steuerung des Messvorgangs verf gen W hrend in den vergangenen Jahren Spezialent wicklungen aus Forschungsprojekten hervorgegangen sind BucHmann 1996 werden mittlerweile leistungsf hige motorisierte reflektorlose Tachymeter von verschiedenen Herstellen angeboten LE cA 2000 GEODIMETER 2000 In Kombination mit scannenden Tachymetern k nnen CCD Kameras eingesetzt werden um einerseits ber die Kamera das Tachymeter zu steuern andererseits auf Grundlage der tachy metrisch bestimmten Punkte photogrammetrische Auswertungen insbesondere Entzerrungen durch f hren zu k nnen SCHERER JURETZKO 2000 Sind die motorisierten reflektorlosen Tachymeter in Handhabung Arbeitsweise und Genauigkeits potenzial mit konventionellen Tachymetern vergleichbar so haben sich die so genannten Laserscanner zu einem eigenst ndigen Instrumententyp entwickelt Alle auf dem Markt befindlichen Ger te z B CALLIDUS 25 17 m j Be f Hier
166. e f r Denkmalinventare st dtebauliche Analysen oder hnliche Aufgaben stellungen Gerade f r die denkmalpflegerischen Untersuchungen bleiben die M glichkeiten der einfa chen photogrammetrischen Entzerrungsverfahren weitgehend ungenutzt In diesen Bereichen wurden und werden zwar vielf ltige fotografische Aufnahmen zur baugeschichtlichen oder typologischen Dokumen tation angefertigt aber photogrammetrische Entzerrungen werden noch viel zu selten in die Inventare aufgenommen Dabei sind gerade die kommerziellen Entzerrungsprogramme der projektiven Transforma tion so einfach zu handhaben dass sie auch ohne vertiefendes photogrammetrisches Vorwissen erfolgreich eingesetzt werden k nnen Ebenso einfach und effektiv kann die projektive Entzerrung zur Schadenskartierung ebener Objekte eingesetzt werden Besonders bei restauratorischen Fragestellungen werden entzerrte Darstellungen vermehrt als Kartie rungsgrundlage verwendet vgl Abb 4 19 5 28 Dies geschieht jedoch meist unter Beteiligung photo grammetrischer Experten da hier neben den ebenen Objekten vielfach auch alle anderen Ober fl chenformen zu dokumentieren sind F r Abwicklungen Projektionen oder differentielle Entzerrungen sind aber wie in den entsprechenden Kapiteln dargelegt umfangreiche geod tische und photogramme trische Arbeiten notwendig die nicht f r jeden Anwendungsfall zu standardisieren sind und deshalb jedes Mal individuell angepasst werden m ssen F r eine geo
167. e geometrisch beschreiben zu k nnen muss das Oberfl chenmodell eine hohe Aufl sung aufweisen Gerade deshalb stellt die Kombination von hochauf l senden dreidimensionalen Geometriedaten wie sie von Laserscannern erzeugt werden mit fotogra fischen Abbildungen eine zukunftsweisende Methode dar Die Kombination von entzerrten Darstellungen mit 3D CAD Modellen wird vor allem f r Visualisie rungsaufgaben verst rkt genutzt werden Hierbei wird die Weiterentwicklung der CAD und Entzerrungs programme neue M glichkeiten bieten die einer einfachen Integration von Entzerrungen in CAD Datenmodelle dienen k nnen In der Verbindung von CAD Daten mit Entzerrungen k nnen der Einbild auswertung neue Anwendungsgebiete erschlossen werden auch weil die Vertrautheit der Anwender mit diesen Systemen immer weiter zunehmen wird In den wenigsten Anwendungsgebieten wird die Entzerrung das einzige Endergebnis des Arbeits prozesses bilden Die entzerrte Darstellung ist eine Stufe am Anfang der Abfolge von vielf ltigen Modellierungsschritten die normalerweise im Rahmen von Bauaufnahmen durchzuf hren sind Entzerrungen k nnen dabei auch als Vorprodukte bezeichnet werden weil mit ihnen noch keine inhalt liche Auswertung keine bewusste Auswahl von Objektattributen vorgenommen worden ist Im Gegensatz zu Strichzeichnungen sind eine F lle von Informationen in der bildhaften Darstellung enthalten die unter verschiedenen Fragestellungen bewertet werden k n
168. e geometrische Objekte zusammensetzen Die topologischen Elemente geben nachbarschaftliche und hierarchische Beziehungen wieder Abb 4 16 rechts Ein Eckpunkt ist Anfangs oder Endpunkt einer Kante die wiederum die Begrenzungslinie einer Fl che darstellt Mehrere Fl chen definieren einen dreidimensionalen K rper wobei mehrere K rper zu einem Objekt gruppiert werden k nnen In der Hierarchie zwischen K rper und Objekt sind weitere Zwischenstufen denkbar Alle Elemente k nnen mit beliebig vielen Sachattributen versehen werden die erg nzende Informationen ber das Element enthalten mit denen entweder die Darstellung im CAD Modell n her definiert wird oder aber innerhalb der eigentlichen CAD Zeichnung nicht darstellbare Inhalte beschrieben werden 4 3 2 1 CAD Programme als Zeichen und Konstruktionshilfen Ein wesentliches Element um die Bauaufnahme einfach und zuverl ssig ausf hren zu k nnen ist die zeitliche Einheit von Erfassung und Darstellung Die Verwendung von digitalen Messmethoden sei es w hrend des Handaufma es der Tachymetrie oder Photogrammetrie ist besonders wirtschaftlich dann 56 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung auszuf hren wenn die erfassten Objekte sofort innerhalb eines CAD Systems dargestellt werden k nnen Wenn das CAD System als Zeichenprogramm online die Messwerte verarbeiten und darstellen kann ist nicht nur eine sofortige Kontrollm glichkeit gegeben es k nnen dann ebenso die
169. e und die an der Modellierung beteiligten Subjekte einnehmen und in welchem Zeitbezug und Zweckzusammenhang die Modellbildung stattfindet Soll das Objekt in seiner Gesamtheit abgebildet werden oder ist die Konzen tration auf klar definierte Teilbereiche ausreichend Durch welche Personen wird die Modellierung vorgenommen und von welchen Personen soll sie benutzt und verstanden werden Wie wirken sich zeitlich bedingte Einfl sse auf die Interpretation von Original und Modell aus Welchem Zweck soll die Modellierung dienen und wie wird die Auswahl der Objektattribute w hrend des Modellierungsvorganges durch diesen Zweck bestimmt Diese Fragen ob bewusst oder unbewusst gestellt f hren zu einem Modell das immer nur Teilaspekte des Originals enth lt Es gibt Attribute des Originals die im Modell nicht wiederzufinden sind wie es auch Eigenschaften des Modells gibt die im Original nicht enthalten waren Abb 2 1 Ein Informa tionsverlust kann dabei sowohl durch Unzul nglichkeiten in der Methode der Erfassung z B durch eine zu geringe Messgenauigkeit als auch durch eine subjektiv oder objektiv vorgenommene Auswahl der Objektattribute entstehen In der Regel soll w hrend des Modellierungsvorganges eine gr tm gliche bereinstimmung zwischen Original und Modell erreicht werden Die bereinstimmung kann auch auf Teilbereiche des Originals beschr nkt bleiben Nach M glichkeit sind die Aspekte des Modells zu mini mieren die nicht dem Original
170. e verschiedenen Ausschnitte des Originals zwar in getrennten Modellen abgebildet werden aber eine koordinierte Integration aller Einzelaspekte in einem Gesamtmodell erfolgt Eine gut abgestimmte Zusammenf hrung der einzelnen Sichtweisen wird besonders dann notwendig wenn nur in hoher Spezialisierung eine Auseinandersetzung mit den vielf ltigen Eigenschaften des Originals erfolgen kann Hier erh lt die wissenschaftliche Arbeitsweise ihre herausragende Bedeutung wenn die besonderen Erkenntnisse der Spezialmodelle in einen umfassenden Rahmen gestellt werden der vergleichende Aussagen zul sst und M glichkeiten f r Querbez ge bei der Modellbeurteilung erlaubt M LLER 1983 Das aus Einzelmodellen mit dichten Detailinformationen zusammengesetzte Bild ist wesentlich leistungs f higer als ein von einer Person aufgestelltes Gesamtmodell Besteht das Gesamtmodell aus Teilmodellen die zusammengef hrt werden m ssen und in denen verschiedene subjektive Sichtweisen auf das Objekt vereinigt werden sollen so erfordert die zu leistende Integration eine genaue Kenntnis der im Einzelmodell durchgef hrten Modellierungsprozesse Bei komplexeren Modellen wird besonders deutlich dass eine gemeinsame Sprache in Bezug auf die Ausrichtung der Modellierung gefunden werden muss Nicht immer verfolgen die Modellbildner die gleichen Ziele wie die Modellnutzer oft werden die erzielten Ergebnisse aufgrund von fehlender Verst n digung zwischen den Beteiligten nicht
171. echnerisch als auch durch das stereoskopische Messprinzip bestimmen 5 3 3 1 Messtischverfahren Die grafische Auswertung zweier Messbilder durch Umkehrung der Zentralperspektive mittels grafischer Konstruktion ist schon von A Meydenbauer eingesetzt worden um Architekturobjekte aus Fotografien zu rekonstruieren Abb 5 33 j SEN H 11 m u on nz 2 a Aufriss b Grundriss Abb 5 33 Messtischphotogrammetrie ver ndert nach WEIMANN 1988 5 Es besteht eine Kontrollm glichkeit ber die y Parallaxe aber keine ber die Tiefenkomponente 108 5 Methoden der Bauaufnahme Diese als so genannte Messtischphotogrammetrie bekannte grafische L sung stellte in den Anf ngen der Photogrammetrie die einzig praktikable Auswertem glichkeit dar Mit den heutigen rechentechnischen M glichkeiten lassen sich die Schnittpunktkoordinaten sehr einfach aus den Bildkoordinaten berechnen sodass diese Methode in der Mehrbildphotogrammetrie eine unerwartete Renaissance erfahren hat Zur Anwendung der grafischen wie der rechnerischen L sung muss der Messpunkt in beiden Bildern eindeu tig zu identifizieren sein Demnach sind hierdurch nur Oberfl chen auszuwerten die eine strukturierte kontrastreiche Oberfl che aufweisen Die Zuordnung dieser homologen Punkte kann dabei durch einen Auswerter optisch in den jeweiligen Bildern des Bildpaares erfolgen oder im Falle von digitalen Bild daten automatisch durch Anwendung von Bild
172. eck auf die Beteiligung der Fachanwender w hrend dieser ersten Bauaufnahme verzichtet werden Das hieraus entstandene Ergebnis in Form eines Bauaufnahmeplanes Abb 6 5 oder einer CAD Datei stellt die geometrische Grundlage f r alle weiteren Kartierungen bereit W hrend der Erfassung und Modellierung wird keine Objektbildung der einzelnen Geometrieelemente vorgenommen d h die Bauaufnahme ist grafisch orientiert und erzeugt Punkte Linien und Fl chen ohne semantische Bedeutung Diese Bedeutung muss den Objekten durch den Fachanwender w hrend der weiteren Bearbeitung zugewiesen werden Ein Problem dieser Bauaufnahmestrategie ist die Definition der Schnittstelle zwischen geod tischer und fachbezogener Modellierung Damit alle weiteren Messungen in das vorhandene Geometriemodell mit der notwendigen Genauigkeit zu integrieren sind m ssen die im Modell enthaltenen Objekte eindeutig am Original zu identifizieren sein Das bedeutet f r die Geometriemodellierung dass beispielsweise Kanten nur soweit erfasst werden wie sie in ihrem Verlauf eindeutig zu erkennen sind Nicht zweifelsfrei zu identifizierende Kanten sind gar nicht zu bestimmen da der Kantenverlauf zwischen Modell und Original nicht eindeutig zuzuordnen ist 8 Eine Arbeitsweise die in anderen Bereichen selbstverst ndlich ist wenn z B der ffentlich bestellte Vermessungsingenieur zur Erschlie ung einer neuen Baugebietes nicht nur den grundlegenden Lageplan erstellt sondern auch die
173. ei aber den Datenbestand nicht ver ndern Durch die Abkopplung der Abfragefunktion vom eigentlichen Datenbestand ist eine hohe Datensicherheit herzustellen Den einzelnen Nutzern k nnen verschiedene Teilbereiche des Datenmaterials zur Auswer tung berlassen werden dabei wird auch oft von einer individuellen Sicht des Nutzer auf das Daten material gesprochen Durch die individuelle der Fragestellung entsprechenden Datenauswertung ist es m glich mit dem selben Datenmaterial w hrend der Analyse ganz unterschiedliche Aussagen abzuleiten und diese mit anschlie ender Visualisierung als thematische Karte darzustellen Es entsteht damit kein statischer Plan der einmal erstellt nicht mehr ver ndert werden kann Auch ist dies nicht mit dem Layerprinzip in CAD Programmen zu vergleichen da dort zwar verschiedene Elemente auf den unterschiedlichen Layern durch Ein und Ausblenden visualisiert werden k nnen aber dieses nur auf der Basis einer festen Zuordnung zu den einzelnen Bearbeitungsebenen geschehen kann Innerhalb der GIS Analysen ist dagegen eine dyna mische Ver nderung der Planinhalte m glich So l sst sich z B der Baubestand einer Stadt in der ersten Darstellung nach dem Baualter strukturieren oder in einer weiteren Analyse k nnen die bauf lligen Geb ude pr sentiert werden Die Leistungsf higkeit der GIS Programme wird aber erst dann ausge sch pft wenn verkn pfte Analysen durch so genannte Verschneidungen ausgef hrt werden Dies
174. ekt erstmals vorgestellt WEHR Wiedemann 1999 Innerhalb dieses Projektes konnten die M glichkeiten der kombinierten Anwendung von Laserscanner daten und photogrammetrischen Bildern generell und besonders zur parallel projizierten Entzerrung von fein strukturierten Oberfl chen demonstriert werden Das digitale Oberfl chenmodell kann weiterhin aus vorhandenen CAD Datenmodellen abgeleitet werden Vielfach liegen CAD Modelle aus bestehenden Planungsunterlagen geod tischen oder stereoskopisch photogrammetrischen Messungen vor Die Geometrieinformation von Oberfl chenmodellen kann einerseits f r eine Entzerrung auf eine fest im Raum definierte Bezugsebene genutzt werden Abb 5 31 Diese Entzerrung entspricht der Abbildung in Schnittebenen und hat entsprechende Verzerrungen von nicht zur Bezugsebene parallelen Objektbereichen zur Folge Diese Methode ist von A Wiedemann entwickelt und am Beispiel der Kirche von J terbog exemplarisch ausgef hrt worden WIEDEMAnN 1997 Die an der Kirche von J terbog praktizierte Kombination von digitalem Oberfl chenmodell eines CAD Datensatzes mit photogrammetrischen Methoden kann nicht nur wie hier dargelegt f r die orthogonale Parallelprojektion auf eine Bezugsfl che genutzt werden sondern ebenso f r Abwicklungen und kartographische Projektionen differenziert strukturierter Objekte Dabei wird die dreidimensionale Oberfl cheninformation des CAD Modells als Bezugsfl che angenommen sodass die Abwickl
175. eme im Umgang mit den Begriffen Genauigkeit und Ma stab hinge wiesen werden Bei der Entscheidung ber den Arbeitsma stab wird h ufig nicht nur die Gr e der kleinsten Bauwerks information ber cksichtigt sondern vielfach auch die F lle der darzustellenden Inhalte D rmc 2001 PETZET MADER 1993 Aufgrund einer sehr gro en Anzahl von ber die reine Geometrie hinausgehenden Informationen wird der Ma stab vielfach so gew hlt dass die Inhalte ohne berschneidungen und Verdeckungen im Planwerk dargestellt werden k nnen In diesen Anwendungen muss die Bauaufnahme ber die Funktion der Geometriemodellierung hinaus vor allem eine Grundlage f r die Kartierung bereit stellen Die Entscheidung ber die notwendige Erfassungsgenauigkeit kann somit nicht von der Wahl des Darstellungsma stabes getrennt werden Nicht selten wird zu Gunsten einer besseren Lesbarkeit der abschlie enden Darstellung ein gr erer Arbeitsma stab gew hlt Dabei ist zu ber cksichtigen dass mit diesem gr eren Arbeitsma stab auch eine wesentlich h here Anforderung an die Erfassungs und Messgenauigkeit verbunden ist Kann diese nicht erf llt werden so enth lt das Modell im Gegensatz zum Original eine fehlerhafte Geometrieinformation Es ist ein hnlicher Effekt zu beobachten der beim Kopieren von Pl nen in einen gr eren Ma stab auftritt Auch wenn die Verschlechterung in der geome trischen Genauigkeit f r den Zweck der Kartiergrundlage nicht entsc
176. emeinsamkeiten ebenso viele Unterschiede festzustellen die eine auf alle Gebiete anwendbare Bauaufnahmestrategie verhindern Die Vielf ltigkeit der Bauaufnahmeobjekte wie der Anwendungsanforderungen erfordert eine bewusste Auseinandersetzung mit den an die Bauaufnahme gestellten Zielen unter Ber cksichtigung der die Bauaufnahme begleitenden Randbedingungen Um diese verschiedenen Einfl sse auf die Bauaufnahme erkennen und innerhalb einer optimierten Bauaufnahmestrategie ber cksichtigen zu k nnen ist die Bauaufnahme als allgemeiner Modellierungs vorgang definiert worden Durch die Modellierung ist von einem vielschichtigen Original ein Modell zu erstellen das eine auf den Bauaufnahmezweck ausgerichtete Qualit t in der inhaltlichen Vollst ndigkeit wie in der geometrischen Richtigkeit gew hrleisten soll Unter Bezug auf die Allgemeine Modelltheorie ist die starke Abh ngigkeit zwischen inhaltlicher und geometrischer Modellqualit t aufgezeigt worden Dabei wurde besonders deutlich dass f r ein hoch wertiges Bauwerksmodell die h chste geometrische Genauigkeit alleine ebenso wenig ausreichend ist wie eine qualifizierte fachbezogenen Bewertung die keinen ausreichenden geometrischen Raumbezug aufweist Erst in der gemeinsamen Integration beider Anforderungen entsteht ein optimales Modell des Bauwerksoriginals das den an die Bauaufnahme gestellten Anforderungen gerecht wird Die vielfach von der Bauaufnahme verlangte umfassende und objekti
177. en Art der Dokumentation und Vermessung gesehen Diese Objektivit t muss insofern eingeschr nkt werden als auch das Anfertigen von Fotografien unter subjektiven Umst nden erfolgt da Entscheidungen ber Belichtung Bildausschnitt oder Aufnahmerichtung w hrend jeder Aufnahme individuell d h subjektiv und f r den Zweck ange passt getroffen werden m ssen Somit ist auch bei der Photogrammetrie die Frage nach den Subjekten und dem Zweck der Modellierung zu stellen und im Umgang mit der Auswertung zu ber cksichtigen Der subjektive Einfluss ist aber nicht f r alle Anwendungen gleich hoch zu bewerten insbesondere wenn der Zweck der Bauaufnahme nur geringe Anforderungen an die Genauigkeit stellt Dies gilt zum Beispiel f r die Anwendung bei einfachen Sanierungen oder Denkmalinventaren aber nicht f r die Verwendung in der Bauforschung Hier kann die Subjektivit t und die Ausrichtung auf einen bestimmten Modellierungs zweck einen entscheidenden Einfluss aus ben wie am Beispiel der Objektbeleuchtung anschaulich aufzuzeigen ist Bei konventionellen photogrammetrischen Aufnahmen wird generell eine diffuse Beleuchtung des Objekts gefordert damit durch Sonneneinstrahlung verursachter Schattenwurf vermieden werden kann Abb 5 20a und Fehlinterpretationen vor allem an Kanten weitgehend auszuschlie en sind F r die Bauforschung wichtige Strukturen wie Ritzlinien feine Reliefs etc sind aber erst im Streiflicht zu 9 bergeordnete photogrammet
178. en Aussagen der Bauaufnahme zu vermitteln und weist somit keinen Nutzen f r den Modellierungszweck auf vgl Kap 4 3 Datenstrukturierung und darstellung Abb 4 13 vgl Kap 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme 5 3 Photogrammetrische Methoden 107 den inhaltlichen Bauwerksattribute k nnen beim Einsatz von Entzerrungen in ihrer geometrischen Position genauer festgelegt und zugeordnet werden als dies in den vielfach angefertigten Skizzen des konventionellen Raumbuches geschieht vgl Abb 3 7 Auch wenn an den W nden Ausbr che Deformationen oder kleine Vorspr nge auftreten ist die ebene Entzerrung f r diesen Zweck in den meisten F llen ausreichend genau Gleichzeitig kann die ebene Entzerrung aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten in Konkurrenz zur skizzenhaften Erfassung treten W hrend der Bauaufnahme gro er Objekte oder ganzer Ensembles lassen sich Entzerrungen ebenfalls einsetzen um Bereiche darstellen zu k nnen die nicht im Detail erfasst und untersucht werden sollen Besonders wenn berblicksdarstellungen kleiner Ma st be oder 3D Visualisierungen zu erstellen sind bieten die Entzerrungen effiziente L sungsm glichkeiten zur Kombination von geometrischen mit bild haften Daten 5 3 3 Zweibildauswertung Typisches Endprodukt der im vorausgegangenen Kapitel dargelegten Methoden der Einbildphoto grammetrie sind zweidimensionale bildhafte Darstellungen die mit Ausnahme der geometrischen Umbildung zur Hers
179. en Einschr nkungen und Fehler aufweisen Die den momentanen Zustand beschreibende Bauaufnahme soll die Erkenntnisse aus den durchgef hrten Archivstudien best tigen oder verwerfen und erg nzende Informationen liefern Hierbei wird wieder auf das Bauwerkoriginal zur ckgegriffen das im Kontext der Denkmalpflege mit dem Begriff Prim rquelle bezeichnet wird Im Rahmen der Allgemeinen Modelltheorie ist das Bauwerk als semantisches Modell der nullten Stufe ein zuordnen Soll von diesem Original in abgeleiteten semantischen Modellen durch die Bauaufnahme die Denkmaleigenschaft herausgearbeitet werden so sind besonders die subjektiven Einfl sse auf die Bauaufnahme kritisch zu bewerten Die Denkmalpflege ist sich dieses Einflusses bewusst ECkERT 1987 MADER 1982 SCHMIDT W 1988 und setzt f r eine m glichst objektive Bewertung mehrere durch unter schiedliche Personen ausgef hrte Untersuchungsmethoden ein ECKERT 1987 KLEINMANNS 1993 Bei aus schlie licher Anwendung des Handaufma es innerhalb der Bauaufnahme Maper 1982 ist eine verst rkte Kombination mit anderen Untersuchungsmethoden anzustreben Hierdurch soll die Informationsbasis verbreitert werden und der Informationsverlust gegen ber der Realit t reduziert werden Durch eine 28 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme scharfe Trennung von Deutung und Erkl rung gegen ber der Erfassung kann eine weitreichende Objek tivit t erreicht werden die auch eine kritische Bewertung des
180. en Kamera angefertigte Bildmaterial kann f r eine anschlie ende photogrammetrische Auswertung genutzt werden wenn zumindest eine Ma stabs information in den Bildern enthalten ist In diesen Anwendungsgebieten steht nur in den seltensten F llen die verformungsgerechte Modellierung im Vordergrund vielfach wird sogar nur ein konsistentes Datenmodell gefordert das ein Geb ude z B durch idealisierte gerade Kanten parallele Linien und rechtwinklige Ecken beschreibt Bei Integration in ein CAD System k nnen hierf r die Konstruk tionshilfen des CAD Systems genutzt werden z T sind auch spezielle Homogenisierungsfunktionen in die Programme zur Mehrbildauswertung integriert z B Paias 2001 F r derart einfache Anwendungen kann eine typisierte Erfassung auf der Grundlage von vordefinierten Prototypen eine effektive aber nicht verformungsgerechte Bauaufnahme erm glichen In Verbindung mit der objektorientierten Arbeitsweise der CAD Programme ist die Mehrbildphotogram metrie als Erfassungswerkzeug zu verwenden wenn ein digitales Datenmanagement in Kombination mit Datenbanken oder Geographischen Informationssystemen aufgebaut werden soll so z B im Facility Management aber auch f r eine denkmalpflegerische Inventarisierung oder zur Erstellung eines digitalen Raumbuches Einen immer gr eren Anteil nehmen Anwendungen der Mehrbildphotogrammetrie im Bereich der Computervisualisierung ein Auch hier ist eine dreidimensionale
181. en Nutzungsanforderungen erfo lgen weil hierbei die wesentlichen Grundlagen f r sp tere Analysem glichkeiten gelegt werden Objekt beziehungen die innerhalb des strukturellen Datenmodells nicht vorgesehen sind k nnen auch sp ter generell nicht analysiert werden Demnach muss vorbereitend zu jeder Erfassung f r ein Geographisches Informationssystem eine fachliche Einteilung der Objektarten einschlie lich ihrer Attribute vorgenommen werden Bauwerk Geschoss Geschoss Geschoss Geschoss Geschoss Geschoss Geschoss Raum Raum Raum Raum Raum Raum Raum Raum Raum Raum Raum Decke Fu boden Wand Wand Wand Wand T r Fenster Einrichtung H he Breite St rke Material Farbe Zustand Alter 2 80 m 4 50 m 0 45 m Ziegel rot geringe Sch den 1850 Abb 4 25 Objektartenkatalog Die Objektbildung von unstrukturierten Daten wie z B analogen Karten kann in einem zweiten Arbeitsschritt erfolgen wobei z T unterst tzende automatische Algorithmen eingesetzt werden k nnen Eine hnliche Strukturierung muss auch f r die dreidimensionalen Datenmodelle vgl Kap 4 3 3 3D Visualisierungen und Animationen vorgenommen werden 68 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung Die eigentliche Speicherung und Verwaltung der Daten erfolgt in einer separaten Datenbank Auf diese Daten kann im Rahmen der Analysefunktionen jederzeit zur ckgegriffen werden wobei die Anwen dungsprogramme zwar die Daten zur Analyse verwenden dab
182. en finden Besonders in der antiken Architektur ist das modul als Grundeinheit f r die Proportionalit t von Bauten anzutreffen VIOLLET LE Duc 1868 Hierbei wird ein Grundbauteil z B S ulendurchmesser als Basisgr e f r alle weiteren Bauglieder verwendet Durch strenge Vervielf ltigung des Ma es des Grundbauteils werden die brigen Bauglieder in ihren Gr en dimensioniert Vielfach soll durch Bauaufnahmen nach gewiesen werden dass ein Bauwerk durch ein bestimmtes Modulma proportioniert ist Ein wichtiges gestalterisches Element in der Architektur aller Zeiten ist die Wiederholung von ganzen Bauwerken oder Baugliedern in neuen Zusammenh ngen Als ein herausragendes Beispiel einer strengen Anwendung von Modellen sind die klassischen S ulenordnungen zu nennen Ob in der dorischen ioni schen oder korinthischen Auspr gung bei Verwendung der klassischen Ordnungen wurde die Form nahezu unver ndert beibehalten w hrend die Gr e im neuen Zusammenhang variiert werden konnten Verschiedene computergest tzte Bauaufnahmeprogramme haben sich genau dieser Eigenschaft bedient um Bauwerke unter Verwendung automatischer Messroutinen vermessen zu k nnen Allein diese beiden Beispiele zeigen wie eng die Architektur und damit die Bauaufnahme einschlie lich der Ergebnisdarstellung mit dem Modellbegriff verbunden sind Entscheidender ist aber den Nachweis zu erbringen dass das Verfahren der Bauaufnahme mit dem Vorgang der Modellierun
183. en kann 6 2 Praktische Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie 135 ro HGaametrie b r anamh Analyn vir konzinukihen bauhisioiehan oder anderen Fragesiellungen Abb 6 3 Methodenintegrierende interdisziplin re Bauwerksmodellierung Zusammenfassend kann in Bezug auf die Allgemeine Modelltheorie festgestellt werden dass die im Modellierungsvorgang entstandenen Geometriemodelle als Grundlage f r weitere Fragestellungen einen dominierenden Einfluss auf die umfassende Bauuntersuchung aus ben Werden die am Originalbauwerk durchzuf hrenden erg nzenden Analysen z B in konstruktiver Hinsicht in Verbindung mit den unzu reichenden Geometriemodellen vorgenommen so ist das erarbeitete Gesamtmodell ebenfalls nicht von h chster Qualit t Am Bauwerk gewonnene Befunde k nnen bei einem schlechten Geometriemodell in einen falschen Kontext gestellt werden Mit dem vollst ndigen Geometriemodell ist die Grundlage gelegt um alle weiterf hrenden Untersuchungen mit der Geometrie zu einem Gesamtmodell zu kombinieren das wesentliche Eigenschaften des Originals abbilden kann Hier ist mit dem korrekten Nachweis der Baubefunde im Geometriemodell ein gutes Allgemeinmodell zu erzielen Das Bauwerksmodell repr sen tiert in h chster bereinstimmung das Bauwerksoriginal Abb 6 3 6 2 Praktische Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie In einer umfassenden methodenkombinierenden Bauaufnahmes
184. en wird z B MERTENS 1984 SCHMIDT H 1988 GERNER HANSEN 2001 Dabei werden die von den Photogrammetern bezeichneten Verfahrensvorteile von den historischen Disziplinen als Nachteile eingestuft weil durch eine ber hrungslose vom Untersuchungsobjekt abge trennte Auswertung viele der wichtigen Informationen nicht erkannt werden k nnen Um diese bisweilen dogmatische Sichtweise in der Bef rwortung oder Ablehnung der photogrammetrischen Methoden zu berwinden und die M glichkeiten photogrammetrischer Verfahren f r die Aufgabe nutzbringend aussch pfen zu k nnen ist eine fundierte Kenntnis um die Vor und Nachteile der Photogrammetrie unter Ber cksichtigung der jeweiligen fachspezifischen Anforderungen notwendige Voraussetzung Nach einer Einf hrung in die photogrammetrischen Grundprinzipien werden die einzelnen photogrammetrischen Verfahren vorgestellt und die Einsatzm glichkeiten in den Anwendungsgebieten der Bauaufnahme vor dem Hintergrund der Allgemeinen Modelltheorie aufgezeigt 5 3 1 Photogrammetrisches Messprinzip Die photogrammetrischen Methoden sind in den zur ckliegenden Jahren einem grundlegenden Wandel unterzogen worden Hat Meydenbauer die Vermessungsaufgabe durch grafische Rekonstruktion des zentralperspektivischen Strahlenb ndels gel st so wurde mit Entwicklung der Stereophotogrammetrie l Der Begriff wurde von Albrecht Meydenbauer im Jahre 1867 selbst gepr gt ALBERTZ 1999 vgl Kap 5 3 6 Photogrammetr
185. ende Dokumentationseigenschaft wurde bereits zu Beginn der photogrammetrischen Methodenentwicklung von A Meydenbauer erkannt und in ihrer eigenst ndigen Bedeutung betont Ausgehend von einem Denkmalverst ndnis das Bauwerke als wichtige historische Zeit und Kulturzeugen auffasst bedauert Meydenbauer Ende des 19 Jahrhunderts die fortschreitende Zerst rung der historischen Bausubstanz MEYDENBAUER 1896 Die Bauwerke sind trotz ihrer f r die Dauer berechneten Bestimmung unter freiem Himmel der Zerst rung verfallen und jeden Tag br ckelt von der urspr nglichen Masse etwas ab Was die Natur nicht fertig bringt vollendet oft unheimlich schnell der Unverstand und der alles vor sich niederwerfende Verkehr Daraus wird von Meydenbauer die dringende Notwendigkeit einer vorsorgenden umfassenden Dokumentation aller wichtigen Bauwerke abgeleitet Die schleunigste und ersch pfende Aufnahme der Bauwerke gewisserma en ihre Festlegung in dem heutigen Zustand ist daher dringlich und zu diesem Zweck m ssen alle technischen Mittel herangezogen werden Mit der von ihm geleiteten Preu ischen Me bildanstalt konnte Meydenbauer den Aufbau eines photo grammetrischen Kulturg terarchivs ab 1885 verwirklichen Allerdings blieben die Arbeiten aufgrund der Kulturhoheit der L nder im Wesentlichen auf Preu en beschr nkt sodass Meydenbauers Ziel die Einrichtung eines gesamtdeutschen Kulturg terarchivs nicht realisiert werden konnte Im Jahre 1921 wu
186. enden GIS Report entnommen werden GIS REPoRT 2001 48 Auf die Entwicklung von 3D Informationssystemen ist im Kap 4 3 3 3D Visualisierungen und Animationen eingegangen worden 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 69 m glich indem Hypothesen formuliert werden die wiederum in analysierende Abfragen zu konvertieren sind Als Zwischenergebnis im Auswerteablauf entstehen durch die Analysen Visualisierungen mit denen die Hypothesen zu berpr fen anzunehmen zu verwerfen oder zu verbessern sind Objekt Formulierung mit wichtigen Attributen einer P E OR S berpr fung Auswahl des Objektes Formulierung der Bauaufnahmeziele der einschl der Hypothese wichtigen Attribute Entscheidung ber Bauaufnahmemethoden Archivierung et gt f hrtzuneuer Problemstellung Erfassungswerkzeugc Darstellungsmedium ete x 4 a ne Wahl der Bauaufnahme yisualisierung Bauaufnahmemethode in Bauaufnahme e Auswertung Archivierung einschl Datenaufbereitung a konventionelle Bauaufnahme b unter Einsatz von GIS Abb 4 26 Arbeitsablauf Bauaufnahme ver ndert nach LAGERQVIST 1996 Es entsteht ein Auswertekreislauf vom Datenmaterial ber die Hypothese deren Analyse und Visua lisierung zur ck zum Datenmaterial E Hansen hat seine Untersuchungen an einem einzigen Stein eines Tempels ausgef hrt In Verlauf seiner berlegungen w hrend der Erfassung des Steins hat sich sicher ein dem Arbeitsablauf von GIS Systemen hnliche
187. enkmaltypologie er ffnet die Kombination von strukturierter Datenverarbeitung innerhalb einer Datenbank mit der M g lichkeit der r umlichen Analyse breite Anwendungsm glichkeiten f r die GIS Systeme Hier ist an erster Stelle der einfache und schnelle Zugriff auf typologisch vergleichbare Objekte zu nennen wodurch ein leistungsf higes Werkzeug zur typologischen Einordnung neu erfasster Bauwerke bereitgestellt werden kann Durch die vielf ltigen Analysefunktionen und Visualisierungsm glichkeiten sind GIS Systeme auch in der t glichen Denkmalpflegepraxis als Arbeitswerkzeug zur Entscheidungsfindung effektiv einzu setzen KOBERMAIER 1997 Auch f r den Bauaufnehmenden im Handaufma ist die st ndige berpr fung der Bewertungskriterien und Analyseergebnisse ein wesentlicher Beitrag zur Selbstkontrolle 70 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung In der Arch ologie k nnen unter Verwendung von GIS Systemen alle Ausgrabungsbefunde ein schlie lich der notwendigen Dokumentationen inventarisiert werden Aufgrund der gro en Anzahl und oftmals unstrukturierten Verteilung der vielen auf den ersten Blick scheinbar unbedeutenden Kleinfunde stellt die Inventarisierung innerhalb eines GIS die einzige wirtschaftliche M glichkeit dar alle Funde sowohl inhaltlich als auch geographisch zu erfassen Hierf r ist die sofortige Aufnahme aller wichtigen Informationen w hrend der Ausgrabung notwendige Voraussetzung Neben den dre
188. ensichtlich bildhafte Informationen als auch komplexe Eigen schaften in schematischer Abbildung enthalten Modellierungsprozesse sind besonders durch die mit ihnen verbundenen Randbedingungen gepr gt Auf das Ergebnis von Bauaufnahmen ben alle einwirkenden Faktoren einen wichtigen Einfluss aus Dabei bezeichnen genau die Fragen die in der Allgemeinen Modelltheorie formuliert worden sind die in der Bauaufnahme anzutreffenden Probleme Bauaufnahmen werden in den unterschiedlichsten Zusammenh ngen und unter den verschiedensten Fragestellungen ausgef hrt Fast alle Verfahren die sich auf der Grundlage einer Geometrieerfassung mit der Beschreibung oder Modellierung von Architektur besch ftigen werden unter dem Begriff Bauauf nahme subsummiert Dazu z hlt die Geometrieermittlung als Datenbasis f r ein Facility Management system wie die vielf ltigen Geb udeerfassungsmethoden f r Sanierungszwecke ebenso wie eine Bestandserfassung f r denkmalpflegerische Zielstellungen und die umfassende Bauaufnahme unter bau forscherischer Fragestellung Die beabsichtigte Zielstellung der Bauaufnahme allerdings wird zwischen den Beteiligten nicht immer klar herausgearbeitet sodass eine Modellierung f r den Zweck entweder zu detailliert ausgef hrt wird oder eine berbeanspruchung der Bauaufnahmeergebnisse erfolgt Nicht immer bleibt die Verwendung der erstellten Bauaufnahmezeichnungen auf den Bereich des urspr nglich definierten Zweckbezugs beschr nkt
189. entsprechen Diese im Modell zus tzlich enthaltenen Informationen f hren zu Fehlschl ssen vom Modell auf das Original F r alle Modellierungen muss daher gefordert werden dass eine Transformation vom Original auf das Modell im Hin wie im R ckweg gilt M LLER 1983 Von dieser Faszination lebt die Spielwarenindustrie die Nachbildungen bis ins kleinste Detail herstellt 2 1 Der allgemeine Modellbegriff 13 nicht I erfasste korrekt TON Attribute abgebildete Attribute gekommene l Attribute Modell Die Reduktion des Inhalts vom Original auf das Modell kann je nach Funktionsabsicht des Modells gr er oder kleiner ausgepr gt sein kann ungewollt oder gewollt vollzogen werden Erst das Heraus arbeiten des Wesentlichen durch Weglassen von f r den Zweck unwichtigen Informationen l sst bewertende Aussagen zu und dient somit dem Modellierungszweck Reduktion ist auf der einen Seite der Verlust von inhaltlichen Informationen dessen Wert auf der anderen Seite durch einen Gewinn an qualifizierten Aussagen ber den Bedeutungszusammenhang aufgewogen werden kann Abb 2 1 Modellierungsschema nach STACHOWIAK 1989 Das Erfassen der Wirklichkeit durch eine Modellbildung erfolgt immer selektiv und unvollst ndig In unterschiedlichen Modellen k nnen verschiedene Teilbereiche des Originals abgebildet werden Die Modellierung von ausgew hlten Attributen in Teilmodellen kann eine besondere Qualit t darstellen wenn di
190. entzerrten Bildes im 3D Modell erfasst werden k nnen ausschlie lich gen herte Positionen abgeleitet werden k nnen Sollen mit den bis hierher vorgestellten photogrammetrischen Bildarchiven dreidimensionale Auswer tungen vorgenommen werden ist entweder auf das orientierte Originalbild zur ckzugreifen oder es ist in der Kombination von CAD und entzerrter Darstellung nur eine geringe Genauigkeit zu erzielen Ein dreidimensionales Modell das die bildhafte Information in voller Dreidimensionalit t und mit der hohen Aufl sung der photogrammetrischen Bilddaten unmittelbar bereitstellt ist dadurch nicht gegeben Diese kann erst erm glicht werden sofern das dreidimensionale Oberfl chenmodell und die Bilddaten in gleicher hoher Aufl sung vorliegen und somit jedes Bildpixel mit seinen dreidimensionalen Punkt koordinaten im Raum angegeben werden kann Entsprechende Methoden sind im Kapitel Differentielle Entzerrung vorgestellt worden wobei die Kombination aus hochaufl senden Laserscannerdaten mit photogrammetrischen Bildmaterial das gr te Anwendungspotenzial verspricht Obwohl die Kombination aus Laserscannerdaten und photogrammetrischen Bildern bisher erst f r die hochgenaue Entzerrung eingesetzt worden ist stellt dieses Verfahren einen wichtigen Schritt hin zu einem wirklichen dreidimensionalen Objektmodell dar Alle bisher eingesetzten photogrammetrischen Verfahren zeichnen sich dadurch aus dass entweder durch eine entzerrte Darstellung
191. eometrieerfassung vorgenommen werden indem z B alle Punkte einer Wand innerhalb einer bestimmten Toleranz auf ihre Zugeh rigkeit zur Wandebene getestet werden Besonders bei niedrigen Anspr chen an die Genauigkeit kann auf die M glichkeiten der Schnittbe rechnung mit Bezugsfl chen zur ckgegriffen werden Hierbei wird die das Objekt repr sentierende Bezugsfl che durch tachymetrische Messungen bestimmt Der allgemeine Vorgang der Abbildung auf Bezugsfl chen ist in Kapitel 4 2 2 Abbildung auf Bezugsfl chen beschrieben worden Dort wurde als Beispiel f r eine vereinfachte Objekterfassung unter Verwendung von Schnittberechnungen mit Bezugs k rpern eine lotrecht stehenden Ebene behandelt Abb 4 8 Durch die Verwendung von reflektorlos arbeitenden Tachymetern k nnen aber auch beliebig im Raum liegenden Bezugsfl chen in der Regel Ebenen in ihrer Geometrie erfasst und als Bezugsfl che f r die Schnittberechnung mit der durch Vertikal und Horizontalrichtung definierten Zielgeraden verwendet werden Mit dieser Strategie lassen sich auch stark gegliederte Bauwerke wirtschaftlich erfassen da oftmals gr ere Bereiche einer gemein samen Ebene zugeordnet werden k nnen Beispielsweise kann die Ansicht einer sonst unzug nglichen Dachgaube durch dieses Vorgehen einfach erstellt werden indem f r jede Gaube wenige Punkte zur Ebenendefinition mit reflektorloser Messung bestimmt werden und die feinteilige Struktur durch ausschlie liche Winkelm
192. er Bereitstellung weniger Passpunkte f r die Abwicklung in der Mehrbildphotogrammetrie muss dagegen die Schnittberechnung mit dem Bezugsk rper f r jeden zu erfassenden Punkt ausgef hrt werden Sn a a l a mipi Air as Pre m e Abb 5 40 Mehrbildauswertesystem CDW Als typisches Ergebnis der Mehrbildauswertung entsteht entweder eine Punktdatei mit dreidimensionalen Koordinaten oder aber eine Datei im Format g ngiger CAD Programme z B AutoCAD MicroStation Die Protokollierung der Auswertung in Form einer CAD Datei mit simultaner Darstellung der erfassten Geometrieelemente in einem Betrachtungseditor auf dem Auswertebildschirm Abb 5 40 links oben erm glicht eine Kontrolle auf Vollst ndigkeit oder grobe Fehler Diese M glichkeit war bereits in den ersten nach dem Mehrbildprinzip arbeitenden Programmen gegeben in denen ausschlie lich analoge Bilder ausgewertet werden konnten z B MR2 1994 Wesentlich effektiver ist das Ergebnis jedoch zu ber pr fen wenn die gemessenen Punkte oder Linienz ge zeitgleich in die Auswertebilder projiziert werden Abb 5 40 rechts Dies ist im Rahmen einer digitalen Auswertung leicht m glich da die dreidimen 5 3 Photogrammetrische Methoden 117 sionalen Punktkoordinaten durch Umkehrung der Kollinearit tsgleichungen in zweidimensionale Bild koordinaten umgerechnet und anschlie end dem Auswertebild berlagert werden k nnen z B ARPENTEUR 2001 Cow 1996 DIPAD 1998
193. er Geometrie des Originals entsprechen k nnen hnlich problematisch ist der umgekehrte Fall bei dem w hrend der Erfassung und Messung ein gro er Ma stab mit hohen Genauigkeitsforderungen verwendet wird und f r die Darstellung ein kleiner in dem nicht alle erfassten Informationen dargestellt werden k nnen In diesem Fall m ssten die Ergebnisse der Messung einer Generalisierung also einem weiteren Schritt im Modellierungsprozess unterzogen werden Diese Generalisierung ist aber besser am Original als Erfassungsgeneralisierung Fehlerma e werden hier generell ohne eine statistische Analyse ber den Vertrauensbereich angegeben da die Objektmessung in der Regel ohne berbestimmungen ausgef hrt wird und berbestimmungen aus geometrischen Zwangsbedingungen in der Bauaufnahme nur in Ausnahmef llen genutzt werden k nnen Selten wird auch hier eine strenge Fehlerfortpflanzung vorgenommen d h die Kovarianzmatrix der Netzausgleichung wird generell nicht f r die Berechnung der Genauigkeit der Objektpunkte verwendet Vielmehr muss aus den Anforderungen der Bauaufnahme die Genauigkeitsgrenze des bergeordneten Netzes abgeleitet werden 40 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung vorzunehmen um im Modellierungsprozess die Anzahl der Stufen der semantischen Modelle gering zu halten und somit den Informationsverlust zu minimieren Bei Einsatz von CAD Programmen als Darstellungsmedium treten diese Probleme scheinbar
194. er Pl ne wird das Ordnungssystem entworfen auf das sich alle weiteren Unter suchungen beziehen k nnen Befunduntersuchung mit Detailpl nen Fotodokumentation Zusammentragen aller vorhandenen Informationen im Raumbuch Bestandserfassung Aufarbeiten des Materials getrennt nach Fakten und Wertung Weiterf hren des Raumbuches w hrend der Sanierungsma nahmen durch den ausf hrenden Architekten bzw Restaurator 32 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme Zusammenfassend kann f r das Raumbuchkonzept festgestellt werden dass alle geometrischen Eigen schaften weiterhin in Bauaufnahmepl nen pr sentiert werden m ssen Gleichzeitig muss die Bauauf nahme aber in der Lage sein alle erg nzenden inhaltlichen Attribute in einem Ordnungssystem zu model lieren das sich nicht nur auf ein bergeordnetes f r den normalen Nutzer abstraktes Koordinatensystem bezieht sondern gleichzeitig die Verkn pfung der Informationen mit der Raumgliederung der Geb ude erm glicht 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung In fast allen Kulturen wurden und werden Bauwerke mit den verschiedensten Methoden beschrieben um ihre wesentlichen Merkmale zu erkennen zu dokumentieren und weiteren Personen vermitteln zu k nnen Dabei scheint diese intensive Besch ftigung mit der gebauten Umwelt durch das besondere Interesse der Menschen begr ndet zu sein sich mit der eigenen Geschichte auch und gerade in Form ihrer sichtbaren Zeugnisse
195. er Softwarepakete erg nzend Bilddaten als Rastergrafik in eine Zeich nung eingef gt werden z B Mosi 2000 Dies ist besonders dann von Vorteil wenn Teilbereiche der Objektoberfl che durch entzerrte Messbilder zu modellieren sind Eine besondere Bedeutung kommt der tachymetrischen Aufnahme zu wenn zeitgleich mit der Geome triemodellierung weitere inhaltliche Parameter erfasst werden sollen Durch die Verkn pfung der CAD Geometriedaten mit einer Datenbank wird die Erweiterung des Modells zu einem Informationssystem vorgenommen in dem ber die reine Geometrie hinausgehende Objekteigenschaften gespeichert verwal tet und ausgewertet werden k nnen Hierbei lassen sich z B erg nzende Textinformationen detaillierte Ma angaben oder auch vorhandene Fotos den Geometrieobjekten zuordnen Durch die Entwicklung der Geographischen Informationssysteme GIS f r den topographischen Bereich der Vermessungs anwendungen und durch den verst rkten Einsatz von Geb udeinformationssystemen f r die Geb udever waltung stehen f r zweidimensionale Fragestellungen leistungsf hige Softwarepakete zur Verwaltung von Geometriedaten und Sachinformationen zur Verf gung Ebenso sehen auch einige CAD Programme zur Erfassung von geometrischen Daten im Feldeinsatz die sofortige Integration von Sachdaten vor z B ARCH OCAD 2001 MAP500 2001 Nach Abschluss der Modellierung werden die Bauaufnahmeergebnisse an den Nutzer zur weiteren Aus wertung ber eine de
196. er Verwendung neuer Softwareprogramme AppPLAn 2000 QUICK SKETCH 2001 k nnen mit Freihandzeichnungen entworfene Skizzen durch die Integration von gemessenen geometrischen Gr en meist Strecken in ma st bliche 2D Pl ne oder 3D Computermodelle berf hrt werden Die Skizze wird hierbei entweder mit einem Stift direkt auf dem Computerbildschirm gezeichnet oder mit Bleistift auf Papier erstellte Skizzen werden gescannt vektorisiert und anschlie end im Rechner bearbeitet Durch diesen Verarbeitungsprozess erh lt die Bauwerksskizze in gesamten Modellierungs vorgang eine umfassendere Bedeutung Bei der analogen Arbeitsweise ist die Skizze das Endprodukt der Modellierung Wird dagegen durch das Architektenaufma ein digitaler Datensatz aufgebaut kann die letztendlich entstehende CAD Zeichnung in vielen Anwendungen effektiver und vielf ltiger eingesetzt werden Aus den CAD Daten k nnen wiederum neue Modelle in Form von abgeleiteten Schnitten oder speziellen Animationen etc erzeugt und im weiteren Modellierungsprozess verwendet werden Die Repr sentation der Bauwerksskizze in Form einer CAD Datei bildet die notwendige Grundlage um mit Die Begriffe Methode und Verfahren werden im gleichen Bedeutungssinn verwendet als planm iges Vorgehen zur L sung einer Aufgabe f vgl Kap 2 2 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen 72 5 Methoden der Bauaufnahme den geometrischen Daten Sachinformationen verkn pfen und hierdurch ein umfa
197. er verwen Von dieser M glichkeit wird heute nur noch selten Gebrauch gemacht 98 5 Methoden der Bauaufnahme deten Kamera in die Auswertung einbezogen werden um Effekte durch Objektivverzeichnung Filmdeformationen oder auch Scannen ber cksichtigen zu k nnen und eine gr ere Genauigkeit bei der Entzerrung zu erzielen Die Parameter der digitalen Entzerrung werden einer Ausgleichung unterzogen sodass mehr als vier Passpunkte in die Berechnungen eingef hrt werden k nnen und hierdurch neben der Genauigkeitssteigerung eine Kontrolle auf Zuverl ssigkeit gegeben ist a Messbildoriginal Rollei 6006 b mit MSR ausgef hrte Entzerrung Abb 5 23 Digitale projektive Entzerrung Rom Palatin kleine Therme Die ebene Entzerrung ist abzugrenzen von der M glichkeit vieler CAD oder Bildbearbeitungs Program me Bilddaten geometrisch zu korrigieren Vielfach werden hier nur eine Affin Transformation mit sechs Parametern oder eine hnlichkeitstransformation mit vier Parametern verwendet Damit k nnen zwar Verschiebung Verdrehung und unterschiedliche Ma st be in den Koordinatenachsen wie sie typischer Weise beim Kopieren oder Scannen von Pl nen auftreten ber cksichtigt werden doch eine ebene Entzer rung wird durch diese Transformationen nicht geleistet Bei CAD Programmen ist demnach anhand der verwendeten Transformationsparameter zu recherchieren ob eine projektive Transformation gerechnet wird auch wenn
198. ere von Kanten verursachte Fehler nicht auszuschlie en 8 5 Methoden der Bauaufnahme Maara Ling Akeierris Lurag a Winkelmessung direkt zum Objektpunkt b exzentrische Streckenmessung Abb 5 11 Getrennte Messung von Richtungen und Strecken bei Ecken und Kanten Werden die Messergebnisse in einem CAD System weiterverarbeitet besteht weiterhin die M glichkeit Messpunkte mit ausreichend Abstand zu den Kanten direkt auf den Fl chen zu messen und anschlie end die Kanten durch Schnittberechnungen von benachbarten Fl chen zu berechnen vgl Abb 5 14 Diese Methode ist nur dann einzusetzen wenn es sich bei den Fl chen um mathematisch zu beschreibende Oberfl chen handelt deren berechneter Schnittpunkt tats chlich die zu bestimmende Kante mit der notwendigen Genauigkeit repr sentiert Neben den durch Kanten verursachten systematischen Fehlereinfl ssen sind auch grobe Fehler an Ecken und Kanten zu beobachten Diese treten immer dann auf wenn nicht die Strecke zur anvisierten Kante gemessen wird sondern der Messstrahl an einem vor oder hinter dem zu messenden Punkt liegenden Objekt reflektiert wird Abb 5 10d Sicher lassen sich diese groben Fehler aber nur eliminieren wenn die tachymetrischen Daten direkt in einem CAD Programm dargestellt werden und so eine Aussage ber die Plausibilit t der Messung sofort am Bildschirm getroffen werden kann Eine Analyse ber grobe Fehler kann auch nach Abschluss der vor Ort ausgef hrten G
199. erechneten Punktkoordinaten durch diese berbestimmung erheblich gesteigert werden kann So war es denn auch besonders die im Verfahren begr ndete Kontrollm glichkeit die den Einsatz der Mehrbildphotogrammetrie zur Koordinatenbestim mung vorantrieb Auch wenn das Ergebnis der B ndelausgleichung in Form von dreidimensionalen Punktkoordinaten dieses Verfahren besonders f r Anwendungen in der industriellen Nahbereichsphoto grammetrie qualifiziert z B WESTER EBBINGHAUS 1983 1987 wurden ebenso von Beginn an Aufgaben stellungen der Architekturphotogrammetrie durch die Mehrbildphotogrammetrie bearbeitet z B Korowsk i et al 1986 1988 WESTER EBBINGHAUS 1978 Zur Schnittpunktberechnung homologer Punkte ist eine Bildpunktmessung in mehreren Bildern auszu f hren wobei die Mehrfachmessung zugleich den wesentlichen Vorteil wie entscheidenden Nachteil darstellt Die Mehrfachmessung ist unentbehrlich wenn innere und u ere Orientierung im Rahmen der B ndelausgleichung zu bestimmen sind und hierbei Aufnahmen der verschiedenen Kameratypen Messkamera Teilmesskamera oder Nicht Messkamera zu einem geometrischen Raumb ndel verkn pft werden sollen Abb 5 19 5 38 Die Zwangsbedingung des gemeinsamen Schnittpunktes aller von den Bildpunkten ausgehenden Raumgeraden in den entsprechenden Objektpunkten garantiert eine stabile r umliche Verkn pfung der Bilder untereinander und bei bekannten Passpunktkoordinaten die absolute Lage im bergeo
200. erfahren Abb 5 22 vorgenommen Somit k nnen aus nahezu beliebig angeordneten Aufnahmen Normalbilder f r eine stereoskopische Auswertung erzeugt werden 5 3 3 3 Anwendungspotenziale der stereoskopischen Auswertung Die Leistungsf higkeit des stereoskopischen Messprinzips zur geometrischen Auswertung kann immer dann besonders effektiv genutzt werden wenn Oberfl chen zu erfassen sind auf denen nat rlichen Punkte nicht zweifelsfrei identifiziert werden k nnen aber dennoch eine dreidimensionale Auswertung erfolgen soll Wenn die Einbildauswertung aufgrund ihrer zweidimensionalen Ergebnisse nicht angewen det werden kann und die Mehrbildauswertung wegen der fehlenden homologen Punkte nicht durchf hrbar ist bietet die Stereophotogrammetrie ein flexibles Auswerteverfahren zur zwei und dreidimensionalen Oberfl chenerfassung Typische Anwendungsf lle der stereophotogrammetrischen Bauaufnahme sind die linienhafte Erfassung r umlich stark gegliederter oder mit viel Bauornamentik ausgestalteter Bauwerke Beispiele f r die stereoskopische Erfassung von besonders reich gestalteten Fassaden Abb 5 36 f r die unterschiedlichsten Verwendungszwecke sind vielfach zu finden z B BALETTI 1997 ECKSTEIN 1986 MESSBILD STELLE 2001 WEIMANN 1988 Der Wert von 1 30 kann als Richtgr e f r eine sehr gute Betrachtung von Architekturobjekten angesehen werden POMASKA 2001a F r Messzwecke ist aufgrund der Abw gung zwischen Genauigkeit und W
201. erschiedlichen Informationen erfordern ein klar gegliedertes Ordnungssystem das zudem leicht zu handhaben sein soll Zur strukturierten Datenverwaltung werden hierf r schon seit geraumer Zeit Daten banken eingesetzt z B SKALECKI 1992 SCHERER HALL 1992 doch findet die Verkn pfung mit 3D Geometrie Sofern sich der Betrachter nicht nur an der Sch nheit des Modells erfreuen will vgl Kapitel 4 3 4 Datenstrukturierung und Pr sentation in Geographischen Informationssystemen GIS vgl Kap 3 2 Anwendung im Rahmen der denkmalpflegerischen Inventarisierung und des arch ologischen Surveys bzw Kap 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 66 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung daten in der Regel nicht statt Dabei bietet gerade die Informationsverwaltung in einem System eine hohe Datenkonsistenz und schnelle Verf gbarkeit Zudem ist der Zugang zu den Daten ber ein intuitiv erfahr bares 3D Modell besonders leicht herzustellen Nur so ist zu gew hrleisten dass alle ber das Bauwerk vorhandenen Informationen auch tats chlich zur Auswertung herangezogen werden Ein 3D Informa tionssystem scheint besonders geeignet zu sein um alle Fragestellungen der Denkmaltopologie zu bearbeiten Die hierbei auszuf hrende Betrachtung eines eher kleinr umigen Stadtbereiches eines Quar tiers oder einer Stra enszene erlaubt eine relativ hoch aufl sende Modellierung bei vertretbarem Arbeits aufwand Durch d
202. erters ber die Qualit t und damit ber den Nutzen der Bauaufnahme Diese inhaltliche Fachkompetenz kann im Rahmen von Mehrbildauswertungskonzepten durch den Fachanwender selbst eingebracht werden weil innerhalb der Mehrbildauswerteprogramme eine flexible und einfache Handhabung realisiert ist die auch eine Auswertung durch den photogrammetrisch wenig bef higten Nutzer zul sst Hierbei kann der Fachnutzer entweder die gesamte Auswertung selbst st ndig ausf hren oder nach erfolgter innerer und u erer Orientierung der Bilder durch einen photo grammetrischen Auswerter wird das Projekt an den Fachexperten zur eigentliche inhaltliche Auswertung bergeben Die einfache Handhabung ist vor allem deshalb m glich weil die Mehrbildphotogrammetrie besonders im Vergleich zur analytischen Stereophotogrammetrie auf keine speziellen Aufnahme und Auswerte instrumente angewiesen ist Die Bilder k nnen mit jeder konventionellen Analog oder Digitalkamera angefertigt werden zur Auswertung gen gt ein Standard Computer bei analogen Bildern ein Scanner ein g ngiges CAD System und ein Plotter Alle notwendigen Ger te geh ren zur Standardausstattung eines jeden B ros lediglich die photogrammetrische Software ist erg nzend zu beschaffen Auch die Gestaltung in der Programmf hrung der Mehrbildauswerteprogramme hnelt vielfach denen g ngiger Computer CAD bzw Internet Programme Bei vollst ndiger Integration in ein CAD System macht es
203. esamten Objektbe reich einsehen und erfassen zu k nnen Diese lohnt sich aber nur wenn eine entsprechend hohe Anzahl von Punkten zu erfassen ist und dadurch der zeitliche Aufwand f r die geod tischen Grundlagen messungen wie f r die jeweiligen Instrumentenstationierungen auch wirtschaftlich zu vertreten ist Sofern die Genauigkeitsanforderungen dies zulassen und keine dreidimensionalen Objektkoordinaten zu bestimmen sind sollte der Einsatz der tachymetrischen Verfahren im Vergleich z B zum Handaufma abgewogen werden Als isoliertes Verfahren ist die Tachymetrie immer dann sinnvoll anzuwenden wenn eine Geometrie erfassung offensichtlicher Bauwerksstrukturen erfolgen soll wenn keine fachspezifische inhaltliche Auseinandersetzung zu leisten ist Hierbei kann besonders unter Einsatz der Online Darstellung in vielen F llen schon w hrend der Bauaufnahme das Geometriemodell fertiggestellt werden sodass eine weiter gehende Bearbeitung im B ro entfallen kann Bei entsprechender Programmierung der Messroutinen wird die Plangestaltung parallel zur Messung ausgef hrt indem z B eine automatisierte Bema ung oder die Darstellung von Punkth hen als Signaturen im Plan erfolgt TAcHvCAD 2000 Die Nutzung der unter st tzenden Konstruktionsfunktionen des CAD Systems sollte bei der Online Bauaufnahme nur f r geringe Genauigkeitsanforderungen z B bei einfachen Sanierungen Inventarisierung und Facility Management vorgesehen werden Die tachymetris
204. esdenkmalamt Baden W rttemberg Arbeitsheft 7 Stuttgart 1999 EDDI 2D http www fokus GmbH Leipzig de recherchiert 2001 ELCOVISION http www pms co at recherchiert 2001 EL HAKIM S F BRENNER C ROTH G An Approach to creating virtual environments using range and texture In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI Part 5 Hakodate 1998 S 331 338 ELSP http www pms co at recherchiert 2001 EYETRONICS http www eyetronics com recherchiert 2001 156 Literaturverzeichnis FARADAY http www faraday gla ac uk recherchiert 2001 FLORENZANO M BLAISE J Y DRAP P PAROS Le sens de la mesure In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI Part B5 XVII ISPRS Congress Vienna 1996 S 167 172 FLORENZANO M BLAISE J Y DRAP P PAROS Photogrammetry and architectural models http www gamsau archi fr PAROS PUBLIS ISP_ENG ISP_ENG HTM recherchiert 2001 FORAMITTI H Der Wert modernen photogrammetrischer Kulturg terarchive In Landeskonservator Rheinland Hrsg Arbeitsheft 16 Rheinland Verlag K ln 1976 FRAUENKIRCHE Animierte Rekonstruktion der Dresdener Frauenkirche IBM Deutschland Informa tionssysteme GmbH Karl Anold Platz 1a 40474 D sseldorf 1995 FROMHERZ T BICHSEL M Multiple Depth and Normal Maps for shape from multiple views and visual cues In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensin
205. essung aufgenommen wird Die Messung reflektorlos arbeitender Entfernungsmesser wird generell durch einen sichtbaren Laserstrahl markiert Entweder wird hierf r eine im sichtbaren Bereich liegende Tr gerwelle zur Entfernungs messung benutzt z B LE cA 2000 oder ein separater Signalisierungslaser wird zur Punktmarkierung einge setzt z B Huer 1995 Die Kennzeichnung des gemessenen Punktes durch einen sichtbaren Laserpunkt u vgl Kap 5 2 3 Online Darstellung tachymetrischer Messungen 2 vgl Fu note 29 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 83 stellt f r den praktischen Einsatz reflektorloser Entfernungsmessung eine wesentliche Erleichterung dar sofern die Lichtverh ltnisse die Sichtbarkeit des Laserpunktes nicht vereiteln Wird parallel zur Punkt messung eine Punktskizze gef hrt so erm glicht erst die Signalisierung eine Verst ndigung zwischen allen Beteiligten ber den zu messenden Punkt Dies ist besonders dann wichtig wenn die Bauaufnahme in interdisziplin r zusammengesetzten Bauaufnahmegruppen ausgef hrt wird W hrend einer Bauaufnahme kann es immer wieder vorkommen dass Objektpunkte nicht mehr direkt durch das Fernrohr des Messger tes zu beobachten sind weil die Sicht zu steil nach oben oder unten verl uft Trotzdem lassen sich die Punkte mit dem Tachymeter einstellen wenn entweder ein Steil sichtprisma verwendet wird oder der Zielpunkt durch den Laserstrahl sichtbar gemacht wird und hierdurch auf
206. etrie nicht unmit telbar an der Objektoberfl che abzulesen ist f r den Modellierungszweck dar Um diese Informationen erkennen zu k nnen ist das entsprechende zweckbezogene Fachwissen notwendige Voraussetzung Nur mit einer fundierten Fachkompetenz ist Bekanntes in seiner Bedeutung f r den Modellierungszweck einzuordnen und kann Unbekanntes erfasst und in seiner Relevanz bewertet werden Die hierf r zu leistende Modellierung wird ohne Zweifel durch die inhaltlichen Anspr che und Kenntnisse wesentlich beeinflusst erst wenn diese Aufgabe gel st ist kann eine geometrische Modellierung der erkannten Bauwerksparameter vorgenommen werden und das Geometriemodell um diese Informationen erg nzt werden Eine umfassende Geometriemodellierung muss demnach sowohl die offensichtliche Bauwerksgeometrie wie alle anderen inhaltlichen Objektattribute im Modell abbilden k nnen Dabei k nnen die geome trischen und photogrammetrischen Verfahren aufgrund ihrer hohen Genauigkeit wie Zuverl ssigkeit und bei der Photogrammetrie zus tzlich wegen der hohen Informationsdichte und der ber den Erfassungszeitraum hinausreichenden Dokumentation einen gro en Beitrag f r die geometrische Objek tivit t und Vollst ndigkeit leisten Selbst wenn sich die von Geod ten oder Photogrammetern angefertigten Bauaufnahmen auf die Erfassung und Modellierung der offensichtlichen geometrischen Gr en der Objektoberfl che beschr n ken ist dennoch von diesen Bauwerk
207. eutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band 16 1982 S 54 59 MAPINFO http www mapinfo com recherchiert 2001 MAPS500 http www zeiss de recherchiert 2001 MARTEN W MAUELSHAGEN L PALLASKE R Digital Orthoimage System for Architecture Representation ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 49 5 1994 S 16 22 MAYA http www aw sgi com recherchiert 2001 MDL http www mdl co uk recherchiert 2000 MEISEL U MENNICKEN HAUSCHILDT A Restauratorische Untersuchungs und Erhaltungstechniken Landesinstitut f r Bauwesen und angewandte Bauschadensforschung Nordrhein Westfalen Fach information 3 4 1990 MENSI http www mensi com recherchiert 2001 MERTENS D Der Tempel von Segesta und die dorische Tempelbaukunst des griechischen Westens in klassischer Zeit Mainz 1984 MESSBILDSTELLE http www messbildstelle de recherchiert 2001 MEYDENBAUER A Ein deutsches Denkm ler Archiv Deutsche Bauzeitung 28 Nr 102 103 1894 S 629 631 161 MEYDENBAUER A Das Denkm ler Archiv und seine Herstellung durch das Me bild Verfahren Denkschrift anl sslich der Internationalen Photographischen Amateur Ausstellung 1896 Nachdruck durch Deutsche Gesellschaft f r Photogrammetrie und Fernerkundung Berlin 1993 MEYER R Albrecht Meydenbauer Baukunst in historischen Fotografien Fotokinoverlag Leipzig 1985 MEYER R Das Lebenswerk Albrecht Meydenbauers aus heutiger Sicht In A
208. ezweck nicht dargestellt Gleichzeitig werden die f r die Analyse wichtigen aber nicht direkt sichtbaren Sachverhalte durch Signaturen im Plan veranschaulicht Gerner HAnsen 2001 HANSEN 2001 Obwohl die Analyse w hrend einer Bauaufnahme immer zu leisten ist sollte nach dem allgemeinen Verst ndnis der historischen Bauforschung ein Bauaufnahmeplan immer so vollst ndig und umfassend angefertigt werden dass ein Objekt wertfrei und vollst ndig wiedergegeben wird und anhand des Bauauf nahmeplanes vielf ltige Fragestellungen bearbeitet werden k nnen Eine weitere Einschr nkung der Vollst ndigkeit erfolgt durch die Wahl des verwendeten Ma stabes Der Ma stab kann nicht nach dem kleinsten erkennbaren Detail festgelegt werden sondern er richtet sich nach der allgemeinen Informationsdichte am Bauwerk Ist der einmal gew hlte Arbeitsma stab nicht in der Lage wichtige Details wiederzugeben so wird mit erg nzenden Pl nen und verma ten Skizzen gr erer Ma st be gearbeitet Zu Beginn des 20 Jahrhunderts ist z B f r Quaderbauten ein Ma stab von 1 50 bis 1 100 und f r Ziegel oder M rtelbauten ein Ma stab von 1 100 bis 1 200 als sinnvoll erachtet worden v GERKAN 1930 Heute werden je nach Fragestellung die meisten Bauten in gr eren Ma st ben untersucht wobei die Ma st be 1 50 und 1 25 am h ufigsten verwendet werden Ein besonders hoher Anspruch wird an die Genauigkeit gestellt wenn durch die Bauforschung Ma mo dule
209. fahren ebenso wie fotografische oder photogrammetrische Verfahren die Informationen des gesamten Wellenspektrums z B durch Infrarotfilm erfassen k nnen Zerst rungsarm kann ein Objekt z B unter Einsatz der Endoskopie oder durch einen so genannten Treppenschnitt zur Kl rung von Schichten abfolgen untersucht werden Abb 3 4 Die Beschreibung des Bauaufnahmeobjekts mit seinen Prim rsch den und den hierdurch verursachten Sekund rsch den sowie den durchgef hrten Sanierungsma nahmen erfordert eine besondere Struktu rierung der Modellierung und Darstellung Die einzelnen Schadensphasen wie die erfolgten Ma nahmen sollten getrennt erfasst und in unterschiedliche Ebenen gegliedert werden vgl Abb 4 19 Aufgrund der 10 vgl Kap 5 3 1 Photogrammetrisches Messprinzip e vgl Kap 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 26 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme vielfach anzutreffenden fl chigen Ausdehnung der Schadensbilder werden die Informationen berwie gend in zweidimensionalen Schadenskartierungen nachgewiesen EcKsTEn 1999 Sind Sch den an immer wieder auftretenden Baugliedern z B an den einzelnen Bindern eines Dach stuhls zu erfassen ist eine einmalige Vermessung Modellierung und Darstellung in den meisten F llen ausreichend Abb 4 15 Das so erfasste Bauteil kann zur Schadenskartierung der brigen gleichen Bau glieder kopiert werden nur f r wichtige Abweichungen von der Vorlage m ssen erg nzende
210. fernungen vorhanden ist sollten daher f r Entzerrungen vorwiegend Teleobjektive und keine Weitwinkelobjektive eingesetzt werden Eine mit langer Brennweite aus gro er Distanz y angefertigte senkrecht zur Projek 5 3 Photogrammetrische Methoden 99 tionsebene ausgerichtete Aufnahme entspricht optisch schon sehr gut einer Parallelprojektion WIEDEMAnN 1997 Abb 5 21c Da aber Architekturaufnahmen h ufig mit Weitwinkelkameras ausgef hrt werden die ein gro es Bildformat 6 6 cm 13 18 cm aufweisen ist die Entzerrung unter Umst nden auf einen kleinen Bereich um den Bildhauptpunkt zu beschr nken Auch wenn in der Literatur immer wieder Grenzwerte f r die zul ssige Abweichung aus der Ebene angegeben werden z B J nscH 1976 so ist doch f r jede Anwendung individuell zu pr fen ob die durch eine nicht ebene Oberfl che resultierenden Fehler toleriert werden k nnen Gro e Abweichungen aus einer Ebene treten z B bei Fassaden auf die eine starke Gliederung senkrecht zur Fassade aufweisen Die durch die Entzerrung auf nur eine Ebene verursachen Lagefehler im entzerrten Bild entsprechen nicht den Genauigkeitsanforderungen der meisten Anwendungen vgl Abb 5 41 Das Verfahren der projektiven Entzerrung kann hierbei in abgewandelter Form angewendet werden sofern das Bauaufnahmeobjekt nicht nur aus einer sondern aus mehreren parallelen und in der Tiefe gestaffelten Ebenen besteht In diesen F llen ist jede der einzelnen Ebenen
211. finierte Datenschnittstelle bergeben z B DXF Vielfach wird auch die nachfolgende Verarbeitung der Daten in einem allgemein blichen CAD Programm vorgenommen sodass bereits w hrend der Bauaufnahme die Erfassung unter Ber cksichtigung der weiteren CAD Bear beitung erfolgen sollte und Erfordernisse der sp teren Daten und Programmstruktur zu ber cksichtigen sind Dies ist besonders einfach zu gew hrleisten wenn das Programm zur Bauaufnahme wie das Programm zu weiteren Verwendung auf eine gemeinsame allgemeine CAD Software zur ckgreifen Diese M glichkeit ist z B sowohl in AutoCAD als auch in MicroStation vorgesehen bei denen sich um das eigentliche Kernprogramm erg nzende Module f r die verschiedenen Spezialanwendungen gruppieren AUTODEsK 2001 BENTLEY 2001 E vgl Kap 4 3 2 Strukturierung und Darstellung unter Verwendung von CAD Programmen 3 Auf die Probleme der Abbildung auf Entzerrungsebenen wurde schon in Kap 4 2 2 Abbildung auf Bezugsfl chen hingewiesen vgl auch Kap 5 3 2 Einbildauswertung gt vgl Kap 4 3 2 Strukturierung und Darstellung unter Verwendung von CAD Programmen Kap 4 3 4 Datenstrukturierung und Pr sentation in Geographischen Informationssystemen GIS 86 5 Methoden der Bauaufnahme 5 2 4 Scannende tachymetrische Verfahren Neben den tachymetrischen Verfahren die zur Erfassung einzelner Punkte eingesetzt werden m ssen die ebenfalls auf dem tachymetrischen Prinzip basiere
212. fnahme DGK Reihe C Heft 456 M nchen 1996 BUCHROITHNER M Erstes stereoskopisches kartographisches Display In PFG 6 1998 S 378 379 CALLIDUS http www callidus de recherchiert 2000 CALMBACH A http www calmbach com cinema gallerie_5_1 html recherchiert 2001 CAMARA L LATORRE P Information systems on heritage conservation In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part SC1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 53 67 CAREY R BELL G The Annotated VRML 97 Reference http www best com rikk Book recherchiert 2001 CART http nickerson icomos org cart recherchiert 2001 CASOB http www aadiplan de recherchiert 2000 CATAL H Y K http catal arch cam ac uk catal catal html recherchiert 2001 CDW RolleiMetric CDW Benutzerhandbuch Rollei Fototechnik Braunschweig 1996 CGa http www cga de mainfrge htm recherchiert 2001 CHAPMAN D DEACON A The rule of spatially indexed image archives for As Built modelling of large process plant facilities Optical 3 D measurement techniques IV Wichmann Verlag 1997 S 475 482 155 CHAPMAN D PEIPE J ROBSON S On the integration of digital photogrammetry with computer aided engineering In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5W11 Thessaloniki ver ffentlicht auf CD 1999 CIPA Architekturphotogrammetrie Photogrammetrische Bauaufnahme Gesichts
213. fnahme eines einfachen modernen Kastenfensters unabh ngig von der ausf hrenden Person immer das gleiche Ergebnis erbringen wogegen die Erfassung eines gotischen Kirchenfensters v llig unterschiedliche Resultate ergeben kann weil die komplizierteren Formen auf unterschiedlichste Weise modelliert werden k nnen 7 Als Beispiel sei hier die Beschreibung Ionischer Kapitelle durch Marcus Vitruvius Pollio genannt VITRUV 1987 Sie nahmen die weibliche Schlankheit zum Vorbilde und machten die Dicke der S ulen von einem Achtel ihrer L nge damit sie desto h her 2 1 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen 19 Kenntnis der Entstehungszeit kann eine derartige Auswirkung w hrend der Beurteilung ber cksichtigt werden Bildhafte Beschreibungen sofern diese mehr durch den Einfluss der Entstehungszeit gepr gt sind als durch den erkennbaren Gegenstand k nnen nur sehr eingeschr nkt f r die Interpretation genutzt werden weil die gesuchte historische Information aus der zeitlich subjektiv angefertigten Pr sentation nicht mehr heraus zu filtern ist Die zeitlich bedingte Einwirkung sollte ebenso wenig bei gegenw rtigen Bauaufnahmen vernachl ssigt werden Auch wenn unter Beachtung der modernen weit entwickelten Methodik objektivere Ergebnisse zu erzielen sind so kann nur schwer eingesch tzt werden wie die heute blichen Bauaufnahmepl ne in sp teren Zeiten bewertet werden Es ist nicht auszuschlie en dass wichtige Fragestellungen aus dem heut
214. fortf hrung das vor dringliche Ziel F r die Kartenwerke soll ein vollst ndiger Datenbestand aufgebaut werden der den Objektzustand f r den aktuellen Zeitpunkt wiedergibt Bei vielen Aufgabenstellungen der berwachungs messung soll von den Punktpositionen vergangener Messepochen ber die aktuellen Koordinaten eine Prognose f r den Objektzustand in der Zukunft berechnet werden Generell ist es also nicht der Zweck des aktuellen Karten oder Datenmaterials die historische Entwick lung widerzuspiegeln sodass die Gewinnung von historischen Aussagen aus einem zeitlich gewachsenen Planwerk nicht zu den geod tischen Aufgaben geh rt Das Erkennen von verschiedenen Bauphasen und historischen Zust nden aus dem sich augenblicklich darbietenden Bauwerkszustand kann folglich nicht zu den konventionellen geod tischen oder photogrammetrischen Kompetenzen gerechnet werden Dennoch stellen die in unterschiedlichen Zeiten aufgestellten Messreihen und Objektbeschreibungen in Form von Pl nen Karten oder photogrammetrischen Messbildern ein Informationsmedium ber historische Abl ufe dar Eine besondere Bedeutung kommt dabei den photogrammetrischen Verfahren zu die infolge ihrer Doku mentationseigenschaft im Nachhinein f r eine inhaltliche und geometrische Auswertung genutzt werden k nnen Modellierungsverst ndnis einer historisch ausgerichteten Bauaufnahme Die Modellierungsvorg nge von historisch ausgerichteten Bauaufnahmen sind in den ents
215. fwand sehr einfach zu verwendende Koordinatensysteme realisieren Abb 4 10 Durch Aufh ngen eines Lotes wird eine vertikale Lotlinie als eine Achse eines zweidimensionalen Bezugssystems festgelegt Mit der Wasserwaage wird eine horizontale Bezugsgerade als zweite Achse auf eine H he einnivelliert Durch Einsatz eines Rotationslasers k nnen vertikale horizontale und schief im Raum liegende Ebenen einfach und schnell definiert werden Abb 4 10 Schnurger st f r Ansichten und Schnitte Das Einrichten von Messsystemen mit Schn ren und Wasserwaage ist eng abgestimmt auf das zu erzie lende Ergebnis des Modellierungsprozesses Als Resultat der Bauaufnahme soll bei vielen Anwendungen ein Plan entstehen der das Bauwerk oder Teile davon in einer definierten Schnittebene durch Parallelpro jektion wiedergibt Somit handelt es sich hierbei um eine Abbildung eines dreidimensionalen Objektes in eine zweidimensionale Bezugsebene Die Realisierung des Bezugssystems durch sich senkrecht schnei dende Linien am Bauwerk entspricht der Vorgehensweise w hrend der Zeichnung des Schnittplans Die Objektgeometrie kann entlang der aufgespannten Schn re gemessen und direkt in den Plan bertragen werden Anhand der Schn re ist anschaulich am Objekt abzulesen in welcher Schnittebene die Model lierung erfolgen soll und wie die endg ltige Darstellung im verkleinerten Ma stab aussehen wird Diese Anschaulichkeit mac
216. g durch Einb ldauswerbung r umlicher Vorw nsschnit iia Bierek opache aul deliniertern durch Alesaung Aus werbung Nerugsfl chen m wedder ehr Hillem Abb 5 39 Auswerteablauf der Mehrbildphotogrammetrie Um die Vorteile der Mehrbildauswertung bei Vermeidung der Nachteile nutzen zu k nnen hat sich eine zweistufige Auswertung als L sung f r einen effektiven Einsatz in der Bauaufnahme herausgebildet Abb 5 39 Messung der Pass und Verkn pfungspunkte in allen Bildern zur bestm glichen Berechnung der inneren und u eren Orientierungen innerhalb der B ndelausgleichung anschlie end eigentliche inhaltliche Auswertung durch Messung in nur einem Bild unter Verwen dung von verschiedenen Strategien oder stereoskopische Auswertung Da die Messung in nur einem Bild ohne Kenntnis weiterer geometrischer Objektparameter zu keinen dreidimensionalen Koordinatenwerten f hrt wird im Rahmen der verschiedenen Softwarepakete zur 6 Auf die automatische Messung von linienhaften Strukturen wird noch eingegangen werden zum Einsatz von k nstlichen Zielmarken in der Bauaufnahme vgl Kap 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren 116 5 Methoden der Bauaufnahme Mehrbildauswertung auf eine Strategie zur ckgegriffen die ebenfalls bei den tachymetrischen Verfahren und im Rahmen der photogrammetrischen Einbildauswertung anzutreffen ist Die Messung wird nicht auf dem Objekt selbst durchgef hrt sondern auf einer das Objekt
217. g Volume XXX Part 5W1 From Pixel to Sequences 1995 GELHAUS R KOLOUCH D Vermessungskunde f r Architekten und Bauingenieure Werner Verlag D sseldorf 1997 GEODIMETER http www roboticsurveying com general_index htm recherchiert 2000 GEOMEDIA http www ikgis de intergraph recherchiert 2001 GEOTIFF http www remotesensing org geotiff geotiff html recherchiert 2000 GERNER HANSEN C Bauaufnahme als gezeichnete Deutungspraxis In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 32 33 GLVIEW http home snafu de hg recherchiert 2001 GIF http members aol com royalef gifmake htm recherchiert 2001 GISMONDI Roma antiqua im IV Jhrt n Chr Museo della Civilt Romana 1934 GIS REPORT http hp1 bbg hs anhalt de gis software html recherchiert 2001 GOURAD K Geographic Information Systems in Archaeology a Survey 1999 http research hunter cuny edu arch survey html recherchiert 2001 GRAI http www grai imaging com recherchiert 2001 GR TZ J F Handbuch der 3D CAD Technik Siemens 1989 GRIMM A Albrecht Meydenbauer ein Leben f r Photogrammetrie und Denkmalpflege In 100 Jahre K nigliche Me bildanstalt Berlin DGPF Wissenschaftliche Jahrestagung Berlin 1985 Frankfurt 1986 S 13 23 GR N A Von Meydenbauer zu Megaplus Architekturphotogrammetrie i
218. g angefertigt werden sie m ssen vielmehr in das Gesamtmodell integriert werden Diese Aufgabe kann durch den Geod ten oder Photogrammeter vorgenommen werden der bei kontinuierlicher Pflege und Fortf hrung des digitalen Datenbestandes alle Detailuntersuchungen ber den geometrischen Bezug in ein System integrieren kann Demnach sollte der Geod t bzw Photo grammeter nicht nur f r die Anlage des geod tischen Festpunktfeldes zust ndig sein sondern dar ber hinaus den geometrischen Bezug ber den gesamten Projektverlauf sicherstellen und damit die Funktion eines Datenmanagers bernehmen Ein in dieser Form organisierter Projektablauf erfordert in diese Richtung qualifizierte Geod ten und Photogrammeter die bereit sind in engster Kooperation mit allen am Bauwerk interessierten Fachgruppen zusammenzuarbeiten sodass die geod tische bzw photogram metrische Arbeit im Sinne einer allumfassenden geometrischen Projektbetreuung wahrgenommen werden kann Erfassung der offensichtlichen geometrischen Objektstrukturen als Kartierungsgrundlage Die interpretierende Erfassung der offensichtlichen leicht zu erkennenden geometrischen Bauwerks strukturen erfordert eine geringere Kenntnis der inhaltlichen Bauwerkscharakteristiken Sofern die geometrische oder photogrammetrische Erfassung Modellierung und Darstellung auf die Geometrie elemente am Bauwerk die ohne vertiefendes Fachwissen zu gewinnen sind beschr nkt bleibt kann je nach Verwendungszw
219. g charakterisiert werden kann Notwendige Voraussetzung f r die Durchf hrung einer Modellierung ist die Existenz eines Originals das durch die Modellierung in seinen Eigenschaften beschrieben werden soll Dieses Original kann in der Allgemeinen Modelltheorie sehr unterschiedliche Zust nde aufweisen Entsprechend dem breiten Anwendungsgebiet k nnen z B physikalische oder biologische Systeme modelliert werden W hrend der Bauaufnahme sind gro e Baukomplexe einzelne Bauwerke oder kleine Bauteile die Objekte der Model lierung von ihnen sind die Modelle zu erstellen sind Beschreibungen zu formulieren die es erm glichen die komplexen Zusammenh nge zu verstehen Mit dem Bauwerk ist ein Original im Sinne der Modell theorie vorhanden das so umfassend und vielf ltig strukturiert ist dass eine Modellierung f r das Ver st ndnis des Bauk rpers neue Erkenntnisse liefern kann Bei einer Bewertung der durch die Bauaufnahmeverfahren erzielten Modellierungsergebnisse ist nach den Kriterien der Allgemeinen Modelltheorie differenzierter vorzugehen Auch wenn die erstellten Zeich nungen Pl ne und Fotografien in den meisten F llen ohne Zweifel in die Klasse der grafischen Modelle einzuordnen sind so kann doch bezweifelt werden ob der Vorgang der reinen Abbildung bereits als Modellierung eingestuft werden darf Ist es m glich durch Abbildungen den Systemcharakter des Model lierungsprozesses zu gew hrleisten Die grafischen Repr sentationen
220. g erfasste und bewertete Eigenschaften k nnen falsche Informa tionen liefern wenn sie nicht in den richtigen geometrischen Bezug gestellt werden Bei der Bauauf nahme kann eine Information korrekt in ihrer inhaltlichen Bedeutung eingeordnet werden aber gleich zeitig einen gro en Fehler im Modell hervorrufen weil ihre geometrische Position nicht richtig bestimmt worden ist Jede Eigenschaft des Bauwerks hat somit eine inhaltliche Anforderung und eine geometrische Lagerichtigkeit w hrend des Modellierungsprozesses zu erf llen Aus diesem Grund bildet die geometrische Modellierung den wichtigsten Teilabschnitt der umfassenden Modellierung f r die Bauaufnahme Anhand der Anwendung der Allgemeinen Modelltheorie auf die Bauaufnahmeproblematik kann deutlich gemacht werden dass sich w hrend einer Bauaufnahme zwei gro e Hauptkriterien scheinbar unvereinbar gegen ber stehen die Forderung nach Objektivit t wie sie sich aus dem Wunsch einer breiten und allgemeinen Nutzung von Bauaufnahmeergebnissen ergibt und die Eigenschaft der Subjektivit t die im Zusammenhang der Zielstellung der Person des Bauaufnehmenden des Zeitbezuges und der geome trischen Richtigkeit eine entscheidende Bedeutung erh lt Diesen Konflikt zwischen einer m glichst umfassenden Modellierung und der unvermeidbaren Reduktion der Bauwerksattribute im Verlauf einer Modellbildung gilt es durch eine angepasste Bauaufnahmestrategie zu l sen aussehen m chten legten ihne
221. ge Untersuchung von Architekturobjekten innerhalb arch ologischer Grabungsprojekte die ein Hauptanwendungsgebiet der historischen Bauforschung darstellen Die Inventarisierung in Form von Listen Beschreibungen Pl nen und Fotografien ist nur mit einem hohen zeitlichen und finanziellen Aufwand auszuf hren Die dabei anfallenden Kosten stehen einer l ckenlosen Erfassung aller denkmalgesch tzten oder arch ologisch wichtigen Objekte entgegen sodass viele Baudenkmale nur in Denkmallisten ohne geometrische Dokumentation nachgewiesen werden Eine einfache Art der Verkn pfung von fotografischer Dokumentation mit geometrischer Objektbeschreibung kann durch Einsatz photogrammetrischer Verfahren realisiert werden Um diese M glichkeit f r die Denkmalinventarisierung nutzen zu k nnen wird vielfach der Aufbau eines photogrammetrischen Denk malarchivs vorgeschlagen FORAMITTI 1976 MEYDENBAUER 1894 WALDH USL 1999 wie es bereits durch die Preu ische Me bildanstalt von 1885 1921 betrieben wurde Schurtz 1986 Dabei ist aber zu ber cksichti gen dass vorsorgende Aufnahmen nicht den individuellen Anforderungen einer sp teren Fachauswertung gen gen k nnen weil sie auch im Sinne der Allgemeinen Modelltheorie nicht f r einen konkreten Zweck angefertigt werden Gerade f r Inventarisierungen kommt der fachbezogenen Bewertung eine gro e Bedeutung zu sodass ohne diesen Kontext die f r eine Inventarisierung wichtige Eigenschaften n
222. gen vorliegen Soweit diese nicht aus anderen Quellen erschlossen werden k nnen ist das Bauwerk einschlie lich seiner charakterisie renden Eigenschaften zu erfassen Diese Erfassung wird mit Methoden und Verfahren vorgenommen die unter dem Begriff Bauaufnahme zusammengefasst werden k nnen Nur in wenigen Anwendungsfeldern wie z B der verformungsgerechten Bauaufnahme f r die historische Bauforschung existiert eine allge mein anerkannte Definition des Bauaufnahmebegriffs Vielfach werden die Begriffe Vermessung Dokumentation Bauaufnahme Inventarisierung usw in diesem Zusammenhang undifferenziert benutzt obwohl sie im jeweiligen Fachkontext unterschiedliche Bedeutungen aufweisen Die Unkenntnis ber die spezifischen Anforderungen die von den unterschiedlichen Nutzern an die Bauaufnahme gestellt werden kann zu Ergebnissen f hren die der geforderten Qualit t nicht gerecht werden Letztendlich wird durch eine derartige nicht zielgerichtete Bauaufnahmepraxis der Nutzen der verschiedenen Bauaufnahme verfahren f r die einzelnen Anwendungsgebiete generell in Frage gestellt sodass die Bauaufnahmever fahren obwohl f r den Zweck prinzipiell gut geeignet nicht zur Anwendung kommen Mit den Worten der Allgemeinen Modelltheorie ausgedr ckt ist im Vorfeld einer jeden Bauaufnahme zu kl ren unter welchen Randbedingungen die Modellierung des Bauwerks erfolgen soll Besonders seitens der handelnden Personen muss Einverst ndnis ber den Zwec
223. geod tisches oder photogrammetrisches Fachwissen zu leisten ist In diesen Bereichen besteht auch kaum Interesse die Methodik zur geometri schen Modellierung zu verfeinern verbessern und zu optimieren da der inhaltliche Gehalt des Forschungsgegenstand in Vordergrund steht der in vielen F llen mit einfachsten Mitteln untersucht werden kann wenn auch umst ndlich und aufw ndig Wird eine schnelle kosteng nstige oder moderne Messverfahren einsetzende geometrische Erfassung angestrebt wird diese oft von der sonstigen Erfassung abgetrennt und an Dienstleistungsfirmen abge geben Bei diesem Vorgehen wird die Bauaufnahme in einzelne Phasen zerlegt sodass die Modellierung nicht mehr als umfassender Prozess mit einer Gesamtbetrachtung der vielf ltigen Objekteigenschaften ausgef hrt werden kann Weiterhin ist zu beachten dass die inhaltliche Erforschung eine intensive Auseinandersetzung mit dem Bauwerk erfordert Diese Besch ftigung soll m glichst direkt im Angesicht des Objektes erfolgen und nicht selten so intensiv und detailliert wie m glich durchgef hrt werden Wird die zeitintensive und direkt am Bauwerk stattfindende Erfassung zum einzigen Kriterium der Bauaufnahmemethodenwahl erhoben sind alle Verfahren nicht mehr einzusetzen bei denen die Auswertung teilweise und vollst ndig an einem Computer im B ro ausgef hrt wird oder eine schnelle Erfassungsmethode die Messzeit vor Ort erheblich reduziert Ein methodenintegrierendes inter
224. geschaffen wird Ein vordringliches Ziel von Denkmalinventarisation muss demnach die breite Ver ffentlichung der Ergebnisse sein BREUER 1981a Die prinzipiellen methodischen Anforderungen an Denkmalinventare k nnen auf die Inventarisierung arch ologischer St tten analog bertragen werden Durch die gro r umigen Inventarisierungen unterschiedlicher Fundst tten im Rahmen eines Surveys sollen die arch ologisch relevanten Objekte einer Region in ihrer geographischen Position und mit ihren wesentlichen Eigenschaften kartiert werden 24 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme Nach Abschluss eines arch ologischen Surveys kann sich eine vertiefende Einzeluntersuchung ausge w hlter Objekte anschlie en Hierbei m ssen alle Funde einer Ausgrabung in Form von Fundinventaren dokumentiert werden Diese kleinr umige Inventarisierungsaufgabe ist zwar in Bezug auf die Informa tionsstrukturierung mit der Denkmalinventarisierung zu vergleichen jedoch sind die Anforderungen an die geometrische Genauigkeit und inhaltliche Vollst ndigkeit wesentlich h her Die Grundrisspl ne oder Grabungsschnitte werden in den Ma st ben von 1 50 1 20 1 10 1 5 oder gr er angefertigt und zeichnen sich durch eine m glichst vollst ndige Dokumentation der vorgefundenen Situation aus Damit ist die Bauaufnahme f r kleinr umige Fundinventare nach den Kriterien anzufertigen die f r die histo rische Bauforschung anzuwenden sind Dies gilt auch f r die eigenst ndi
225. gl Kap 4 3 Datenstrukturierung und darstellung F r die Inventarisierung von arch ologischen St tten und Bauwerken wird oft der Begriff Survey verwendet vgl Kap 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 22 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme sung in Denkmalinventaren kann demnach als raumbezogene Dokumentation verstanden werden die soweit notwendig durch eine umfassende geometrische und inhaltliche Modellierung erg nzt wird Die Dokumentation von Denkmalen erfolgt in der einfachsten Form durch eine Zusammenstellung in Denkmallisten in denen die Denkmale aufgef hrt und in ihren charakterisierenden Merkmalen beschrie ben werden Eine derartige isolierte Betrachtung eines Denkmals innerhalb von Listen ist nicht in der Lage die bergreifenden Zusammenh nge von Denkmalen aufzuzeigen F r die Auseinandersetzung mit geschichtlichen Prozessen ist nicht nur das Einzeldenkmal zu untersuchen sondern sind auch die Beziehungen zwischen den einzelnen Objekten zu analysieren Um eine vergleichende Bewertung von Denkmalen zu erm glichen k nnen die Begriffe Denkmaltopographie Denkmaltopologie und Denkmal typologie verwendet werden BREUER 1981a Im Rahmen von Denkmaltopographien werden die Baudenk male in den bergeordneten Raumbezug eingeordnet und dargestellt Topographisch aufgebaute Denk malinventare sollen die r umliche Verteilung der Baudenkmale innerhalb bestimmter Gebiete nach weisen sodass auf Abh ngigkeiten und Wec
226. gsvorgang verstanden bei dem von einem vielschichtigen Originalbauwerk eine auf bestimmte Fragestellungen ausgerichtete Modellierung vorzunehmen ist Daf r wird einleitend die Bauaufnahme vor dem Hintergrund der Allgemeinen Modelltheorie evaluiert und somit ein Bewertungsrahmen f r die Anforderungen an die Bauaufnahme aufgestellt Hierauf aufbauend werden sowohl die Anwendungsfelder wie die Methoden und Verfahren der Bauaufnahme in ihren grund legenden Prinzipien und gegenseitigen Abh ngigkeiten erforscht Im Ergebnis wird das maximale Nutzungspotenzial der geod tischen und photogrammetrischen Bauaufnahmemethoden f r die Anliegen der jeweiligen Anwendungsgebieten aufgestellt Daraus wird zusammenfassen eine methodenintegrier ende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie formuliert in der die St rken der einzelnen Bauaufnahme methoden zu einem umfassenden Bauaufnahmekonzept zusammengef hrt werden Insgesamt kann mit diesem Konzept eine gr ere Akzeptanz der Bauaufnahmemethoden erzielt werden sodass letztendlich eine h here Qualit t der Bauaufnahme in allen Anwendungsbereichen sicherzustellen ist Summary Surveying and documentation are two of the basic methods to acquire information about modern and historic buildings monuments and sites In many disciplines the geometric and non geometric building information is important to investigate historic processes to plan and execute redevelopments or to build up Facility Management Systems U
227. gten Fachge biete hat eine eigene Fachsprache entwickelt in der die Ergebnisse f r eine weitere Nutzung pr sentiert werden Das Zusammenf hren aller Methoden und Daten der verschiedenen Disziplinen in einem Informationssystem ist besonders f r die Denkmalpflege anzustreben bei der es neben der Bewahrung der Baudenkmale auch um eine Entwicklung in ihrem Umfeld und Kontext geht LAGerovisT 1996 Nicht immer erweist sich die Integration der einzelnen Fachmodelle zu einem Gesamtmodell als einfache Aufgabe wenn die Ergebnisse nicht in einem einheitlichen Datenformat zusammengefasst werden k nnen Ein typisches Beispiel ist die geringe Ber cksichtigung von unter denkmalpflegerischen Anspr chen ausgef hrten Bauaufnahmen in der weiteren Sanierung oder Umnutzungsplanung WOHLLEBEN 1993 Der in Tusche gezeichnete sch ne Bauaufnahmeplan wird nicht selten nach seiner Fertigstellung sorg sam im Planschrank verwahrt f r die weitere Planung wird wenn berhaupt nur eine durch Digitalisierung gewonnene sehr vereinfacht schematisierte Form in das CAD System als Entwurfsgrund lage bernommen Um dies zu verhindern muss zu Projektbeginn ein allgemein g ltiges Datenmodell definiert werden in das jede Fachdisziplin ihre Ergebnisse integriert und auf das jederzeit zur ckgegriffen werden kann Da sich alle Untersuchungen auf r umliche Strukturen beziehen muss die Bauaufnahme als grundlegende Ersterfassung die geometrische Basis f r al
228. gung von Schulklassen durchgef hrt Der Wert photogrammetrischer Kulturg terarchive wird aber in der Regel erst in dem Augenblick wahr genommen wenn Unterlagen f r anstehende Sanierungs oder Rekonstruktionsarbeiten ben tigt werden Dann sind nicht nur den photogrammetrischen und fotografischen Dokumenten sondern auch alle sonsti gen Planunterlagen Stichen Gem lden Textbeschreibungen usw wichtige Informationen ber die verschiedenen historischen Bauwerkszust nde zu entnehmen Entsprechend muss ein photogrammetri sches Kulturg terarchiv den Zugang zu allen weiteren Bauwerksinformationen erlauben und diese in einer gemeinsamen Datenbank bereitstellen Je nach vorhandenem Datenmaterial ist das Archiv folglich in der Lage die Bauwerksver nderungen von der Entstehung bis zur Zerst rung zu dokumentieren Ein derartig umfangreiches Kulturg terarchiv besitzt bereits w hrend seiner Erstellung einen Wert der f r vielf ltigste Forschungsaufgaben genutzt werden kann Sind dann noch umfangreiche photogrammetrische Bilddaten vorhanden k nnen die Ver nderungen bei Bedarf mit hoher Genauigkeit quantifiziert werden Dieses Kulturg terarchiv w rde den Idealvorstellungen ber ein Denkmalinventar sehr nahe kommen Wie sind nun aber die Geometriedaten aus dem historischen Bildmaterial zu gewinnen wie kann aus dem Bildarchiv ein geometrisch korrektes Bauwerksmodell abgeleitet werden Grunds tzlich sind f r die Auswertung von historischem Bi
229. h als Umkehrprozess des Entwerfens gesehen SCHULLER 1993 WANGERIN 1992 Ausgehend von der vorgefundenen Architektur sollen unter Einsatz von verschiedenen Bauauf nahmeverfahren die wesentlichen Charakteristiken des Bauwerks erfasst werden Hierbei dienen die erstellten Pl ne Textbeschreibungen und andere Darstellungen als Modell f r das reale Originalbauwerk Der vielschichtige Vorgang des Modellierens wird nur in Ausnahmef llen bewusst vorgenommen obwohl die Beschreibung von Eigenschaften des Originals in einem Modell immer unter verschiedensten Bedingungen stattfindet Einfach strukturierte Bauwerke k nnen meist ohne gro en Aufwand in ihrer komplexen originalen Gesamtheit erfasst modelliert und verstanden werden Doch die wenigsten Geb ude sind transparent und leicht berschaubar aufgebaut Oft sind viele Raumgruppen unterschiedlichster Geometrie anzutreffen als Baustoffe wurden die vielf ltigsten Materialien verwendet die an der Oberfl che sichtbar in Erscheinung treten Bautechnik und konstruktive Zusammenh nge erschlie en sich nur dem fach kundigen Betrachter und die Funktion von Geb uden ist auch ohne offenkundige Bauwerks ver nderungen durch einen st ndigen Wechsel gepr gt Auch ein scheinbar leicht einzuordnender Bauk rper kann bei genauerer Untersuchung spezielle Charakteristiken aufweisen wie z B durch Umbauma nahmen verdeckte Originalteile aus einer fr heren Bauphase MAper 2001 Wesentliche Kenntnisse ber ei
230. h digitale CCD Kameras eingesetzt werden Konventionelle Theodolite und Tachymeter m ssen von einem zus tzlichen Beobachter bedient werden unter Verwendung einer Digitalkamera kann die Messung dagegen automatisch ausgef hrt werden Der Laserpunkt wird in dem Kamerabild durch auto matische Bildverarbeitungsalgorithmen lokalisiert und in seinen Bildkoordinaten bestimmt Ausgehend vom Kamerastandpunkt wird aus den Bildkoordinaten eine r umliche Gerade berechnet die wiederum nach den Formeln des r umlichen Vorw rtsschnitts mit den Messungen des Tachymeters zum Schnitt gebracht werden kann Durch diese zweite unabh ngige Punktbestimmung k nnen die Koordinaten des polar bestimmten Punktes nicht nur in ihrer Zuverl ssigkeit in Bezug auf grobe Fehler beurteilt werden sondern dar ber hinaus wird durch die zus tzliche Messung eine Verbesserung der Punktlagegenauigkeit erreicht die im Rahmen einer ausgleichenden Auswertung ber cksichtigt werden muss 5 2 6 Anwendungspotenziale tachymetrischer Verfahren Die tachymetrischen Messmethoden k nnen in Abh ngigkeit von der durch den Fachanwender zu definierenden Genauigkeitsanforderung prinzipiell in den unterschiedlichen Gebieten der Bauaufnahme eingesetzt werden Jedoch sind die tachymetrischen Verfahren bereits bei der Konzeption des Bauauf nahmeprojekts bez glich den in der Allgemeinen Modelltheorie formulierten Randbedingungen zu untersuchen Dabei sollte besonders ber cksichtigt werden dass dur
231. heidend sein mag so ist dieses Vorgehen besonders f r eine Verwendung zu sp teren Zeiten und unter anderen Zielen als bedenklich einzustufen und sollte nach M glichkeit vermieden werden Dies gilt besonders deshalb weil der abschlie enden Darstellung nicht mehr anzusehen ist ob die Wahl des Arbeitsma stabes aus geome trischen oder inhaltlichen Gesichtspunkten erfolgt ist Die Verwendung von CAD oder GIS Programmen erm glicht die Verarbeitung und Darstellung von Informationen auf verschiedenen Ebenen sodass hier durch eine Strukturierung der Inhalte erreicht werden kann mit der eine bessere Lesbarkeit gesichert ist Bei Verwendung von analogen Daten sollten mehrere Planausz ge zur strukturierten Erfassung von Infor mationen eingesetzt werden Nur in Ausnahmef llen ist die Wahl eines kleineren Ma stabes bei anschlie ender sichtbar gekennzeichneter Vergr erung eine praktische L sung um diesem Problem zu begegnen Der Widerspruch zwischen Informationsdichte und Lesbarkeit tritt bei allen digitalen Darstellungsmedien auf Hierbei handelt es sich um ein klassisches Generalisierungsproblem bei dem die Visualisierung der Inhalte w hrend des Zoomvorgangs durch die verschiedenen Ma stabsbereiche ver ndert werden muss vgl HAKe GR NREICH 1994 Im Gegensatz zur kartographischen Generalisierung analoger Pl ne muss dies j vgl Kap 2 1 Der allgemeinen Modellbegriff Abb 2 3 R vgl Kap 4 3 Datenstrukturierung und darstellu
232. hen wird zur Detektion und Vermessung von Kanten angewendet Auch wenn f r jede einzelne Kante keine bekannte Grauwertstruktur vorliegt sind doch genug Informationen ber den typischen Grauwertverlauf von Kanten bekannt Abb 5 42b Im Gegen satz zur homogenen Grauwertverteilung in unstrukturierten Bildregionen zeichnen sich Kanten und Linien durch einen starken Wechsel der Grauwerte aus Im Rahmen der automatischen Auswertung wird im gesamten Bild nach dieser typischen Grauwertverteilung gesucht Dabei ist jedoch nicht jeder durch den Algorithmus ermittelte kantentypische Grauwertverlauf als wirkliche Kante oder Linie zu interpre tieren Durch erg nzende Untersuchungen muss getestet werden ob es sich bei dem entdeckten starken Grauwertabfall um eine signifikante linienhafte Struktur handelt oder ob der Grauwertverlauf nur f r eine sehr kleine Region festzustellen ist und somit im Sinne der Bildinterpretation nicht als Kante einzuordnen ist Die grauwertbasierte Merkmalsextraktion wird ebenfalls eingesetzt um die Berechnung von dreidimen sionalen Oberfl chenmodellen zu automatisieren Bei diesem automatischen Bildverarbeitungsprozess steht jedoch nicht das Erkennen und Vermessen einer bestimmten inhaltlich zu deutenden Bildstruktur im Vordergrund Vielmehr werden die Merkmale in den Bildern genutzt um m glichst viele homologe Objektpunkte in den verschiedenen Bildern einander zuordnen und anschlie end ber den r umlichen Vorw rtsschnitt
233. henden Animationswerkzeuge wird aus den importierten CAD Roh Daten eine Optimierung des 3D Modells vorgenommen bevor die Szenen 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 63 innerhalb der Software gerendert und f r eine Animation z B in Form einer virtuellen Kamerafahrt zusammengestellt werden Bei entsprechendem Aufwand lassen sich hiermit sehr realit tsnahe Filmse quenzen erzeugen die in den verschiedenen Filmformaten ausgegeben werden k nnen An erster Stelle sind die so genannten AVI MPEG und QuickTime Formate zu nennen deren Datenrate vom Kompri mierungsverfahren und der Qualit tsstufe abh ngt Bei hoher Komprimierung und geringer Aufl sung entsteht eine geringe Datenmenge die gut f r eine Pr sentation im Internet oder auf CD geeignet ist Qualitativ hochwertige Filmsequenzen sind dagegen f r die Medien Videofilm oder Digital Versatile Disk DVD zu konvertieren vgl RIEGER 2001 Die filmischen Animationen enthalten feste vordefinierte Ansichten des Objektes in die der Betrachter generell nicht interaktiv eingreifen kann Soll eine benutzerdefinierte Handhabung des 3D Modells m glich sein muss aus den Animationsprogrammen heraus eine Ausgabe des 3D Modells in ein Web 3D Format wie z B die Virtual Reality Modeling Language VRML vorgenommen werden VRML ist eine der Kerntechnologien des World Wide Web WWW durch die auf der Grundlage eines textbasierten Dateiformates einzelne 3D Objekte ebenso wie komplette
234. hener Dom ein Weltkulturerbe als photogrammetrische 3D Dokumen tation Zeitschrift f r Vermessungswesen Nr 8 2000 S 263 271 BENTLEY http www bentley de recherchiert 2001 BERTHEAU S http www c4dtreff de galerie recherchiert 2001 BINGENHEIMER K HADLER E Bauforschung als Grundlage f r Bauplanung und Entwurf eine Herausforderung an die Kreativit t In Wohlleben M Sigel B Hrsg Bauforschung und ihr Beitrag zum Entwurf 1993 154 Literaturverzeichnis BILL R Grundlagen der Geo Informationssysteme Band 1 Hardware Software und Daten Wichmann Verlag Heidelberg 1999a BILL R Grundlagen der Geo Informationssysteme Band 2 Analysen Anwendungen und neue Ent wicklungen Wichmann Verlag Heidelberg 1999b BITELLI G TINI M A VITTUARI L Close Range Photogrammetry Virtual Reality and their integra tion in Archaeology In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 Amsterdam 2000 S 872 879 BLAXXUN http www blaxxun de recherchiert 2001 BOOcHs F HEINZ G Generation and Use of Digital Surface Models for Volume Objects In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI Part B3 Wien 1996 B HLER W HEINZ G SCHERER Y Using satellite images for Archaeological documentation In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 2
235. her Kulturg terarchive seitdem immer wieder dargelegt worden sind vgl z B FORAMITTI 1976 ist bis heute der Einsatz photogrammetrischer Verfahren in der Denkmalinventarisierung nicht akzeptiert Neben den denkmalpflegerisch begr ndeten Einw nden vgl unten sind sicher auch die knappen Ressourcen der in staatlicher Hand liegenden Denkmalpflege f r die fehlende Bereitschaft zum Aufbau photogrammetrischer Denkmalinventare verantwortlich Alle Mittel die zur photogrammetri schen Erfassung Auswertung und Datenpflege eingesetzt werden k nnen nicht f r die eigentliche denkmalpflegerische Arbeit ausgegeben werden Dennoch kann ein umfangreiches Bildmaterial von historischen Bauwerken einen wichtigen Beitrag leisten wenn teilweise oder vollst ndig zerst rte Bauwerke wieder in historischem Zustand hergestellt werden sollen Zum Aufbau eines photogrammetrischen Kulturg terarchivs k nnen neben photogrammetrischen Aufnahmen auch normale Amateuraufnahmen in Form von analogen oder digitalen Bilddaten verwendet werden vgl WALDH USL BRUNNER 1988 Wenn m glich sollten hierbei die Prinzipien einer photogramme trischen Dokumentation eingehalten werden um die sp tere Bildauswertung mit ausreichender Genauig keit sicherstellen zu k nnen Eine sehr gute Hilfe bieten die so genannten 3x3 Regeln zur photogram metrischen Dokumentation die nach Art einer Kontrollliste alle wesentlichen Arbeitsschritte vorgeben 3x3 2001 WALDH USL OGLEBY 1994
236. hert mittelabstandstreu daneben liegt ihr Vorteil in der guten optischen bereinstimmung mit dem kugel f rmigen Original Abb 5 28d a Originalbild b Eckert IV c mittelabstandstreu azimutal d Mollweide Abb 5 28 Kartographische Projektionen Deckenmalerei der Protaton Kirche Karyes Griechenland KARRAS et al 1997 Die hier aus einer Anwendung von G Karras KARRAS et al 1997 entnommenen Projektionen sind nur in ihrem beispielhaften Charakter zu verstehen F r andere Aufgaben k nnen andere Abbildungen mit weiteren Eigenschaften ebenso sinnvoll eingesetzt werden Alle aufgrund von kartographischen Projektionen entstandenen Rasterbilder sind nur bedingt f r metri sche Auswertungen h chster Genauigkeit zu nutzen Selbst wenn das Objekt keine Abweichungen von der Bezugsfl che aufweist wirken sich zumindest die durch die Projektionsart verursachten Verzerrungen auf jede metrisch quantifizierende Auswertung aus 5 3 2 4 Differentielle Entzerrung Die in den vorausgegangenen Kapiteln behandelten Entzerrungsmethoden lassen sich auf Objekte anwenden die durch ebene einfach und doppelt gekr mmte Bezugsk rper repr sentiert werden k nnen Nicht immer ist damit die Geometrie des zu untersuchenden Bauaufnahmeobjekts vollst ndig zu beschreiben sodass erg nzende Methoden in Betracht zu ziehen sind Um von v llig unregelm ig aufgebauten Objektoberfl chen entzerrte fotografische Darstellungen ablei ten zu k nnen
237. hl f r die Interpretation des vorgefundenen Bestandes als auch f r die beabsichtigten Ma nahmen Nur eine sorgf ltige Dokumentation des gesamten Sanierungsvorganges kann eine Bewertung der denkmalpflegerischen Ma nahmen auch in anderen Zeiten unter ver nderter Fragestellung sicherstellen Die Modellierung innerhalb der Bauaufnahme ist in bereinstimmung mit der Allgemeinen Modell theorie als umfassender Vorgang aufzufassen in dem sowohl die Geometrie als auch alle anderen Attri bute erfasst modelliert und dargestellt werden m ssen Die bis hierher formulierten Anforderungen f r die Denkmalpflege k nnen deutlich vermitteln dass die Bauaufnahme entweder eher ma nahmenbezogen oder weitgehend forschungsbezogen ausgef hrt werden kann Im ma nahmenbezogenen Kontext sind zur Erfassung der Geometrie f r bestimmte Anwendungsf lle Genauigkeitsklassen von verschiedenen Autoren ECKSTEIN 1999 H Lz 2001 vorgeschlagen worden Auch wenn die Einteilung in Klassen schon vor der eigentlichen Bauaufnahme mit einigen Schwierigkeiten verbunden ist wird erst hierdurch eine wirtschaftliche Bauaufnahme m glich Eine die typischen Anfor derungen in der Bauaufnahme f r die Denkmalpflege ber cksichtigende Klasseneinteilung wird im Folgenden kurz vorgestellt EcKstem 1999 F r die Bauaufnahme von Bauwerken ist nicht in allen F llen die gleiche Genauigkeit und inhaltliche Detailtiefe erforderlich Aus den Definitionen zu Erfassungs Mess
238. hlenden Ausein andersetzung mit den brigen inhaltlichen Bauwerkseigenschaften wird durch das Architektenaufma ein Modell erzeugt das nur eine eingeschr nkte nicht vollst ndige bereinstimmung mit dem Original bauwerk aufweist Im Sinne der Allgemeinen Modelltheorie wird das bergeordnete Beziehungsgef ge nicht mit in den Modellierungsvorgang integriert es handelt sich vielmehr um eine allgemeine Vermes sung ohne speziellen Bezug zum Erfassungsobjekt dem Bauwerk Generell wird nur eine Eigenschaft die Geometrie modelliert sodass die Verwendung des Modellierungsbegriffs f r das Architektenaufma nicht anzuwenden ist und somit die Bezeichnung Bauaufnahme im engeren Sinn nicht gerechtfertigt ist Das Architektenaufma sollte daher nur unter sehr genau definierten Zielsetzungen f r die Vermessung von Bauwerken genutzt werden Hierzu k nnen Geometrieerfassungen f r einfache Sanierungen gerech net werden sofern keine Aussagen zu Denkmaleigenschaft Bauzustand Statik oder weiteren die Sanie rung betreffende Eigenschaften gemacht werden sollen F r den Aufbau von Geb udeinforma tionssystemen ist das Architektenaufma unter Umst nden aus Gesichtspunkten der geometrischen Genauigkeit geeignet Wird der Einsatz des Architektenaufma es erwogen sollte ber cksichtigt werden dass die ben tigten digitalen Daten im Anschluss an die eigentliche Vermessung w hrend eines zus tz lichen Arbeitsganges erzeugt werden m ssen sofern nic
239. hre Optimierung hat diese Art der Strukturierung f r erg nzende inhaltliche Informationen im so genannten Raumbuch gefunden bei dem eine Ordnungsstruktur entwickelt worden ist die auf alle raumbezogen strukturierten Objekte angewendet werden kann 7 vgl Kap 3 4 Die Anwendung in der Denkmalpflege sowie SCHMIDT W 1988 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 55 4 3 2 Strukturierung und Darstellung unter Verwendung von CAD Programmen Im Bereich der Architektur finden CAD Programme in den unterschiedlichsten Aufgabengebieten Anwendung Im einfachsten Fall lassen sich die CAD Programme als Zeichen und Darstellungs hilfsmittel verwenden Sie werden im Sinne der w rtlichen Bedeutung des Begriffs CAD Computer Aided Design zum Computer gest tzten Konstruieren z B im Verlauf von Entwurfsprojekten eingesetzt Die daraus entstandenen dreidimensionalen CAD Modelle k nnen als zweidimensionale Abbildung in Form von abgeleiteten Ansichten und Schnitten oder in aufw ndigen Computeranimationen dargestellt werden Mittlerweile erf llen aber auch viele CAD Systeme teilweise oder vollst ndig die Funktion eines Informationssystems Aufgrund ihrer hohen Leistungsf higkeit stellen CAD Programme auch ein wert volles Hilfsmittel zur Erfassung Modellierung und Darstellung von Baugliedern Bauwerken oder gro en Baukomplexen dar und lassen sich grunds tzlich in allen Einsatzgebieten der Bauaufnahme anwenden Bevor im Folgenden auf die we
240. hselwirkungen zwischen den Denkmalen geschlossen werden kann Im Rahmen der Denkmaltopologie ist neben dem herausragenden Denkmal auch die unmittelbare Nachbarschaft zu betrachten Das Denkmal ist in sein n chstes Umfeld einzuordnen die Beziehungen zu Nachbargeb uden dem angrenzenden Stra enverlauf oder eine Platzsituation ist zu erforschen wer E a m Rah Kik Mihin EE i E Aa a m ai Em wu CO ei pn E Darm O Fe een UF ar li Bidaa Gaina bei Demmin arg a m EE ei t kn iia a Baualtersplan b Sozialtopographie c Ma nahmenplan Abb 3 1 Thematische Kartierung von Konstanz f r die Ortsanalyse STROBEL BUCH 1986 F r die Denkmaltypologie werden die das Denkmal charakterisierenden Eigenschaften erfasst und Objek ten hnlichen Alters vergleichbarer Struktur oder gleichlautender Denkmalaussage gegen bergestellt Im Rahmen einer hierbei anzufertigenden Denkmalmonographie ist eine Bauaufnahme durchzuf hren die zum Erreichen von optimalen Ergebnissen den typischen Anforderungen f r die historische Bauforschung entsprechen sollte Doch weder f r eine Denkmaltypologie noch f r eine Denkmaltopologie ist aus Gr n den der Wirtschaftlichkeit eine l ckenlose Erfassung zu erreichen BrEuer 1981a In den meisten F llen kann nur eine vereinfachte Bauaufnahme f r die Denkmalerfassung durchgef hrt werden 7 Eine ausschlie liche Beschreibung der Denkmale durch Koordinaten hie e die komplexe Denkmalwelt
241. ht direkt in CAD Programmen gearbeitet wird F r die Bauforschung kann das Architektenaufma genutzt werden wenn nach der Vermessung ein weiterer Arbeitsschritt angeschlossen wird der einen Bezug zwischen Geometrie und anderen inhalt lichen Parametern herstellt Dies ist zum Beispiel der Fall wenn auf der geometrischen Grundlage des Architektenaufma es eine erg nzende Bewertung mit baugeschichtlichen Fachwissen von z B Bauphasen Baualter oder Baukonstruktion vorgenommen und in den Pl nen als Kommentar vermerkt wird Dann kann diese Methode f r eine denkmalpflegerische Bewertung im Rahmen von Inventari Von R Heiliger ist der Begriff Architektur Vermessung f r die Geometriebestimmung von Bauwerken gepr gt worden HEILIGER 2000 Das Architektenaufma k nnte ebenso unter dieser Bezeichnung eingeordnet werden 5 1 Handaufma 73 sierungen oder vereinfachten Erfassungen eingesetzt werden Ohne die in den erg nzenden Signaturen oder Kommentaren enthaltenen Fachbewertungen ist das Architektenaufma f r eine denkmalpflege rische Analyse ohne Wert Im Gegensatz zum verformungsgerechten Aufma kann aus der schematisch erfassten Geometrie alleine keine Aussage z B zu Denkmalwert oder konstruktiven Besonderheiten getroffen werden 5 1 2 Verformungsgerechtes Handaufma Mit dem Begriff verformungsgerechtes Handaufma wird eine Methode zur kombinierten Erfassung von inhaltlichen und geometrischen Bauwerkseigenschaften be
242. ht einen bedeutenden Vorteil der Verwendung von Schnurger sten zur Realisierung 4 2 Koordinatensysteme und Bezugsfl chen 49 von Bezugssystemen aus Die mathematische Abbildung des dreidimensionalen Objektes in die Bezugs ebene wird durch die Arbeitsweise w hrend der Messung vorgenommen ohne dass ein separater Arbeits schritt notwendig wird Die in der Abbildung darzustellenden L ngen werden direkt am Objekt gemessen es m ssen keine abgeleiteten Gr en berechnet werden Fehlereinfl sse die bei anderen Arten der Abbil dung in eine Bezugsebene auftreten k nnen lassen sich durch die direkte Kennzeichnung der Abbildungsebene am Bauwerk und das achsparallele Messen weitgehend vermeiden Das Leistungspotenzial von Schnurger sten kann bei kleinen Objekten mit berwiegend ebenen Struktu ren und ohne eine zwingende Notwendigkeit des bergeordneten Koordinatenanschlusses voll ausge sch pft werden Bei gr eren Objekten mit hohen Anforderungen an die geometrische Genauigkeit ist aber zwingend das im Folgenden beschriebene geod tische Festpunktfeld als Realisierung eines Bezugs systems einzusetzen 4 2 3 2 Geod tische Festpunktfelder Ein durch geod tische Messungen bestimmtes Grundlagennetz ist f r die Erfassung gr erer Bauwerke unbedingte Voraussetzung Haupts chlicher Vorteil eines geod tischen Festpunktfeldes ist die flexible Wahl der Position der Netzpunkte bei homogener Genauigkeit und Zuverl ssigkeit der Punktkoor
243. http www web3d org vrml vrml htm recherchiert 2001 WEFERLING U The Integration of Conventional and Automatic Photogrammetric Methods to the Building Survey in Historic Building Research In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 2 Amsterdam 2000 S 880 886 WEFERLING U Bauaufnahme eine Modellierungsaufgabe In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 34 40 WEHR A Laserscanner in der Bauaufnahme In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 116 123 WEHR A WIEDEMANN A Fusion of photogrammetric and laser scanner data In XVII CIPA Symposium Olinda Brasilien 1999 ver ffentlicht auf CD 165 WEIMANN G Architekturphotogrammetrie Wichmann Verlag Karlsruhe 1988 WESTCOTT K BRANDON R J Practical Applications of GIS in Archaeology Taylor and Francis London 1999 WESTER EBBINGHAUS W Photogrammetrische Punktbestimmung durch B ndelausgleichung zur allseitigen Erfassung eines r umlichen Objektes In Bildmessung und Luftbildwesen Jg 46 1978 S 198 204 WESTER EBBINGHAUS W Ein photogrammetrisches System f r Sonderanwendungen In Bildmessung und Luftbildwesen Jg 51 1983 S 118 128 W
244. ich der Datenkonzepte Analysem glichkeiten und Darstellungsformen die als Grundlage in der Regel nur eine geringe Qualit t der geometrischen Modellierung erfordern Weitere Einzelheiten ber die Anforderungen von geod tischen und photogrammetrischen Bauaufnahmeverfahren zum Aufbau von Geb udeinformationssystemen sind den verschiedenen Ver ffentlichungen dieses Fachgebietes zu entnehmen HEILIGER 1995b HEILIGER 2000 KEHNE RUNNE 1993 RUNNE 1993 SCHRADER 1995 3 2 Anwendung im Rahmen der denkmalpflegerischen Inventarisierung und des arch ologi schen Surveys Die Erfassung von Kulturdenkmalen und arch ologischen Objekten kann aufgrund der gro en Anzahl nicht l ckenlos mit einer hohen Genauigkeit erfolgen Aus diesem Grund wird in beiden Disziplinen neben dem Werkzeug einer umfassenden Dokumentation durch eine Bauaufnahme oftmals das Verfahren der Inventarisierung angewendet Hierbei sollen alle bedeutenden Objekte in einem Inventar dokumen tiert und in ihren wichtigsten Eigenschaften beschrieben werden Zum Einsatz kommen neben schrift lichen Beschreibungen und Fotografien auch photogrammetrische Aufnahmen einfache Vermessungen und der Denkmalnachweis in Kartenwerken vgl Abb 3 1 Werden Inventarisierungen mit gro em Auf wand durchgef hrt so k nnen sie durchaus die Qualit t einfacher Bauaufnahmen erreichen Eine Erfas z Wenngleich diese Informationen f r die denkmalpflegerische Bewertung wichtig sein k nnen 3 v
245. icht aus den Aufnahmen abzuleiten sind Die hohe Wertung der Informationen macht den Einsatz der photogrammetrischen Verfahren nur im Rahmen einer Gesamtdokumentation mit klarer Zielstellung zu einem wirkungsvollen Instrument EcKsten 1999 Die Prinzipien der Allgemeine Modelltheorie sind nicht nur w hrend einer photogrammetrischen Inven tarisierung zu ber cksichtigen sondern wirken sich generell auf alle f r Inventarisierungen vorzunehmen den Modellierungsprozesse aus Gerade die stark wertende Erfassung und Darstellung der Informationen sollte nur unter genauer Kenntnisse der Randbedingungen der Modellierung erfolgen Dabei ist klar herauszuarbeiten niederzulegen und allen Beteiligten zug nglich zu machen unter welcher Zielstellung die Inventarisierung erfolgen soll Nur so kann die starke Wertung bei der Reduktion der Eigenschaften vom Original zum Modell m glichst objektiv und nachvollziehbar durchgef hrt werden Dennoch ist der subjektive Einfluss innerhalb dieser urteilenden Bewertung nicht zu verhindern und wird deshalb durch Angabe der Verfasser der Denkmalinventare auch nach au en kenntlich gemacht BrEuer 1981b 3 3 Anwendung bei restauratorischen Fragestellungen In restauratorischen Zusammenh ngen wird eine Bauaufnahme meist mit dem Begriff Dokumentation bezeichnet Darunter wird nicht nur eine einmalige auszuf hrende Bauaufnahme zu Beginn der Arbeiten verstanden sondern eine Erfassung Analyse und Dokumentation vor wie
246. idimensionalen Fund koordinaten z hlen eine erste Klassifizierung die Beschreibungen der wichtigsten Charakteristika eine fotografische Dokumentation und andere denkbare Angaben zu den objektbezogenen Informationen Da die GIS Systeme auch auf tragbaren Feldcomputern eingesetzt werden k nnen und ber Digitalkameras eine fotografische Online Dokumentation m glich ist sollte die Erfassung ber ein GIS System zum Standard jeder gro en Ausgrabung geh ren Auch wenn die GIS Systeme noch nicht berall als t gliches Arbeitswerkzeug akzeptiert sind l sst sich doch eine zunehmende Verbreitung sowohl zur Denkmalinventarisierung z B BARTOLOTTA et al 2000 DIA 2001 KOBERMAIER 1997 als auch in arch ologischen Projekten z B B HLER et al 1997 ARCH OMAP 2001 WESTCOTT BRANDON 1999 feststellen Eine neue Qualit t erhalten die GIS Systeme durch die Verkn pfung der GIS Funktionalit t mit den M glichkeiten des Internet z B WEBKIS 2001 Durch diese so genannten WEB GIS ist es m glich m glichst vielen Nutzern den Zugang zu den Daten und Analysefunktionen zu gew hren oder bei gro en internationalen Arbeitsgruppen ein verteiltes Arbeiten der einzelnen Projektpartner an ihren jeweiligen Standorten durchzuf hren Diese Art der Datenverarbeitung und bereitstellung bieten sich f r bergeord nete Planungsdaten aus dem Denkmalpflegebereich an die hierdurch m glichst einfach und schnell an der Planung beteiligten Personen und Instit
247. ie Datenaufnahme und auswertung bis zur Ergebnispr sentation angewendet Als Bauaufnahme werden somit alle Abl ufe bezeichnet bei denen vom Originalbauwerk ein Bauwerksmodell entsteht unabh ngig von der Qualit t des Ergebnisses Mit diesem weitgefassten Bauaufnahmeverst ndnis werden die Bauaufnahmemethoden f r die wich tigsten Einsatzgebiete erl utert bewertet und entwickelt Der Schwerpunkt der Ausf hrungen liegt jedoch auf der Anwendung f r die historische Bauforschung Innerhalb dieser Fachrichtung werden besonders hohe Anforderungen an die inhaltliche Vollst ndigkeit und geometrische Genauigkeit gelegt sodass die prinzipiellen Probleme die bei allen Einsatzgebieten der Bauaufnahme auftreten hier besonders deutlich zu erkennen sind und klar herausgearbeitet werden k nnen Um eine umfassende Bewertung der Bauaufnahmemethoden leisten zu k nnen muss das weite Spektrum der Modellierungsvorg nge f r die Bauaufnahme in seinem Anwendungsbezug zu den Fachgebieten wie in den eigentlichen methodischen Fragestellungen entwickelt werden Dabei wird eine integrative Betrachtung der Bauaufnahme vorgenommen bei der die Anforderungen an die Bauaufnahme wie die M glichkeiten der zur Verf gung stehenden Methoden im Gesamtzusammenhang dargestellt werden sollen Um diesen bergreifenden Bezug f r alle an der Bauaufnahme Beteiligten nachvollziehbar aufzeigen zu k nnen ist eine ausf hrliche Aufarbeitung der verschiedenen Teilaspekte der Bau
248. ie Verf gbarkeit ber das Internet kann z B eine 3D Denkmalliste dar ber hinaus einen wesent lichen Beitrag zur Offentlichkeitsarbeit leisten und das Bewusstsein f r die Belange des Denkmalschutzes insgesamt f rdern Erste Entwicklungen eines virtuellen 3D Informationssystems sind z B auf dem Gebiet der 3D Stadt modelle ZLATANOVA GRUBER 1998 f r ein Campus Informationsmodell LAnpes 1999 CISKA 2001 und zur Einrichtung eines Informationssystems f r die Denkmalpflege z B REnunc o B HR 2000 vorgenommen worden Die Verbindung von CAD Programmen mit Datenbanken zu einem Monument Information system einzelner Bauwerke ist im vorausgegangenen Kapitel vorgestellt worden Eine einfache Visuali sierung mit bildbasierten Quick Time VR Szenen kann zwar dem breiten Publikum eine gute Pr sentation ber das Internet bereitstellen doch sind hier die Informationsm glichkeiten sehr beschr nkt vgl BITELLI et al 2000 Gleiches gilt f r Visualisierungen die vorwiegend zur Pr sentation von z B arch ologischen St tten angefertigt werden z B Ioann is et al 2000 4 3 4 Datenstrukturierung und Pr sentation in Geographischen Informationssystemen GIS Die Verkn pfung von geometrischen Daten mit Sachinformationen kann wie in den vorangegangenen Kapiteln erl utert sowohl mit 3D CAD Modellen als auch mit animierten Visualisierung z B durch VRML Modelle realisiert werden Innerhalb der CAD Systeme stehen dabei die Komponen
249. ie den Bauaufnehmenden in langen Messkampagnen zu unabl ssiger Besch ftigung mit dem Bauaufnahmeobjekt zwingt Ganz andere Anforderungen werden an die Bauaufnahme gestellt soll diese in Vorbereitung einer Sanierung einer Umbau oder Erweiterungsma nahme angefertigt werden In diesen Anwendungsfeldern tritt die Erfassung der Bauwerksgeometrie in den Vordergrund die berwiegend zur r umlichen Fest legung der geplanten Ma nahmen ausgef hrt wird Die geometrische Erfassung wird oft von der inhaltlichen Interpretation getrennt die Bauaufnahme liefert ein mehr oder weniger generalisiertes Abbild der an der Oberfl che sichtbaren Geometrieelemente Typische Beispiel sind das Baukonturen erfassende einfache Architektenaufma oder die photogrammetrische Fassadenentzerrung In den letzten Jahren ist mit dem Fortschritt im Computer und Softwarebereich eine in gleichem Ma e umw lzende Entwicklung der geod tischen und photogrammetrischen Bauaufnahmemethoden erfolgt Mittlerweile stehen Ger te und Methoden zur Anwendung bereit mit denen die Bauwerksgeometrie nahezu automatisch bestimmt werden kann und die durch ihr gro es Rationalisierungspotenzial eine hohe Effizienz der Bauaufnahme erm glichen Diese hohe Leistungsf higkeit f hrt zu einem Anwachsen der instrumenten und computergest tzten Bauaufnahmemethoden in nahezu allen Anwendungsfeldern Doch nicht immer sind die modernen Methoden uneingeschr nkt zum Einsatz in der Bauaufnahme geeignet
250. ie und Kulturg terschutz 3 vgl hierzu GR N 1994 5 3 Photogrammetrische Methoden 91 das stereoskopische Messprinzip f r die Bildauswertung genutzt bis schlie lich die moderne Rechner technik numerische L sungen f r die Gleichungen der Zentralperspektive bereitstellte und damit die so genannte analytische Photogrammetrie erm glichte Die digitale Photogrammetrie er ffnete besonders durch ihr Potenzial zur Automatisierung von Messabl ufen vielf ltige M glichkeiten ALBErTZ 1986 die auch und gerade in der Architekturphotogrammetrie neue Anwendungen erschlie en In jedem der ver schiedenen photogrammetrischen Messverfahren wird ein eigener L sungsweg gefunden sodass aus der fotografischen Abbildung die Geometrie des Originals abgeleitet werden kann Im Rahmen aller photogrammetrischen Auswertungen sind grundlegende Prinzipien zu ber cksichtigen und Arbeitsschritte auszuf hren die nachfolgend in ihrem prinzipiellen Charakter erl utert werden Zur erfolgreichen Anwendung aller photogrammetrischen Verfahren muss das Objekt vollst ndig mit ausreichender fotografischer Qualit t aufgenommen und dar ber hinaus ein geometrischer Zusammen hang zwischen Objekt Messbildern und bergeordnetem Koordinatensystem hergestellt werden durch den eine messtechnische Auswertung in der gew nschten Genauigkeit und Vollst ndigkeit erfolgen kann F r die gute fotografische Qualit t bildet eine ausreichende Belichtung des Objektes die notwend
251. ie zur digitalen Zweibildauswertung eingesetzt Das Image Matching zur Ableitung von dreidimensionalen Objektmodellen wird trotz der oben geschil derten Schwierigkeiten zur Erfassung von 3D Architekturobjekten in zunehmendem Ma e eingesetzt Die gro e Nachfrage von 3D Modellen im Bereich der Visualisierung hat die Entwicklung neuer Strategien zur automatischen Erfassung und Modellierung meist geringer Genauigkeit vorangetrieben sodass mittlerweile durch das Image Matching auch befriedigende Ergebnisse f r die gro ma st bige Modellierung zu erzielen sind vgl z B PATIAS TSIOUKAS 1999 POLLEFEYS et al 2000 Die automatische Oberfl chenmodellierung kleiner Objekte wie Statuen oder Bauplastik durch merkmals basierte Bildzuordnung kann zu den photogrammetrischen Standardverfahren gez hlt werden vgl FARADAY 2001 POMASKA 20015 Hierbei werden alle verf gbaren Methoden angewendet von der merkmals basierten Zuordnung nat rlicher Texturen z B IMAGEMODELER 2001 ber das Lichtschnittverfahren z B KREON 2001 MENSI 2001 VI 300 2001 bis zur Auswertung von auf die Oberfl che projizierten Struktur mustern z B EYETRONICS 2001 3D 1500 2001 Abb 5 44 gyptisches Relief erfasst durch Lasertriangulationsverfahren mit einer Aufl sung von 0 1 mm Mens 2001 Ergebnis aller merkmalsbasierten Oberfl chenmodellierungen sind die Koordinaten einer unstrukturierten Punktwolke aus denen das Oberfl chenmodell z B
252. ierbei besonders zu beachten 6 3 Photogrammetrische Objektmodelle als Informationsbasis gro er Bauwerke Die ambivalente Beziehung zwischen der Bauaufnahme und den photogrammetrischen Erfassungs methoden ist in den verschiedenen Zusammenh ngen schon betrachtet worden Der in dieser Beziehung immer wieder hervorbrechende Konflikt ist begr ndet in einer unterschiedlichen Auffassung ber den Wert photogrammetrischer Bilddaten f r eine umfassende Modellierung von Bauwerken Von den Photo grammetern wird die hohe Informationsdichte in Verbindung mit der M glichkeit zur geometrisch Auswertung auf h chstem Genauigkeitsniveau als ausschlaggebendes Kriterium f r die uneingeschr nkte Eignung als Erfassungsmethode f r die Bauaufnahme gesehen Die Bauforscher Denkmalpfleger oder Arch ologen f hren als Grund f r die geringe Eignung der photogrammetrischen Verfahren die Beschr nkung auf eine Erfassung der Objektoberfl chen und die notwendige Trennung von Auswertung im B ro und Bauuntersuchung am Objekt an Dass dieser Konflikt durch geeignete Bauaufnahme strategien nicht nur berwunden sondern zu einer hocheffektiven Bauaufnahmemethode entwickelt werden kann ist in den beiden vorausgegangenen Kapiteln demonstriert worden In den dort angestellten berlegungen wird die Photogrammetrie im Rahmen einer zielgerichteten konkreten Fragestellung eingesetzt bei deren Bearbeitung die zeitliche und rtliche Trennung zwischen photogrammetrischer und inh
253. ierbei ist jedoch darauf zu achten dass der Zollstock am Objekt anliegt oder die Projektion auf die Bezugsebene streng rechtwinklig vorgenommen wird F r Grundrissmessungen darf somit auf keinen Fall auf das Lot als Hilfswerkzeug verzichtet werden bei Ansichten oder Schnitten ist eine Rechtwinkel Lehre einzusetzen Ebenfalls ist sicherzu stellen dass alle Strecken in zur Abbildungsebene parallelen Ebenen gemessen werden Exemplarisch ist eine Messanordnung f r die Grundrissmessung in Abbildung 5 4 skizziert 2 Altar Lars aida d A wer ie s Pa ai an f gt in z e Gr u _ a a hirigin m A _ a z En j 5 rn _ PTA Fa T u r F O o Mern Gi 2 Bu Em Abb 5 4 Grundrissmessung mit Lot und u re Zollstock Die vielfach anzutreffende mit dem Zollstock ausgef hrte additive Messung von Einzelstrecken erlaubt zwar eine gute relative Genauigkeit doch nur eine geringe absolute Genauigkeit da hier systematische Fehler mit aufaddiert werden Eine gute absolute Genauigkeit kann nur sichergestellt werden wenn ein hochgenaues Festpunktfeld als Koordinatenbezugsrahmen verwendet wird und dieses Netz soweit verdichtet ist dass die Messungen im Handaufma auf kleinr umige Bereiche mit dem Radius einer Zoll stockl nge beschr nkt bleiben Werden ausgedehntere Schnurger stnetze als Bezugsrahmen verwendet so kann die absolute Genauigkeit nur in Gr enordnungen von einigen Zentimetern eingehalten werden Obwohl das Einrichten der
254. ige Voraussetzung unabh ngig ob die Speicherung der Bildinformationen auf Glasplatte Film oder digitalem Sensor erfolgt Hierf r sind nicht nur die rtlichen Beleuchtungsverh ltnisse die unter Umst nden durch k nstliche Ausleuchtung verbessert werden m ssen entscheidend sondern auch die Wahl der Lichtem pfindlichkeit des analogen oder digitalen Sensors und die Einstellung von Blende und Belichtungszeit Durch die Blendenwahl wird in Abh ngigkeit von der Objektivbrennweite die Gr e des scharf abzubildenden Objektbereichs Sch rfentiefebereich beeinflusst Die Ausdehnung des Aufnahme bereichs wird durch die Kameraparameter Sensorgr e s und Kamerakonstante c sowie durch die Entfernung y zum Aufnahmeobjekt bestimmt Abb 5 16 In welcher Aufl sung das Objekt durch den fotografischen Prozess aufgenommen werden kann h ngt von der Film bzw Sensoraufl sung wie von dem durch Brennweite und Aufnahmeentfernung definierten Abbildungsma stab ab Werden analoge Bilder unter Einsatz eines Scanners digitalisiert ist die Aufl sung des Scanners entsprechend zu ber cksichtigen Aufnahmeentfernung Kamerakonstante Sensorgr e Strecke im Bild Strecke am Objekt yle S s s m Objektpunkt Bildmittelpunkt Bildhauptpunkt a Zentralperspektive b Bildhauptpunktlage Abb 5 16 Zentralperspektive nach LUHMANN 2000 Durch die Aufl sung wird sowohl die Detailerkennbarkeit der fotografischen Aufnahme wie
255. igen Zusammenhang nicht erkannt werden k nnen obwohl die daf r notwendigen Informationen am Bauwerk zu finden w ren Soll die Bauaufnahme auch in sp teren Zeiten unter anderen Fragestellungen nutzbar sein so muss die Modellbildung m glichst umfassend vorgenommen werden um aus dem Zeitbezug begr ndete Auswirkungen auf das Modellierungsergebnis zu reduzieren Auf eine Trennung in Erfassung und Interpretation ist besonders zu achten F r die Bauaufnahme stellt die Erfassung der Bauwerkseigenschaften auf Grundlage eines Vergleichs ma stabes das Messen eine herausragende Bedeutung dar Die auszuf hrende Vermessung bildet die Basis aller Bauaufnahmeverfahren innerhalb der Bauaufnahmen wird im Bedeutungssinne von modulus am Bauwerk Ma genommen Besonders das Vermessen der geometrischen Eigenschaften nimmt eine zentrale Stellung ein nicht nur weil ein berwiegender Teil der Bauwerksattribute aus geometrischen Gr en besteht Auch die Bewertung aller weiteren Eigenschaften muss im geometrischen Bezug erfol gen ohne r umliche Zuordnung ist jede nicht geometrische Eigenschaft kaum f r die Bewertung im ber geordneten Zusammenhang geeignet Im Abschnitt ber die allgemeine Modellbildung ist alles das was nicht richtig in seiner Eigenschaft modelliert worden ist unter dem Begriff Messungenauigkeit zusam mengefasst worden F r die Bauaufnahme muss die Auswirkung der Messungenauigkeiten noch umfang reicher betrachtet werden Selbst richti
256. immer nur Teilaspekte des Originals abbilden k nnen Wesentliche Gr nde sind die bewusste Auswahl der Objektattribute und eine mit jeder Erfassung verbundene Ungenauigkeit in der Messung Der Zusammenhang zwischen einer Auswahl der Objektattribute und dem Zweck der Modellierung wurde schon herausgestellt Die Notwendigkeit von Messungen im Rahmen von Modellbildungen insbesondere von Bauaufnahmen muss hier nicht n her begr ndet werden doch nicht immer wird erkannt dass Messen nicht nur eine quantitative Erfassung sondern auch die qualitative Beschreibung von Eigenschaften darstellt Allgemein ausgedr ckt kann Messen als der Vorgang beschrieben werden der unter Einsatz eines Werkzeuges die Unterscheidung von verschiedenen Eigenschaften erm glicht Boupon 1991 Entsprechend dieser allgemeinen Definition m ssen alle Attribute des Originals gemessen werden sollten nicht f r alle Eigenschaften Vergleichsma st be existieren muss ein neuer Ma stab zur Bewertung der Attribute entwickelt werden Nur ein Werkzeug ist dabei der sich auf das Vergleichsma Meter beziehende Zollstock mit dem die geometrischen Eigenschaften erfasst werden k nnen Wenn im Zusammenhang von Modellierung auf die Messgenauigkeit eingegangen wird ist neben dem metrischen Quantifizieren auch jede weitere Erfassung von Eigenschaften in ihrer Genauigkeit zu beurteilen Hiernach muss der Begriff Ungenauigkeit nicht nur auf die Qualit t der Messungen bezogen werden son
257. ind kann eine Punktbestimmung auch nach dem Prinzip des Vorw rts einschneidens ausgef hrt werden A Einige Scanner k nnen ber den gesamten Horizont von 400 gon scannen in der Vertikalen werden bis zu 170 gon Scanbereich erzielt NIEMEIER KERN 2001 7 vgl Kap 5 3 2 4 Differentielle Entzerrung 8 Zur Berechnung eines r umlichen Vorw rtsschnitts sind die Formeln des ebenen Vorw rtsschnitts in Verbindung mit denen der trigonometrischen H hen bertragung anzuwenden vgl hierzu auch RESNIK BILL 2000 WITTE SCHMIDT 1991 Hauptanwendungsgebiet des r umlichen Vorw rtsschnitt sind nach wie vor die so genannten Industriemesssysteme 88 5 Methoden der Bauaufnahme l Abb 5 15 R umlicher Vorw rtsschnitt vereinfacht Alle tachymetrischen Messverfahren erm glichen eine wirtschaftliche und schnelle Punktbestimmung die aber unmittelbar weder in ihrer Genauigkeit noch in der Zuverl ssigkeit beurteilt werden kann Das Prinzip des polaren Anh ngens arbeitet ohne berbestimmungen sodass keine Kontrollm glichkeit der einzelnen Punktberechnung gegeben ist Eine Kontrolle auf Zuverl ssigkeit l sst sich nur erreichen wenn derselbe Messpunkt von einem zweiten unabh ngigen Instrument erfasst wird Durch die Signali sierung der reflektorlosen Messungen in Form eines Laserpunktes ist eine Beobachtung von einem zweiten Instrumentenstandpunkt prinzipiell m glich Hierf r k nnen sowohl Theodolite Tachymeter oder auc
258. indr cke und pr gende Erfahrungen hervorgebracht Allen Kollegen der TU Berlin und anderen Mitstreitern auf dem Gebiet der Architekturphotogrammetrie und der Bauaufnahme danke ich f r kritische und anregende Diskussionen nur durch die aufgeschlossene fachliche Zusammenarbeit konnte ich dieses Thema ber den engen Wirkungskreis des oft zitierten universit ren Elfenbeinturms hinaus entwickeln Allen direkt am Promotionsverfahren beteiligten Personen danke ich f r ihre Unterst tzung insbesondere allen drei Gutachtern die mir durch ihre vertrauensvolle und pers nliche Zusammenarbeit in den zur ckliegenden Jahren wesentliche Impulse gaben Mein pers nliches Umfeld in Barmke Dresden Cottbus und anderen Orten stellte jedoch die wichtigste und entscheidende Motivation zum Abschluss dieser Arbeit bereit Herzlichen Dank
259. inschlie lich der Abbildung auf eine Bezugs fl che vorgestellt 4 2 1 Koordinatensysteme Bei der Einf hrung des allgemeinen Modellbegriffs wurde Messen als der Vorgang beschrieben durch den unter Verwendung eines Werkzeuges die Bewertung von verschiedenen Eigenschaften erm glicht wird Handelt es sich bei der Bewertung um eine physikalische Eigenschaft l sst sich aus nachfolgender lexikalischer Definition BRockHAus 1991 des Messvorganges Wesentliches zur Kl rung des Messbegriffs einschlie lich der notwendigen Bezugsgr en gewinnen Messen experimentelles Bestimmen eines Messwertes einer physikalischen Gr e im Verlauf eines Messvorganges wobei ein quantitativer Vergleich der Messgr e mit einer Einheit als Bezugsgr e stattfindet Im einfachsten Fall kann der einzelne Messwert das Messergebnis sein Dieses Darstellungsprinzip wird auch in dem so genannten Level of Detail LoD Verfahren angewendet 42 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung Messen ist somit ein Vorgang der die Bewertung einer Eigenschaft durch ein experimentelles Handeln im Vergleich zu einer fest definierten Bezugsgr e leisten kann Die Bestimmung von geometrischen Gr en erfolgt in der Regel durch das Messen von Strecken und Winkeln Erste Bezugsgr e f r die Streckenmessung ist die Definition der L ngeneinheit Meter und f r die Winkel die verschiedenen Teil ungen eines Vollkreises Mit Hilfe dieser Definition l
260. ipp von Zabern Mainz 2001 S 61 67 164 Literaturverzeichnis STROBEL R BUCH F Ortsanalyse Zur Erfassung und Bewertung historischer Bereiche Landesdenk malamt Baden W rttemberg Arbeitsheft 1 1986 SZAKTILLA S Bauingenieure und Bauaufnahme In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 50 55 TACHYCAD http www kubit de recherchiert 2000 TAJ MAHAL http www intel com apac eng home funstuff tajmahal model htm recherchiert 2001 THEODOROPOULOU I The definition of reference surfaces for architectural photogrammetry International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 2 Amster dam 2000 S 830 837 TOMASZEWSKI A Photogrammetrie und Bauforschung In 100 Jahre K nigliche Me bildanstalt Berlin Deutsche Gesellschaft f r Photogrammetrie und Fernerkundung Wissenschaftliche Jahrestagung Berlin 1985 Frankfurt 1986 S 49 54 TOPCON http www topcon de recherchiert 2000 VIOLLET LE DUC E Dictionnaire raisonn de l architecture francaise du XI au XVI si gle Paris 1854 1868 aufgef hrt in Boudon 1991 VITRUV Baukunst Erster Band Buch 4 Kapitel 1 Artemis Verlag 1987 VI 300 http www minolta de recherchiert 2001 VAN DEN HEUVEL F A Reconstruction from a single Meydenbauer image http www geo tudelft nl frs architec Meydenbaue
261. irtschaftlichkeit ein Verh ltnis zwischen 1 5 und 1 15 einzuhalten C pA 1982 60 Das erste stereoskopische Auswerteger t wurde 1901 von C Pulfrich entwickelt und von der Firma Zeiss Jena produziert ALBERTZ 1999 5 3 Photogrammetrische Methoden 111 Abb 5 36 Stereoskopische Fassadenauswertung Konstanz Rosgartenstra e ECKSTEI 1986 Ebenso h ufig wird die Stereophotogrammetrie zur Modellierung stark deformierter Oberfl chen einge setzt z B KnooP et al 1992 weil hier in einem Arbeitsgang die dreidimensionale Oberfl chenerfassung und die linienhafte inhaltliche Auswertung durchgef hrt werden kann Ein aus stereoskopischen Messun gen abgeleitetes geometrisches Oberfl chenmodell ist f r bestimmte Anwendungsf lle als Bezugsfl che f r entzerrte Darstellungen geeignet vgl WIEDEMANN 1997 Zur Oberfl chenmodellierung von Statuen Bauplastik oder aufw ndigen Stuckornamenten wurde die Stereophotogrammetrie in der Vergangenheit als Erg nzung zur Erfassung im Handaufma eingesetzt z B ECKSTEIN 1986 1997 SCHULTZ 1986 Auch wenn in diesem Bereich verst rkt scannende Lasermess systeme oder photogrammetrische Verfahren in Kombination mit Streifenprojektion Verwendung finden kann die Stereophotogrammetrie nach wie vor von geschultem Personal mit guter Kenntnis der vorherrschenden Stilelemente angewendet werden Das in Abbildung 5 37 dargestellte Beispiel ist einer Ver ffentlichung von G Eckstein EcKstem
262. ische Bauforschung nicht wirtschaftlich durchzuf hren Vgl Kap 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege und Kap 3 2 Anwendung im Rahmen der denkmalpflegerischen Inventarisierung und des arch ologischen Surveys 3 Um eine gr ere Objektivit t und berpr fbarkeit zu erreichen werden Bauaufnahmepl ne z T mit den Originalma en versehen 34 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme Die Forderung nach umfassender vollst ndiger Erfassung wird durch eine gleichzeitig notwendige Auswahl der vielf ltigen Bauwerkscharakteristiken eingeschr nkt Um dem Ziel einer umfassenden baugeschichtlichen Dokumentation gerecht zu werden muss w hrend der Bauaufnahme eine Inter pretation der Bauwerksinformationen vorgenommen werden nur durch eine Reduktion des Inhalts k nnen die wesentlichen Aussagen zum Bauwerk herausgearbeitet werden MADer 1982 SCHMIDT H 1986 Wird die Bauaufnahme als analytischer Vorgang aufgefasst bei dem nicht nur eine naturalistische Erfassung des Bauwerkzustandes erreicht werden soll sondern vor allem eine Bewertung der bauge schichtlich relevanten Informationen zu leisten ist so entsteht im Endergebnis eine auf das Forschungs ziel ausgerichtete subjektive Darstellung Diese Bauaufnahmepl ne zeichnen sich durch eine hohe Reduktion gegen ber dem Original in Bezug auf die offensichtlich erkennbaren Informationen aus Vieles was auf der Oberfl che leicht zu erkennen ist wird aufgrund der fehlenden Relevanz f r den Analys
263. ischer Genauigkeit zum Ziel Die fachbezogenen inhaltlichen Anforderungen bilden den Rahmen in den die Methodenentwicklung angesiedelt ist Ein gleich berechtigtes Nebeneinander von geod tischen bzw photogrammetrischen Methoden mit dem verfor mungsgerechten Handaufma wird in den Bereichen praktiziert in denen geod tische Grundlagennetze unabdingbar sind oder die Objektgr e den Einsatz ber hrungsloser Verfahren erfordert vgl z B SECKEL et al 1983 SCHIRMER ZICK 2000 Die Wechselwirkung zwischen geometrischer und inhaltlicher Auswertung wird nicht immer erkannt und wenn dann nur in Ans tzen w hrend der Auswertung ber cksichtigt Die Ausnahme bilden die Beispiele in denen eine geometrische Auswertung mit den Bed rfnissen der inhaltlichen so eng verbunden wird dass ein integratives Bauaufnahmeprojekt entsteht vgl z B LAGER QVIST 1996 TOANNIDIS et al 1997 HOFFMANN ct al 2000 Grundlage der im Folgenden zu leistenden Methodenbewertung und Strategieentwicklung ist ein Verst ndnis das die Bauaufnahme als komplexen allumfassenden Modellierungsvorgang auffasst bei dem von dem vielschichtigen Originalbauwerk eine auf eine bestimmte Fragestellung ausgerichtete Modellierung vorzunehmen ist Dementsprechend schlie t der Begriff Bauaufnahme nicht nur den eigentlichen Vorgang des Aufnehmens der geometrischen und inhaltlichen Objekteigenschaften ein er wird vielmehr f r den gesamten Arbeitsprozess von der Objektauswahl ber d
264. ist eine Strategie anzuwenden bei der eine Oberfl che soweit in kleinere Teile zerlegt wird bis sie wieder innerhalb einer Fehlertoleranz durch eine bekannten Fl chentyp beschrieben werden kann Diese auch als differentielle Entzerrung bekannte Zerlegung wird zur Herstellung von Orthophotos aus Luftbildern seit mehr als zehn Jahren standardm ig eingesetzt Kraus 1990 48 F r weitere kartographische Abbildungen vgl HAKE GR NREICH 1994 ROBINSON et al 1995 Die Anwendung auf die Abwicklung von Kuppeln mit weiteren Beispielen wird auch bei GUERRA MINIUTTI 2000 behandelt In diesem Zusammenhang wird f r eine parallel in die Grundrissebene projizierte Entzerrung der Begriff Orthophoto benutzt 5 3 Photogrammetrische Methoden 103 Grundlage der differentiellen Entzerrung ist wie bei jeder Einbildauswertung eine geometrische Beschreibung der Oberfl che die in Form eines so genannten Digitalen Oberfl chenmodells DOM vorgenommen wird Abb 5 29 Abb 5 29 Differentielle Entzerrung nach LUHMANN 2000 Innerhalb des DOM werden die Objektpunkte durch die Grundrisskoordinaten auf der Bezugsfl che und senkrecht auf der Bezugsfl che stehende H henwerte beschrieben Damit entsteht eine dreidimensionale Beschreibung der Objektoberfl che in Form von Vier oder Dreiecksnetzen deren Aufl sung entsprech end der Unregelm igkeit der Originaloberfl che gew hlt werden muss Mit bekannter Bezugsfl che und o
265. ist generell die amtliche Niveaufl che zu verwenden Liegen keine Angaben ber amtliche H henpunkte vor sollte ein fester Bezugspunkt f r alle H henmessungen geschaffen werden dessen H henfestlegung willk rlich erfolgen kann Damit aber das H henniveau nicht vollkommen den tats chlichen H hen ber der Bezugsfl che widerspricht k nnen N herungs informationen z B aus einer topographischen Karte beschafft werden oder einfache H hen bertragungen durch barometrische Messungen sowie einfache GPS Messungen ausgef hrt werden Die rechtwinkligen Koordinatensysteme stellen f r die Mehrzahl der Anwendungen der Bauaufnahme die beste Grundlage dar um ein Objekt in seinen geometrischen Eigenschaften beschreiben zu k nnen F r spezielle Problemstellungen kann es aber dennoch sinnvoll sein auf andere Koordinatensysteme zur ck zugreifen So sollten z B bei der Abwicklung von T rmen oder anderen zylindrischen K rpern die Messungen auf ein Zylindrisches Koordinatensystem bezogen werden KARRas et al 1997 4 2 2 Abbildung auf Bezugsfl chen Mit der Wahl des Koordinatensystems ist die Frage nach der Darstellung als Endergebnis der Modellie rung eng verbunden Wird w hrend einer gesamten Bauaufnahme von der Erfassung ber die Modellie rung bis zur Darstellung konsequent mit dreidimensionalen Daten gearbeitet so muss die Entscheidung f r eine Darstellung als letzter Schritt im Modellierungsprozess getroffen werden Hierbei sind sowohl
266. it Eingang in die Berechnung der inneren Orientierung Die automatische Messung von codierten Messmarken als Pass oder Verkn pfungspunke ist in der Architek turphotogrammetrie prinzipiell m glich und wird zum Teil auch angewendet z B WIEDEMANN 2001 Hierdurch wird nicht nur eine Verbesserung in der Genauigkeit der Bildorientierungen erreicht sondern dar ber hinaus eine Verk rzung des Zeitbedarfs f r die Passpunktmessung Durch die Automatisierung wird der eigentliche Messvorgang vom menschlichen Auswerter zum Compu ter verlagert Die Geometriebestimmung wird hierdurch objektiviert die pers nlichen Einstellfehler des Auswerters k nnen das Ergebnis nicht mehr beeinflussen Ist der Messpunkt in mehreren Bildern des Bildverbandes zu messen k nnen gleichzeitig Aussagen zur Messgenauigkeit und Zuverl ssigkeit getroffen werden Wie oben bereits beschrieben ist diese berlegung Grundgedanke des Programm systems DIPAD STREILEm 1998 in dem die Objektauswahl manuell und die eigentliche Messung automa tisch erfolgt Diese Strategie kann sehr effektiv eingesetzt werden wenn sich Bauaufnahmeobjekte durch das Grundelement einer geraden Linien beschreiben lassen Soll jedoch eine verformungsgetreue Erfassung f r die Bauforschung oder Denkmalpflege vorgenommen werden kann dieser halbautomatische Ansatz nicht in jedem Fall eingesetzt werden In diesen Anwen dungsf llen sollen gerade die Abweichungen von der geraden Kante erkannt und modelliert
267. it entsprechender Genauigkeit realisiert wurde Dieses gilt f r den gesamten Verarbeitungsprozess da digitale Pl ne keinem Verzug infolge von Witterungseinfl ssen unterliegen und auch ohne Genauigkeits und Inhalts verlust beliebig viele Kopien der Originaldateien angelegt werden k nnen Mit gleicher Genauigkeit k nnen bildhafte Rasterdaten als neue Ebenen in das System integriert werden Eine typische Anwendung der Kombination von Raster und Vektordaten ist z B die berlagerung eines entzerrten Messbildes mit einer Linienauswertung um so die hohe Informationsdichte des Bildes in Kombination mit der inter pretierenden Auswertung der linienhaften Darstellung f r eine weitergehende Analyse zu nutzen Abb 4 19 Weiterhin kann das Layer Prinzip verwendet werden um erg nzende Detailpl ne in die CAD Zeichnung integrieren zu k nnen ohne die bersichtlichkeit des Gesamtplanes zu gef hrden Immer wenn von einzelnen Objektbereichen Modellierungen gr eren Ma stabes notwendig sind k nnen diese w hrend der Erfassung in separaten Layern abgelegt und bei Bedarf eingeblendet werden Ein vordefiniertes Layer Management f r die arch ologische Aufnahme ist z B in dem Programmsystem Arch oCAD ARCH OCAD 2001 realisiert 3 Dies ist die einfachste Variante des logischen Zoomens wie es in Kap 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme vorgestellt worden ist 58 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung
268. itgestellt werden wenn z B eine Fassaden sanierung ausgef hrt wird eine genauere Grundlage f r eine Mietkostenermittlung bereitzustellen ist oder einfache Sanierungsma nahmen im Rahmen einer Umnutzung notwendig werden Wird bei Neubauten meist eine Fortf hrung der Entwurfsdaten vorgenommen so muss f r Altbauten ein digitaler Datenbestand aufgebaut werden sofern nicht bereits ausreichende digitale Plangrundlagen vorliegen Hierf r k nnen entweder analoge Pl ne digitalisiert werden oder im Rahmen einer Bauauf nahme ist eine Neuvermessung durchzuf hren Anhand der aufgez hlten Beispiele wird deutlich dass bei dieser Art der Bauaufnahme ein Attribut des Originalbauwerks im Vordergrund steht Die Bauwerksgeo metrie ist die wichtigste Eigenschaft die erfasst modelliert und dargestellt werden muss Hierbei ist zwar eine den meisten Anwendungsgebieten der Bauaufnahme vergleichbare Genauigkeit notwendig doch ist die Geometrie ausschlie lich in ihren Hauptelementen zu beschreiben wobei ein hoher Grad an Genera lisierung zugelassen werden kann Damit stehen nicht die architektonischen Besonderheiten im Vorder i vgl Kap 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung 1 cm bis 5 cm N vy 1998 3 2 Anwendung im Rahmen der denkmalpflegerischen Inventarisierung und des arch ologischen Surveys 21 grund die generalisierte Geometrie ist am Bauwerk ohne besonderen baugeschichtlichen Hintergrund zu erkennen und erfordert keine
269. izieren oder k nnen auf der Grundlage des geod tischen bzw photogrammetrischen Fachwissens im Rahmen dieser fachspezifischen Modellbildung ausgew hlt werden Abb 6 1 Durch eine Bauaufnahme soll aber nicht nur der sich augenblicklich darbietende Bauwerkszustand erfasst werden ein wesentliches Ziel ist das Erkennen von zeitlichen Prozessen indem beispielsweise Modifi kationen oder Bauphasen herausgearbeitet werden sollen Wie werden w hrend einer typischen geod tischen oder photogrammetrischen Modellierung zeitliche Fragestellungen bearbeitet In geod tischen und photogrammetrischen Arbeitsfeldern tritt die zeitliche Komponente berwiegend w hrend der Uberwachungsmessung von Punktfeldern oder im Rahmen einer Karten bzw Datenfort 132 6 Bauaufnahmestrategien f hrung auf In beiden F llen kommt der ersten Erfassung eine besondere Bedeutung zu weil sich alle weiteren Messungen auf diese so genannte Nullmessung beziehen Bei berwachungsaufgaben werden die sp teren Folgemessungen in bestimmten Zeitabst nden f r alle Punkte ausgef hrt eine Fortf hrung des Daten oder Kartenbestandes wird immer dann vorgenommen wenn sich gravierende Ver nderungen gegen ber der ersten Erfassung feststellen lassen Durch diese ber die Zeit vorliegenden Daten k nnen die geod tischen und photogrammetrischen Modellierungen zwar f r eine historische Analyse genutzt werden doch ist dieses weder bei der berwachungsmessung noch in der Karten
270. k der Modellierung erzielt werden Es muss weiterhin sichergestellt werden dass durch die Anwendung der Bauaufnahmeverfahren ein Nutzen f r die Untersuchung des Bauwerks gew hrleistet ist Deshalb sollen im Folgenden die Anforderungen an die Bauaufnahme in den unterschiedlichen Anwen dungsgebieten aufgezeigt werden Nur auf Grundlage der genauen Kenntnis ber die Bauaufnahmeziele kann ein optimaler Einsatz der zur Verf gung stehenden Bauaufnahmeverfahren erm glicht werden Sofern n tig werden die Anforderungen vor dem Hintergrund der Allgemeinen Modelltheorie bewertet um Widerspr che aufzeigen und hierdurch die Erfordernisse die f r eine erfolgreiche Anwendung der Bauaufnahmeverfahren notwendig sind deutlicher darlegen zu k nnen 31 Anwendung im Geb udemanagement und f r einfache Sanierungen Die Bereitstellung von Basisdaten als Grundlage f r Planungs und Managementprozesse von Geb uden nimmt mit dem Einsatz moderner Methoden bei Planungsaufgaben dem so genannten Facility Manage ment einen immer breiteren Raum ein Dabei erfolgt die Bauaufnahme als erster und wichtigster Schritt wenn im Rahmen von Geb udemanagementsystemen eine Datenbasis f r bereits bestehende Geb ude geschaffen werden soll Nur auf einer gesicherten geometrischen und inhaltlichen Datengrundlage kann ein Geb ude ber seinen gesamten Lebenszyklus umfassend betreut und bewirtschaftet werden Eine verl ssliche Plangrundlage muss f r Bauwerke ebenfalls bere
271. kalwinkel mit h chst m glicher Genauigkeit bestimmt Abb 5 9b muss anschlie end f r die auszuf hrende Streckenmessung der Reflektor in den Zielstrahl eingeschwenkt werden Abb 5 9c Durch Addition der Reflektorexzentrizit t auf die gemessene Schr gentfernung wird die gesuchte Distanz zum eigentlichen Messpunkt berechnet Da die Verschwenkungen des Reflektors um den Zielstrahl nur eine geringe Auswirkung auf die zu addierende L nge verursachen kann der Objektpunkt bestm glich bestimmt werden Bei einer angestrebten Genauigkeit in der Streckenmessung von 1 cm darf der Reflektor einer L nge von 10 cm maximal um einen Winkel von 27 4 gon und damit um 4 6 cm aus dem Zielstrahl gedreht werden F r die hier beispielhaft gew hlte Reflektorl nge von 10 cm ist der Grenzwert von dem Reflektorhalter sicher einzuhalten und damit der systematische Fehlereinfluss durch eine Verschwenkung des Reflektors w hrend der Messung zu vernachl ssigen 5 2 2 Tachymetrische Verfahren ohne unmittelbare Signalisierungsm glichkeit am Objekt Nicht immer sind alle Bereiche eines Bauaufnahmeobjekts f r Messungen direkt zug nglich Vielfach sind Bauwerke so hoch dass sie weder im Handaufma zu erfassen sind noch mit tachymetrischen Verfahren gearbeitet werden kann die zur Punktsignalisierung am Bauwerk einen Reflektor ben tigen Manche Objekte sind aus Sicherheitsgr nden berhaupt nicht zu betreten Um dennoch eine Vermessung als Grundlage f r die Modell
272. keitsstufen I und II Genauigkeitsstufen III und IV Raumbuchblatt Bauaufnahmeplan Erfassungsgenauigkeit Vergleich skalarer Gr en Polarkoordinatensysteme Polarkoordinatensysteme ohne gegenseitigen Bezug Rechtwinkliges Koordinatensystem bergeordnete Koordinatensysteme Objektoberfl che Bezugsfl che Abbildungsebene Lagefehler f r au erhalb von Bezugsfl chen liegende Objekte Schnurger ste als Koordinatennetze f r die Grundrissmessung Schnurger st f r Ansichten und Schnitte Festpunktfeld Verdichtetes Bezugsnetz Strukturierung und Darstellung von Bauwerksinformationen Strukturierung von Planinhalten durch Variation von Strichst rken und den Einsatz unter schiedlicher Signaturen Vorlageblatt zur Bauaufnahme von Dachst hlen CAD Datenmodell Vereinfachte Erfassung unter Verwendung von Prototypen Layerprinzip Schadenskartierungen nach dem Layer Prinzip Rekonstruktion durch 3D Modelle Beispiele f r realit tsnahe Visualisierungen Prinzipieller Arbeitsablauf zur Erstellung von 3D Modellen und Animationen Objektgeometrie und Sachdaten GIS Objekt Objektartenkatalog Arbeitsablauf Bauaufnahme Architektenaufma Verformungsgerechtes Handaufma Generalisierende und verformungsgerechte Erfassung Grundrissmessung mit Lot und Zollstock 13 14 15 22 23 25 25 29 29 31 33 38 42 42 43 43 44 45 46 48 48 49 50 53 53 54 39 56 57 58 60 62 62 66 67 67 69 12 73 74 75 16
273. kelten Verst ndnis gegen ber dem Original einen reduzierten Inhalt verursacht Dies gilt nicht nur f r die geometrische Richtigkeit sondern auch f r die inhaltliche Aussage da durch die Abbildung auf eine ebene Bezugsfl che wesentliche Informationen verloren gehen k nnen So ist z B eine am Original senk 6 Besonders ist dies z B bei der photogrammetrischen Entzerrung oder der Abbildung von Gew lben zu beachten vgl Kap 5 3 2 Einbildauswertung 4 2 Koordinatensysteme und Bezugsfl chen 47 recht zur Bezugsebene liegende ffnung zwar in ihrer Lage auf der Bezugsfl chen zu modellieren es kann aber keine Information ber die Tiefe der ffnung unmittelbar aus dem Modell abgeleitet werden Von der abgewickelten Fl che kann nicht mehr vollst ndig auf die Beschaffenheit der Originaloberfl che geschlossen werden Die R cktransformation vom Modell zum Original w rde f r die Tiefenstaffelung des Objekts nicht mehr durchzuf hren sein Diese Einschr nkung wird bei vielen Messanordnungen bewusst gew hlt um den Vorgang der Objekt erfassung auf eine Ebene zu beschr nken und damit zu vereinfachen Dies gilt besonders f r die Model lierung ausgedehnter und komplexer Bauwerke bei der eine vollst ndig dreidimensionale Modellierung gar nicht oder nur unter sehr hohem Aufwand zu leisten ist Auch wenn mit modernen CAD Programmen eine dreidimensionale Darstellung prinzipiell m glich ist so wird dennoch vielfach eine Modellierung i
274. kommt es auch darauf an die Anforderungen die an Bauwerksmodelle von der Bauforschung ber das Facility Management bis zur Stadtplanung gestellt werden soweit zu ber cksichtigen dass die Informa tionen eines umfassenden Bauwerksmodells vielf ltig zu verwenden sind Dabei kann es nicht darum gehen f r ein Stadtmodell die Anforderungen der historischen Bauforschung zu verlangen Doch lassen sich beispielsweise in der Konzeption des Datenmodells gemeinsame Anforderungen ber cksichtigen die eine vielf ltige Anwendung der Bauaufnahmemodelle gestatten Um die den Bauwerksmodellen innewohnenden Nutzungspotenziale auch ber den Moment der ersten Erstellung aussch pfen zu k nnen ist die Bauaufnahme als kontinuierlicher Prozess aufzufassen der eine Fortf hrung und Verdichtung des Datenmaterials auf der bestehenden Grundlage erm glicht Hierin kann die Bauwerksgeometrie als Basis f r eine Datenmanagement angesehen werden bei dem die Kompetenz 152 7 Zusammenfassung von Geod sie und Photogrammetrie zur geometrischen Bauwerkserfassung modellierung und darstellung f r ein umfassendes Datenmanagement genutzt werden sollte Das Zusammenf hren der verschiedenen Bauaufnahmeverfahren zu einer methodenintegrierenden und interdisziplin ren Bauaufnahmestrategie kann die Qualit t wie die Nutzungsm glichkeiten von Bauauf nahmeergebnissen wesentlich verbessern und damit einen gro en Beitrag f r die Akzeptanz der Bauaufnahme bei allen bauwer
275. ksbezogenen Fragestellungen leisten 153 Literaturverzeichnis ADDPLAN http www kubit de recherchiert 2000 ALBERTZ J Digitale Bildverarbeitung in der Nahbereichsphotogrammetrie Neue M glichkeiten und Aufgaben Bildmessung und Luftbildwesen 1986 S 34 45 ALBERTZ J 90 Jahre Deutsche Gesellschaft f r Photogrammetrie und Fernerkundung e V In Photo grammetrie Fernerkundung Geoinformation Heft 5 1999 S 293 342 ALBERTZ J WIEDEMANN A Hrsg Architekturphotogrammetrie gestern heute morgen Technische Universit t Berlin Berlin 1997 ALMER A NISCHELWITZER A K 3D Visualisation of leisure amp tourism information based on remote sensing data In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Supplement B5 Amsterdam 2000 S 4 11 ANDRAE W Lebenserinnerungen eines Ausgr bers Berlin 1961 S 78f ARCINFO http www esri com recherchiert 2001 ARCVIEW http www esri com recherchiert 2001 ARCH OCAD http www arctron de recherchiert 2001 ARCH OMAP http www arctron de recherchiert 2001 ARPENTEUR http www arpenteur net recherchiert 2001 ARTESE G ACHILLI V Infrared photogrammetry for the thermal and geometric surveying of a building facade In Optical 3 D measurement techniques Wichmann Verlag 1997 S 259 265 ATKINSON K B Hrsg Close Range Photogrammetry and Machine Vision Whittles Publishing Caithness England 1996
276. l cheneigenschaften nicht ausreichend strukturiert sind kann die Messung im dreidimensionalen stereoskopischen Raummodell manuell vom Operateur ausgef hrt werden Durch die digitale Korrelation lassen sich die Vorteile der f r den Auswerter einfach zu handhabenden monosko pischen Auswertung mit dem stereoskopischen Messprinzip zu einem leistungsf higen Erfassungs werkzeug verbinden das auch von nicht photogrammetrisch gebildeten Personen zu bedienen ist Die Betrachtung des stereoskopischen Modells ist nur aufgrund der Bildtrennung mit den verschiedenen Hilfsmitteln m glich Die technischen M glichkeiten f r den Einsatz von Shutterbrillen zur stereosko pischen Betrachtung und Messung sind durch die Anwendung dieser Technologie auf dem 3D Spielesektor in den vergangenen Jahren erheblich gestiegen Mittlerweile k nnen Shutterbrillen als kosteng nstiges Standardverfahren auf jedem PC eingesetzt werden sodass sich stereoskopische Bilder nicht nur zur Bildauswertung sondern auch f r die anschauliche 3D Visualisierung von historischer Bausubstanz einsetzen lassen z B PomaskA 1999 K nnte bei der Betrachtung eines 3D Modells g nzlich auf Stereoskope Anaglyphen oder Shutterbrillen verzichtet werden lie e sich ohne Zweifel eine Steigerung der Akzeptanz stereoskopischer Verfahren erreichen Erste Entwicklungen in der Bildschirm technik zur dreidimensionalen Betrachtung ganz ohne Hilfsmittel weisen schon heute in die Zukunft BUCHROITHNER 1
277. l durch maschenweise projektive Transformation Messtischphotogrammetrie Nat rliches r umliches Sehen Stereoskopisches Messprinzip Stereoskopische Fassadenauswertung Stereoskopische Auswertung Zuordnung von Bild und Objektpunkten im r umlichen Strahlenb ndel der Mehrbild photogrammetrie Auswerteablauf der Mehrbildphotogrammetrie Mehrbildauswertesystem CDW Kontrollm glichkeit w hrend der Mehrbildauswertung Automatische Merkmalsextraktion Unstetigkeitsstellen an Objektkanten gyptisches Relief erfasst durch Lasertriangulationsverfahren Um 1890 gebaute Messkamera von A Meydenbauer 40 x 40 cm Orangerie im Park Sanssouci in Potsdam von der Me bildanstalt 1912 aufgenommen Geod tische bzw photogrammetrische Modellierungsvorg nge Modellierungsvorg nge historisch ausgerichteter Bauaufnahmen 76 77 77 79 79 81 82 83 84 86 88 91 92 93 93 95 96 97 98 98 100 101 101 102 103 103 104 104 107 108 109 111 111 114 115 116 117 122 123 124 126 126 131 133 168 Abbildungsverzeichnis 6 3 _ Methodenintegrierende interdisziplin re Bauwerksmodellierung 135 6 4 Endergebnis einer interdisziplin r ausgef hrten Bauaufnahme 137 6 5 _ Rohauswertung der geometrischen Bauwerksstrukturen als Kartierungsgrundlage 139 6 6 Punktfeld des verdichteten Bezugsnetzes 139 169 Lebenslauf seit November 2001 Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Sonderforschungsbereich 524 Werk stoffe und Konstruk
278. lbertz J Wiedemann A Hrsg Architekturphotogrammetrie gestern heute morgen Technische Universit t Berlin Berlin 1997 S 29 39 MGISOFT http www mgisoft com recherchiert 2001 MICHELBACHER E Ein neues Tachymeter mit reflektorloser Distanzmessung Zeiss Rec Elta RL In Vermessung und Raumordnung Heft 5 6 1993 S 307 315 MICROPORT http www microport de recherchiert 2001 MORI http www architekturvermessung de recherchiert 2000 M RSCH G Beitrag zur Diskussion In Erfassen und Dokumentieren im Denkmalschutz Schriftenreihe des Deutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band 16 1982 S 60 M SER M et al Handbuch Ingenieurgeod sie Grundlagen 3 Auflage Wichmann Verlag 2000 MR RolleiMetric MR2 Benutzerhandbuch 2 berarbeitete Auflage Rollei Fototechnik Braunschweig 1994 MSR RolleiMetric MSR Version 2 0 Benutzerhandbuch Rollei Fototechnik Braunschweig 1996 M LLER R Zur Geschichte des Modelldenkens und des Modellbegriffs In Stachowiak H Hrsg Modelle Konstruktion der Wirklichkeit M nchen 1983 S 17 86 N VY J Facility Management Springer Verlag Berlin 1998 NIEMEIER W KERN F Anwendungspotenziale von scannenden Messverfahren In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 134 140 NOHLEN K Sehen was man h
279. ldmaterial zur Sanierung oder Rekonstruktion von Bauwerken die konventionellen photogrammetrischen Verfahren einzusetzen Sind die Aufnahmen unter photogrammetrischen Gesichtspunkten angefertigt worden lassen sich die in den vorausgegangen Kapiteln beschriebenen Methoden ohne besondere Modifizierung anwenden Ein wesentliches Problem aller Bilder die nicht in umfassenden photogrammetrischen Messkampagnen gewonnen worden sind besteht in der normalerweise fehlenden inneren und u eren Orientierung der Kameras In den seltensten F llen liegen die Kameraparameter und orientierungen vor oder sind ausreichend Passinformationen am Objekt vorhanden Dies gilt f r die Aufnahmen des Preu ischen Me bildarchivs zu denen keine weiteren Informationen mehr vorliegen ebenso wie f r alle Amateuraufnahmen Die Herstellung eines photo grammetrischen Bildverbandes ist ohne bekannte Kamera oder Objektinformationen nicht durchzu f hren Doch in vielen F llen k nnen diese Informationen indirekt gewonnen werden indem z B Ma e aus eventuell vorhandenen Grundrisspl nen der Bauzeit oder aus Katasterunterlagen gewonnen werden Vielfach sind Teile eines Bauwerks trotz vielf ltiger Umbauma nahmen nicht berformt sodass auch heute noch identische Punkte in den historischen Bildern zu finden sind Sollten die Bauwerke vollst ndig zerst rt sein lassen sich entsprechende Informationen unter Umst nden an zuf llig mit abgebildeten Objekten finden Einfacher ist der
280. ldung kann sowohl auf optischem Wege mit so genannten Entzerrungsger ten Kraus 1990 als auch mit digitalen oder digitalisierten Bildern durch numerische Berechnung der Transformationsparameter und anschlie ender rechnerischer Umbildung jedes Bildpixel in das entzerrte Bild HEMMLEB WIEDEMANN 1997 MARTEN et al 1994 ausgef hrt werden n chster Nachbar 11 2x2 Nachbarschaft g 6 7 10 11 4x4 Nachbarschaft g 1 16 indirekt I A E E Eaa a a direkte und indirekte Entzerrung b Grauwertinterpolation Abb 5 22 Entzerrungsmethoden und Grauwertinterpolation nach LUHMANN 2000 In der praktischen Realisierung der digitalen Entzerrung wird meist die so genannte indirekte Methode angewendet Hierbei wird vom Endprodukt der entzerrten Darstellung ausgegangen die in Pixel mit einer Gr e entsprechend der gew nschten Aufl sung eingeteilt wird Von der Pixelkoordinate des entzerrten Bildes wird mit den inversen Formeln der projektiven Transformation die zugeh rige Position im Originalbild gesucht Da die so berechnete Koordinate im Originalbild nicht genau auf ein Pixel f llt muss aus den der Koordinate benachbarten Pixeln ein Grauwert ausgew hlt werden um diesen in das entzerrte Bild bertragen zu k nnen resampling Hierbei wird entweder das n chste Pixel ausgew hlt oder der gesuchte Grauwert wird aus den benachbarten Pixeln berechnet Abb 5 22 Zur Berechnung des Grauwerts aus den umgebenden Pixeln k nnen verschieden gro
281. le weiteren Detailuntersuchungen bereitstellen Inwieweit die Bauaufnahme diese Funktion erf llen kann h ngt wesentlich davon ab in welcher Form das Ergebnis bereitgestellt wird Das Datenmodell der Bauaufnahme muss so strukturiert sein dass eine Integration aller weiteren Bauwerksuntersuchungen leicht m glich ist Diese Integration muss nicht f r alle Daten der einzelnen Fachmodelle vorgenommen werden Vielmehr kommt es darauf an die wesentlichen Fachinformationen in das bergeordnete Projektdatenmodell zu bernehmen um auf der Grundlage der Ergebnisse der einzelnen Fachdisziplinen eine umfassende Bauwerksanalyse durchf hren zu k nnen Vor dem Hintergrund des bergeordneten Projektzieles ist eine Auswahl der im Kapitel Datenstruk turierung und darstellung eingef hrten Methoden zur Erstellung und Pr sentation von Datenmodellen 2l vgl Kap 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege a vgl Kap 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren 33 Somit sollte jede manuell gezeichnete Bauaufnahme gleich als gescannte Datei in das CAD System eingef gt werden damit auf den Bauwerksbestand jeder Zeit einfach und schnell zur ckgegriffen werden kann 4 Die einzelnen Fachmodelle sind mittlerweile nicht selten so spezialisiert dass die Details nur noch von Experten bearbeitet werden sollten und f r alle weiteren Arbeiten das Surrogat in ein bergeordnetes Projektmodell einzubringen ist Die dabei entstehende Schnittstelle zwischen Fach
282. lichkeiten der fotografischen Abbildung kann aber auch eine Vergr erung des Informationsgehalts im photogrammetrischen Modell gegen ber dem Original erreicht werden Der Mensch ist bei der am Original durchgef hrten Objekterfassung auf die F higkeit seines Auges begrenzt Informationen nur im sichtbaren Bereich des Wellenspektrums wahrnehmen zu k nnen Bei Verwen dung von Infrarotfilm ArTEsE ACHILLI 1997 HERR EZ BOQUERA et al 1997 durch die Kombination von verschiedenen Spektralkan len Heckes 2001 HECKES et al 2000 LERMA et al 2000 oder bei nachtr glicher Anwendung von Bildverarbeitungsmethoden RopenorsT 1997 k nnen zus tzliche Informationen erkannt und z B f r die Steinkartierung die Schadenserkennung oder zur Aufdeckung fr herer Bauzust nde genutzt werden hierdurch wird Unsichtbares sichtbar und das Modell kann mehr Informationen f r den Nutzer als das Original bereitstellen Anwendungen finden diese Verfahren besonders in der Restau rierung oder bei speziellen Fragestellungen in der Denkmalpflege und Bauforschung 4l Besonders eindruckvolle Beispiele f r die Entdeckung von Ritzzeichnungen sind bei F Hinkel HINKEL 1996 und L Haselberger HASELBERGER 1980 nachzulesen Zu den speziellen Anforderungen der Beleuchtung von Schrifttafeln f r die photogrammetrische Dokumentation siehe auch JOBST 1999 7 Wellenl nge von 400 700 nm i vgl Kap 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren 96
283. llten entzerrte Messbilder verwendet werden HEMMLEB et al 2001 Wesentlicher Vorteil dieser Modellierungsstrategie ist die einfache und kosteng nstige Ausf hrung bei voller Dreidimensionalit t des Gesamtmodells Nach der Konstruktion z B innerhalb eines CAD Systems und der virtuellen Animation z B als VRML Modell kann das 3D Modell in allen seinen Teilen begangen werden wobei im Vergleich zu den Panoramen ein besserer r umlicher Eindruck zu vermitteln ist F r weitergehende wissenschaftliche Untersuchungen sind diese 3D Modelle nur bedingt geeignet vor allem weil nicht alle im Modell sichtbaren Informationen als 3D Objekte modelliert sind Dieser Nachteil l sst sich leicht nachvollziehen wird die Generierung von Schnitten aus einem derartigen 3D Modell betrachtet Soll z B ein Schnitt durch die T r einer Fassade verlaufen die im Modell nur durch die bildhafte Information repr sentiert wird so weist der automatisch erzeugte Schnitt an dieser Stelle eine undurchbrochene Wand auf Die aufw ndigste aber aus geometrischen Aspekten genaueste Methode ist die vollst ndige dreidimen sionale Modellierung aller Objekte in einem CAD System In Abh ngigkeit des gew hlten Arbeitsma stabes wird dabei jedes Detail f r sich genommen als dreidimensionales Volumenobjekt modelliert Soweit notwendig k nnen die Oberfl chen erg nzend mit Bilddaten belegt werden um eine realit ts n here Visualisierung herzustellen Durch die umfa
284. logen Arbeitsweise handelt es sich hierbei ebenfalls um ein grafisch orientiertes Vorgehen bei dem der Planinhalt durch verschiedene Zeichnungssymbole differenziert wird Dar ber hinaus kann mit den Signaturen innerhalb der CAD Systeme sehr viel flexibler umgegangen werden da sie im Datenmodell als Attribut des jeweiligen geometrischen Elements gef hrt und somit jederzeit ver ndert werden k nnen So lassen sich z B Linien sehr einfach in ihrer Strichst rke ver ndern um ein neues Planlayout auf der selben geometrischen Grundlage mit wenig Aufwand herstellen zu k nnen Innerhalb der CAD Programmen wird das Folienprinzip in Form der Layer oder Ebenenorganisation als einfachstes objektorientiertes Ordnungssystem eingesetzt Dabei kann sowohl ein einzelnes Objekt als auch eine Gruppe von Objekten in einem Layer zusammengefasst werden sodass eine horizontale Gliederung der Bauwerksinformationen in einer Hierarchieebene zu erzielen ist Abb 4 18 Bauwerk gegliedert in gleichberechtigte Layer Decken Fu b den W nde T ren Fenster Einrichtung Abb 4 18 Layerprinzip Durch beliebiges Ein und Ausblenden von Layern oder Ebenen kann eine Perfektionierung des Folien prinzips erzielt werden bei der in der Regel der geometrische Bezug der einzelnen Ebenen unterein ander genauer als bei einer manuellen Ausf hrung sicherzustellen ist sofern der Raumbezug auch w hrend der Erfassung in Form von zwei oder dreidimensionalen Koordinaten m
285. lynomfunktion die Oberfl che ausreichend genau zu repr sentieren ist muss meist eine gro e Anzahl von Passpunkten bestimmt werden Der hiermit verbundene Aufwand und die Gefahr des so genannten Ausschwingens der Funktion erschwert den praktischen Einsatz dieser Methode HEMMLEB WIEDEMANN 1997 sodass Polynomfunktionen zur Oberfl chenbeschreibung nur selten eingesetzt werden Die zweite Methode bedient sich der projektiven Geometrie die es erm glicht aus nur einem Bild eine dreidimensionale Objektrekonstruktion vorzunehmen STREILEIN VAN DEN HEUVEL 1999 VAN DEN HEUVEL 2001 Auf der Grundlage von parallelen Bauwerkslinien Rechtwinkelbeziehungen sowie anderen geome trischen Zusatzinformationen lassen sich die r umlichen Orientierungen von Fl chen berechnen Das dreidimensionale Raummodell kann anschlie end durch Verschneidung der einzelnen Fl chen gewonnen werden Zum Einsatz kann diese Methode kommen wenn nur ein Bild des zu modellierenden Objektes vorliegt oder sehr einfache Bauwerksmodelle schnell und kosteng nstig erzeugt werden sollen Damit erlangt die Geometriemodellierung auf der Grundlage von Perspektivbeziehungen Bedeutung bei der technisch aufw ndigen und anspruchsvollen Auswertung von Bildmaterial zerst rter Bauwerke Hier liegt oft nur noch eine Aufnahme vor aus der die notwendigen geometrische Informationen zur Rekonstruk tion des Bauwerks gewonnen werden sollen Gleichfalls findet das Verfahren zur einfachen Architek
286. m l sst sich damit eine geometrische Genauigkeit von 1 2 um erzielen Z 7 X gt i FE a Einbildaufnahme b Stereobildaufnahme c Mehrbildaufnahme Abb 5 17 Photogrammetrische Aufnahmeanordnungen F r die eigentliche Auswertung ist aber die Genauigkeit entscheidend die am Objekt erreicht werden kann Durch den Abbildungsma stab sowie die geometrische Anordnung der Aufnahmen um den auszu wertenden Objektbereich wird die Bildmessgenauigkeit in eine dreidimensionale Messgenauigkeit am Objekt bertragen Generell sollte zur Steigerung sowohl der Mess wie der Erfassungsgenauigkeit ein m glichst gro er Bildma stab gew hlt werden Abb 5 16 Bei Anwendung des Mehrbildverfahrens sind die Aufnahmestandorte so zu w hlen dass die am Objekt auftretenden Schnittwinkel der Bildstrahlen dem optimalen Wert von 100 gon nahe kommen und jeder Objektpunkt in mehren Bildern enthalten ist 5 17c Die Anordnung f r den Normalfall der Stereoaufnahme sollte aus zwei parallel ausgerichteten Aufnahmen bestehen deren Abstand untereinander b im Verh ltnis zur Aufnahmeentfernung y die Gr e von 1 5 bis maximal 1 15 einnehmen kann Abb 5 17b C ra 1982 Bei Einbildaufnahmen ist die Bildebene parallel zur Objektebene zu positionieren da hierdurch Verzerrungen klein gehalten werden k nnen und durch diese Anordnung eine gute inhaltliche Auswertung erm glicht wird Abb 5 17a 5 21 Die Anordnung der Aufnahmen unter geometrischen Gesichtspu
287. m Rahmen einer erg nzenden Bauaufnahme werden die Abweichungen oder Besonderheiten in die Vorlage eingetragen z B MADER 1993 In diesen F llen stellt die erste detaillierte Erfassung eines Bauteils die Kartierungsgrundlage f r alle weiteren dar Methodisch gesehen wird w hrend der Ersterfassung ein Modell auch Prototyp genannt in der Stufenhierarchie der Modellierung erzeugt Dieser Prototyp ist in einem zweiten Modellierungsschritt an die individuellen Eigenschaften des Originals anzupassen wobei der Prototyp als erstes Modell durch den erneuten R ckgriff auf das Original in seiner inhaltlichen und geometrischen Aussage verbessert wird u y 7 i j prih ml 1 tl De i i 4 E uw iat F d ms a Vorlageblatt b mit Beobachtungen Erg nzungen Details Abb 4 15 Vorlageblatt zur Bauaufnahme von Dachst hlen MADER 1993 Um noch weiterreichende Informationen im Rahmen einer Bauaufnahme erfassen strukturieren und darstellen zu k nnen lassen sich detailliertere Informationen separat vom urspr nglichen Plan vermitteln Dabei werden besonders interessante Bauwerksinformationen vertiefend untersucht und entweder mit Zeichnungen gr eren Ma stabes erg nzenden Skizzen oder Fotos sowie textlichen Ausf hrungen dargestellt Die Strukturierung erfolgt ber in den Plan eingetragene Markierungen die aus Pfeilen Abb 4 15b Nummern Buchstaben oder jedem anderen Ordnungssystem bestehen k nnen I
288. m Spiegel der technischen Entwicklung In Zeitschrift f r Photogrammetrie und Fernerkundung Heft 2 1994 S 41 56 GR N A B R S BEUTNER S Signals in the Sand 3 D Recording and Visualization of the Nasca Geoglyphs In Photogrammetrie Fernerkundung Geoinformation Nr 6 2000 S 385 398 GRUSSENMEYER P Learning the orientation of a digital photogrammetric stereomodel XXIth Inter national Congress of the International Federation of Surveyors Proceedings of Commission 2 ISBN 0 85406 898 8 1998 S 301 310 GRUSSENMEYER P DRAP P KOEHL M BLAISE J Y Tiphon and Arpenteur Simple photogramme tric software packages for stereoplotting In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5 W11 ISPRS Comm V 5 and V 2 Int Workshop Thessaloniki 1999a S 51 57 GRUSSENMEYER P KOEHL M NOUR EL DIN M 3D geometric and semantic modelling in historic sites In XVII CIPA Symposium Olinda Brasilien 1999b ver ffentlicht auf CD GRUSSENMEYER P DRAP P Teaching architectural photogrammetry on the web with Arpenteur In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B6 Amsterdam 2000 S 102 109 GSCHWIND R G NZL A Was bleibt ist das Umkopieren Ein digitales Langzeitarchiv f r Foto sammlungen Rundbrief Fotografie Sonderheft Nr 3 1997 S 27 30 157 GUERRA F MINIUTTI D The cartographic projections for the representa
289. m konsistenten Messsystem ist die Modellierungsaufgabe mit der sich Geod ten und Photogrammeter durch die Entwicklung neuer Verfahren und Algorithmen besch ftigen Die Modellierung ist dabei der Vorgang der aus den Mess gr en Koordinaten und grafische Darstellungen ableitet die auch bei den ausgedehntesten Bauwerken eine homogene Genauigkeit und Zuverl ssigkeit gew hrleisten So sind denn auch die Anlage von Fest punktfeldern oder die hochgenaue Koordinatenbestimmung von klar definierten Objektpunkten klassische Arbeitsbereiche der Geod sie Hierbei kommt der Punktauswahl keine besondere Bedeutung im Model lierungsvorgang zu da die Objektpunkte entweder vom Anwendungsgebiet unzweifelhaft vorgegeben werden oder sich die Auswahl aus den Notwendigkeiten der Netzgeometrie ergibt Diese Anwendungen k nnen im Sinne der Allgemeinen Modelltheorie nicht als Modellierungsvorg nge eingestuft werden weil der Modellierungsvorgang nur in metrischer nicht aber in inhaltlicher Hinsicht ausgef hrt wird Ein Beispiel f r die Modellierung komplexer Systeme bei geod tischen Fragestellungen ist die Deformationsanalyse bei der auf das Systeme einwirkende Parameter wie Temperatur Niederschlag oder Kr fte erfasst und modelliert werden Die auf der Grundlage dieser Koordinaten weiterf hrende Modellierung kann au er acht gelassen werden wenn kein unmittel barer Zusammenhang zwischen Punktauswahl und Modellierung vorliegt 6 1 Eine methodenin
290. ma geblichen Wichtigkeit der Informationen vorgenommen werden muss Diese einfache Struktu rierung in Form von Weglassen und Betonen kann nicht f r alle Bauwerksattribute eingesetzt werden Die ber die Geometrie hinausgehenden Eigenschaften m ssen z T in komplexen Datenmodellen gegliedert werden um sie f r eine weitergehende Auswertung mit anschlie ender Darstellung nutzen zu k nnen Je h her der Grad an derivativen Operationen im Verlauf der Bauwerksmodellierung ist desto mehr m ssen die erfassten Informationen strukturiert und angemessen pr sentiert werden Somit sind die berlegungen zur Datenstruktur und Ergebnisdarstellung entscheidende Faktoren die Verlauf und Resultat der Bauaufnahme ma geblich beeinflussen k nnen Vor dem Hintergrund des Bauaufnahmezwecks ist die Entscheidung ber eine geeignete Bauaufnahmemethode nur in Abw gung mit den Anforderungen zur Datenstrukturierung und Ergebnispr sentation zu treffen Die Strukturierung und Darstellung kann mit verschiedenen Werkzeugen und Methoden ausgef hrt werden wobei viele der grunds tzlichen Prinzipien unabh ngig vom Darstellungsmedium gelten Begin nend von analogen grafischen Darstellungen ber die CAD basierte Strukturierung mit zwei bzw dreidi mensionaler Darstellung einschlie lich der verschiedenen animierten Visualisierungsm glichkeiten bis zur objektorientierten Modellierung in Informationssystemen werden nachfolgend die wesentlichen Merkmale und Anforderungen
291. meisten Bauaufnahmen in Form von Bildern Pl nen Zeichnungen und Skizzen pr sentiert Hierbei sind von der reinen bild bis zur symbolhaften Darstellung die nur ber eine erkl rende Legende zu verstehen ist alle Abstufungen denkbar In einer fotografischen Abbildung sind viele der am Original sichtbaren Informationen enthalten wobei mit Ausnahme des technisch bedingten Informationsverlustes keine Reduktion w hrend dieser Modellierung der Objektoberfl che zu verzeichnen ist Bei den interpre tierenden Bauaufnahmemethoden wird dagegen eine Darstellung mit geringerer Informationsdichte erstellt F r die interpretierende Modellierung werden auch bei Verwendung der grafischen Modelle die derivativen Operationen eingesetzt wie sie im Rahmen der Allgemeinen Modelltheorie f r die semantischen Modelle formuliert worden sind Hierbei sind in erster Linie die Informationsreduktion die aR vgl Kap 6 2 Praktische Umsetzung einer methodenkombinierenden Bauaufnahmestrategie 52 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung Abstraktion oder Generalisierung sowie die Interpretation zu nennen Diese interpretierende Bewertung der Bauwerkseigenschaften kann auch als Strukturierung nach durch den Bauaufnahmezweck bestimmten Kriterien aufgefasst werden So erfordert die Reduktion der geometrischen Objekteigenschaften in eine punkt oder linienhafte Darstellung eine inhaltliche Strukturierung die nach der f r den Modellierungs zweck
292. mestrategie in der t glichen Bauaufnahmepraxis tats chlich realisiert werden Ist es nicht beispielsweise angesichts des enormen Zeitdrucks bei anstehenden Bauaufnahmeprojekten in der Denkmalpflege utopisch eine grund legende Auseinandersetzung ber die Modellierungsziele zu f hren w hrend der Bauherr lieber sofort mit den Ma nahmen beginnen m chte In diesen Situationen gelingt es sicher nicht immer den Wert einer umfassenden Dokumentation f r den sp teren Bauablauf zu verdeutlichen Oder wie kann es gelingen den in seinen traditionellen Methoden geschulten Bauaufnehmer von der Leistungsf higkeit moderner Methoden zu berzeugen wo doch das angestrebte Ziel auch mit den altbekannten Verfahren zu erreichen ist Noch dazu wo neue Methoden meist neue Investitionen in Ger te und Ausstattung erfordern Dabei darf berdies nicht vergessen werden dass mit zunehmender Technisierung eine weitreichende Spezialisierung verbunden ist die in der Regel nicht mehr von einer Person oder Arbeitsgruppe geleistet werden kann Gerade f r die berwiegend kleinen Firmen die sich in der Bauaufnahme engagieren wird es immer schwieriger alle zur Verf gung stehenden modernen Methoden mit der hinreichenden Kompetenz ausf hren zu k nnen Auf der anderen Seite scheinen die technisch dominierten modernen Verfahren eine schnelle und damit kosteng nstige Bauaufnahme zu erm glichen die dar ber hinaus Daten bereitstellt die durch einen automatischen Da
293. metrische Auswertung unter h chsten Genauigkeitsanspr chen sind die Methoden der Entzerrung nur bedingt einzusetzen Auch wenn alle Auswerteschritte mit h chster Pr zision und Sorgfalt ausgef hrt werden k nnen ist damit keine Gew hr f r eine ebenso hohe geometrische Genauigkeit in der entzerrten Darstellung gegeben weil nicht mit gleicher Zuverl ssigkeit zu garantieren ist dass das Original der gew hlten Bezugsfl che entspricht Die Lage und Form der Bezugsfl che wird abgeleitet aus wenigen St tzpunkten die bei ausreichender Anzahl zwar eine Aussage ber die Genauigkeit zulassen von denen aber nicht automatisch auf die Originaloberfl che geschlossen werden kann Abweichungen von der Bezugsfl che sind vor Ort zu erkennen sofern es sich um Ausbr che Sch den oder hnliche Unregelm igkeiten handelt In der zweidimensionalen Fotografie lassen sich jedoch diese Objektbereiche nicht immer zweifelsfrei identifizieren die Folge sind unbemerkte Lagefehler in der entzerrten Darstellung Um diese vermeidbaren Fehlereinfl sse auszuschlie en sollte bereits vor Ort eine skizzenhafte Erfassung aller Unregelm igkeiten der Objektoberfl chen vorgenommen werden 106 5 Methoden der Bauaufnahme Weit schwieriger sind lokale Deformationen wie Ausbeulen von Ebenen oder wechselnde Radien in Kuppeln wahrzunehmen die vielfach am Objekt visuell berhaupt nicht zu erkennen sind Um derart unregelm ig aufgebaute Objekte durch eine Bezugsfl ch
294. mmer unter einem bestimmtem Zweckbezug und unter den subjektiven wie zeitbedingten Einfl ssen angefertigt wird Damit kann eine vorsorgende Dokumentation nicht den sp teren Anforderungen einer wissenschaftlichen Auswer tung oder einer wiederherstellenden Rekonstruktion gen gen Dies gilt insbesondere f r alle photogrammetri schen Dokumentationsverfahren mit denen ausschlie lich die Objektoberfl che als Bauwerksh lle und nicht die vielschichtigen sich durchdringenden und berlagernden Bauwerksphasen zu erfassen sind Der komplexe Denkmalwert kann durch eine photogrammetrische Dokumentation nicht erfasst werden und ist w hrend einer Rekonstruktion nicht wieder herzustellen Ohne wissenschaftliche Analyse stellt das photogrammetrische Datenmaterial eine Ansammlung von Ph nomenen dar LAGerovist 1996 Die Rekonstruktion ist als konventi oneller Neubau einzuordnen der nur noch als Platzhalter f r die urspr ngliche Denkmalidee stehen kann Hasper 2000 Das Bauwerk ist unwiederbringlich als Zeugnis der Geschichte vernichtet und wird als Rekon struktion in seiner Funktion als Stadtkulisse wiederhergestellt CrAmer 1988 F r diese Aufgabe reichen aber in der Regel ein paar konventionelle Fotografien die ungef hren Ausma e und eine solide Kenntnis der Hand werker ber die Formensprache der zu rekonstruierenden Bauornamentik Dennoch kann die Photogrammetrie auch auf diesem Sektor Wesentliches leisten indem die photogrammetri schen Me
295. mmetrischen Bauaufnahme Architektur Photogrammetrie II Landeskonservator Arbeitsheft 17 Rheinland Verlag K ln 1976 S 103 107 JARNACH M Einsatz eines Laser Scanners in der Denkmalpflege In H nerfeld L Kupp W Vollbracht R Red 78 Deutscher Geod tentag in Mainz Schriftenreihe des DVW Band 12 1994 JOBST M The photogrammetric documentation of epigraphs with small format cameras In XVII CIPA Symposium Olinda Brasilien 1999 ver ffentlicht auf CD JORDAN W Handbuch der Vermessungskunde Verlag Metzler schen Buchhandlung Karlsruhe 1877 159 KAHMEN H Vermessungskunde Verlag de Gruyter Berlin 1993 KARRAS G E PATIAS P PETSA E Digital monoplotting and photo unwrapping of developable surfaces in architectural photogrammetry In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXI Part B5 XVIII ISPRS Congress Vienna 1996 S 290 294 KARRAS G E PATIAS P PETSA E KETIPIS K Raster projection and development of curved surfaces In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 179 185 KEHNE G RUNNE H Geb udeinformationssysteme aus geod tischer Sicht Zeitschrift f r Vermes sungswesen Jg 118 1993 S 450 455 KEHNE G Beitr ge zum Einsatz tachymetrischer Verfahren in der Bauaufnahme Geod tische Schriftenreihe der TU Braunschweig Nr 9 1989 KERN F Bauaufnahme der Sy
296. modell und Projektmodell muss die notwendigen Informationen transportieren ohne berfl ssiges in das Projektmodell zu bernehmen Soweit m glich ist eine automatische Aktualisierung vorzunehmen damit Fachmodelle und Projektmodell immer im aktuellsten Stand gehalten werden k nnen 6 4 Erg nzende Aspekte einer umfassenden Bauaufnahmestrategie 147 vorzunehmen Bei dieser Entscheidung sollte ber das Prim rziel der Bauaufnahme hinausgeblickt und ein Datenmodell gew hlt werden das flexibel genug ist um auch noch nicht abzusehende Informationen integrieren zu k nnen Im Sinne einer an Hypothesen ausgerichteten Projektphilosophie vgl Abb 4 26 muss das Datenmodell der Bauaufnahme so strukturiert sein dass durch neue Erkenntnisse verursachte Ver nderungen leicht vorzunehmen sind Bei heutigem Stand der Technik wird es sich dabei berwiegend um CAD Modelle handeln die sich weiterentwickelnden M glichkeiten von GIS Systemen und datenbankbasierter 3D VRML Modelle werden hierf r in der Zukunft verst rkt genutzt werden k nnen Insbesondere f r das Management von gro en Baudenkmalen oder ganzen Geb udeensembles sollten die Analyse und Pr sentationsm glichkeiten von GIS Systemen st rker verwendet werden um die vielf ltigen Einzelaspekte strukturieren und f r den Entscheidungsprozess nutzen zu k nnen Doch nicht immer wird ber die Art und den Umfang von Bauaufnahmen aus inhaltlichen berlegungen entschieden Zunehmend beeinflusse
297. mplexen dreidimensionalen Voxelmodell belegt Die methodischen Bauaufnahmestrategien werden in diesem Anschnitt insbesondere f r alle historisch ausgerichteten Bauaufnahmen entwickelt Gleichzeitig lassen sich aber die prinzipiellen Erkenntnisse auf alle anderen Bauaufnahmebereiche bertragen Um jedoch die Akzeptanz der Bauaufnahme in den vielf ltigen Anwendungsgebieten insgesamt zu verbessern und dadurch die M glichkeiten einer methodenkombinierenden interdisziplin ren Bauaufnahme in der t glichen Praxis der vielf ltigen Bauwerksdokumentation zu nutzen sind ber die methodischen Fragen hinausgehende Aspekte im Rahmen einer umfassenden Strategie zu ber cksichtigen Diesem Ziel sollen die abschlie enden Betrach tungen ber die Einordnung der geometrischen Bauaufnahme in das weite Feld der Bauwerksunter suchung dienen 6 1 Eine methodenintegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie Das Kapitel zur allgemeinen Modellbildung schlie t mit der Feststellung dass zwei an die Bauaufnahme gestellte Anforderungen offensichtlich nicht miteinander vereinbar sind Zum einen wird von der Bauauf nahme gr tm gliche Objektivit t verlangt um eine breite und vielf ltige Nutzung der Bauaufnahme ergebnisse zu erm glichen das durch die Bauaufnahme erstellte Modell soll dem Original m glichst umfassend entsprechen Zum anderen ist die Modellierung w hrend der Bauaufnahme nur durch eine Bewertung der am Original abzulesenden Informationen du
298. n ber die Datenstruktur und Pr sentationsform auf der Grundlage der Erfassungsergebnisse getroffen und nicht nach den Notwendigkeiten der Modellierungsziele entwickelt werden Die mit der Datenstrukturierung und darstellung verbundenen Anforderungen und M glichkeiten sind zu Beginn der Bauaufnahme unter Ber cksichtigung der Modellierungsziele zu bewerten um die Bauaufnahmemethode insgesamt zu opti mieren Diese Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung werden ausf hrlich aufgearbeitet wobei die daraus abzuleitenden Auswirkungen auf die Bauaufnahmemethodik vor dem Hintergrund der ver schiedenen Anwendungsgebiete und Bauaufnahmeverfahren dargelegt werden 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme Die an die Bauaufnahme gestellten Genauigkeitsanforderungen wirken sich in geometrischer wie inhalt licher Hinsicht unmittelbar auf die Qualit t und damit auf den Nutzen der Modellierung aus Durch die Definition der Genauigkeitsanspr che wird der Arbeitsma stab festgelegt und mittelbar eine Vorent scheidung ber die einzusetzenden Bauaufnahmemethoden getroffen Wird eine hohe Modellierungs genauigkeit verlangt k nnen bestimmte Mess und Erfassungsmethoden bei der Entscheidungsfindung zur Verfahrenswahl nicht ber cksichtigt werden Wird dagegen nur eine geringe Anforderung an die Genauigkeit der Erfassung gestellt sind Details unter Umst nden in ihrer Geometrie und damit auch in der inhaltlichen Aussage nicht mehr zu
299. n Der Vermessungsingenieur Heft 5 1994 S 216 221 KOLDEWEY R Aufgeschrieben von Oscar Reuther Erinnerungen an Robert Koldewey In Koldewey Gesellschaft Hrsg Festschrift zum 80 Geburtstag von E W Andrae Karlsruhe 1955 S 31 34 KOPPE R Zur Geschichte und zum gegenw rtigen Stand des Me bildarchivs In Albertz J Wiedemann A Hrsg Architekturphotogrammetrie gestern heute morgen Technische Universit t Berlin Berlin 1997 S 41 57 KORTE M H Neue Techniken der Bauaufnahme In Bauwelt Heft 33 1988 KORTE M H Erfassungstechniken f r die ma lich graphische und alphanumerische Bestandsauf nahme In Schrader B Red Geb udeinformationssysteme Schriftenreihe des DVW Band 19 1995 S 111 124 KOTOWSKI R PEIPE J WESTER EBBINGHAUS W Ein Beispiel f r die gemeinsame Ausgleichung photogrammetrischer und geod tischer Beobachtungen Arbeiten an der Basilika di San Francesco in Sienna In 100 Jahre K nigliche Me bildanstalt Berlin Deutsche Gesellschaft f r Photogrammetrie und Fernerkundung Wissenschaftliche Jahrestagung Berlin 1985 Frankfurt 1986 S 121 125 KOTOWSKI R PEIPE J WESTER EBBINGHAUS W Bundle triangulation in architectural photogram metry The basilica of San Francesco in Siena In Photogrammetric Record 12 72 1988 S 857 871 KRAUS K Photogrammetrie Band 1 Ferd D mmlers Verlag Bonn 1990 KREON http www kreon3d com recherchiert 2001 KRESSE W
300. n definierten Schnitten vorgenommen Eine Beschr nkung der Modellierung auf ausgew hlte Schnitt ebenen gestattet die Konzentration auf bauwerkstypische Charakteristika und wesentliche Inhalte die besser herausgearbeitet und deutlicher aufgezeigt werden k nnen F r viele Zwecke ist die Erfassung in Schnitten auch deshalb vorteilhaft weil Objektbereiche nicht immer mit gleicher Relevanz in dreidi mensionalen Koordinaten modelliert werden m ssen Eine Modellierung im L ngs oder im Querschnitt kann f r den Zweck ausreichend sein und ist manchmal die einzige M glichkeit um wichtige von unwichtigen Informationen trennen zu k nnen Der Verlust der dritten Dimension wird zu Gunsten der Betonung einer bestimmten inhaltlichen Aussage aufgegeben 4 2 3 Realisierung von Koordinatensystemen Mit dem Begriff Realisierung wird im Zusammenhang von Koordinatensystemen die physikalische Repr sentation eines Bezugssystems am Bauaufnahmeobjekt verstanden F r die polaren Koordinatensysteme wird die Realisierung durch Aufstellen des Messger tes und das Festlegen einer Bezugsgeraden vorgenommen Auf diesen Vorgang muss hier nicht weiter eingegangen werden Rechtwinklige Koordinatensysteme lassen sich grunds tzlich durch zwei verschiedene Arten am Objekt festlegen Entweder werden die Koordinatenachsen bzw dazu parallele Geraden direkt am Objekt markiert oder ein Festpunktfeld wird eingerichtet dessen Punkte im Bezugssystem bestimmte Koordi naten auf
301. n Basen unter gleichwie Schuhe brachten am Kapitel Schnecken an gleich Haarlocken die zu beiden Seiten hernider hangen Vielfach sind Begriffsbedeutungen ber die Jahrhunderte vollst ndig verloren gegangen und m ssen aufwendig recherchiert werden So ist z B in einer Erbbauurkunde aus dem Jahre 1785 der Begriff B hn f r das Obergeschoss verwendet worden Knoor et al 1992 8 Neben dem Einfluss der Entstehungszeit sind verschiedene andere Gr nde f r eine verf lschte Darstellung in historischen Pl nen und Bildern zu nennen KnoEPFLi 19766 vgl hierzu Kap 6 4 Erg nzende Aspekte einer umfassenden Bauauf nahmestrategie Im Zusammenhang von Bauaufnahme und Denkmalpflege schreiben K Bingenheim und E Hadler BINGENHEIMER HADLER 1993 Doch das Erkennen dieser Fehler gemeint sind in der Vergangenheit gemachte Fehler bei der Sanierung von Baudenkmalen berechtigt nicht zu der Annahme wir k nnten es besser und w rden bestimmte Fehler nicht mehr machen wir machen andere 20 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme In den unterschiedlichsten Disziplinen findet eine Auseinandersetzung mit gebauten Objekten statt wobei das besondere Fachinteresse vom kleinsten Bauwerksdetail bis zu gro fl chigen Geb udeensembles reichen kann F r die meisten Fragestellungen m ssen unabh ngig von der Objektausdehnung geome trische wie inhaltliche Basisdaten als Grundlage weiterer Untersuchun
302. n Bauwerk k nnen Archivmaterial oder andere Quellen erg nzend liefern Die Liste der Eigenschaften die einem Bauwerk zugeordnet werden k nnen lie e sich beliebig erweitern ohne dass ihre Vollst ndigkeit a priori als gesichert gelten kann Alle mit einem Bauwerk verbundenen Eigenschaften k nnen als Attribute des Bauwerks bezeichnet werden Die Qualit t eines Bauwerksmodells wird sowohl von der Struktur des Originals als auch von den Randbedingungen im Modellierungsprozess beeinflusst Soll das Modell seine Funktion als objektiver Informationstr ger erf llen muss eine genaue Kenntnis ber die Zusammenh nge beim bergang vom Original auf das Modell vorliegen Diesem besseren Verst ndnis des Modellierungsvorgangs soll der nachfolgende Abschnitt ber den allgemeinen Modellbegriff in seiner wissenschaftstheoretischen Bedeutung und seiner Relevanz f r die Bauaufnahme dienen Dabei wird keine differenzierte Auseinandersetzung mit diesem selbstst ndigen Forschungsgebiet vorgenommen vielmehr werden einige f r die nachfolgenden Betrachtungen wichtige Aspekte herausgegriffen Probleme der Wahrnehmung oder Wissensvermittlung werden erg nzend ange sprochen soweit sie f r den Vorgang der Modellierung wichtig sind Der Betrachtung der bergeordneten Prozesse die auf die Modellbildung vom Original zum Modell einwirken soll hier die gr te Aufmerksamkeit geschenkt werden da besonders der Modellbegriff f r die Bewertung der verschiedenen Baua
303. n Burgen und Schl ssern mittels einer elektronischen Datenbank In Denkmalpflege und computergest tzte Dokumentation und Information Schriftenreihe des Deutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band 44 1992 S 83 87 163 SCHIRMER W ZICK W berlegungen zur Absteckung des Bauwerks auf der Baustelle und zu den verwen deten Ma einheiten In SCHIRMER W Castel del Monte Verlag Philipp von Zabern Mainz 2000 S 84 94 SCHMIDT H Bauaufnahme Die Entwicklung der Methoden im 19 Jahrhundert In Wenzel F Hrsg Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke Baugef ge Konstruktionen Werkstoffe Sonderforschungs bereich 315 Jahrbuch 1986 Universit t Karlsruhe S 23 69 SCHMIDT H Zusammenfassung In Bauaufnahme Befunderhebung und Schadensanalyse an histo rischen Bauwerken Sonderforschungsbereich 315 Arbeitsheft 8 Universit t Karlsruhe 1988 SCHMIDT H Kloster Maulbronn Bauaufnahme und Bestandsdokumentation In Wenzel F Hrsg Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke Baugef ge Konstruktionen Werkstoffe Sonder forschungsbereich 315 Jahrbuch 1993 Universit t Karlsruhe S 255 268 SCHMIDT W Das Raumbuch In Bauaufnahme Befunderhebung und Schadensanalyse an histori schen Bauwerken Sonderforschungsbereich 315 Arbeitsheft 8 Universit t Karlsruhe 1988 SCHRADER B Red Geb udeinformationssysteme DVW Schriftenreihe Band 19 Stuttgart 1995 SCHULLER M Historische Bautechnik und
304. n M glichkeiten der Pr sentation und auch der Verkn pfung mit weiteren externen Daten zu nutzen 15 Nach S El Hakim sind nur 1 6 der Voxel mit Informationen belegt EL HAKIM et al 1998 I Dass es nicht immer einfach ist aus zweidimensionalen Schnittpl nen auf den ersten Blick die verschieden gestaffelten Objektbereiche zu erkennen mag die Abbildung 4 14 verdeutlichen u vgl Kap 4 3 3 3D Visualisierungen und Animationen 6 4 Erg nzende Aspekte einer umfassenden Bauaufnahmestrategie 145 Nicht zu untersch tzen sind aber die Schwierigkeiten die mit dem Aufbau eines hochaufl senden Voxel modells verbunden sind Auch wenn die hohe Aufl sung nur f r die Oberfl che realisiert werden muss entstehen dennoch sehr viel gr ere Dateien als dies z B bei der Kombination von Bilddaten mit CAD Modellen geringer geometrischer Aufl sung der Fall ist Die Kombination der Voxelgeometrie mit den hochaufl senden Bilddaten erfordert aufw ndige Algorithmen um die Grauwertinformation des Bildpixels dem entsprechenden Voxel zuordnen zu k nnen vgl EL HAk m et al 1998 Insgesamt ist zu verifizieren ob die Kombination einer anschaulichen dreidimensionalen Visualisierung mit der hoch genauen dreidimensionalen Auswertbarkeit den Aufwand zur Erstellung eines Voxelmodells rechtfertigt oder ob eine Trennung zwischen niedrigaufl sender Visualisierung und hochaufl sendem photogramme trischen Datenmaterial aufrechterhalten werden s
305. n Wirklichkeit kleine Vor bzw R ckspr nge in der Fassaden gliederung enthalten sind oder die Fassaden anderweitig deformiert sind Zur L sung kann hier die Ebenendefinition so weit in ihrer Ausdehnung verkleinert werden bis die Ebene das Original hinreichend genau repr sentiert Ist dies nicht m glich m ssen durch Messung von homologen Punkten in mindestens zwei Bildern die Punktkoordinaten direkt berechnet werden Neben dieser Auswertestrategie die Messung vom Original auf eine Bezugsfl che zu verlagern kann die Mehrbildauswertung weiterhin mit einer stereoskopischen Erfassung kombiniert werden um einerseits durch nur einen Messvorgang eine effektive Erfassung sicherstellen andererseits aber auch unstruk turierte Bereiche auswerten zu k nnen Auch hier dient die Mehrbildauswertung in Kombination mit der B ndelblockausgleichung der L sung von unbekannter innerer und u erer Orientierung Ist dieses Problem gel st k nnen aus den beliebig angeordneten Bildern Stereopaare berechnet werden in denen dann die inhaltliche Interpretation vorgenommen werden kann Anwendung findet dieses Vorgehen entweder mit dem vordringlichen Ziel eine stereoskopische Auswertung durchf hren zu wollen ARPENTEUR 2001 GRUSSENMEYER 1998 PITSCHKE GORNY 1993 oder aber als erg nzendes Hilfsmittel in einem berwiegend mehrbildorientierten Auswertekonzept PHipras 2001 Unter Verwendung von automatischen Bildverarbeitungsalgorithmen kann eine Mehrbild
306. n der Regel vom Reflektorhalter nur abgesch tzt werden und ist somit nicht mit h chster Pr zision einzurichten Damit ist die Messgenauigkeit der 15 Die Messung des rechten Winkels durch die Verwendung eines Winkelprismas oder anderer Verfahren ist f r die Vielzahl von im Rahmen einer Bauaufnahme zu bestimmenden Punkten nicht wirtschaftlich durchzuf hren 80 5 Methoden der Bauaufnahme Punktbestimmung nicht nur von der Leistungsf higkeit des Tachymeters abh ngig sondern auch vom Einhalten der geometrischen Zwangsbedingung des rechten Winkels Soll eine Messgenauigkeit von 1 cm sichergestellt werden ist bei einer L nge der Exzentrizit t von 10 cm 50 cm oder 2 m der rechte Winkel mit einer Genauigkeit von 6 4 gon 1 3 gon oder 0 3 gon einzuhalten Diese hohen Anfor derungen an die Realisierung des rechten Winkels zeigen deutlich dass eine derartige Messanordnung bei der Punktbestimmung nur in Ausnahmef llen mit geringen Genauigkeitsanspr chen gew hlt werden sollte F r gro e Arbeitsma st be 1 50 1 25 und gr er ist auch der Einsatz der so genannten Geb ude reflektoren nur unter h chster Sorgfalt in der Handhabung durchzuf hren besser sollte jedoch eine Messstrategie angewendet werden die ohne Geb udereflektor auskommt vgl unten hnliches gilt f r die Verwendung von Reflektorst ben mit denen ein Reflektor in einer bestimmten H he ber dem eigentlichen Messpunkt anzumessen ist Obwohl die Reflektorst
307. n sind im gesamten photogrammetrischen Arbeits prozess anzutreffen von der R amp seaukreuzmessung als eine Grundlage zur Berechnung der inneren Orientierung bis zur Interpretation von Bildinhalten durch multispektrale Klassifizierungen oder Bildseg mentierungen Bevor im Folgenden einige typische Anwendungen automatischer Verfahren vorgestellt werden soll einleitend das allen automatischen Methoden zu Grunde liegende Messprinzip erl utert werden um die mit den Verfahren verbundenen besonderen Schwierigkeiten in der Architekturphotogrammetrie aufzei gen zu k nnen Digitale Bilder sind aus einer geordneten Menge von Bildelementen Pixeln zusammengesetzt deren Gr e durch die Aufl sung des verwendeten Sensors oder Scanners bestimmt wird Neben der geometri schen Information zeichnet sich jedes Pixel durch seine radiometrische Eigenschaft aus d h im digitalen Bild sind zu jeder Pixelkoordinate entweder Grauwerte oder Farbinformationen gespeichert Zur automa tischen Auswertung der Bildinhalte m ssen die gesuchten Merkmale aus den radiometrischen Informatio nen einer Gruppe von Pixeln abgeleitet werden Merkmale sind entweder k nstliche bzw nat rliche Objektpunke oder im Bild zu erkennende Kanten aber auch Regionen gleicher Grauwertverteilungen die mit keiner semantischen Bedeutung zu verbinden sind Um die Bildposition eines gesuchten Merkmals in 7 Dies gilt insbesondere f r die CAD Befehle ortho fang etc 122 5 Metho
308. n wirtschaftliche Notwendigkeiten die Entscheidungsfindung was nicht selten dazuf hrt dass ein m glichst kosteng nstiges Architektenaufma geringer Qualit t als ausreichende Grundlage f r weitergehende Ma nahmen angesehen wird Nicht selten werden v llig fach fremde Personen mit Zollstock und Skizzenpapier ausgestattet um die scheinbar einfache Aufgabe eines Bauaufma es zu bearbeiten Vor diesem Hintergrund scheint die h ufig gef hrte Auseinandersetzung ob das verformungsgerechte Handaufma oder aber eine tachymetrische bzw photogrammetrische Bauaufnahme wirtschaftlicher auszuf hren sei keine hohe Relevanz zu besitzen Die in diesem Zusammenhang zu findenden konkreten Aussagen oder Vergleiche ber die Kosten der Bauaufnahme z B DZIERZON 1990 HEILIGER 2000 MADER 2001 MAGERL 1982 STREILEIN 1998 sind schwer einzuordnen weil hierbei zwar die Kosten f r das Bauauf nahmeverfahren beziffert werden aber nicht der Wert einer qualit tsvollen Bauaufnahme f r den Unter suchungszweck ber cksichtigt wird Ohnehin kann die im Kapitel Eine methodenintegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie festgestellte hohe Effektivit t nicht nur f r die geometrische und inhaltliche Erfassung gelten sondern darf ihre G ltigkeit auch unter finanziellen Gesichtspunkten bean spruchen So geht es einerseits vielmehr darum potenziellen Auftraggebern durch berzeugungsarbeit den Wert einer hochwertigen Bauaufnahme als Planungsgrun
309. nagoge W rlitz mittels reflektorloser Polaraufnahme In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 198 205 KLEINMANNS J Die restauratorische Untersuchung in der historischen Bauforschung Methoden und Aufgaben In Wenzel F Hrsg Erhalten historisch bedeutsamer Bauwerke Baugef ge Konstruk tionen Werkstoffe Sonderforschungsbereich 315 Jahrbuch 1993 Universit t Karlsruhe 1993 S 1 26 KNOEPFLI A Erl uterungen zu den Methoden der Ortsbild Inventarisation In Ortsbild Inventarisation Aber wie Institut der ETH Z rich Band 2 1976a KNOFPFLI A Historische Plan und Bilddokumente In Ortsbild Inventarisation Aber wie Institut der ETH Z rich Band 2 1976b KNOOP G NUSSBAUM N JACOBS U Bauforschung Dokumentation und Auswertung Arbeitsheft 43 Rheinisches Amt f r Denkmalpflege K ln 1992 KOBERMAIER F The Vienna protection zone scheme In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 28 40 KOCH R POLLEFEYS M VAN GOOL L 3D Oberfl chenrekonstruktion aus unkalibrierten Bildse quenzen Deutsche Gesellschaft f r Photogrammetrie und Fernerkundung Jahrestagung 1999 Essen S 293 300 K HLER M Einige theoretische Grundlagen f r die reflektorlose Messung mit dem Zeiss Tachymeter Rec Elta RL I
310. naus wird jedes Verfahren in seinem Nutzungspotenzial f r die Bauaufnahme bewertet Abschlie end wird eine methodenintegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie formuliert in der vor dem Hintergrund eines methoden bergreifenden Modellierungsverst ndnisses die St rken der einzel nen Bauaufnahmemethoden zu einem umfassenden Bauaufnahmekonzept zusammengefasst werden um alle zur Verf gung stehenden Ressourcen nutzbringend in die Bauaufnahme einbringen und letztlich eine h here Qualit t der Bauaufnahme in allen Anwendungsbereichen sicherstellen zu k nnen 2 1 Der allgemeine Modellbegriff 11 2 Vom Original zum Modell Die Verwendung des Modellbegriffs in architektonischen Zusammenh ngen erfolgt in der Regel ohne R ckgriff auf einen modelltheoretischen Hintergrund in sehr praktischer Art und Weise Fast ausnahms los werden in der Architektur Modelle zur Veranschaulichung von Ideen im Entwurfsprozess eingesetzt In der kreativen Entwurfsphase dient das gebaute Modell dem Architekten als Realisierung seiner Entwurfsideen die nach au en vermittelt werden m ssen um einerseits eine Darstellung des Entwurfs pr sentieren zu k nnen und andererseits mit Hilfe des Modells den Entwurf weiterentwickeln zu k nnen Die gleiche Funktion erf llt das Modell wenn es nicht als reales dreidimensionales Objekt gebaut sondern als virtuelles Computermodell oder in Form von zweidimensionalen Pl nen ausgef hrt wird Die Bauaufnahme wird vielfac
311. nauswertung oder entzerrung vergeben Es ist m glich dass beide Ergebnisse f r eine denkmalpflegerische Bewertung nicht ausrei chend sind und deshalb im traditionellen Handaufma erneut erstellt werden m ssen F r die statische Beurteilung sind wieder eigene Grundlagen zu erfassen und die Planung des bauausf hrenden Ein Problem w hrend des Einsatzes moderner geod photogr Methoden in der Bauforschung ist darin zu sehen dass der Bauforscher nicht immer in der Lage ist die geod photogr Produkte in ihrer Qualit t zu beurteilen Um dieses zu verhindern reicht es nicht aus Punktkoordinaten mit statistischen Genauigkeiten anzugeben sondern es muss vielmehr eine berpr fung erm glicht werden die der Bauforscher mit seinen Methoden leisten kann Dies k nnen einerseits Kontrollmessungen am Objekt sein andererseits lassen sich z B Schnitte gut durch den Vergleich mit den dazugeh renden Grundrisspl nen verifizieren Dies kommt der traditionellen Arbeitsweise eines Bauforschers nahe bei der aus den Grundrisspl nen die Schnitte abgeleitet werden Entstehen Grundrisse und Schnitte unabh ngig voneinander ist durch den Vergleich eine wirkliche Kontrollm glichkeit gegeben Gegen ber der traditionellen Arbeitsweise kann damit verhindert werden dass sich eventuelle Fehler im Grundrissplan in den Schnittplan fortpflanzen 7 Im optimalen Fall steht w hrend der Bauaufnahme ein rollendes B ro zur Verf gung das auch photogrammetrische
312. nd Winkel im Ma stab 1 1 erfassen Abb 5 62 Profile sind einfach und schnell mit Plastilin vom Original objekt abzunehmen Abb 5 6b 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 77 a mechanische Erfassungswerkzeuge b Plastilin Abb 5 6 Erfassungswerkzeuge f r 1 1 Modellierungen KnooP et al 1992 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden Seit die Bauaufnahme zur Erfassung kleiner oder gro r umiger historischer und arch ologischer Objekte eingesetzt wird geh ren die geod tischen Messverfahren zu den grundlegenden Methoden der Geometriebestimmung Nicht immer tritt dabei der geod tische Beitrag so offensichtlich zu Tage wie das vielfach bei der topographischen Aufnahme arch ologischer St tten geschieht Abb 5 7 Oft wurde und wird noch heute der Theodolit von Architekten oder Arch ologen eingesetzt um Achssysteme einrichten oder Festpunktfelder anlegen zu k nnen Zur L sung der geod tischen Fragestellungen wurden die geod tischen Instrumente und Methoden der jeweiligen Zeit verwendet eine Entwicklung eigen st ndiger auf die besonderen Probleme der Bauaufnahme ausgerichteter Vorgehensweisen hat lange Zeit nicht stattgefunden Dies ist auch an den verschiedenen Lehrb chern zur Bauaufnahme oder Vermes sungskunde f r Architekten abzulesen in denen eine getrennte Vermittlung von vermessungstechnischem Grundwissen und verformungsgerechter Bauaufnahme im Handaufma erfolgt z B SECKEL et al 19
313. nd materielle Repr sentationen gekennzeichnet Im Kontext der Bauaufnahme nehmen nur die mechanischen d h tats chlich gebauten Modelle und die Computermodelle eine relevante Stellung ein Modelle grafisch technisch semantisch Bildmodelle Computermodelle Modelle der verschiedenen Darstellungsmodelle mechanische Modelle semantischen Stufen Abb 2 2 Modellarten Grundlage STACHOWIAK 1983 W hrend die grafischen und technischen Modelle berwiegend ihre Bedeutung als Endprodukt einer durchgef hrten Modellierung beziehen leisten die semantischen Modelle dar ber hinaus einen Beitrag zum allgemeinen Verst ndnis des Modellierungsvorganges Semantische Modelle sind in der Form der Wissensvermittlung mit den Darstellungsmodellen vergleichbar Sie sind ohne eine genaue Kenntnis ber den verwendeten Code nicht zu verstehen Semantische Modelle bedienen sich berwiegend der Sprach zeichen wobei diese nicht nur im phonetisch gesprochenen Sinne sondern auch in Textgestalt eingesetzt werden W hrend des ersten Schritts zur umfangreichen Modellierung der denkenden Besch ftigung mit dem Original nehmen die sprachlich semantischen Modelle eine besondere Stellung ein Da Sprache und Text die prim ren Instrumente zur Vermittlung von abstrakten und konkreten Inhalten unserer Kultur dar stellen Schmipr W 1988 erfolgt auch die erste innere Modellierung vielfach durch ein sprachlich seman tisches Modell Erg nzend k nnen weitere Formen des De
314. nd wiederum die im Rahmen der B ndelblockausgleichung des ber sichtsverbandes berechneten Neupunkte zu verwenden Bei diesen Neupunkten kann es sich sowohl um k nstliche Zielmarken wie um eindeutig zu identifizierende nat rliche Punkte handeln In Verbindung mit automatischen Messalgorithmen wird innerhalb der Mehrbildphotogrammetrie eine besonders hohes Genauigkeitspotenzial der geometrischen Modellierung erm glicht Durch die automa tische Messung von Punkten und Linien wird die Messgenauigkeit der Bildkoordinaten gegen ber einer mit der Hand ausgef hrten Messung um den Faktor 10 z T Faktor 100 und mehr gesteigert Die Einbe ziehung aller Grauwerte des Messpunktes einschlie lich der ihn umgebenden Bildinformation erm glicht eine Messgenauigkeit die wesentlich h her ist als die Aufl sung des digitalen Bildes In Abh ngigkeit des verwendeten Verfahrens kann diese von 0 1 0 005 Pixel reichen Lunmann 2000 Automatische 7t Die hierf r ebenso einzusetzende reflektorlose Tachymetrie in Verbindung mit CAD Programmen ist unter Kap 5 2 3 Online Darstellung tachymetrischer Messungen behandelt worden gt vgl Kap 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 76 Das Programmsystem PhotoModeler wendet sich speziell an diesen Nutzerkreis PHOTOMODELER 2001 5 3 Photogrammetrische Methoden 121 Messalgorithmen werden in allen digitalen Programmen der Mehrbildphotogrammetrie zur R seau kreuzmessung eingesetzt und finden som
315. nde Betrachtung im stereoskopischen Modell zu nennen Mit der Entwicklung und zunehmenden Verbreitung von digitalen photogrammetrischen Methoden sind neue einfach zu handhabende und kosteng nstiger zu beschaffende photogrammetrische Auswerte programme verf gbar Diese Entwicklung wurde nicht zuletzt durch den Wunsch vieler Anwender nach einfachen photogrammetrischen Werkzeugen erm glicht C rA 2001 GRUSSENMEYER et al 1999a JACHIMSKI ZELINSKI 1996 Als Beispiel k nnen hier die stereoskopischen Auswerteprogramme Tiphon GRUSSENMEYER 1998 und Arpenteur ARPENTEUR 2001 GRUSSENMEYER et al 1999a angesehen werden Innerhalb dieser Programme wird f r eine stereoskopische Auswertung eine kombinierte Strategie zwischen digitaler rechnerischer Zweibildauswertung und wirklich stereoskopischer Auswertung vorgenommen In der Architekturphotogrammetrie liegt bei vielen Anwendungen die berwiegende Anzahl der Objektpunkte an eindeutig zu identifizierenden Stellen der Originaloberfl che sodass f r die Berechnung der Paralla xen auch digitale Bildzuordnungsalgorithmen eingesetzt werden k nnen Hierbei wird der zu messende Punkt durch den Operateur ausgew hlt und im ersten Bild manuell eingestellt Durch Vergleich der digitalen Grauwerte wird die entsprechende Stelle im zweiten Bild gefunden und somit die x Parallaxe automatisch durch die so genannte Korrelation der Grauwerte berechnet Versagt die Korrelation weil die radiometrische Oberf
316. nde ist unerl sslich damit das Ergebnis der Bauaufnahme m glichst vielf ltig verwendet werden kann und keine Fehlinterpretationen aus Unkenntnis der Bedeutung der verwendeten Signaturen entsteht Dies gilt besonders wenn der Plan au erhalb seines urspr nglichen Verwendungszwecks unter einer anderen Fragestellung eingesetzt wird Wie jedoch im Zusammenhang des Darstellungsma stabes bereits dargelegt ist der Informationsgehalt des Planes abh ngig vom verwendeten Ma stab Damit die bersichtlichkeit und Lesbarkeit erhalten bleibt sind f r eine weitere Aufteilung der Bauaufnahmeinhalte verschiedene Folien anzulegen in denen erg nzende Informationen strukturiert erfasst werden k nnen und gleichzeitig der geometrische Bezug zum Originalplan durch Passmarken erhalten bleibt Das Folienprinzip kann bereits w hrend der Bauauf nahme vor Ort eingesetzt werden oder auch im Nachhinein wenn z B bildhafte Darstellungen als Kartierungsgrundlage f r erg nzende Auswertungen verwendet werden Das Folienprinzip ist methodische Grundlage f r eine weitergehende Gruppierung von Bauwerksinforma tionen Kommt an einem Bauwerk ein Bauteil oder eine Gruppe von Bauteilen in regelm iger Abfolge vor kann es f r einige Anwendungsf lle z B zur Untersuchung von Dachst hlen ausreichend sein die detaillierte geometrische Erfassung an nur einem Bauteil vorzunehmen F r alle anderen Bauteile dieser Art wird die Darstellung des ersten Bauteils kopiert und i
317. nden so genannten scannenden Messverfahren geson dert betrachtet werden Wesentliche Eigenschaft der im Scan Modus arbeitenden Ger te ist eine nahezu kontinuierlich ausgef hrte automatische Messung die einen sehr dichten aber nicht strukturierten Geo metriedatensatz zur Modellierung der Objektoberfl che bereitstellt Alle gemessenen Punkte liegen dabei auf der Bauwerksoberfl che die Erfassung wird aber nicht nach inhaltlichen Gesichtspunkten ausgef hrt mit der Folge dass die wichtigen Elemente von Bauwerken Kanten Ecken etc unter Umst nden trotz der hohen Punktdichte nicht erfasst werden k nnen Abb 5 14a Grunds tzlich wird bei allen Verfahren die Ausrichtung des Messstrahls sowohl in Horizontal wie in Vertikalrichtung ver ndert und damit das Objekt meist m anderf rmig abgetastet Durch die simultan ausgef hrte Entfernungsmessung k nnen nach dem Polarverfahren dreidimensionale Punktkoordinaten berechnet werden Diese Art der Scanner wird auch als 3D Scanner bezeichnet Die Ausdehnung des Messbereiches in Horizontal und Vertikalrichtung ist je nach Ger tetyp unterschiedlich gro wie auch die Schrittweite der Scannersteuerung verschieden sein kann Da die Schrittweite der Messger te ber die Ver nderung der Horizontal und Vertikalwinkel am Ger t definiert wird variiert mit der Entfernung des Messger tes vom zu scannenden Objekt die Aufl sung des einzelnen Messpunktes auf der Objektober fl che Durch diese Aufl sung wi
318. ndene Architekturbeschreibung und katalogisierung von Vitruv genannt VITRUV 1987 vgl SCHMIDT H 1986 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung 33 Zeichnen als ein gemeinsames zeitgleiches Verfahren direkt im Angesicht des Bauwerks ausgef hrt wird ANDRAE 1961 GERNER HANSEN 2001 KOLDEWEY um 1905 MADER 1982 SCHMIDT H 1993 Das vom Zeichnen losgel ste Messen mit dem Ergebnis verma ter Skizzen oder anderer ma st blicher Zwischenergebnisse ist als methodisch nicht ad quates Verfahren abzulehnen weil hierdurch einerseits der zuvor beschriebene Erkenntnisprozess gest rt wird Andererseits entsteht eine hohe Fehlerquelle die dadurch verursacht wird dass die Messungen nicht sofort in den ma st blichen Bauaufnahmeplan ber tragen werden und damit keine unmittelbare Kontrollm glichkeit besteht AnprAE 1961 MADER 1982 Dabei ist das direkt am Objekt stattfindende Messen und Zeichnen im Zusammenhang der Wissens verarbeitung als zus tzliche Elaboration einzuordnen die neben dem Sehen die Speicherung im Langzeit ged chtnis unterst tzt und damit den Erkenntnisprozess f r den Bauforscher wesentlich erm glicht Durch die Bauaufnahme ist das Objekt m glichst objektiv wie detailliert zu erfassen und darzustellen vgl Abb 3 8 Die Bauaufnahmepl ne sollen dabei eine weitgehend l ckenlose Dokumentation gew hrleisten und gleichzeitig sicherstellen dass andere Wissenschaftler mit den Bauaufnahmepl nen
319. ndigkeit der Geome trieinformation in Bezug auf ihre Ma haltigkeit genannt Manuell erstellte Pl ne unterliegen sowohl auf dem Medium Papier wie auf Folie Verzug durch Luftfeuchtigkeit und Temperatur die entweder durch eine konsequente Verma ung aller Elemente oder durch das Verwenden von Koordinatengittern auf den Pl nen erfasst und bei der Auswertung ber cksichtigt werden k nnen Aus den gespeicherten Geometrie daten dagegen sind die geometrischen Informationen jederzeit aufs Neue abzuleiten ohne zeitlich bedingte Einfl sse auf ihre Ma haltigkeit Die der Messung nachgeordnete digitale Weiterverarbeitung der Bauaufnahme bedingt eine Trennung in Messung und Darstellung wodurch eine sofortige Kontrollm glichkeiten w hrend der tachymetrischen Bauaufnahme entf llt Die Qualit t der Geometriemodellierung l sst sich erst wesentlich sp ter nach der erfolgten Visualisierung der Messwerte in einer CAD Zeichnung und dem anschlie enden Ausdruck beurteilen Damit kann im Angesicht des Bauwerks keine Kontrolle auf grobe Fehler oder L cken in der Geometriebeschreibung geleistet werden F r eine Kontrolle auf Vollst ndigkeit ist das F hren einer aufw ndigen Punktskizze unerl sslich auch wenn hierdurch keine absolute Sicherheit gegeben ist Viel schwieriger lassen sich grobe Fehler verursacht durch Fehlmessungen oder Fehlinterpretationen w hrend einer tachymetrischen Bauaufnahme mit elektronischem Datenfluss aufdecken Eine Hilfe zur
320. nen Der Informationsgehalt ist aber bedingt durch die zweidimensionale fotografische Abbildung gegen ber dem Original reduziert Diese Einschr nkung bedeutet aber nur dass die Methode vor dem Hintergrund des jeweiligen Modellierungszweckes zu bewerten und daraufhin angepasst einzusetzen ist F r die oben beschriebenen Anwendungen in Inventarisierung Typologie etc sind vielfach nur stilbildende Bauwerkselemente zu erfassen die jeder photogrammetrischen Aufnahme zu entnehmen sein sollten Aber selbst wenn der Informationsgehalt der entzerrten Darstellung f r die Anwendung nicht ausreicht kann der Einsatz dieser Verfahren dennoch sinnvoll sein sofern hierdurch eine Grundlage f r weitergehende Kartierungen bereitgestellt werden soll In diesen F llen muss eine inhaltliche Auseinandersetzung unter fachlichen Gesichtspunkten generell im Angesicht des Objektes erfolgen sodass Erg nzungen w hrend dieses Arbeitsschrittes problemlos nach getragen werden k nnen Die Auswertung vor Ort ist dann aber nicht mehr so arbeits und zeitintensiv weil auf den geometrischen Rahmen der vorliegenden Entzerrung zur ckgegriffen werden kann Nochmals soll hier auf ein Problem hingewiesen werden das schon unter dem Stichwort Darstellungs ma stab dargelegt worden ist F r Kartierungsaufgaben m ssen h ufig viele Informationen in die geometrische Grundlage eingetragen werden Oft wird deshalb ein gro er Ma stab gew hlt der aber nicht den sonstigen geome
321. nfortunately in these fields the potential of computerised geodetic and photogrammetric methods is not very often used for the documentation purpose In many cases the documentation process is done without the participation of geodesy and photogrammetry especially in projects of historic investigations or heritage conservation The missing link between the specific evaluation aims of the building related disciplines and the geometric evaluation of geodesy and photogrammetry is one of the main reasons Until now the interaction between geometry and all other building information is not investigated sufficient and therefore the complex interdependencies could not take into account using modern methods for building documentation To solve this problem interdisciplinary documentation methods and strategies are developed based on the so called Allgemeine Modelltheorie The well known modern geodetic and photogrammetric surveying methods are evaluated using the main principles of this modelling theory As a result of this evaluation the surveying methods are adapted to the application in the different fields of building documentation An interdisciplinary method combining documentation strategy is developed which guarantees the optimal use of geodetic and photogrammetric methods for building documentation especially in the field of historic building research Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 2 Vom Original zum Modell 2 1 Der allgemeine Modellbegriff
322. ng 4 2 Koordinatensysteme und Bezugsfl chen 41 jedoch online w hrend der Benutzung geschehen Zur L sung des Ma stabsproblems digitaler Dar stellungen wird das geometrische Zoomen das die Darstellung nicht in ihrer Qualit t sondern nur in ihrer Gr e ndert durch das logische Zoomen ersetzt Hierbei wird die Darstellung in definierten Stufen ver ndert bersteigt der Ma stab einen bestimmten Grenzwert wird das Planlayout nicht mehr linear vergr ert sondern eine komplette Erneuerung der Darstellung mit neuen Inhalten vorgenommen B r 19996 Besonders bei Einsatz ber hrungsloser Messverfahren wird nicht immer ber cksichtigt dass dem techni schen Vorgang des Messens das Erkennen am Objekt vorausgehen muss Grundlage der Bauaufnahme ist die analytische Auseinandersetzung mit dem Bauaufnahmegegenstand w hrend der Erfassung bei der die Basis f r das Genauigkeitspotenzial des gesamten Modellierungsvorganges gelegt wird Vielfach ist das Gleichsetzen der Genauigkeiten von Messen und Erfassen anzutreffen Als Genauigkeit der Bauaufnahme wird nicht selten die theoretische Messgenauigkeit des Verfahrens angegeben Dabei ist das Auge manchmal auch die das Objekt begreifende Hand eines der entscheidenden Erfassungswerkzeuge z B GERNER HANSEN 2001 HANSEN 2001 NOHLEN 2001 W hrend der Bauaufnahme durch ber hrungslose Mess verfahren kann leicht vergessen werden dass sowohl die optische Abbildung durch das Fernrohr eine
323. ng denkbar ist Der grafische L sungs ansatz der Messtischphotogrammetrie ist f r eine Auswertung vieler Objektpunkte nur mit hohem zeitlichen Aufwand auszuf hren und wurde schon bald durch das sehr viel einfachere stereoskopische zur genauen Ableitung dieses berh hungsfaktor vgl KRAus 1990 114 5 Methoden der Bauaufnahme Messprinzip ersetzt Die rechnerische L sung war erst mit Entwicklung der so genannten B ndelblock ausgleichung in Kombination mit moderner Rechnertechnik wirtschaftlich durchf hrbar wodurch die Messtischphotogrammetrie besonders in der Nahbereichs und Architekturphotogrammetrie wieder eine wichtige Stellung unter den Auswertemethoden einnehmen konnte Abb 5 38 Zuordnung von Bild und Objektpunkten im r umlichen Strahlenb nden der Mehrbildphotogrammetrie Durch die B ndelblockausgleichung werden auf der Grundlage von gemessenen Bild und Passpunkt koordinaten in einem Rechenschritt sowohl die innere und u ere Orientierung der beteiligten Bilder als auch die dreidimensionalen Punktkoordinaten der gesuchten Objektpunkte berechnet Dabei existiert prinzipiell weder eine Beschr nkung in der Anzahl der beteiligten Bilder und Punkte noch eine in der geometrischen Anordnung der Aufnahmen Durch die B ndelausgleichung k nnen v llig freie Aufnah mekonfigurationen gew hlt werden und vor allem sind mehr als zwei Bilder f r die Berechnung zu verwenden sodass die Zuverl ssigkeit und Genauigkeit der b
324. ng nicht ersetzen sollen sondern die zielgerichtete Auswertung zu gegebener Zeit um zus tzliche Informationen erweitern k nnen gewinnen photogrammetrische Bildarchive einen Wert f r die umfassende Bauwerksmodellierung Stehen erg nzende photogrammetrische Bilddaten zur Verf gung kann eine weitere Objektivierung der Bauauf nahme erreicht werden da sich die im Bauaufnahmemodell enthaltenen Aussagen im photogramme trischen Modell berpr fen lassen Dabei tritt die photogrammetrische Bilddokumentation in Erg nzung nicht in Konkurrenz zur fotografischen Dokumentation von Baubefunden Die zur Befund und Ma nah mendokumentation blicherweise angefertigten Fotografien dienen vielfach nicht vordringlich der objektiven Dokumentation sondern sollen die w hrend der Bauaufnahme oder der sich anschlie enden Bauuntersuchung gewonnenen Erkenntnisse durch Bildbeweis untermauern Damit sind oft nur die Informationen abgebildet die auch im Planmaterial zu finden sind Bei besonders gro en Bauwerken oder ausgedehnten Geb udeensembles kann ein photogrammetrisches Modell f r die Bereiche angelegt werden die zum Zeitpunkt der Bauaufnahme aus welchen Gr nden auch immer nicht zu erfassen waren Hierdurch kann die Bauaufnahme komplettiert und sofern n tig zu sp teren Zeiten wenigstens ein Mindestma an Informationen gewonnen werden Die photogramme trische Dokumentation wird auch angewendet sollen Ver nderungen der Bauwerksoberfl che quantitativ
325. ngssystems z B als 3D Raumbuch bei dem die Zuordnung der Informationen zu den jewei ligen Objekten ber das dreidimensionale Modell erfolgt W hrend der Begehung des VRML Modells wird dem Nutzer ber die gut sichtbar anzuordnenden sensitiven Fl chen oder andere Interaktionspunkte signalisiert dass weitere Informationen ber diesen Teil des Objektes vorhanden sind Damit kann auf die erg nzenden Daten durch die intuitive Benutzung des 3D Modells einfach und schnell zugegriffen werden Ein kompliziertes Ordnungssystem wie bei einem konventionellen Raumbuch notwendig entf llt alle Informationen sind durch den direkten Raumbezug innerhalb eines Arbeitsmittels zu erschlie en Nur durch eine derartige einfache Zuordnung der Daten zu den r umlichen Strukturen k nnen beliebig gro e Datenmengen dem Nutzer erschlossen werden Das vorherrschende Problem der Schnittstellendefinition zwischen verschiedenen Datenwelten sowie zwischen den Datenmodellen und dem Nutzer kann durch diese raumbezogene Strukturierung einfach gel st werden indem die Datenstruk turen mit den entsprechenden physischen Strukturen der Geb ude assoziiert werden Da alle Informationen digital vorliegen steht neben der Datenverkn pfung vom 3D Modell zum Daten bestand auch der umgekehrte Weg vom Datenbestand zum 3D Modell zur Verf gung Sind die Informa tionen innerhalb einer Datenbank organisiert l sst sich das VRML Modell zur Visualisierung von Analysen einset
326. nicht auf Technisch betrachtet kann durch die Zoomfunktion beliebig zwischen der Darstellung in verschiedenen Ma st ben gewechselt werden Doch diese komfortable Betrachtungsm glichkeit entbindet den Nutzer nicht von der Ber cksichtigung der Einschr nkungen aus der Erfassungs und Messgenauigkeit Wird dies unterlassen so kann das aus dem Modellierungsvorgang hervorgegangene CAD Modell dem Origi nal nur unzureichend entsprechen Das CAD Modell wird seine Funktion nicht erf llen und ist somit f r den Modellierungszweck nur sehr eingeschr nkt zu verwenden In keinem Fall darf von einem Ma stab 1 1 gesprochen werden nur weil die Darstellung theoretisch bis auf Originalgr e gezoomt werden kann Zu Beginn einer jeden Bauaufnahme sollte f r die einzelnen Objektbereiche ber die Genauigkeits anforderungen und den damit verbundenen Ma stab entschieden werden Generell ist von der Erfassungs genauigkeit auszugehen mit der die Genauigkeitsanforderungen f r das einzusetzende Messverfahren bestimmt werden Abschlie end ist die Genauigkeit der Darstellung abzuleiten die nicht besser als Messgenauigkeit und Erfassungsgenauigkeit sein sollte Durch diesen so genannten Arbeitsma stab wird das Ma der Verkleinerung vom Original zum Modell als wichtige Grundlage der geometrischen Model lierung festgelegt Da die Wahl des Arbeitsma stabes eine der wichtigsten Randbedingungen f r die Modellierung darstellt soll im Folgenden auf einige Probl
327. nkens zur ersten Modellierung eingesetzt werden F r die strukturierte Betrachtung der semantischen Modelle l sst sich ein Stufensystem der semantischen Modelle verwenden Abb 2 3 Auf der nullten semantischen Stufe werden die materiellen Informationen des Originals eingeordnet Sie dienen als Grundlage f r das Ableiten der Modelleigenschaften in den internen semantischen Modellen der nachfolgenden ersten semantischen Stufe Die Informationsgewinnung innerhalb der internen Modelle kann in ihrer einfachsten Form durch reine Perzeption erfolgen Sracnowiak 1983 bei der den aufgenommenen Signalen eine feste Bedeutung zugeordnet wird Hier wird Bekanntes wiedererkannt und aneinandergereiht in den neuen Zusammenhang gestellt Diese Perzeption kann aber auch kommunikativ durch Beteiligung mehrerer Personen geleistet werden Auf der internen semantischen Stufe wird unter Einsatz der inneren Kombinationsmodelle wie der inneren Derivationsmodelle mehr ber das Original erfahren da hier die erfasste Information zu komplexeren Gebilden kombiniert oder f r die Derivations 2 1 Der allgemeine Modellbegriff 15 modelle aus diesen Informationen neue Aussagen abgeleitet werden k nnen Zu den derivativen Opera tionen geh ren z B Abstraktion Reduktion Induktion 0 Stufe en ae Stufenhierarchie interne 2 Stufe Modelle 1 externes 3 Stufe Modell 2 externes 4 Stufe Modell S externes n 1 Stufe Modell semantische Modelle ME
328. nkten zur Einhaltung von geforderten Genauigkeitsgrenzen darf aber einer l ckenlosen Erfassung des Objekts nicht entgegenstehen Auch wenn bei Verwenden von digitalen Aufnahmesystemen das Bild in seinem Inhalt wie in seiner Qualit t sofort beurteilt werden kann muss wie bei filmbasierten Systemen auch eine sorgf ltige Aufnahmeplanung ausgef hrt werden Die Wahl der sich gegenseitig beeinflussenden Parameter ist so zu optimieren dass das Objekt in seiner gesamten Ausdehnung bei guter fotografischer Qualit t mit ausreichender Aufl sung und geometrischer Genauigkeit abgebildet wird Die photogrammetrische Auswertung beruht auf den theoretischen Formeln der zentralperspektivischen Abbildung Die Zentralperspektive kann je nach verwendeten Aufnahmesystemen mehr oder weniger streng eingehalten werden Wesentliche Einflussgr en sind Verzeichnungseffekte der verwendeten Linsen eine nicht konstante Kamerakonstante sowie Abweichungen der Abbildungsfl che von der theoretisch geforderten Ebene durch Film bzw Sensorunebenheiten Diese Eigenschaften werden durch die Parameter der so genannten inneren Orientierung ausgedr ckt Abb 5 16b Lage des Projektionszentrums im kamerafesten Bildkoordinatensystem Bildhauptpunktslage H Kamerakonstante c Parameter der Bildverzeichnung ap Typische Gr en von Pixeln hochaufl sender Digitalkameras sind 4 bis 15 um LUHMANN 2000 37 Als N herung kann f r die Genauigkeitsabsch tzung pa
329. nsionalen r umlichen Bezug zueinander stehen Hier sind an erster Stelle alle Inventari sierungsaufgaben im Bereich von Denkmalpflege und Arch ologie zu nennen besonders dann wenn gro r umige Fragestellungen untersucht werden sollen Um das Potenzial der GIS Systeme hierbei wirklich nutzen zu k nnen ist gegen ber den konventionellen Visualisierungen in Form von analogen Pl nen eine grunds tzlich andere Arbeitsweise zu entwickeln Hierbei steht der Plan nicht mehr als abschlie endes Resultat am Ende der Bauaufnahme Abb 4 26a sondern ist Teil des gesamten Erkenntnisprozesses in dessen Verlauf sich die Ergebnisse wie auch das prinzipielle Vorgehen ndern k nnen Abb 4 26b vgl LAGERQVIST 1996 Von E Hansen ist der Bauaufnahmeplan als Niederschrift der pers nlichen Beobachtungen des Bauauf nehmenden bezeichnet worden Hansen 2001 und stellt damit das Resultat der Untersuchungen dar F r das Arbeiten mit GIS Systemen darf mit Abschluss der Datenerfassung in keinem Fall das Ende des Bearbeitungsprozesses erreicht sein Vielmehr beginnt zu diesem Zeitpunkt die eigentliche Arbeit die darin besteht aus dem Datenmaterial quantitative und qualitative Informationen abzuleiten Dies ist nur F r die Anwendung in der Arch ologie hat K Gourad eine ausf hrliche GIS Umfrage und Nutzungsanalyse durchgef hrt GoURAD 1999 Eine aktuelle allgemeine bersicht der auf dem Markt befindlichen GIS Programme kann dem j hrlich erschein
330. o wichtig eingesch tzt werden Auch die Wahl des Ma stabes bei der Erfassung Modellierung und Darstellung reduziert die Inhalte im Bauaufnahmeplan gegen ber dem Originalbauwerk Der Ma stab kann den Erfordernissen der Bauauf nahme angepasst werden doch eben nur auf die Erfordernisse einer bestimmten Bauaufnahme die unter einem konkreten Forschungsziel ausgef hrt wird Der historischen Bauforschung ist der Konflikt zwischen notwendiger Reduktion und umfassender Erfassung zwar bekannt aber die Reduktion vom Original auf den Bauaufnahmeplan als Modell vom Original wird ausschlie lich in ihrer positiven Wirkung als notwendiges Herausarbeiten von wesentlichen Inhalten angesehen Die negative Sichtweise wird ausgeblendet mit der Folge dass an der Forderung nach umfassender genauer und objektiver Erfassung festgehalten wird MADER 1982 SCHMIDT H 1986 Dabei kann die Forderung nach einer umfas sender Bauaufnahme als Grundlage f r vielf ltige Bauforschungsfragestellungen nur aufrecht erhalten werden wenn der Anspruch nach weitgehend l ckenloser Erfassung h her bewertet wird als die Ausrich tung auf eine bauforscherische Fragestellung Ein wesentliches Element ist dabei die Verbreiterung der Informationsbasis durch mehrere sich erg nzende Bauaufnahmeverfahren Tomaszewsk 1986 Diese Notwendigkeit wird im traditionellen Verst ndnis der Bauaufnahme nur in Bezug auf erg nzende andere Untersuchungsmethoden wie z B Quellenstudium oder Baua
331. odass zu den sichtbaren Objekten z B T r Fenster Treppe Raum etc kein direkter Bezug hergestellt werden kann Das Begehen der Szene oder Betrachten von au en ist nicht m glich es k nnen jedoch ber die Hyperlinks neue Panoramen z B von Nachbarr umen erschlossen werden Zur Berechnung der Panoramen stehen verschiedene Programm systeme wie Quick Time Virtual Reality QuicKTine 2001 oder Live Picture Object Modeler Mcisort 2001 zur Verf gung deren Ergebnisse innerhalb eines Internet Browsers betrachtet und benutzt werden k nnen Mit einer weniger aufw ndigen dreidimensionalen Modellierung des Objektes kommen alle Verfahren aus bei denen die animierte 3D Darstellung aus dreidimensionalen CAD Objekten in Kombination mit Bilddaten der tats chlichen Oberfl che besteht Hierbei wird in einem CAD System ein 3D Modell konstruiert das nur die wesentlichen Geometrieelemente des Objektes aufweist Diese Objekte werden als dreidimensionale Volumenk rper modelliert auf die im Anschluss die Bilder der Oberfl chen montiert werden Dabei muss f r alle nicht modellierten Objektdetails die bildhafte Information die geometrische Beschreibung ersetzen Beispielsweise wird in einem derartigen 3D Modell nicht jedes Fassadendetail mit seiner Geometrie als Volumenk rper modelliert die Informationen ber die Gestalt der Fassade muss visuell den Bildern entnommen werden Damit hierbei eine gr ere geometrische Genauigkeit erzielt werden kann so
332. odell dennoch einen gegen ber dem Original h heren Gehalt an Informationen bereitstellen Die Wahrnehmung der Tiefenausdehnung des Objekts ist abh ngig vom Verh ltnis der Bildbasis zum Aufnahmeabstand sodass bei breiter Basis kurzem Aufnahmeabstand ein Verh ltnis von bis zu 1 1 und gr er erzielt werden kann In diesen F llen sind die durch den Auswer ter zu beobachtenden Unterschiede in der Tiefenausdehnung des stereoskopischen Modells gegen ber der nat rlichen Wahrnehmung berh ht zu betrachten das Raummodell kann plastischer erfasst dadurch besser interpretiert und H henunterschiede genauer gemessen werden Dieses Potenzial f r eine qualifizierte interpretierende Auswertung wird erstaunlicherweise in der Bauaufnahme sehr selten genutzt obwohl Anwendungen f r die Analyse von Bauornamentik Ziegel stempeln Reliefs etc vorstellbar w ren Erg nzend zu den blichen zweidimensionalen Ansichten und Schnitten k nnte ein dreidimensionales stereoskopisches Modell zur inhaltlichen Interpretation eingesetzt werden Besonders unter dem Anspruch einer objektiven Bauaufnahme sollte ein stereoskopisches Modell erstellt werden an dem die Interpretation eines Objekts von verschiedenen Personen unter anderen Fragestellungen zu unterschiedlichen Zeiten ausgef hrt werden kann Und das auch dann noch nachdem das Original vielleicht schon gar nicht mehr existiert 5 3 4 Mehrbildauswertung Die Mehrbildauswertung wird wie die Stereophotogr
333. odell durch eine trennende Kante zwischen den einzelnen Topologieelementen sichtbar repr sentiert und kann in jedes Messbild eingeblendet werden Durch automatische Messung der Kante in den entsprechenden Bildern wird die eigentliche Messung ausgef hrt Anschlie end kann hieraus die dreidimensionale Position der Kante berechnet sowie deren Lage im CAD Modell neu ermittelt werden Dabei werden sowohl die 3D Geometrie des CAD Modells s vgl auch Kap 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren vgl Kap 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 7 vgl Abb 4 17 5 3 Photogrammetrische Methoden 119 wie auch die innere und u ere Orientierung der Kameras iterativ verbessert Am Ende dieses auto matischen Messalgorithmus sind sowohl die Bilder wie das Objekt optimal in ihrer Geometrie bestimmt Die berlagerung von CAD und Bilddaten erlaubt eine visuelle Kontrolle ob die Messung ausreichend genau ausgef hrt wurde und ob das CAD Modell durch die erg nzende Modellierung und Messung weiterer Kanten verdichtet werden soll Prinzipiell ist eine Verfeinerung des Modells solange m glich wie lineare Objektstrukturen in den Bildern zu erkennen sind Insgesamt wird in DIPAD ein halbautomatisches Auswertekonzept verfolgt bei dem die Auswahl der zu messenden Kanten und damit die Objekttopologie durch den Auswerter festgelegt wird aber die Messung durch automatische Messalgorithmen ohne Benutzereingriff abl uft Damit wird die unter dem
334. ogene Ordnungsstruktur leicht zu realisieren ist 5 1 Handaufma 71 5 Methoden der Bauaufnahme Wird die Bauaufnahme als Modellierungsaufgabe verstanden nimmt die Erfassung der Objekteigen schaften als erster Schritt eine herausragende Bedeutung ein Es k nnen nur die Attribute des Originals im Modellierungsprozess verarbeitet werden die mit einem Erfassungswerkzeug bestimmt worden sind Bei der Entscheidung ber die einzusetzenden Methoden sind als Grundlage die im Kapitel Anwen dungsgebiete der Bauaufnahme definierten Anforderungen der verschiedenen Fachrichtungen zu ber ck sichtigen H ufig wird jedoch zur Bauaufnahme nur das Verfahren eingesetzt ber das die meisten pers nlichen Erfahrungswerte des Bauaufnehmenden vorliegen MADper 2001 Selten handelt es sich dabei um die einzige nicht immer um die beste L sung der Problemstellung oft sind andere Methoden f r die Zielstellung der Bauwerksmodellierung besser geeignet Um das Potenzial der jeweiligen Methoden f r die Erfassung von Bauwerken beurteilen und nutzen zu k nnen sollten die M glichkeiten und Grenzen aller zur Verf gung stehenden Werkzeuge bekannt sein Nur mit diesem Wissen kann eine sinnvolle Entscheidung ber den Einsatz der Erfassungsmethode f r den jeweiligen Zweck getroffen werden Im Folgenden sollen die wesentlichen Merkmale der unterschiedlichen Bauaufnahmeverfahren zusammengestellt werden Hierbei werden entsprechend der besonderen Bedeutung der ge
335. ollte Sicher ist eine Voxelmodellierung nur bei sehr kleinen oder sehr gro en Objekten zu vertreten Bei kleinen Objekten wie beispielsweise Skulpturen ist ein Voxelmodell einfach und vollautomatisiert aufzubauen vgl FROMHERZ BICHSEL 1995 bei gro en lohnt sich der Aufwand ber das tats chlich zu leistende Potenzial der Voxelmodelle f r die Repr sentation von Bauwerken kann aber letztendlich nur ein noch durchzuf hrendes Pilotprojekt Aufschluss geben 6 4 Erg nzende Aspekte einer umfassenden Bauaufnahmestrategie Nicht nur bei gr eren Objekten sind f r eine Entscheidung ber die einzusetzenden Bauaufnahme methoden Aspekte zu ber cksichtigen die sich nicht direkt auf die zweckbezogene geometrische und inhaltliche Modellierung auswirken aber f r den Nutzen und die Relevanz der Bauaufnahme insgesamt eine nicht zu untersch tzende Bedeutung gewinnen k nnen In den vorausgegangenen Abschnitten ist die Interdisziplinarit t der Bauaufnahme berwiegend in ihrer Bedeutung f r die Geometriemodellierung bewertet worden F r den gesamten Arbeitsablauf einer Bauwerksuntersuchung sind ber die geometrische Bauaufnahme hinaus erg nzende Untersuchungs und Dokumentationsmethoden zur Objektmodellierung einzusetzen Es besteht gleichsam eine Verpflichtung alle Methoden zu verwenden die eine Verbreiterung der Informationsbasis ber das zu untersuchende Objekt erm glichen und damit auch die durch eine ziel und zweckbedingte Modellierung ver
336. ometrischen Objekteigenschaften die Messmethoden zur Erfassung der Geometrie im Vordergrund stehen Erg nzend wird die Eignung des jeweiligen Verfahrens zur Erf llung der besonderen fachlichen Anforderungen der verschiedenen Anwendungsgebiete der Bauaufnahme untersucht Soweit notwendig und sinnvoll werden die Aspekte der Allgemeinen Modelltheorie f r eine Bewertung der Bauaufnahmemethoden ber ck sichtigt 51 Handaufma Die Erfassung der Bauwerksgeometrie mit einfachsten Hilfsmitteln wie Zollstock Wasserwaage und Lot wird im Allgemeinen mit dem Begriff Handaufma bezeichnet Hierunter kann sowohl das in geome trischer wie inhaltlicher Hinsicht sehr einfache so genannte Architektenaufma wie auch das anspruchs volle verformungsgerechte Handaufma verstanden werden 5 1 1 Architektenaufma Sollen die wesentlichen geometrischen Gr en eines Bauk rpers schnell und einfach erfasst werden wird in vielen Anwendungen auf die Methode des Architektenaufma es zur ckgegriffen Hierbei wird nach der so genannten Skizziermethode die Geometrie aufgezeichnet und meist durch Messen von Strecken verma t Die entstandene Skizze stellt entweder bereits das Endergebnis dar oder im Nachhinein wird ein berarbeiteter Plan erstellt der konventionell gezeichnet werden kann bzw im CAD System zu entwerfen ist Neben dieser konventionellen Arbeitsweise besteht die M glichkeit auch das Architektenaufma konsequent digital auszuf hren Unt
337. onalen Raum koordinaten auf die definierte Bezugsfl che abgebildet und dadurch eine Verebnung herbeigef hrt Dieser rein mathematisch terminierte Vorgang kann sowohl direkt w hrend der Messung oder auch im Verlauf der Weiterverarbeitung in einem CAD Modell ausgef hrt werden Bei ausreichend genauer berein stimmung zwischen Bezugsfl che und Original sowie fehlerfreier Messung der dreidimensionalen Koor dinaten kann die Abbildung vom Original in die Ebene mathematisch korrekt vorgenommen werden Wird dagegen zum Vereinfachen des Messvorgangs das Original durch einen mathematisch zu beschreibenden K rper Ebene Zylinder Kugel Ellipsoid Paraboloid ersetzt und die Geometrie modellierung statt auf der Originaloberfl che auf dieser K rperoberfl che vorgenommen so ist zu ber cksichtigen dass der als Modell eingesetzte K rper nicht immer der tats chlichen Beschaffenheit des Originals entspricht Durch Fehler in der Bauausf hrung raue Objektoberfl chen Bausch den oder den Regelk rper erg nzende Bauornamente k nnen Teile des Originals au erhalb der Idealform des Bauk rpers liegen Von der angenommenen mathematischen Oberfl che abweichenden Objektbereiche werden im Modell in ihrer Lage verzerrt abgebildet sofern die eigentliche Messung nicht in direkter Parallelprojektion stattfindet Dies ist immer dann der Fall wenn ber hrungslose photogrammetrische oder geod tische Messverfahren eingesetzt werden Es treten dabei Effekte auf
338. onders problematisch ist der Erfahrungshorizont der Bauaufnehmenden zu beurteilen wenn ber cksichtigt wird dass die Wahr nehmung des Bauwerks durch die Bauaufnahme nicht unbeeinflusst von den bereits bestehenden Vorstellungen ber Architekturformen im Allgemeinen und das Bauwerk im Besonderen erfolgen kann Im Rahmen der Wahrnehmungstheorie hat das Vorwissen ber den Modellierungsgegenstand zum Verst ndnis der einzelnen Informationen eine besonders wichtige Bedeutung DranscH 1997 Die Verar beitung von neuen Informationen erfolgt besser je mehr Vorwissen ber den Gesamtzusammenhang vorhanden ist sodass sich viele Ankn pfungspunkte zwischen einer neuen unbekannten Information und bestehenden bergeordneten Vorstellungen finden lassen Die Verkn pfung von neuen Wahrnehmungen mit vorhandenem Wissen ist eines der wesentlichen Werkzeuge durch die erfasste Informationen in das Langzeitged chtnis der wahrnehmenden Person aufgenommen wird Weitere n tzliche Strategien zur besseren Weitergabe von neuen Informationen aus dem Kurzzeitged chtnis an das Langzeitged chtnis sind die mehrfache Erfassung ber verschiedene Sinnesorgane oder die Elaboration der Informationen in Form von Niederschreiben oder auch Zeichnen 18 2 Vom Original zum Modell Das subjektive Vorwissen ist notwendig f r die Verarbeitung von neuen Informationen Gleichzeitig ist aber auch eine kritische Bewertung vorzunehmen denn das pers nliche Vorwissen erm glicht nich
339. onssystemen GIS 4 3 4 1 Grundlegende Prinzipien Geographischer Informationssysteme 4 3 4 2 Anwendungspotenziale Geographischer Informationssysteme 11 11 16 20 20 21 24 26 32 32 34 37 37 41 41 44 47 47 49 51 52 55 55 57 60 60 64 66 66 68 6 Inhaltsverzeichnis 5 Methoden der Bauaufnahme 71 5 1 Handaufma 71 5 1 1 Architektenaufma 71 5 1 2 Verformungsgerechtes Handaufma 73 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 77 5 2 1 Tachymetrische Verfahren mit unmittelbarer Punktsignalisierung am Objekt 79 5 2 2 Tachymetrische Verfahren ohne unmittelbare Signalisierungsm glichkeit am 80 Objekt 5 2 3 Online Darstellung tachymetrischer Messungen 84 5 2 4 Scannende tachymetrische Verfahren 86 5 2 5 Tachymetrische Messung in Kombination mit r umlichem Vorw rtsschnitt 87 5 2 6 Anwendungspotenziale tachymetrischer Verfahren 88 5 3 Photogrammetrische Methoden 90 5 3 1 Photogrammetrisches Messprinzip 90 5 3 2 Einbildauswertung 96 5 3 2 1 Ebene Entzerrung 96 5 3 2 2 Digitale Abwicklung 100 5 3 2 3 Digitale kartographische Projektion 101 5 3 2 4 Differentielle Entzerrung 102 5 3 2 5 Anwendungspotenziale der Einbildauswertung 105 5 3 3 Zweibildauswertung 107 5 3 3 1 Messtischverfahren 107 5 3 3 2 Stereoskopische Auswertung 108 5 3 3 3 Anwendungspotenziale der stereoskopischen Auswertung 110 5 3 4 Mehrbildauswertung 113 5 3 4 1 Grundprinzipien der Mehrbildauswertung 113 5 3 4 2 Mehrbildauswertung und
340. optimal genutzt F r eine sinnvolle Nutzung der aufgestellten Modelle ist demnach eine klare Definition der Modellierungsziele einschlie lich der Form ihrer Vermitt lung notwendig Modellbildung ist auch als Kommunikationsprozess aufzufassen bei dem der Abstim mung zwischen den an der Modellierung beteiligten Personen eine herausragende Bedeutung zukommt Diese Qualit t muss auch ber den Zeitpunkt der Modellierung hinaus reichen sodass die Modelle auch in sp teren Zeiten verstanden und genutzt werden k nnen Trotz einer vielfach anzutreffenden arbeitsteiligen und spezialisierten Arbeitsweise darf sich die einzelne Modellbildung nicht nur auf ein isoliertes Attribut beschr nken Die Modellierung muss immer den gesamten Zusammenhang des umfassenden Originals ber cksichtigen Modellierung erfolgt immer als ganzheitlicher Ansatz in dem das Modell je nach Zweck ein komplexes System darstellt durch das ber greifende Beziehungsgef ge wiedergegeben werden M LLER 1983 PITTIONI 1983 Modellierungsvorg nge sind weiterhin nach pragmatischen Gesichtspunkten durchzuf hren Nur wenn mit dem Modell ein praktischer Vorteil gegen ber dem Original erzielt werden kann erf llt das Modell seine Funktion P rTion 1983 Die identische Modellierung des Originals im Ma stab 1 1 ist besonders bei gro en Objekten nicht erstrebenswert weil dann das Modell aufgrund seiner schieren Gr e ebenso wenig handhabbar ist wie das Original Dementsprechend s
341. oxel zusammengefasst die ber identische Eigenschaften verf gen F r Bauwerke sind in den meisten F llen nur drei Arten von Voxel anzutreffen die nicht zum Objekt geh ren und gel scht werden die auf der Objektoberfl che liegen sowie jene die sich im Innern von W nden oder noch nicht bearbeiteten R umen befinden Die Voxel auf der Oberfl che sind sowohl dem Innen wie dem Au en zuzuordnen sodass diese Voxel soweit in ihrer Gr e verringert werden m ssen bis ber einen festzulegenden Grenzwert entschieden werden kann ob das Voxel gel scht wird oder es das Innen als Grenz Voxel abschlie t Auf diese hochaufl senden Grenz Voxel k nnen abschlie end die eventuell vorhandenen Bilddaten mit hoher Genauigkeit transformiert werden sodass ein Modell entsteht in dem die hohe Aufl sung der bildhaften Darstellung mit einer entsprechend aufl senden Geometriemodel lierung verbunden wird Dieses dreidimensionale CAD Modell ist charakterisiert durch eine den gesamten Objektbereich umfassend Dreidimensionalit t eine hohe geometrische und radiometrische Aufl sung der bearbeiteten Teilbereiche eine hohe Flexibilit t da Objektbereiche unabh ngig voneinander mit unterschiedlichen Messver fahren erfasst werden k nnen eine gute bersichtlichkeit da alle Ver nderungen sofort im 3D Modell zu visualisieren sind Mit diesen Eigenschaften kann ein voxelbasiertes Bauwerksmodell ein Arbeits und Pr sentationsmedium f r die Ba
342. prechenden Abschnitten des Kapitels Anwendungsgebiete der Bauaufnahme kritisch betrachtet worden Ohne die fachspezifischen Einzelheiten erneut darzulegen kann f r Denkmalpflege Restaurierung Arch ologie und historische Bauforschung zusammenfassend festgestellt werden dass die Bauaufnahme einerseits als m glichst vollst ndige objektive Dokumentationsmethode verstanden aber andererseits als analytischer Vorgang aufgefasst wird durch den eine fachgerechte Bewertung der Bauwerksinformationen erm glicht werden soll Nicht selten wird von der Bauaufnahme verlangt dass als Ergebnis sowohl eine subjektive zielgerichtete Bewertung als auch eine umfassende vielfach zu nutzende Dokumentation entsteht Abb 6 2 Der Widerspruch dieser beiden Anspr che ist besonders im Kapitel Der Modellcharakter von Bauauf nahmen aber auch im Zusammenhang der jeweiligen Anwendungsgebiete verdeutlicht worden Dennoch muss dieser Widerspruch f r eine fachbezogene Bauaufnahme akzeptiert werden da nur mit der notwen digen Fachkenntnis eine analysierende Bauaufnahme ausgef hrt werden kann die in der Lage ist die erfassten Informationen in ihrer Funktion f r das Bauwerk einzuordnen Dabei ist die Beschr nkung auf die Bauwerksoberfl che nicht ausreichend weil in den meisten Anwendungsgebieten eine Analyse des gesamten Bauk rpers ausgef hrt werden soll und dar ber hinaus viele an der Oberfl che sichtbaren Infor mationen nur unter Ber cksichtigung angren
343. punkte und Empfehlun gen Comit International de Photogrammetrie Architectural CIPA Herausgegeben durch den Fachbe reich Vermessung und Kartographie der Fachhochschule Karlsruhe 1982 CiPA http cipa uibk ac at recherchiert 2001 CiscA _ http ipful bau verm uni karlsruhe de Personen landes Campus3D VRML Modelle various doc recherchiert 2001 COSMO PLAYER http www sgi com software cosmo player html recherchiert 2001 CRAMER J Bauarch ologie und Entwerfen am profanen Baudenkmal In Bauwelt Heft 33 1988 CRAMER J Handbuch der Bauaufnahme Deutsche Verlags Anstalt Stuttgart 1993 CYRA http www cyra com recherchiert 2000 CAD http www c4Adtreff de recherchiert 2001 DECHAU W Architektur abbilden Deutsche Verlags Anstalt Stuttgart 1995 DIA Dokumentations und Informationssystem Arch ologie Landesamt f r Arch ologie Sachsen http www archsax sachsen de projekte gis html recherchiert 2001 DIPAD http www photogrammetry ethz ch research dapcad dapcad html recherchiert 1998 DISCREET http www discreet de recherchiert 2001 D RING M Die Maxentius Basilika Ein Arbeitsbericht In Weferling U et al Hrsg Von Hand aufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 147 152 DONEUS M HANKE K Anaglyph images still a good way to look at 3D objects In XVII CIPA Symposium Olinda Brasilien
344. r recherchiert 2001 VON GERKAN A Die gegenw rtige Lage der arch ologischen Bauforschung in Deutschland In Zentralblatt der Bauverwaltung 44 1924 S 375 377 Reprint Erich Boehringer Hrsg Von antiker Architektur und Topographie Gesammelte Werke von Armin von Gerkan Stuttgart 1959 S 9 13 VON GERKAN A Grundlegendes zur Darstellungsmethode Kursus f r Bauforschung Veranstaltet von der Koldewey Gesellschaft in M nchen 1930 In Von antiker Architektur und Topographie 1959 S 99 106 VRML 2 0 VIEWER http www microsoft com recherchiert 2001 WALDH USL P BRUNNER M Architectural photogrammetry world wide and by anybody with non metric cameras In Hadjiev G Hrsg Contribution of modern photogrammetry remote sensing and image processing methods to the architectural and urban heritage XI Symposium of CIPA Sofia 1988 S 35 49 WALDH USL P OGLEBY C 3 x 3 rules for simple photogrammetric documentation of architecture In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXX Part 5 1994 S 426 429 WALDH USL P Tasks for ISPRS Working Groups to serve ICOMOS In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5 W11 ISPRS Comm V 5 and V 2 Int Workshop Thessaloniki ver ffentlicht auf CD 1999 WANGERIN G Bauaufnahme Grundlagen Methoden Darstellung Braunschweig Wiesbaden 1992 WEBKIS http www gisquadrat com recherchiert 2001 WEBS3D
345. r ndert wird Dies ist besonders dann n tzlich wenn bei Sanierungsma nahmen die Planung innerhalb eines digitalen Datenflusses unter Verwendung von CAD Systemen erfolgen soll Dann kann der planende Architekt jederzeit auf die bei der Bauaufnahme erhobenen Daten zur ckgreifen Die Realisierung der Datenverbindung zwischen CAD Objekten und den verkn pften Informationen kann auf vielf ltige Art und Weise vorgenommen werden wobei unterschiedliche Strategien f r zweidimen sionale bzw dreidimensionale CAD Modelle anzuwenden sind Bei zweidimensionalen CAD Dateien kann eine Verbindung hergestellt werden bei der die CAD Elemente direkt mit den Elementen der Datenbank verbunden werden Entsprechende Schnittstellen definitionen werden standardisiert in den CAD Programmen angeboten z B AutoCAD 2000 und AutoCAD Map Autopesk 2001 ber derartige Schnittstellen l sst sich der Verweis von den Grafik elementen auf die Datenbank zuverl ssig herstellen jedoch ist der umgekehrte Weg meist nur einge schr nkt zu nutzen Hier besteht oft nur die M glichkeit Abfragen in der Datenbank durch eine farbige Markierung der entsprechenden Elemente in der CAD Zeichnung zu visualisieren Sind beispielsweise in einer Datenbank alle Fenster in ihrer Gr e erfasst und mit den grafischen Objekten in der CAD Zeich nung verbunden so kann eine Datenbankabfrage die alle Fenster kleiner als 60 cm Breite ausw hlen soll in der CAD Zeichnung visualisiert werden
346. r Erkenntnisprozess abgespielt bevor er das Ergebnis in Form eines Bauaufnahmeplanes niedergelegt hat Der wesentliche Unterschied aber besteht in der Datenmenge Ist diese gering und kann der Untersuchungsraum aufgrund seiner Gr e noch unmittelbar erfasst werden so besteht keine Veranlassung moderne Analyse und Visualisierungsmethoden einzu setzen Stehen dagegen sehr viele Daten f r eine Auswertung zur Verf gung deren r umlicher Bezug zueinander entweder sehr gro und oder sehr komplex strukturiert ist stellen die Geographischen Infor mationssysteme ein ideales Werkzeug dar um aus den Daten Informationen ableiten und damit die fach lichen Fragestellung bearbeiten zu k nnen Diese Abh ngigkeit zwischen Datenmaterial und Auswerte methode gilt nicht nur f r die Informationsverwaltung in Geographischen Informationssystemen sondern ebenso beim Einsatz von 3D Modellen und Visualisierungen sofern mit diesen erg nzende Attribute in einer Datenbank verbunden sind Werden Denkmalinventare mit Hilfe von GIS Systemen erstellt lassen sich alle Untersuchungen zur Denkmaltopographie und Denkmaltypologie sehr viel schneller und einfacher bearbeiten und vor allem anschaulicher pr sentieren Dabei ist f r die topographischen Fragestellungen entscheidend dass mit Hilfe der GIS Programme r umliche Analysen ber die Verteilung und die Beziehungen der Denkmale hervorragend bearbeitet werden k nnen vgl z B BARTOLOTTA et al 2000 Im Rahmen der D
347. r die aber die geometrische Form des Objektes bekannt sein muss Ebene Zylinder etc vgl Kap 5 3 2 Einbildauswertung 94 5 Methoden der Bauaufnahme Verkn pfungspunkte wie Passpunkte k nnen sowohl nat rliche Punkte des Objekts als auch k nstliche Zielmarken sein Die Koordinaten der Passpunkte sind in der Regel durch geod tische Messungen zu bestimmen Sofern aber auf die absolute Position und Orientierung im bergeordneten Koordinaten system verzichtet werden kann ist es zur Festlegung der Objektdimensionen ausreichend Streckenl ngen am Objekt zu messen Bei Bauwerken sollte dann erg nzend die Lotrichtung markiert und in den Messbildern mit fotografiert werden um Abweichungen aus der Senkrechten erfassen zu k nnen Zusammenfassend k nnen die photogrammetrischen Methoden in f nf Hauptarbeitsschritte unterteilt werden Aufnahmeplanung Passpunktbestimmung Anfertigung der Aufnahmen Herstellen der inneren und u eren Orientierung zur Rekonstruktion der Aufnahmegeometrie und eigentliche Auswertung Die detaillierte Darstellung dieser f nf Abschnitte inklusive der Besonderheiten jedes photogramme trischen Verfahrens ist generell f r die Bewertung der photogrammetrischen Methoden nicht notwendig Sofern einzelne Aspekte f r das Verst ndnis wichtig sind werden diese in dem entsprechenden Zusam menhang behandelt F r ein vertiefendes Studium sei auf die entsprechenden Kapitel der Lehrb cher z B von G
348. r tachymetrische Aufnahmen k nnen sowohl reflektorlos oder mit Reflektor arbeitende Tachymeter eingesetzt werden als auch im einfachsten Fall ein Theodolit in Kombination mit einem Messband Vielfach werden die reflektorlos arbeitenden Handentfernungsmesser elektronischer Zollstock mit oder ohne Verbindung zu Theodoliten verwendet Kern 2001 KORTE 1995 LEICA 2000 Wird die Geometriebestimmung durch elektrooptische Tachymeter als Messinstrumente ausgef hrt m ssen die am Bauwerk zu erfassenden Punkte unter Verwendung eines Reflektors signalisiert werden Nur so kann das zur Entfernungsmessung vom Ger t ausgesendete Messsignal wieder zum Tachymeter reflektiert werden Bei den seit einigen Jahren auf dem Markt befindlichen reflektorlos arbeitenden Tachymetern GEODIMETER 2000 LEICA 2000 MICHELBACHER 1993 SOKKIA 2000 ToPcon 2000 wird das Messsignal auch von nat rlichen Oberfl chen reflektiert sodass auf die Signalisierung durch einen speziellen Reflektor verzichtet werden kann F r eine systematische Darstellung der tachymetrischen Methoden ist in Verfahren mit unmittelbarer Signalisierung am Objekt und in reflektorlos messenden Verfahren zu differenzieren Aus methodischen Gesichtspunkten ist weiterhin eine Unterscheidung zu treffen ob die Messergebnisse in einem zweiten Auswerteschritt gezeichnet werden oder ob die Darstellung zeitgleich am Bauwerk erfolgt Erg nzend werden die weiteren M glichkeiten der inhaltlichen Modellierung d
349. rallel zur Bildebene gelten ox oz o m und senkrecht zur Bild ebene oy 0 m y b mit o Bildmessgenauigkeit m Aufnahmema stab y Aufnahmeentfernung b Aufnahmebasis vgl Abb 5 16 5 17 5 3 Photogrammetrische Methoden 93 Kann die innere Orientierung durch eine entsprechende Bauweise der Kamera ber einen l ngeren Zeitraum konstant gehalten werden wird von einer Messkamera gesprochen Eventuell vorhandene Abweichungen von der Zentralperspektive sind durch eine Kalibrierung f r jede Messkamera zu bestimmen Bei den so genannten Teil Messkameras k nnen die Ver nderungen in der Zentralperspektive durch bauliche Einrichtungen R seau und gerastete Fokuseinstellung erfasst und im Rahmen der Auswertung rechnerisch ber cksichtigt werden Kameras mit wechselnden geometrischen Ver nde rungen wie sie bei normalen Amateurkameras anzutreffen sind werden als Nicht Messkameras bezeichnet Bei diesem Typ muss mit geringer geometrischer Genauigkeit gerechnet werden eine Verbesserung der Genauigkeit l sst sich wie bei den anderen Kameras auch durch eine rechnerische Korrektur auf der Grundlage von zus tzlichen geometrischen Informationen am Bauwerk in der Regel Passpunkte oder Passstrecken erreichen a nn nn a u 1 EEE i Y Rahmenmarken R seau Sensorelemente Pixel Abb 5 18 Bildkoordinatensysteme nach LUHMANN 2000 Die Definition des kamerafesten Bildkoordinatensystems wird bei Messkameras
350. rch ologie gesehen MAper 1982 eine Kombination von verschiedenen Bauaufnahmemethoden wird dagegen generell nicht in Betracht gezogen F r eine kritische Betrachtung der Modellierungsvorg nge ist eine Bewertung des von den Forschungs zielen ausgehenden Einflusses eng verbunden mit der Einordnung der am Gesamtprozess beteiligten Subjekte Die Bauaufnahme wird zwar in der Regel von einer Person ausgef hrt sie soll aber gleichzeitig von mehreren Bauforschern genutzt werden k nnen Durch eine Trennung bei der Bauaufnahme in Erfassung sowie Deutung und Erkl rung wird eine gr ere Objektivit t angestrebt Die pers nliche Objektivit t des Bauaufnehmers wird erwartet und vorausgesetzt die Arbeit der Bauaufnahme erfordere selbstverleugnung v GERKAN 1930 Nur selten wird die der Bauaufnahme innewohnende gro e Subjek tivit t bewusst wahrgenommen und nach au en deutlich dargestellt GERNER HANsEN 2001 HANSEN 2001 Besonderer Wert wird bei der Bauaufnahme darauf gelegt dass die Erfassung des Objektes mit dem Hintergrundwissen der Bauforschung ausgef hrt wird Das Erkennen der Architekturformen kann nur mit dem entsprechenden Fachwissen erfolgen das eine richtige Modellierung und Darstellung der Bauwerks informationen sicherstellt und damit die besondere Qualit t von bauforscherischen Bauaufnahmen gegen ber anderen Bauwerkserfassungen ausmacht Durch einen R ckgriff auf die Wahrnehmungs theorie ist bereits gezeigt worden dass ne
351. rchzuf hren diese Bewertung kann nur sub jektiv von einer Person bezogen auf einen bestimmten Zweck unter zeitlich gebundenen Umst nden vor genommen werden wobei Fehler in geometrischer und inhaltlicher Hinsicht nicht auszuschlie en sind Vielfach wird bei unkritischer oberfl chlicher Bewertung den einzelnen Bauaufnahmemethoden entweder eine hohe Objektivit t oder eine zielgerichtete subjektive Bewertung w hrend der Erfassung unterstellt Nicht selten werden beispielsweise die photogrammetrischen Methoden ohne Einschr n kungen als objektiv gewertet oder das verformungsgerechte Handaufma wird als einzig praktikables Verfahren f r die Anwendung in der historischen Bauforschung angesehen Die St rken und Schw chen der einzelnen Verfahren sind f r sich genommen in den jeweiligen Kapiteln er rtert worden Dabei wurde jedoch weder der Einfluss der Bauaufnahmesubjekte auf die Methode vertiefend er rtert noch wurden die Verfahren auf ihr Leistungspotenzial in Kombination mit anderen Methoden untersucht 130 6 Bauaufnahmestrategien Bei einer umfassenden Bewertung der Modellbildung f r die Bauaufnahme ben jedoch gerade diese beiden Faktoren eine entscheidenden Einfluss aus Obwohl die Diskussion um die richtige Bauaufnahme berwiegend anhand der eingesetzten Methoden gef hrt wird ist deren direkte Auswirkung auf das Modellierungsergebnis eher gering einzusch tzen Wesentlich entscheidender ist die Kompetenz der Ausf hrenden im
352. rde eine umfangreiche Neuorientierung der Aufgabenbereiche der Me bildanstalt vorgenommen mit der Folge dass die in Staatliche Bildstelle umbenannte Einrichtung vorwiegend Aufnahmen zur kunst historischen Dokumentation anfertigte und sammelte Der photogrammetrische Anspruch war fast vollst ndig aus dem Aufgabengebiet herausgedr ngt worden Bis zu diesem Zeitpunkt sind in Mess bildern 2336 deutsche Bauwerke mit 17864 Platten sowie 302 internationale Bauten mit 2091 Platten dokumentiert worden Kopre 1997 3 darunter die Akropolis in Athen und die Hagia Sophia in Istanbul 126 5 Methoden der Bauaufnahme i Abb 5 45 Um 1890 gebaute Messkamera Abb 5 46 Orangerie im Park Sanssouci in Potsdam von der von A Meydenbauer 40 x 40 cm L 1997 Me bildanstalt 1912 aufgenommen L 1997 Erst mit Gr ndung der Me bildstelle und des Me bildarchivs am Institut f r Denkmalpflege der DDR wurde im Jahre 1968 der Anspruch einer photogrammetrischen Kulturg terdokumentation wieder aktiv eingel st Heute wird der Bestand vom Brandenburgischen Landesamt f r Denkmalpflege verwaltet Die Preu ische Me bildanstalt ist wohl bis heute weltweit die einzige Institution geblieben in der die Anforderungen einer fotografischen Denkmalinventarisierung mit denen einer geometrischen Erfassung im Rahmen einer photogrammetrischen Dokumentation erf llt werden konnten Obwohl die M glich keiten photogrammetrisc
353. rdneten Koordinatensystem Sind mehr Verkn pfungspunkte in den beteiligten Bildern gemessen als zur u eren Orientierung ben tigt werden k nnen die Parameter der inneren Orientierung verbessert oder sofern g nzlich unbekannt berechnet werden Insgesamt erm glicht die der B ndel ausgleichung innewohnende Flexibilit t die Integration aller Bilddaten in eine gemeinsame photo grammetrische Auswertung 65 vgl BROWN 1976 5 3 Photogrammetrische Methoden 115 Doch gleichzeitig ist die Mehrfachmessung f r Anwendungen auf dem Gebiet der Bauaufnahme eher hinderlich Im Gegensatz zur Industriephotogrammetrie wo entweder nur wenig Objektpunkte zu erfas sen sind oder signalisierte Zielmarken automatisch vermessen werden k nnen ist in der Architektur generell eine hohe Informationsdichte von nat rlichen Objektpunkten anzutreffen Diese Punkte wenigs tens in zwei Bildern messen zu m ssen setzt nicht nur voraus dass die Punkte zweifelsfrei in allen Bildern zu identifizieren sind sondern bedeutet auch den doppelten Zeitaufwand f r die eigentliche inhaltliche Auswertung gegen ber z B stereoskopischen Messungen Messung der Pass und Yerkn plungspunkee En D ag i WA YI 2 AM 1 Fa J 2 lnlegrat on gral emabst b ger Fl Integration grolimalst biger Aulnahbmen in den Bildverband ai Y 8 h Aufnalinen in der Baldwerband 2 R ndelaus zu 0 A gleichung i E zil ky q F MXZ Auswertun
354. regelm iges Raster von Zeilen p und Spalten q eingeteilt Dieses Pixel Raster entspricht der abgewickelten Fl che wobei ber die Gr e der Rasterelemente die Aufl sung der abgewickelten Darstellung festgelegt wird Jedem Pixelelement P p q auf der Bezugsfl che kann eine dreidimensionale Koordinate P X Y Z zugeordnet werden Durch Anwendung der Kollinearit tsgleichungen wird der entsprechende Punkt im photogrammetrischen Messbild gefunden P x y und ber eine Affintransformation die gesuchte Pixelkoordinate p i j im vorliegenden digitalen Bild Unter Verwendung des resampling Verfahrens wird der Grauwert dieser Pixelkoordinate an das Pixelelement P p q in der abgewickelten ebenen Darstellung bergeben So wird Pixel f r Pixel das abgewickelte Bild aus dem photogrammetrischen Bild berechnet k vgl Kap 4 2 2 Abbildung auf Bezugsfl chen 5 3 Photogrammetrische Methoden 101 Pixelgr e Berechnen Kollinearit ts Affintrans resampling gleichungen formation festlegen Teil i i 4 i Zylinder Abwicklung Zylinder Messbild gescanntes Bild Abwicklung Abb 5 26 Arbeitsablauf der digitalen Abwicklung nach KARRAS et al 1996 Als ein Beispiel ist in der Abbildung 5 27 die Abwicklung des West Turmes der Moritzburg in Halle dargestellt Die Abwicklung erfolgte im Ma stab 1 50 auf der Grundlage von sieben Messbilder die in h chster Aufl sung 4096 x 6144 Pixel gescannt wurden HEMMLE B et al 2001
355. rientierten Messbildern kann dann prinzipiell wie bei allen anderen Verfahren eine Entzerrung ausge f hrt und ein Orthophoto berechnet werden Zur direkten Erzeugung hochaufl sender digitaler Oberfl chenmodelle k nnen die nach dem tachymetri schen Prinzip arbeitenden Laserscanner f r Nahbereichsanwendungen eingesetzt werden Aufgrund der geringen Reichweite sind ausschlie lich kleinere Objekte wie einzelne R ume kleinere Fassadenab schnitte Statuen oder Reliefs zu erfassen Hierbei ist eine Aufl sung und Genauigkeit im Millimeter bereich zu erzielen sodass photogrammetrische Aufnahmen hoher Aufl sung mit gro er Genauigkeit zu entzerren sind a photogrammetrische Aufnahme b Oberfl chenmodell aus Laserscannerdaten c Parallelprojektion Tiefeninformation in Grauwerten codiert Abb 5 30 Entzerrung auf der Grundlage von Laserscannerdaten WEHR WIEDEMANN 1999 5 z B mit dem Programm PICTRAN O PICTRAN 2001 a Vgl Kap 5 2 4 Scannende tachymetrische Verfahren sowie WEHR 2001 Die Verwendung des so genannten photogram metrischen matchings zur Berechnung eines digitalen Oberfl chenmodells f hrt bei Architekturanwendungen aufgrund der Unstetigkeitsstellen an Ecken und Kanten nicht zu akzeptablen Ergebnissen WIEDEMANN 1997 104 5 Methoden der Bauaufnahme Die in Abbildung 5 30 pr sentierte Entzerrung auf der Grundlage von Laserscannerdaten wurde von A Wehr und A Wiedemann in einem gemeinsamen Proj
356. rische Konzepte f r die Bauaufnahme werden im Kap 6 Bauaufnahmestrategien behandelt 5 3 Photogrammetrische Methoden 95 erkennen Abb 5 20b und w ren somit mit einem aus konventionellen photogrammetrischen Gesichts punkten angefertigten Modell nicht abzuleiten f i Abb 5 20 Einfluss von Objektbeleuchtung Naga cm Bi L wentempel Messbildausschnitt des Pylons a diffuse Beleuchtung b Streiflicht Hier ist gerade die durch den Schattenwurf bedingte Verst rkung der kleinen Vertiefungen in der Ober fl che notwendige Voraussetzung f r eine zweckdienliche Auswertung Die Einordnung der Photogram metrie als objektives und zweckfreies Bauaufnahmeverfahren kann demnach zumindest f r die Baufor schung nicht gelten Da diese Bewertung der Photogrammetrie jedoch trotzdem h ufig undifferenziert vorgenommen wird stehen photogrammetrische Verfahren wegen ihrer schwer zu erkennenden Subjek tivit t in besonderer Kritik MADer 1982 SCHMIDT H 1988 Einer weitere Einschr nkung in der Nutzung f r einen bestimmten Zweck ist die Photogrammetrie dadurch unterworfen dass sie verfahrensbedingt ausschlie lich Oberfl chen abbilden kann F r einige Bereiche Bauforschung Statik ist aber eine Untersuchung von z B Fugen oder Sto fl chen derart wichtig dass ohne deren Ber cksichtigung auch eine falsche Bewertung und Modellierung der offensicht lichen Oberfl cheninformationen erfolgen kann Eine mit
357. ristischen Vor und Nachteilen aller photogrammetrischer Methoden bt die w hrend der Messung auszuf hrende interpretierende Auswertung einen wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis des Modellierungsprozesses aus Die bildhafte Darstellung der vorliegenden Messbilder wird im Verlauf der Auswertung auf die wesentlichen Inhalte reduziert Diese Auswahl der Bildinformationen geschieht in vielen F llen nicht durch den f r den Bauaufnahmezweck ma geblichen Experten sondern durch einen mit dem Auswertesystem vertrauten Photogrammeter Auch wenn der Auswerter gro e Erfahrung im Umgang mit der Erfassung von Architektur besitzt wird doch ein weiteres zus tzliches Glied in die Kette der Modellierungsabl ufe eingeschoben Soll die stereoskopische Auswertung ber einfache Doku mentationsanwendungen hinaus eingesetzt werden ist eine sehr enge Zusammenarbeit mit den das Ergebnis nutzenden Fachgebieten notwendig Am besten ist die Auswertung jedoch von den Fach experten selbst durchzuf hren Beide Ans tze sind in der verschiedensten Projekten in der Vergangenheit verfolgt worden z B IOANNIDIS et al 1997 STEPHANI 1986 wobei aber z B auf dem Gebiet der Bauforschung keine allgemein g ltige Akzeptanz der stereophotogrammetrischen Methode erreicht werden konnte Hierf r sind als m gliche Gr nde die hohen Investitionskosten f r analoge und analytische Auswerte ger te die komplexe Handhabung sowie die f r die Augen zun chst ungewohnte und anstrenge
358. rkiert und ihre ungef hre Position am Bauwerk zeichnerisch in einer separat zu f hrenden Punktskizze festgehalten werden um f r sp tere erg nzende Messungen die Punkte eindeutig zuordnen zu k nnen Abb 5 8 Tachymetrische Bauaufnahme mit Reflektor F r die tachymetrische Aufnahme mit Reflektor sind in den meisten auf dem Markt befindlichen Ger ten Softwarekomponenten integriert die Messungen in den verschiedensten Anordnungen unterst tzen In den Ger tehandb chern sind die unterschiedlichen Verfahren ausreichend erl utert sodass eine detail lierte Darstellung hier entfallen kann Dennoch soll auf zwei Aspekte hingewiesen werden durch deren Ber cksichtigung die Qualit t der mit geod tischen Methoden ausgef hrten Bauaufnahme deutlich gesteigert werden kann Die Softwareprogramme der Tachymeter sehen vielfach exzentrische Messanordnungen vor bei denen z B der Reflektor seitlich im rechten Winkel zum Zielstrahl angeordnet wird Abb 5 9a Hierdurch lassen sich z B vom Instrumentenstandpunkt nicht direkt sichtbare Punkte einmessen indem der exzen trisch angeordnete Reflektor anstelle des Zentrumspunktes angezielt wird Ironie Lane IPEIPaRTE er a F p Pai F E F _ 5 a __ gt p a a aa e E p H i F A r al u a rechtwinklige Exzentrizit t b Winkelmessung direkt zum Objektpunkt c Streckenmessung zum Reflektor Abb 5 9 Exzentrische Messanordnungen Der in der Skizze markierte rechte Winkel kann i
359. rs erfolgt sowohl mit zeichnerischen Mitteln als auch in Textform Dabei werden die Oberfl che wie die konstruktiven Zusammenh nge erfasst modelliert und dargestellt REICHwALD 1982 Selten werden Bauwerke in ihrer komplexen Gesamtheit modelliert vielmehr erfolgt die Dokumentation bezogen auf konkrete meist kleinr umige Ma nahmen sodass die Anforderungen an die absolute wie relative Messgenauigkeit nicht sehr hoch sind Im Vordergrund der Modellierung stehen die inhaltlichen Aussagen ber Material Konstruktion einschlie lich der zu verzeichnenden Sch den Die vielf ltigen Schadensbilder erfordern eine detailreiche Erfassung die mehr Informationen erhalten muss als z B eine das gesamte Bauwerk umfassende Bauaufnahme f r denkmalpflegerische Zwecke So werden besonders die Details von Fenstern Abb 3 3 und T ren Decken und Fu b den Wand und Wandverkleidungen sowie Tapeten und Farbfassungen untersucht MEIsEL MENNICKEN HAUSCHILDT 1990 E 3 pal i m 1 Li I l k er Abb 3 3 Fensterprofil MEISEL MENNICKEN Abb 3 4 Treppenschnitt Meisel MENNICKEN HAUSCHILDT 1990 HAUSCHILDT 1990 Um das Objekt durch die Untersuchung nicht zus tzlich zu sch digen sollten zerst rungsfreie oder zer st rungsarme Verfahren eingesetzt werden Als zerst rungsfrei k nnen alle Methoden bezeichnet werden mit denen das Objekt ber hrungslos analysiert werden kann Hierzu z hlen geo und bauphysikalische Ver
360. rweiterung von CAD Programmen mit GIS Komponenten wird auch als CAD GIS Systeme bezeichnet 3 vgl Kap 4 3 4 Datenstrukturierung und Pr sentation in Geographischen Informationssystemen GIS 60 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung 4 3 3 3D Visualisierungen und Animationen Dreidimensionale Modelle werden berwiegend zur anschaulichen Pr sentation der Bauaufnahmeergeb nisse verwendet Die klassische Form der Darstellung durch Grundrisse Ansichten Schnitte und Perspektiven gen gt nicht immer f r die Beurteilung der dreidimensionalen Situation insbesondere f r den fachfremden Nutzer k nnen die zweidimensionalen Pl ne schwer zu verstehen sein Deshalb ist es vielfach notwendig zweidimensionale Pl ne um dreidimensionale Darstellungen zu erg nzen In der Vergangenheit erf llten diesen Zweck die gebauten dreidimensionalen Modelle aus Holz oder anderen Materialien heute werden zunehmend 3D Computermodelle eingesetzt wobei sowohl die gebauten wie auch die 3D Computer Modelle in Abh ngigkeit der geforderten Qualit t mit entsprechend hohem zeit lichen Aufwand herzustellen sind a Roma antiqua gebautes 3D Modell GISMONDI 1934 b Colonia Ulpia Traiana 3D Visualisierung RANK 1995 Abb 4 20 Rekonstruktion durch 3D Modelle Nach ihrer Fertigstellung k nnen jedoch die Computermodelle sehr viel flexibler eingesetzt werden weil es sehr leicht m glich ist Ver nderungen am 3D Computermodell vorzunehmen
361. s Diese Auswahl ist aber auch mit dem notwendigen Fachwissen nicht immer zufriedenstellend zu l sen Insbesondere bei steilen Sichten vom Instrumentenstandpunkt auf das Objekt ist es aus der Distanz nicht immer leicht zu erkennen welcher Punkt f r die Modellierung wichtig ist und somit erfasst werden soll Zum einen treten bei in der Tiefe gegliederten Objekten Abschattungsbereiche auf die berhaupt nicht zu vermessen sind Abb 5 12 links Zum anderen bewirkt die gro e Entfernung zum Objekt eine schlechtere Erkennbarkeit von kleine ren aber unter Umst nden wichtigen Objektdetails Verst rkt wird dieser Effekt durch die perspek tivischen Einfl sse die eine Interpretation von hochliegenden Objektbereichen sehr erschweren Mitunter ist es v llig unm glich z B die wichtigen Punkte f r einen Erfassung in einer vertikalen Ansichtsebene auszuw hlen In diesen F llen sollte zur gesicherten Erfassung auf das Konzept des verdichteten Bezugs netzes zur ckgegriffen werden Hierbei sind alle die Punkte zu messen die zweifelsfrei erkannt anvisiert und vermessen werden k nnen Abb 5 12 rechts Die weitere Ausarbeitung des Bauaufnahmeplans kann darauf aufbauen im Handaufma oder durch portraitierende Erg nzungen erfolgen Ist das Bezugs 1 Bei direkter Sonneneinstrahlung ist der Laserpunkt berhaupt nicht zu sehen f r Messungen im Au enbereich von Geb uden sollte generell bedeckter Himmel vorherrschen 9 vgl Kap 6 2 Praktische
362. s Tachymeters wie auch besonders die fotografische Abbildung einen eigenst ndigen Modellierungsschritt darstellen Das durch optische Abbildung entstandene Modell ist Grundlage f r die weiteren Model lierung sodass nicht die gleichen Inhalte wie direkt vom Original zu erfassen sind Anschaulich kann dieser Zusammenhang an den Steinquadern der Abbildung 4 1a dargelegt werden Die Verwitterung hat zwar die urspr ngliche geometrische Form auf der Oberfl che stark ver ndert aber bei genauer Betrach tung oder durch eine in die Fugen gehende Untersuchung sind unter Umst nden die Originalkanten noch zu entdecken zu modellieren und darzustellen 42 Koordinatensysteme und Bezugsfl chen Mit der Wahl eines Koordinatensystems als Grundlage f r alle in der Bauaufnahme auszuf hrende Messungen wird eine der wesentlichen Randbedingungen f r eine Modellierung von geometrischen Gr en festgelegt Dabei kann das Koordinatensystem als Bezugsrahmen so allgemein formuliert werden dass alle Informationen ber die Bauwerksgeometrie darin zu modellieren sind Auf der anderen Seite lassen sich durch das Bezugssystem Grenzen f r die Geometrieerfassung setzen die eine umfassende Beschreibung des Objekts nicht mehr erm glichen Dies kann Einschr nkung aber auch Hilfe bei der geometrischen Modellierung sein Um diese beiden fundamentalen Voraussetzungen bei der Bauaufnahme entsprechend ber cksichtigen zu k nnen werden die verschiedenen Koordinatensysteme e
363. s bei der Bewertung von Bauaufnahmepl nen hinreichend ber cksichtigt werden Dabei ist zu beachten dass bei komplexeren Geb uden und differenzierter Fragestellung die subjektiven Bedin gungen eine gr ere Bedeutung gewinnen als bei einfachen Bauten bei denen z B nur die wichtigen formgebenden Geometrieelemente modelliert werden sollen Innerhalb der allgemeinen Modellierungsvorg nge wurde der Zeitbezug als einwirkendes Kriterium genannt F r die Bauaufnahme kann eine zeitlich bedingte Auswirkung in zweierlei Hinsicht festgestellt werden Zum einen wirken sich zeitliche Einfl sse auf die Formulierung des Ziels der Bauaufnahme aus Die durch Bauaufnahme zu untersuchenden Fragestellungen haben sich kontinuierlich auf fast allen Bereichen gewandelt EckerT 1987 Zum anderen entstehen Pl ne und Beschreibungen unter Verwendung des Vokabulars der jeweiligen Zeit Im Zusammenhang mit der Einf hrung der semantischen Modelle im vorangegangenen Kapitel ist auf die Bedeutung von Sprache f r die Modellbildung eingegangen worden Die verwendete Sprache nicht nur in der Textform sondern auch in ihrem bildhaften Ausdruck kann nicht losgel st von ihrer Entstehungszeit beurteilt werden Dabei k nnen Textstellen nach heutigen Erfahrungen interpretiert eine andere Bedeutung als zum Zeitpunkt der Formulierung erhalten Bei 3 vgl Kap 6 1 Eine methodenintegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie Beispielsweise wird die Bauau
364. scher oder photogrammetrischer Bauaufnahmen insbesondere weil w hrend der immer durchzu 134 6 Bauaufnahmestrategien f hrenden Erfassungsgeneralisierung aus Unkenntnis ber die Architekturformen oder andere wichtige Zusammenh nge Informationen nicht modelliert werden Wie schwierig die Geometrieerfassung von Bauwerken tats chlich ist kann den Abbildungen 3 5 und 3 6 entnommen werden Dort wird anschaulich deutlich dass ein Geod t oder Photogrammeter sicher nicht ohne weiteres in der Lage w re den hohen Detailreichtum des Fachwerks zu erfassen Abb 3 6 rechts Wird die dort vollzogene Entwicklung von der Genauigkeitsklasse IV zur Klasse I betrachtet ist offen sichtlich dass die w hrend der Erfassung auszuf hrende Generalisierung nur mit dem entsprechenden Wissen ber Bautechnik Konstruktion etc ausgef hrt werden sollte Die geometrische Erfassung ist aber gleichsam als im besten Sinne naiv zu bezeichnen da dem Bauwerk ohne Vorbehalte d h ohne Einschr nkungen durch eine zu starke Orientierung auf den Modellierungs zweck begegnet wird In Kombination mit der hohen geometrischen Genauigkeit und Zuverl ssigkeit wird hierdurch ein gro es Potenzial f r eine m glichst umfassende Modellierung bereitgestellt Dies kann noch verst rkt werden wenn die photogrammetrischen Verfahren mit ihrem hohen Dokumentations charakter eingesetzt werden Eine ebenso wichtige Bedeutung stellen die inhaltlichen Bauwerksattribute deren Geom
365. sentlichen Merkmale im Umgang mit CAD Systemen eingegangen wird soll einleitend eine CAD Datenstruktur vorgestellt werden wie sie nahezu in allen Programmen Verwen dung findet Ein typisches CAD Datenmodell l sst sich in drei Bereiche einteilen die untereinander in sehr engem Bezug stehen Abb 4 16 links Topologie geometrische Beschreibung in Form von Punktkoordinaten Eckpunkte x 2 Kurven und Fl chenbeschreibungen definieren Kanten a y Objekt topologische Beziehungen begrenzen bilden thematische Sachattribute u ee o en K rper wie Farbe Material Alter etc E Abb 4 16 CAD Datenmodell In drei Modellklassen sind die geometrischen Basisgr en Punkt Kurve Fl che die topologischen Beziehungen sowie die thematischen Sachattribute einzuordnen Die geometrischen Typen Punkt Kurve und Oberfl che beschreiben jede beliebige Geometrie durch Punktkoordinaten und die dazu geh rende analytische Form Hierbei ist wichtig darauf hinzuweisen dass das 3D Elemente Punkt zwar als 3D Koordinate existiert aber f r sich genommen keine Dimension aufweist und somit auch nicht sichtbar ist Der 3D Punkt kann als Einf gepunkt f r eine Punktsignatur verwendet werden oder er kann in Kombi nation mit einem zweiten Punkt eine Kurve repr sentieren Kurven k nnen aus geraden Linien oder kom plexen Geometrien bestehen mehrere Kurven definieren eine Oberfl che Aus den Oberfl chen lassen sich beliebig aufgebaute ander
366. sinformationen nur ein unvollst ndiges Modell zu erzielen weil die notwendige fachbezogene Analyse nicht stattgefunden hat Abb 6 3 Alle ber die offensichtliche Geometrie hinausgehenden Bauwerksattribute k nnen ohne das entsprechende Fachwissen berhaupt nicht erkannt werden Ebenso unvollst ndig kann das Geometriemodell ausfallen wenn die Erfassung und Modellierung ausschlie lich durch den Fachanwender erfolgt Abb 6 3 Die gro e N he zum Untersuchungs gegenstand und die zielgerichtete Ausrichtung auf den Modellierungszweck verhindern die f r eine objektive Erfassung notwendige Distanz zwischen Modellierungssubjekt und Modellierungsobjekt Insbe sondere bei gro en Bauwerken ist obendrein die notwendige geometrische Genauigkeit und Zuver l ssigkeit in den wenigsten F llen durch den Fachanwender selbst zu erzielen Da f r den Forschungszweck eine inhaltliche Interpretation w hrend des Modellierungsvorgangs unum g nglich ist sind alle messtechnischen Verfahren mit dem fachbezogenen inhaltlichen Wissen zu kombinieren Damit ist eine hohe geometrische Homogenit t Genauigkeit und Zuverl ssigkeit sichergestellt bei gleichzeitiger inhaltlicher Qualit t bezogen auf das Forschungsziel Werden die Erfassung und Model lierung der offensichtlichen forschungszielunabh ngigen Gr en von der zielgerichteten Interpretation getrennt entsteht ein Bauwerksmodell das auch unter anderen Gesichtspunkten zu sp teren Zeiten genutzt werd
367. so einfach zu handhaben dass eine inhaltliche Auswertung an diesen Erfassungssystemen auch vom photogrammetrisch wenig gebildeten Fachanwender vorgenommen werden kann Eine spezielle photogrammetrische Sachkenntnis ist jedoch f r die Aufnahmeplanung die Passpunktbestimmung die Bildaufnahme und vor allem f r die Orientierung und Verkn pfung der Bilder zu einem den Genauigkeitsanspr chen gen genden photogrammetrischen Bildverband notwendig Nach dem mit dem Fachanwender eine detaillierte Absprache bez glich der auszuwertenden Objektbereiche inklusive der f r die inhaltlichen Erfassung ben tigten Aufl sung und Genauigkeit getroffen worden ist k nnen alle photogrammetrischen Arbeitsschritte ohne Beteiligung der Nutzer ausgef hrt werden Diesem wird dann ein orientiertes Bildmaterial bergeben mit dem eine dreidimensionale inhaltliche Auswertung selbstst ndig vorgenommen werden kann Weiterhin stellen alle Arten von Entzerrungen ein geometrisches Bezugssystem dar das als Kartierungs grundlage f r die inhaltliche Auswertung zu verwenden ist Obwohl die im Zuge einer photogramme trischen Auswertung entstandenen Entzerrungen keiner beabsichtigten inhaltlich interpretierenden Auswertung unterzogen worden sind ist durch die Reduktion vom dreidimensionalen Original auf die zweidimensionale Abbildung eine Verringerung des Informationsgehaltes eingetreten Die im Kapitel 5 3 2 Einbildauswertung formulierten Hinweise und Einschr nkungen sind h
368. spektrum der Bauaufnahme in drei Fachgruppen einteilen f r geschichtliche Fragestellungen im Bereich von Arch ologie historischer Bauforschung und Denkmalpflege als Planungsgrundlage f r anstehende Sanierungs und Umbauma nahmen zum Aufbau von Geb udeinformationssystemen In jedem dieser Gebiete werden nicht nur grunds tzlich andere Anforderungen an die Bauaufnahme gestellt es k nnen vielmehr durch die konkrete Fragestellung bedingt unterschiedliche inhaltliche Aspekte in das Zentrum der Bauaufnahme r cken Diese inhaltlichen Anforderungen wirken sich direkt 8 1 Einleitung auf die Bauaufnahmemethode aus und u ern sich sowohl in der Wahl der Methode als auch in der Art ihrer Anwendung Ein besonderes Beispiel f r die Wechselwirkung zwischen Aufnahmeziel und Bauaufnahmemethode stellt das verformungsgerechte Handaufma in seiner Anwendung f r die historische Bauforschung dar Innerhalb dieses Fachgebietes sollen in einer intensiven im Angesicht des Bauwerks auszuf hrenden Auseinandersetzung m glichst viele Informationen ber den urspr nglichen Zustand und die Ver n derungen und damit ber die Baugeschichte erkannt und erfasst werden Zeitbedarf und Wirtschaftlichkeit der Bauaufnahme nehmen dabei eine untergeordnete Bedeutung ein im Vordergrund steht die intensive Besch ftigung des Forschers mit seinem Bauaufnahmeobjekt F r diese Anforderung ist das verformungsgerechte Handaufma die ideale Bauaufnahmemethode d
369. ssende dreidimensionale Modellierung kann das 3D Modell nicht nur zur Visualisierung der Raumsituation verwendet werden sondern ist auch zur Untersuchung wissenschaftlicher Frage stellungen wie z B Rekonstruktions berlegungen einzusetzen Von dem einmal erstellten 3D Modell lassen sich beliebige Ansichten Schnitte Perspektiven und Animationen erzeugen die zur weiteren Untersuchung von geometrischen Zusammenh ngen ebenso wie als Informationsraum hoher Detailtiefe bereitgestellt werden k nnen W hrend einer Bauaufnahme werden mit den unterschiedlichsten Methoden geometrische Beschreibun gen des Objektes erzeugt Um aus diesen geometrischen Rohdaten 3D Modelle oder animierte Darstel 3 Hierzu sind auch die stereoskopische Bilder zu rechnen die ebenfalls einen guten 3D Raumeindruck vermitteln k nnen und auch ber das Internet zu verbreiten sind vgl Kap 5 3 3 2 Stereoskopische Auswertung 62 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung lungen ableiten zu k nnen ist je nach Verwendungszweck der Einsatz unterschiedlicher Software programme m glich a Innenhof CALMBACH 2001 b Konferenzraum BERTHEAU 2001 Abb 4 21 Beispiele f r realit tsnahe Visualisierungen Als Basismodul zum Aufbau eines 3D Volumenmodells sollte eines der g ngigen CAD Programme wie AutoCAD Autopesk 2001 oder MicroStation BENTLEY 2001 benutzt werden Die in den CAD Program men bereitgestellten Konstruktionshilfsmittel l
370. ssendes Informations system aufbauen zu k nnen Dar ber hinaus kann eine CAD Datei aus einer schnell entworfenen Handskizze wirtschaftlicher erstellt werden als durch eine komplette Neuzeichnung im CAD System auf der Grundlage von Skizzen und Messungen Weiterhin sind diese so genannten Sketch Programme sehr gut zur berpr fung vorhandener Pl ne geeignet da sich die Geometrie durch wenige Streckenmessung kontrollieren l sst und soweit Abweichungen festzustellen sind eine Anpassung an die korrekten Raumma e erfolgen kann Beim Architektenaufma wird ein bergeordnetes Koordinatensystem f r den gegenseitigen Bezug der Objekte generell nicht verwendet In Geb uden wird die Rechtwinkligkeit von Raumelementen in vielen F llen ohne berpr fung unterstellt und f r die relative Anordnung von Raumgruppen genutzt HEILIGER 1995a Eine Analyse der Bausubstanz findet normalerweise nicht statt erfasst werden nur die sehr einfach schnell und ohne besondere Fachkenntnis zu bestimmenden geometrischen Parameter So entsteht durch das Architektenaufma ein Planwerk in dem alle wichtigen Baukonturen enthalten sind aber keine sonstigen inhaltlichen Informationen Abb 5 1 2 18 1 20 1 00 J S 0L 0 TOT SLO F 090 za 071 N 2 15 071 071 1 98 Abb 5 1 Architektenaufma Aufgrund der starken Generalisierung w hrend der Geometrieerfassung und der fe
371. ssung bestimmt F r eine Auswahl der Erfassungsinhalte wird der Begriff Erfassungsgeneralisierung verwendet Die inhaltliche Vollst ndigkeit einer Modellierung wird ebenfalls im Rahmen einer Generalisierung fest gelegt sie wird vielfach mit den Begriffen Generalisierungs oder Detaillierungsgrad Informationsdichte oder auch Darstellungstiefe bezeichnet Die Entscheidung dar ber was erfasst wird und was nicht ist eine auf den Zweck ausgerichtete inhaltliche Frage Innerhalb der Ausf hrungen zum allgemeinen Modellbegriff ist die inhaltliche Vollst ndigkeit ebenfalls unter der Genauigkeit einer Modellierung Die Erfassungsgeneralisierung w hrend des verformungsgerechten Handaufma es wird in Abb 5 3 im Kap 5 1 2 illustriert zur Generalisierung im Allgemeinen vgl HAKE GR NREICH 1994 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme 39 genannt worden sie ist aber begrifflich scharf von der geometrischen Genauigkeit zu trennen da auch eine im inhaltlichen Sinn unvollst ndige Modellierung die erfassten Informationen mit h chster geome trischer Genauigkeit enthalten kann Durch die Erfassungsgenauigkeit wird die h chst m gliche Genauig keit der Erfassung begrenzt wogegen ber den Grad der Vollst ndigkeit aus fachspezifischen Gesichts punkten die Menge der modellierten Informationen bestimmt wird Mit dem Begriff der Aufl sung wird vor allem bei den bildgest tzten Erfassungsmethoden die kleinste zu erkennende Einheit be
372. stellung tachymetrischer Messungen behandelt 74 5 Methoden der Bauaufnahme prozess ausgef hrt werden kann Die enge r umliche Beziehung zum Objekt der Bauaufnahme soll eine vertiefende Auseinandersetzung mit dem Bauwerk sicherstellen durch die w hrend der Bauaufnahme eine bessere Interpretation der Informationen erm glicht werden soll Damit ist das verformungsgerechte Handaufma nicht nur Messmethode zur Bestimmung der Bauwerks geometrie sondern analytischer Vorgang zum Erkennen und Modellieren der brigen inhaltlichen Bauwerksparameter Gleichzeitig wird durch die sofort ausgef hrte Zeichnung der gemessenen Eigen schaften eine Kontrolle der Genauigkeit der Zuverl ssigkeit und der Vollst ndigkeit erm glicht Dies gilt besonders im Vergleich zum Architektenaufma oder allen anderen Verfahren die nach den Prinzipien der Skizziermethode arbeiten und somit eine zeitliche oder rtliche Trennung von Messung und Zeich nung vornehmen Um ein Bauaufnahmeobjekt in seiner gesamten komplexen Form umfassend verfor mungsgerecht aufnehmen zu k nnen sind in Abh ngigkeit von der Objektstruktur und dem verwendeten Arbeitsma stab eine Vielzahl von Messungen auszuf hren Auch wenn durch das Handaufma Messun gen schnell und einfach vorgenommen werden k nnen ist der verformungsgerechten Modellierung aus praktischen Gr nden eine Grenze gesetzt die dazu f hrt dass auch bei Anwendung des verformungs gerechten Handaufma es eine Punktau
373. swahl vorgenommen werden muss Um f r alle nicht gemessene Bereiche eine verformungsgerechte Modellierung ann hernd sicherstellen zu k nnen erfolgt die Darstel lung in portraitierender Art und Weise Durch eine portraitierende Zeichnung werden z B Linienverl ufe Ausbr che Verwitterungskanten skizzenhaft in ihrer Art und Auspr gung aber nicht in ihrem exakten geometrischen Verlauf erfasst Diese Form der Darstellung betont die inhaltliche Aussage vor der geometrischen Richtigkeit Sie ist damit ein typisches Beispiel f r eine Reduktion einer Eigenschaft um die wichtigere besonders deutliche herausarbeiten zu k nnen Je nach Abstand der mit dem Handaufma bestimmten Punkte kommt die portraitierende Darstellung auch in geometrischer Hinsicht dem Original nahe Dieses Vorgehen kann auch als Erfassungsgeneralisierung angesehen werden wobei die Arbeits weise beim verformungsgerechten Handaufma von sonst blichen geometrischen Generalisierungen abweicht In nachfolgender Abbildung werden die Unterschiede zwischen einer generalisierenden und verformungsgerechten Erfassung aufgezeigt 7 2 z A z Z 7 Original Abb 5 3 Generalisierende und verformungsgerechte b verformungsgerecht e Messpunkt Erfassung In der generalisierenden Vorgehensweise wie sie in der Mehrzahl der geod tischen photogramme trischen oder kartographischen Anwendungen anzutreffen ist wird der theoretische Schnittpunkt der beiden Kanten als Messpunk
374. swertung bergeben wird sondern aus der mit den verschie denen Auswertemethoden neue M glichkeiten einer Informationsgewinnung er ffnet werden Dabei ist schon das orientierte photogrammetrische Modell als Informationssystem anzusehen mit dem verschie dene Aspekte einschlie lich ihrer Wechselwirkungen untersucht werden k nnen vgl Abb 4 26 Aus dem photogrammetrischen Datenmaterial k nnen die Informationen f r den entsprechenden Zweck in der notwendigen Aufl sung und Genauigkeit gewonnen werden sodass flexibel auf die verschiedenen Anforderungen im Entscheidungsprozess reagiert werden kann Damit stellt die Photogrammetrie das ideale Werkzeug f r die Planung von Ma nahmen an gro en Bauwerken oder ganzen Bauwerks ensembles dar Gleichwohl kann f r die Durchf hrung der Ma nahmen eine umfangreiche methoden kombinierende Bauaufnahme erg nzend notwendig sein Realisierung photogrammetrischer Objektmodelle vom Bild zum photogrammetrischen 3D Modell Das Bereitstellen photogrammetrischer Bilddaten f r eine zuk nftige Auswertung kann in unterschied lichen Konzepten erfolgen vom analogen Bildarchiv bis zum dreidimensionalen Datenmodell Im einfachsten Fall werden die photogrammetrischen Bilddaten mit den Informationen ber die innere Orientierung der verwendeten Kameras und die Passinformationen am Objekt archiviert Dabei wird zum Zeitpunkt der Aufnahme keine weitere photogrammetrische Auswertung vorgenommen mit minimalem
375. t dass sie bedingt durch ihr hohes Dokumentationspotenzial einen wesentlichen Beitrag zur Objektivierung leisten k nnen Umgekehrt kann daraus aber nicht die ausschlie liche Eignung der geod tischen und photogramme trischen Verfahren f r eine m glichst vollst ndige und objektive Bauaufnahme abgeleitet werden Erst in der Kombination mit dem fachbezogenen Wissen kann eine hochwertige Geometriemodellierung zweck bezogen eingesetzt werden Daraus ergibt sich eine unbedingte Verpflichtung zu einer interdisziplin ren und methodenkombi nierenden Bauaufnahmestrategie bei der die Bauaufnahme in engster inhaltlicher und personeller 150 7 Zusammenfassung Zusammenarbeit zwischen den am Ergebnis interessierten Fachgruppen und den Spezialisten f r die anzuwendenden Methoden ausgef hrt wird Die Bauaufnahme ist als gemeinsames Projekt aufzufassen in dem von der Formulierung der Bauaufnahmeziele ber die Ausf hrung am Bauaufnahmeobjekt bis zur Auswertung und Pr sentation der Ergebnisse eine Interdisziplinarit t w hrend aller Phasen der Bauauf nahme realisiert wird Nur in enger personeller Kooperation kann auf die Schwierigkeiten und wechseln den Anforderungen die im Verlauf eines Bauaufnahmeprojektes sowohl bedingt durch die eingesetzten Bauaufnahmemethoden als auch durch die fachspezifischen Anforderungen auftreten angemessen und bestm glich reagiert werden Inwieweit kann aber eine interdisziplin re methodenkombinierende Bauaufnah
376. t der R ckgriff auf die Ursprungsbedeutung des deutschen Wortes Modell eine erste Orientierung Modell ist abgeleitet vom lateinischen modulus und kann mit den Bedeutungen Art und Weise Form Vorschrift sowie Ma und Ma stab bersetzt werden STACHOWIAK 1989 Durch diese Ursprungsbedeutung werden bereits wichtige Eigenschaften des Modell begriffs charakterisiert Die Objekteigenschaften sollen in ihrer bestimmenden Art und Weise beschrieben werden Sie u ern sich in den anzutreffenden Formen die ber festgelegte Vorschriften abzuleiten sind In welchem Umfang und mit welcher Genauigkeit dieses geschieht kann berwiegend durch den verwendeten Ma stab bestimmt werden Durch ein Modell werden demnach definierte Eigenschaften in ihrer Gr e wie in ihren relativen Verh ltnissen und Beziehungen beschrieben Dabei kommt es sowohl auf die qualitative wie quantitative Aussage an Wird ein Modell vom Original angefertigt so sind die wichtigen Einfl sse die auf den Vorgang des Modellierens einwirken zu ber cksichtigen Diese die Modellierung beeinflussenden Randbedingungen lassen sich in einem Frageschema sehr gut zusammenfassen STACHOWIAK 1983 Wovon von wem und f r wen wann und f r welchen Zweck soll die Modellierung ausgef hrt werden Durch die Besch ftigung mit diesen Fragen sollen die Voraussetzungen f r den Modellierungsvorgang deutlich herausgearbeitet werden Dabei wird hinterfragt welchen Stellenwert die Objekt
377. t der digitalen Photogrammetrie eingesetzt werden a0 vgl Kap 5 3 2 4 Differentielle Entzerrung 90 5 Methoden der Bauaufnahme 5 3 Photogrammetrische Methoden Der Einsatz der Fotografie zur L sung messtechnischer Probleme wurde schon von Dominique Frangois Arago im Jahre 1839 in Erw gung gezogen als er vor der Franz sischen Akademie der Wissenschaften die Erfindung der Fotografie vorstellte ALBertz 1999 Die Entwicklung einer Methode zur Vermessung von Objekten auf Grundlage der in der Fotografie angewendeten Zentralperspektive wurde unabh ngig voneinander fast zeitgleich von Aim Laussedat und Albrecht Meydenbauer vorgenommen ALBERTZ 1999 Damals wie heute lassen sich in den charakteristischen Merkmalen der Fotografie wesentliche Argumente f r die Anwendung photogrammetrischer Methoden zur Vermessung offensichtlich erkennen Das Objekt muss zur Vermessung nicht betreten werden alle notwendigen Messbilder k nnen ber hrungslos aus sicherer Entfernung aufgenommen werden Der f r eine Vermessung notwendige Zeitbedarf am Objekt beschr nkt sich im Wesentlichen auf die Dauer der Platten Film oder Sensorbelichtung und liegt damit um ein Vielfaches unter dem konventioneller Messmethoden Durch die Belichtung auf analogen Film oder digitalen Speicher wird der Objektzustand zum Zeitpunkt der Aufnahme dokumentiert somit entsteht ein Archiv das jederzeit f r weitere Auswertungen genutzt werden kann Albrecht Mey
378. t erfasst Abb 5 3a F r die verformungsgetreue Modellierung Abb 5 3b werden dagegen nur die Punkte gemessen die auch am Original zu verifizieren sind und der dazwischen liegende Bereich wird portraitierend gezeichnet Um die gemessenen Punkte auch tats chlich reprodu zieren zu k nnen wird in einigen F llen eine Verma ung aller Handaufma pl ne vorgenommen gleichzeitig sollen hierdurch eventuell auftretende Fehlereinfl sse durch Papierverzug erkannt werden k nnen PETZET MADER 1993 In den meisten Anwendungsgebieten wird die Modellierung der nicht geometrischen Bauwerkseigen schaften bei Einsatz des verformungsgerechten Handaufma es gleichzeitig mit der geometrischen Erfas 7 Bei HANSEN 2001 wird dem analytischen Vorgang die absolute Dominanz ber der objektiven Geometriebestimmung zugestanden Hier wird die Zeichnung als Endprodukt des Handaufma es nicht als naturalistische Abbildung eingeordnet sondern als eine Niederschrift von Beobachtungen in einer bestimmten Symbolsprache angesehen 8 Diese Art der Darstellung widerspricht dem geod tischen Verst ndnis zum Entwurf von Pl nen bei dem die L cke zwischen gemessenen Punkte durch geradlinige oder mathematisch zu beschreibende Verbindungen geschlossen wird Obwohl diese Effekte durch die zus tzliche Darstellung von Koordinatenkreuzen in einem Plan leicht zu erfassen sind 5 1 Handaufma 75 sung ausgef hrt Im Wesentlichen handelt es sich hierbei z B um
379. t nur die richtige Einordnung der aufgenommenen Informationen Es ist vielmehr nicht auszuschlie en dass bestehende Vorstellungen das Erkennen von bisher unbekannten Sachverhalten auch erschweren k nnen Im Zusammenhang von Bauen und Erkennen ist durch Boudon die Abh ngigkeit zwischen Vorstellung und Wahrnehmung architektonischer R ume aufgezeigt worden Bouoon 1991 Dabei wird dargelegt dass die Wahrnehmung von Architektur durch das Vorwissen und die bestehende Vorstellung von Architektur beeinflusst wird Die Bewertung der Architektur kann nur unter Kenntnis und Ber cksichtigung der bestehenden subjektiven Architekturvorstellungen erfolgen Dies gilt sowohl f r die Vorstellungen des entwerfenden Architekten die sich in dem Bauwerk widerspiegeln wie auch f r die des rezipierenden Betrachters Angewendet auf die Bauaufnahme macht diese Schlussfolgerung die besondere Problematik zwischen Subjektivit t und Objektivit t wie zwischen neutraler Erfassung und wertender Einordnung der Bauwerksinformationen deutlich F r die richtige Bewertung der sichtbaren Architekturformen ist Fach wissen unerl sslich doch gleichzeitig wird gerade aufgrund des Vorwissens eine Interpretation geleistet die mehr durch die subjektiv bestehende Vorstellung wie auch durch pers nliche Interessen gepr gt sein kann als durch die am Bauwerk zu beobachtenden Informationen Bauaufnahme ist somit immer durch die subjektive Architekturkenntnis des Bauaufnehmenden beeinfl
380. t werden Widerspr che und Fehler werden bei einer dreidimensionalen Rekon struktion leichter als im Verlauf einer zeichnerischen Wiederherstellung erkannt Hor 2001 Rony 2001 Dar ber hinaus erm glichen die verschiedenen Konstruktionshilfen des CAD Systems z B Kopier funktion Prototyp Clone Methode ein effektives und wirtschaftliches Arbeiten Doch birgt eine komplette 3D Modellierung auch Nachteile und Schwierigkeiten die vor allem w hrend der Bauaufnahme und der Benutzung der Ergebnisse zu ber cksichtigen sind Im Vergleich zur zweidi mensionalen Darstellung erfordert die Modellierung und Darstellung als 3D Modell w hrend der Erfassung eine andere Arbeitsweise die mit einem wesentlich h heren Aufwand verbunden ist F r eine konsequente dreidimensionale Modellierung muss ein l ckenloses konsistentes 3D Modell erfasst werden wodurch die Anforderungen an die Vollst ndigkeit geometrische Genauigkeit und an das 3D Verst ndnis der Ausf hrenden besonders hoch sind Gegen ber einer konventionellen Erfassung in Schnitten oder Ansichten ist als wesentlicher Unterschied festzustellen dass jede dreidimensionale Erfas sung sich direkt auf die benachbarten Elemente auswirkt Diese Wechselwirkung ist f r Rekonstruktions 4l Vordefinierte Begehungen oder fest eingestellte Betrachtungspunkte zu denen immer wieder zur ckgekehrt werden kann erleichtern die Navigation im 3D Modell 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 65 un
381. talstrecken ist zu achten 48 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung N r N N l l K Y sr SSAA won RNE ASSENS NSS Ss g S NEDE O EEE ED N N N N V o N N N N N N l l l SS i N N N N N N N Q 1 N N lt O EO E N N N N N N N N N TS S Noa N a N ie gt N N N a M WM SR N N N N S f J N N N SEEN SEEN SEEN l SY N N IIIIN j NIIN j IN l SY 1 z S ae re Aa ee en Ne R N i N A E 4 gt s v a rechtwinkliges Schnurger st b schiefwinkliges Schnurger st Abb 4 9 Schnurger ste als Koordinatennetze f r die Grundrissmessung Die Schnittpunkte der Schnurger ste sind zumindest bei langen Schn ren nur mit einer Genauigkeit kaum besser als 1cm festzulegen Werden auf dieser Grundlage neue Schn re in das System eingeh ngt so werden Fehler durch das gesamte Messnetz fortgef hrt Ein wesentlicher Nachteil ist der nur sehr aufw ndig herzustellende Bezug zwischen innerhalb und au erhalb des Geb udes verlaufenden Schn ren sowie zwischen verschiedenen Geschossen Schnurger ste sind als Messnetze nur bei kleinen einfach aufgebauten Geb uden sinnvoll und wirtschaftlich einzusetzen Sollen Schnitte und Ansichten erfasst werden so lassen sich unter Einsatz von Lotschnur Wasserwaage oder Nivellier ohne gro en technischen Au
382. tand etc gewonnen werden k nnen Inwieweit die Forderung nach Verformungstreue erf llt werden kann h ngt wesentlich von dem gew hlten Arbeitsma stab ab Um diesen Anspruch an die Bauaufnahme sicherstellen zu k nnen kann die Messmethode des Handauf ma es eingesetzt werden Die Messungen im Handaufma werden generell mit den einfachen Werkzeu gen Zollstock Wasserwaage und Lot ausgef hrt Abb 5 2a und sofort ma st blich mit Bleistift auf Karton oder Folie gezeichnet Abb 5 2b WA i ia er Fre T 5 is ar tar f a i 5 Di Fa g i aa a SE ee e a verformungsgerechtes Handaufma mit b Bleistiftplan Palatin Ausschnitt Ebene 5 c Tuscheplan Palatin Ausschnitt Ebene 5 Zollstock Originalma stab 1 50 Originalma stab 1 50 Abb 5 2 Verformungsgerechtes Handaufma Hierdurch ist sichergestellt dass die Analyse des Bauk rpers die Messung der Geometrie und die Dar stellung in Form einer Zeichnung also der gesamte Modellierungsvorgang vor Ort in einem Arbeits 4 vgl MADER 2001 5 Hierzu z hlt auch der elektronische Zollstock ein reflektorlos arbeitender Entfernungsmesser der auch und besonders f r das Architektenaufma eingesetzt wird Vgl auch Kap 5 2 2 Tachymetrische Verfahren ohne unmittelbare Signalisierungs m glichkeit am Objekt Die sofortige Integration von Handaufma messungen in CAD Pl ne wird im Kap 5 1 1 Architektenaufma und im Kap 5 2 3 Online Dar
383. tegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie 131 Eine umfassende Modellierung muss aber erfolgen wenn die Punktauswahl w hrend der Erfassung vorgenommen werden soll Typisches Beispiel geod tischer Modellierungsvorg nge ist die Aufnahme der Gel ndemorphologie zur Herstellung einer topographischen Karte W hrend dieses Vorgangs soll vom Original der Erdoberfl che ein Modell in Form einer topographischen Karte erstellt werden Hierbei muss das Kontinuum der Erdoberfl che soweit durch die Punktauswahl vereinfacht werden dass die Messpunkte die Morphologie der Erdoberfl che repr sentieren und damit gew hrleistet ist dass aus dem reduzierten Modell der topographischen Karte wieder die Wirklichkeit der Erdoberfl che rekonstruiert werden kann Der auszuf hrende Modellierungsvorgang findet nicht nur in geometrischer Hinsicht w hrend der Koordinatenbestimmung der Messpunkte statt sondern w hrend der Punktauswahl auch in inhaltlicher Hinsicht Die dabei zu leistende Modellierung ist den gleichen Schwierigkeiten unterworfen wie sie f r die Bauaufnahme im Kapitel Der Modellcharakter von Bauaufnahmen erl utert worden sind Auch hier geht es nicht ohne Vorwissen ber das Objekt ohne Kenntnis der morphologischen Gel ndeformen kann keine hochwertige topographische Karte entstehen F r die Punkterfassung ist weiterhin zu ber cksichtigen wie die H henlinien der topographischen Karte entworfen werden sollen Geschieht dies in klassischer
384. tellen die meisten Modelle eine Verkleinerung des Originals dar Die vollst ndige Abbildung des Originals im verkleinerten Ma stab ist gleichfalls ohne 14 2 Vom Original zum Modell jeden Nutzen wenn das Modell aufgrund einer zu gro en Informationsdichte nicht mehr sinnvoll gelesen werden kann und somit die Attribute des Originals nicht aus dem Modell abzuleiten sind Weiterhin n tzlich f r das Arbeiten mit Modellen im Bereich der Bauaufnahme ist die Kenntnis der verschiedenen Arten in denen Modelle auftreten k nnen Als Produkte eines Modellierungsprozesses sind drei Hauptarten von Modellen in verschiedenen Auspr gungen zu nennen STACHOWIAK 1983 Grafische technische und semantische Modelle Abb 2 2 Die grafischen Modelle lassen sich weiter in Bildmodelle und Darstellungsmodelle unterteilen Haupt merkmal der Bildmodelle ist ihre bildhafte Bedeutung mit der Eigenschaften des Originals unmittelbar und ohne einen besonderen vermittelnden Zeichenschl ssel aus dem Modell abzuleiten sind Zu den Bildmodellen z hlen alle Bilder und Abbildungen auch wenn diese eine schematisierte Form aufweisen sollten F r das Arbeiten mit den Darstellungsmodellen ist eine ausdr ckliche Erkl rung der verwendeten Zeichen unerl sslich da hier die Informationen verschl sselt bermittelt werden Typische Vertreter der Darstellungsmodelle sind Diagramme Darstellungsgraphen und Flussdiagramme Technische Modelle sind durch dreidimensionale u
385. tellung der korrekten metrischen Eigenschaften keiner weiteren Auswertung im Verlauf der photogrammetrischen Modellierung unterzogen werden m ssen Die eigentliche inhaltliche Auswertung findet nach Abschluss der photogrammetrischen Bearbeitung statt Von dieser Strategie der Modellbildung unterscheiden sich alle stereophotogrammetrischen Ans tze sowohl in der Vorgehens weise wie in der Form des Ergebnisses Indem die inhaltliche Auswertung w hrend des photogramme trischen Arbeitsvorganges durchgef hrt wird erfolgt durch Interpretation des photogrammetrischen Auswerters eine Reduktion der hohen Informationsdichte der Messbilder auf ein meist linienhaftes dreidimensionales Modell Jedes Objekt beliebiger Form kann auf der Grundlage von zwei Bildern dreidimensional erfasst werden ohne dass im Vorhinein eine Kenntnis ber die geometrische Oberfl chenform notwendig ist Die von den jeweiligen Bildpunkten P x y und P x y durch die Projektionszentren ausgehenden Raumge raden schneiden sich im Objektpunkt P Abb 5 33 5 35a Generell ergibt sich durch das Verwenden von zwei Bildern zur Berechnung der Koordinaten von P eine eindeutige L sung die aber nicht so umfassend und praktikabel wie bei Anwendung der Mehrbildphotogrammetrie kontrolliert werden kann Sofern die u ere Orientierung der Bilder im bergeordneten Koordinatensystem ermittelt worden ist lassen sich die dreidimensionalen Koordinaten X Y Z von P sowohl grafisch wie r
386. ten zur Konstruktion und Visualisierung im Vordergrund durch die das CAD System in Kombination mit den erg nzenden Sachdaten zum umfassenden Planungswerkzeug wird B rL 1999a Mit animierten VRML Visualisierungen erfolgt der Zugang zu den erg nzenden Daten ber ein anschauliches 3D Modell Geschichte Nutzung Material geometrischer Raumbezug k a Kosten Statik Y Ausstattung Abb 4 23 Objektgeometrie und Sachdaten Bei den Geographischen Informationssystemen dagegen wird die zentrale Stellung von den Sachdaten eingenommen die erfasst verarbeitet verwaltet und analysiert werden m ssen Diese Daten werden ber den geometrischen Raumbezug miteinander in Beziehung gesetzt Abb 4 23 und durch eine karto graphische Darstellung visualisiert Dabei ist die Pr sentation notwendiges Hilfsmittel zur Darstellung der ausgef hrten Datenanalysen und damit von untergeordneter Bedeutung gegen ber den Sachdaten Geographische Informationssysteme sind vorwiegend als Analysewerkzeuge einzustufen B L 1999a 4 3 4 1 Grundlegende Prinzipien Geographischer Informationssysteme Im Zentrum der Modellierung steht das in der Datenbank gespeicherte Objekt das durch seine Geometrie die Topologie zu den Nachbarelementen die mit ihm verbundenen thematischen Daten sowie durch seine Beziehungen zu anderen selbst ndigen Objekten charakterisiert wird Abb 4 24 4 3 Datenstrukturierung und darstellung 67 Diese objektbezogenen Arbeitsweise
387. tenfluss direkt in die weitere Planung einflie en k nnen Der Bauaufnahmeplan wird heutzutage nicht selten direkt auf der Baustelle in seiner endg ltigen Form fertiggestellt und unverz glich an das Planungsb ro per elektronischer Kommunikation bermittelt Bei diesem Vorgehen steht ohne Zweifel die schnelle und genaue Erfassung der offensichtlichen Bauwerksgeometrie als wichtigste Anforderung an die Bauaufnahme im Vordergrund Dennoch l sst sich auch eine unter inhaltlichen Anforderungen eher wenig anspruchsvolle Bauaufnahme f r weitergehende Analysen von historischen oder anderen Fragestellungen nutzen Nicht immer k nnen die modernen hochtechnisierten Bauaufnahmemethoden innerhalb einer umfas senden interdisziplin ren Bauaufnahmestrategie eingesetzt werden Um beurteilen zu k nnen ob die Bauaufnahmemethoden unabh ngig von der eigentlichen inhaltlichen Auswertung anzuwenden sind muss die Frage beantwortet werden inwieweit sich die geometrische Bauaufnahme von der inhaltlichen analytischen Untersuchung des Bauwerks trennen l sst Diese Separation zwischen geometrischer Erfassung und inhaltlicher Auswertung stellt ohne Zweifel die zweitbeste L sungsm glichkeit dar Sie kann aber geleistet werden wenn eine klare Definition der Schnittstellen zwischen Geometrieerfassung und weiterer Auswertung vorgenommen wird Diese Schnittstellen k nnen grunds tzlich auf zwei verschiedene Arten realisiert werden wobei entweder ausschlie lich die
388. tersuchungen sinnvoll zu nutzen da Widerspr che unmittelbar auftreten und so neue Erkenntnisse abzuleiten sind Gleichzeitig ist aber bereits w hrend der Erfassung ein gr eres Verst ndnis f r die bautechnischen Zusammenh nge notwendig um eine sinnvolle Modellierung gew hrleisten zu k nnen Eine Beschr nkung der inhaltlichen Auseinandersetzung auf klar abgegrenzte Teilbereiche wie dies bei der Erfassung in Form von repr sentativen Schnitten erfolgt ist nicht m glich Vor der Bauaufnahme sind die Anforderungen an das 3D Modell genau festzulegen wobei das 3D Modell f r den jeweiligen Zweck so ausgearbeitet werden muss dass dieses Modell f r den Nutzer leicht zu verstehen und zu handhaben ist Dabei ist die Wahl des Arbeitsma stabes durch den die geometrische Qualit t festgelegt wird ebenso wichtig wie Entscheidungen ber die grafische Ausarbeitung des 3D Modells die von einem einfachen schematischen Modell bis zur realit tsnahen Visualisierung reichen kann F r einige Anwendungen ist es sinnvoller den k nstlichen Charakter einer schematischen Model lierung beizubehalten als eine realit tsnahe Visualisierung mit Oberfl chenmaterialien Texturen oder fotografischen Oberfl chen herzustellen vgl z B Hor 2001 Neben dem zu leistenden Aufwand w hrend der Erfassung und Erstellung sollte auch die Wirkung des Modells auf den Betrachter w hrend der Benutzung ber cksichtigt werden Je mehr das Modell ausgearbeitet ist desto gr
389. tes Loten auf die Bezugsfl che abgebildet wird Abb 4 7 Kennzeichnendes Kriterium der Parallel projektion ist die ma st bliche Abbildung von Strecken Winkeln und damit Fl chen sofern Bezugs fl che und Objekt parallele Ebenen darstellen W eDemann 1997 Die Anwendung der Parallelprojektion kann grunds tzlich in zwei verschiedenen Arten ausgef hrt werden die sich durch Form und Lage der 1l Es wird darauf hingewiesen dass f r ein Gebiet auch mehrere H henbezugsfl chen vorliegen k nnen So werden z B f r den Bereich der ehemaligen DDR neben den NN H hen bezogen auf den Amsterdamer Pegel auch HN H hen bezogen auf den Kronstadter Pegel verwendet Die dabei auftretende Differenz von im Mittel 16 cm darf auf keinen Fall vernachl ssigt werden 4 2 Koordinatensysteme und Bezugsfl chen 45 Bezugsfl chen unterscheiden Entweder wird die Bezugsfl che in ihrer Lage im Raum nicht ver ndert mit der wesentlichen Konsequenz dass zur Bezugsfl che nicht parallele Bereiche des Objekts in ihrer L nge verzerrt abgebildet werden Abb 4 7a Diese Methode bildet die Grundlage f r die Modellierung eines Bauwerks durch die Abbildung in verschiedenen Horizontal und Vertikalschnitten Die Schnitt ebene oder hierzu parallel angeordnete Ebenen sind gleichzeitig Bezugsfl che und Darstellungsebene Originaloberfl che und Bezugsfl che VEIIIILLLLLIN AASS Originaloberfl che VAA DR ZEN ALA AA Bezugsfl che und Ab
390. thoden als ein Verfahren der umfangreichen wissenschaftlichen Bauwerksdokumentation eingesetzt werden Wird die Dokumentation unter einer definierten wissenschaftlichen Fragestellung ausgef hrt kann auch im Nachhinein auf der Grundlage dieser Dokumentation eine differenzierte Auseinandersetzung mit dem Bauwerk erfolgen die Dokumentation kann in diesem Sinne eine Sekund rquelle darstellen BREUER 1982 Hier sollte die Photogrammetrie in Kombination mit allen anderen Bauaufnahmemethoden eingesetzt werden um das in den vorausgegangenen Kapiteln aufgezeigte spezifische Potenzial effektiv nutzen zu k nnen Im Rahmen von Denkmaltopographien und Ortsbildanalysen ist ebenfalls die Integration photogramme trischer Methoden denkbar In beiden Bereichen werden in der Regel umfangreiche fotografische Dokumentationen der Bauwerksfassaden angefertigt die bei Ber cksichtigung der photogrammetrischen Belange gleichzeitig f r einfache geometrische Auswertungen genutzt werden k nnten In diesen Berei chen sollte der wenig h here Aufwand photogrammetrischer Dokumentationen nicht gescheut werden k nnen diese doch als Grundlage f r eine Entzerrung oder zur Visualisierung in Form von 3D Modellen eine bessere geometrische Qualit t und h here Anschaulichkeit erm glichen Die Eignung photogrammetrischer Bilddaten als Informationsbasis f r die Bauwerksuntersuchung wird im Kapitel 6 3 Photogrammetrische Objektmodelle als Informationsbasis gro er Bauwerke
391. tion of double curved surfaces In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 1 Amsterdam 2000 S 533 538 HAKE G GR NREICH D Kartographie Verlag de Gruyter Berlin 1994 HANKE K The PhotoCD A source and Digital Memory for Photogrammetric Images In Inter national Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXX Part 5 1994 S 144 149 HANSEN E Handaufma und bauarch ologische Analyse Ein Stein in Delphi In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Univer sit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 182 186 HASELBERGER L Werkzeichnungen am J ngeren Didymeion Vorbericht In Instanbuler Mitteilungen 30 1980 S 191 215 HASPEL J Denkmalpflege im Griff von Politik und Investoren In Denkmalpflege 2000 Grundpositio nen und Perspektiven am Beginn des 21 Jahrhunderts Leipzig 2000 Druck in Vorbereitung HECKES J HORNSCHUCH A NIEDERHAGEMANN S Photogrammetrie und digitale Bildverarbeitung beim Deutschen Bergbau Museum In Albertz J Hrsg Publikationen der DGPF Band 8 Berlin 2000 S 269 275 HECKES J Zur Dokumentation historischer Bausubstanz Techniken und Anwendungen In Weferling U et al Hrsg Von Handaufma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 68 73
392. tionen f r die Revitalisierung von Bauwerken sowie an der Professur Informatik in der Architektur an der Bauhaus Universit t Weimar Aug 2001 Sep 2001 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl f r Vermessungskunde der Brandenburgischen Technischen Universit t BTU Cottbus Jun 1995 Jun 2001 Wissenschaftlicher Assistent am Lehrstuhl f r Vermessungskunde der BTU Cottbus Okt 1990 Mai 1995 Studium der Geod sie an der Universit t Hannover Okt 1988 Sep 1990 Studium der Geod sie an der Technischen Universit t Braunschweig Jul 1987 Sep 1988 Wehrdienst Aug 1974 Jun 1987 Schulausbildung Abitur am Gymnasium Julianum in Helmstedt 25 April 1968 geboren in Helmstedt Dank Die Entwicklung meiner Dissertation von den ersten Gedanken bis zu dieser letzten Seite war nur aufgrund der kleinen wie gro en und direkten wie indirekten Unterst tzung vieler Freunde und Kollegen m glich F r die sehr gute fachliche Zusammenarbeit und die vielen pers nlichen Kontakte m chte ich mich bei allen Personen meiner Cottbuser Zeit recht herzlich und besonders nachdr cklich bedanken Dies sind zahlreiche Kollegen an der BTU Cottbus insbesondere an den Lehrst hlen f r Vermessungskunde und Baugeschichte Die offene und freundschaftliche Arbeitsatmosph re hat nicht nur diese die engen Fachdisziplinen berschreitende Arbeit erm glicht sondern im Laufe der Jahre vielf ltige und wie ich hoffe auch gegenseitige neue E
393. tplan html 1995 recherchiert 2001 RASLAN M A M Inwieweit erf llt die Architekturphotogrammetrie die Forderungen der Baufor schung und wie ist sie von Architekten anzuwenden Deutsche Geod tische Kommission Reihe C Nr 80 1965 REGENSBURGER K Photogrammetrie Anwendungen in Wissenschaft und Technik VEB Verlag f r Bauwesen Berlin 1990 REICHSTEIN J Erfassen und Dokumentieren wissenschaftliche und praktische Probleme im Bereich der Arch ologie In Erfassen und Dokumentieren im Denkmalschutz Schriftenreihe des Deutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band 16 1982 S 80 84 REICHWALD H F Grundlagen wissenschaftlicher Konservierungs und Restaurierungskonzepte In Erfassen und Dokumentieren im Denkmalschutz Schriftenreihe des Deutschen Nationalkomitees f r Denkmalschutz Band 16 1982 S 17 35 RENUNCIO L E B HR H P Low cost documentation of Brazilian historical Towns Integrating photogrammetry to virtual reality and web based approaches In International Archives of Photo grammetry and Remote Sensing Volume XXXIII Part B5 2 Amsterdam 2000 S 658 663 RESNIK B BILL R Vermessungskunde f r den Planungs Bau und Umweltbereich Wichmann Verlag Heidelberg 2000 RIECHMANN W THIELBEER B Hochaufl sende Oberfl chenerfassung durch Photogrammetrie und Streifenprojektion PFG Nr 3 1997 S 155 164 RIEGER A Animation von baugeschichtlichen und arch ologischen Objekten
394. trategie k nnen in der Kombination die Schw chen der einzelnen Verfahren berwunden werden Wie ist das in dieser Kombination immanente Potenzial konkret zu nutzen Wie lassen sich die geod tischen und photogrammetrischen Erfassungs methoden mit der inhaltlichen Auswertung optimal kombinieren Wo liegen die Schnittstellen an denen die geometrische und die inhaltliche Modellierung miteinander zu verkn pfen sind Um diese Fragen in der praktischen Umsetzung einer die verschiedenen Erfassungsmethoden integrieren den geometrischen und inhaltlichen Bauaufnahme beantworten zu k nnen lassen sich drei unterschied liche Vorgehensweisen anwenden die sich im Wesentlichen durch den Umfang der interdisziplin ren Zusammenarbeit unterscheiden 136 6 Bauaufnahmestrategien konsequente interdisziplin re Arbeitsweise w hrend des gesamten Prozesses der geometrischen und inhaltlichen Erfassung Modellierung und Darstellung Erfassung der offensichtlichen geometrischen Objektstrukturen deren abschlie endes Ergebnis in Form eines Datenmodells oder einer abgeleiteten Darstellung als Kartierungsgrundlage f r weiter gehende inhaltliche Auswertungen bereitgestellt wird Anlage eines hochwertigen geometrischen Bezugssystems durch geod tische oder photo grammetrische Methoden das vom Fachanwender f r die geometrische Modellierung der inhaltlichen Auswertung leicht zu handhaben ist Konsequente interdisziplin re Arbeitsweise Wird die Bauaufnahme
395. trischen Anforderungen entspricht sodass die Darstellung eine geometrische Genauigkeit vort uscht die aber tats chlich nicht sicherzustellen ist Um einen kleinen geometrischen Ma stab w hlen und gleichzeitig viele Informationen aufnehmen zu k nnen ist eine Trennung w hrend der Erfassung in verschiedene Ebenen n tzlich Dies kann sowohl durch mehrere Bl tter geschehen als auch bei direkter rechnergest tzter Kartierung in CAD Systemen durch Verwendung von unterschied lichen Layern Hierdurch kann auch eine Kombination der linienhaften inhaltlichen Auswertung mit der entzerrten bildhaften Darstellung optimal realisiert werden HEMMLEB et al 2001 Soll im Rahmen der Bauaufnahme eine forschende Auseinandersetzung mit dem Objekt erfolgen so sind entzerrte Darstellungen unter besonderem Vorbehalt einzusetzen Es darf hierbei nicht die faktische Kraft einer bildhaften Darstellung untersch tzt werden durch die unter Umst nden eine vertiefende Auseinandersetzung mit dem Bauk rper erschwert wird Insbesondere gilt f r bauforschende Frage stellungen dass der Wert von Entzerrungen nur in Kombination mit anderen Methoden optimal genutzt werden kann F r die Bauforschung wie f r die Denkmalpflege ist eine Verwendung von entzerrten Darstellungen als Kartierungsgrundlage im so genannten Raumbuch in Erw gung zu ziehen Die im Raumbuch zu erfassen 5 Die unstrukturierte bildhafte Darstellung ist in der Regel nicht in der Lage die wesentlich
396. ttel Raumbuch zur ckgegriffen Dies kann in einfachster Form auf Grund lage der Bestandspl ne oder unter Verwendung von Datenbanken bzw GIS Systemen auch technnisch aufw ndig angelegt werden Nach der eigentlichen Bauaufnahme sind eventuell vertiefende Untersuchungen auszuf hren die sich der bauarch ologischen Methoden bedienen oder bei denen spezielle Materialuntersuchungen zur Alters und Zustandsbestimmung ausgef hrt werden ber geophysikalische Untersuchungen k nnen gro fl chige Informationen ber unter der Bauwerks oder Erdoberfl che liegende Objekte gewonnen werden Die modernen Bildverarbeitungs und Klassifizierungsmethoden sind einzusetzen um f r das menschliche Auge nicht sichtbare Informationen erfassen und auswerten zu k nnen Je nach Untersuchungsgegenstand und Fragestellung lassen sich weitere Methoden einsetzen deren Anwendung wie die angef hrten Beispiele spezifische Kenntnisse erfordert und vielfach nur durch den entsprechenden Experten geleistet werden kann Dabei erschlie en die neuen technischen M glichkeiten nicht nur zus tzliche inhaltliche Informationen ber das Bauaufnahmeobjekt Mit einem verst rkten Technikeinsatz geht eine Rationalisierung einher die zus tzliche Investitionen und spezielles Know how bedingt und damit letztendlich zu einer gr eren Arbeitsteilung f hrt in der Einzelaspekte von Spezia listen hoher Qualifikation bearbeitet werden Jedes der an der Bauwerksuntersuchung beteili
397. tur pr sentation im Internet Anwendung bei denen nicht die geometrische Genauigkeit im Vordergrund steht Entsprechende Auswertekomponenten sind z B in den Programmsystemen ShapeCapture Gra 2001 3D Builder Cca 2001 und PhotoModeler PHOTOMODELER 2001 enthalten 1 vgl Kap 5 3 6 Photogrammetrie und Kulturg terschutz 100 5 Methoden der Bauaufnahme 5 3 2 2 Digitale Abwicklung An zahlreichen Bauwerken sind neben ebenen Objektbereichen auch einfach gekr mmte Oberfl chen wie Zylinder oder Kegel anzutreffen Insbesondere bei repr sentativen Bauten sind Elemente wie T rme Apsiden oder Tonnengew lbe typische Merkmale die im Zuge einer Bauaufnahme erfasst werden sollen Durch digitale photogrammetrische Abwicklungen k nnen auch diese Oberfl chen in eine Ebene abgebildet werden sodass die geometrisch korrekte Auswertung der bildhaften Informationen mit nur einem Messbild erfolgen kann Wie bei allen Einbildverfahren ist vor der eigentlichen Abwicklung die Form der Bezugsfl che zu ermitteln sowie der geometrische Bezug zwischen Objekt und photogrammetrischer Aufnahme herzu stellen F r beide Aufgaben k nnen Passpunkte auf der Objektoberfl che genutzt werden aus denen meist durch eine Ausgleichung nach der Methode der kleinsten Quadrate die Parameter der Bezugs fl che ermittelt werden Die verbleibenden Standardabweichungen der Parameter k nnen herangezogen werden um zu beurteilen inwieweit die Bezugsfl
398. uaufnahme darstellen Konventionelle 3D CAD Modelle werden gew hnlich durch eine inter pretierende Auswertung der Liniengeometrie hergestellt die erst zu Fl chen und dann zu dreidimen sionalen Volumenk rpern gruppiert werden Zum Aufbau des Voxelmodells hat keine Interpretation stattgefunden das 3D Modell ist in Abh ngigkeit der Voxelgr e in der Lage eine nicht idealisierte gleichsam verformungsgerechte Oberfl chenmodellierung bereitzustellen Die hohe Aufl sung der photogrammetrischen Bildpixel findet damit ihre Entsprechung in der Aufl sung der Voxel des 3D Modells Das Voxelmodell kann folglich f r eine weitergehende inhaltliche Auswertung genutzt werden die nicht nur einfach in diesem 3D Modell auszuf hren ist sondern auch in gewissem Ma e automatisiert werden kann So sind die f r ein konventionelle Bauaufnahme anzufertigen Schnitte in diesem Modell in voller Dreidimensionalit t automatisch herzustellen gleichzeitig ist durch die Dreidimensionalit t eine gr ere bersichtlichkeit f r in der Tiefe stark gestaffelte Objektbereiche zu erzielen Die Voxelstruktur erlaubt ebenfalls eine Modellierung von Objekten oder anderen Bauwerksinformationen die sich nicht nur auf der Objektoberfl che sondern z B auch innerhalb von Mauern befinden k nnen So besteht die M glichkeit besondere konstruktive Elemente in das Modell aufzunehmen vom einfachen Schornstein bis zum Zuganker Wie bei jedem 3D Modell sind die vielf ltige
399. ue Informationen nur auf der Basis von bereits bestehendem Wissen gewonnen werden k nnen Demnach kann die Forderung einer Trennung von neutraler Erfassung gegen ber der wertenden Einordnung der Informationen nicht aufrechterhalten werden Das wissende Erkennen stellt schon eine erste Wertung dar der sich der Bauaufnehmer wie der Nutzer von Bauauf nahmepl nen stets bewusst sein muss Bei der Bewertung der Bauaufnahmepl ne ist immer zu ber ck sichtigen dass diesen Modellen die eine Bauaufnahme im Kommunikationsprozess nach au en transpor tieren ein subjektiver Modellierungsvorgang zum internen Modell vorausgegangen ist Die Bauauf vgl Kap 2 2 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen 36 3 Anwendungsgebiete der Bauaufnahme nahmepl ne k nnen das Original nicht ersetzen aus ihnen lassen sich nicht die gleichen Informationen wie aus dem Originalbauwerk ableiten Dies gilt besonders wenn in der forschenden Auseinandersetzung mit dem Bauwerk neue Zusammenh nge erschlossen werden sollen 2 Vielfach wird Bauaufnahme auch als Befundsicherung betrachtet REICHSTEIN 1982 die wissenschaftliche Erkenntnisse auch nach der Zerst rung des Bauwerks erm glichen soll Diese Funktion kann die Bauaufnahme nur in dem sehr eingeschr nkten Sinne des externen auch vielfach als sekund r bezeichneten Modells erf llen 4 1 Ma stab und Genauigkeit der Bauaufnahme 37 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung D
400. ufgespannte Koordinatensystem wird mit dem Begriff Polarkoordinatensystem bezeich net Abb 4 3 Sofern ebene Fragestellungen bearbeitet werden ist das Messen von Winkeln und Strecken in der Objektebene ausreichend Abb 4 3a Durch die Einf hrung von Winkeln die sich auf die Bezugsebene beziehen k nnen auch dreidimensionale polare Koordinatensysteme definiert werden Abb 4 3b P a s ebenes Polarkoordinatensystem r umliches Polarkoordinatensystem Abb 4 3 Polarkoordinatensysteme Die Festlegung des Ausgangspunkts der Streckenmessungen als Koordinatenursprung und die Wahl einer willk rlichen Geraden als Bezugsgr e f r die Winkelmessungen ist wesentlicher Nachteil der polaren Koordinatensysteme Dieser Nachteil tritt besonders deutlich hervor wird die Vermessung zweier R ume eines Geb udes betrachtet die untereinander keine Sichtbeziehung aufweisen Hier m sste in dem zwei ten Raum ein neues polares Koordinatensystem definiert werden das mit dem ersten keine Verbindung aufweist Abb 4 4 7 Ein Meter ist die L nge der Strecke die Licht im leeren Raum w hrend der Dauer von 1 299 792 458 Sekunden durchl uft 8 Ein Vollkreis nimmt die Gr e 2 in der Einheit Radiant 360 Grad und 400 Gon gon ein gt U 4 2 Koordinatensysteme und Bezugsfl chen ZZ f a 9 a7 9 Z lt g AN 9 Z J o 73 Z 2 Z N Z Z Fa Z BE XR 7 P he A 2 f 9 i 9 o 7 i A A Z 7 aan A Z
401. ufnahmeverfahren in den unterschiedlichen Disziplinen eine zentrale Stellung einnimmt Anhand dieses Begriffs k nnen die Anforderungen an eine Bauaufnahme einschlie lich der verbundenen Schwierigkeiten anschaulich verdeutlicht werden 2 1 Der allgemeine Modellbegriff Die Bedeutung des Begriffs Modell wird in den meisten Zusammenh ngen als etwas verstanden das f r einen bestimmten anderen Gegenstand eine Idee oder einen komplexen Zusammenhang steht In diesem umgangssprachlichen Sinne nimmt das Modell die Position des Originals ein durch das Modell soll das Original veranschaulicht werden STAcCHowIAK 1989 Dabei wird im t glichen Umgang mit Modellen 12 2 Vom Original zum Modell berwiegend unbewusst akzeptiert dass Modelle immer nur einen bestimmten Aspekt des Originals enthalten Dennoch wird vielfach versucht m glichst wirklichkeitsgetreu das Original im Modell abzubilden Wird der Modellbegriff im wissenschaftlichen Sinn verwendet so m ssen die Eigenschaften von Modellen einschlie lich der Bedingungen ihrer Entstehung und Verwendung n her definiert werden Die grundlegenden Aussagen ber Modellierung in wissenschaftlichen Zusammenh ngen sind in der so genannten Allgemeinen Modelltheorie formuliert worden STACHowIAK 1983 1989 Die nachfolgenden Ausf hrungen beziehen sich im Wesentlichen auf die in der Allgemeinen Modelltheorie entwickelten berlegungen F r das Verst ndnis von Modellierungsprozessen bilde
402. und Darstellungsgenauigkeit lassen sich vier Genauigkeitsklassen ableiten die mit der Erfassung der entsprechenden inhaltlichen Objekt attribute verbunden sind Mit der ersten Stufe wird ein schematisches Aufma bezeichnet durch das ein Bauwerkssystem nur in groben Skizzen ohne Verformungen erfasst werden kann Mit dem Darstellungsma stab von 1 100 k nnen nur grobe Analysen z B in konstruktiver Hinsicht ausgef hrt werden In der zweiten Stufe ist das Objekt ann hernd wirklichkeitsgetreu zu erfassen zu modellieren und darzu stellen Der konstruktive Aufbau wird mit den wichtigsten Verformungen beschrieben und entweder im Ma stab 1 100 oder 1 50 dargestellt Die Pl ne enthalten nicht die hohe Informationsdichte die aufgrund des verwendeten Ma stabes umzusetzen w re w hrend der Bauaufnahme wird eine umfassende Erfassungsgeneralisierung durchgef hrt Die zweite Genauigkeitsstufe findet bei einfachen Sanierungs ma nahmen oder bei der Einzeluntersuchung eines Bauwerks innerhalb der Denkmalinventarisierung 13 vgl hierzu Kap 2 2 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen sowie das Kap 3 5 Anwendung in der historischen Bauforschung 1e vgl Kap 2 2 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen IS Nach G M rsch und G T Mader erlaubt erst eine mit h chstem Aufwand ausgef hrte Bauaufnahme eine Bewertung des Bauwerks aus der sich eine Einteilung in Klassen ableiten lie e MADER 2000 M RSCH 1987 8 vgl Kap 4 1 Ma stab
403. und Genauigkeit der Bauaufnahme 3 4 Anwendung in der Denkmalpflege 29 Anwendung Auch werden weniger interessante Bereiche von Geb uden deren Struktur sonst eine Einordnung in die dritte Stufe rechtfertigt in der zweiten Stufe bearbeitet T T mi T Abb 3 5 Genauigkeitsstufen I links und II rechts ECKSTEIN 1999 Ein exaktes verformungsgetreues Aufma muss f r Erfassungen in der dritten Stufe ausgef hrt werden Die geforderte Darstellungsgenauigkeit von 2 5 cm kann nur ab einem Ma stab von 1 50 sichergestellt werden Diese Genauigkeitsstufe findet standardm ig in der historischen Bauforschung und vielfach bei Umbauma nahmen Anwendung Ab dieser Stufe wird ein dreidimensionales geod tisches Festpunktfeld gefordert das einen bergeordneten H henbezug aufweisen muss Soll die Bauaufnahme besonderen Anforderungen der Bauforschung gen gen oder f r schwierige Umbauma nahmen geeignet sein so ist ein verformungsgetreues Aufma auf der h chsten vierten Stufe anzufertigen Die Darstellungsgenauigkeit betr gt generell 2 cm und kann bei erg nzenden Detailauf nahmen auch h her liegen berwiegend wird der Arbeitsma stab 1 25 verwendet f r erg nzende Detailpl ne k nnen auch gr ere Ma st be bis 1 1 benutzt werden L E la i Tad TEE T i f H i iil i pean H IPE i r zer i T p 4 f Bea i E jti it er aen i e T a ani a rA iM m rg zij Dar f L pa n Dans i LIT 1
404. ung bzw kartographische Projektion wie blich durchzuf hren ist pi ni i uhr a Originalaufnahime b Prinzipskizze c orthogonale Abbildung Abb 5 31 Orthogonale Abbildung in eine Ebene auf der Grundlage eines CAD Oberfl chenmodells WIEDEMANN 1997 Eine weitere Methode der Verebnung auf Grundlage von CAD Geometriemodellen wird von U Schulz ScHurz 2001 vorgestellt Hierbei wird das Objekt in ein Gitternetz unterteilt um anschlie end jede Masche des Netzes mit einer projektiven Transformation in die Ebene entzerren zu k nnen Abb 5 32 a Originalbild mit Maschennetz b maschenweise projektive Entzerrung Abb 5 32 Ebene Darstellung einer Kuppel durch maschenweise projektive Transformation SCHULZ 2001 gt vgl Kap 4 2 2 Abbildung auf Bezugsfl chen und Abb 4 7a 5 3 Photogrammetrische Methoden 105 Die Eckpunkte der Maschen werden nach den Kollinearit tsgleichungen vom CAD Modell in die Bilder zur ckgerechnet Die Maschenweite ist hierbei so gro zu w hlen dass die durch die Annahme einer theoretischen Ebene gegen ber der tats chlichen Form Kugel verursachten Fehler in der ebenen Dar stellung unter einem festgelegten Grenzwert hier 1 cm bleiben Da Oberfl chenbeschreibungen in Form von Maschenbildung speziell durch die so genannte Dreiecks vermaschung h ufig anzutreffen sind kann durch dieses Verfahren jede beliebig strukturierte Oberfl che abgewickelt
405. ung oder Fl chenbestimmung sehr leicht vorgenommen werden kann 5 3 2 1 Ebene Entzerrung Wie bereits in Kapitel 4 2 2 Abbildungen auf Bezugsfl chen dargelegt erfolgt die geometrische Modell bildung bei Bauaufnahmen berwiegend durch Parallelprojektion auf Bezugsfl chen vgl Abb 4 7 Die fotografische Abbildung wird dagegen nach den Gesetzen der Zentralperspektive ausgef hrt sodass eine Abbildung nur mit zentralperspektivischen Verzerrungen zu erhalten ist Typisches anschauliches Beispiel dieses Einflusses sind die st rzenden Linien die in vielen Architekturaufnahmen zu beobachten sind Abb 5 21a a 3 i j a EN a Schr gaufnahme b Objekt und Bildebene parallel c Fernaufnahme Abb 5 21 Fotografische Abbildung Rom Palatin Ansicht der Arcate von S dwesten Bei der konventionellen fotografischen Dokumentation von Architekturfassaden wird h ufig versucht den Spezialfall der Zentralperspektive einzusetzen bei dem die fotografische Abbildung einer ma st b lich verkleinerte Parallelprojektion sehr nahe kommt Sofern sowohl Objekt wie auch Projektionsfl che eine Ebene darstellen und dar ber hinaus beide parallel zueinander angeordnet sind ist das fotografische Bild eine verkleinerte Parallelprojektion des Originals Abb 5 21b Die Ebenheit von Objektebene wie Projektionsfl che kann in vielen F llen unterstellt werden eine parallele Ausrichtung der Kamera zum Objekt ist dagegen schwieriger
406. ungen vor allem bei restauratorischen Fragestellungen denkbar Wenn es darum geht Materialien in ihrer Zusammensetzung und in ihrem Zustand zu erfassen kann besonders die multispektrale Klassifizierung neue M glichkeiten er ffnen vgl HEck s et al 2000 LERMA et al 2000 Die Klassifizierung der an einem Bauwerk verwendeten Baumaterialien ist ebenfalls geeignet wertvolle Aufschl sse ber die Bauabfolge und damit ber die historische Einordnung zu geben 5 3 6 Photogrammetrie und Kulturg terschutz In den vorausgegangen Kapiteln sind die technischen M glichkeiten photogrammetrischer Methoden als Erfassungswerkzeug f r die Bauaufnahme eingehend betrachtet worden Dabei wurde dargelegt welche geometrischen und inhaltlichen Informationen aus Bildern gewonnen werden k nnen und wie diese in den verschiedenen Anwendungsgebieten der Bauaufnahme zu nutzen sind Neben der zielgerichteten Anwendung im Rahmen einer umfassenden Bauaufnahme beinhaltet das photogrammetrische Bild material ein Nutzungspotenzial das weit ber den Zeitpunkt der unmittelbaren Auswertung hinausreicht Alle photogrammetrischen Bilder dokumentieren den Bauwerkszustand zum Zeitpunkt der Aufnahme in seiner inhaltlichen wie geometrischen Aussage Der photogrammetrische Bildverband stellt ein Bild archiv in h chster geometrischer Qualit t dar das jederzeit f r eine weitergehende Auswertung genutzt werden kann Diese den photogrammetrischen Verfahren innewohnende erg nz
407. urch die Anforderungen der jeweiligen Anwendungsgebiete werden Zweck und Ziel der Bauaufnahme bestimmt Die sich daraus ergebenden Vorgaben in Bezug auf die Erfassung Modellierung und Darstel lung der Bauaufnahmeobjekte m ssen von den einzusetzenden Methoden bestm glich erf llt werden Dabei sind im Vorfeld berlegungen anzustellen die grundlegende Randbedingungen der Bauaufnahme methoden betreffen und deshalb unabh ngig von der einzelnen Methode zu diskutieren sind Die Wahl des Arbeitsma stabes ist eine der wesentlichen Entscheidungen die im Vorfeld der Bauaufnahme zu treffen ist Zu ber cksichtigen sind hierbei die vom Objekt bestimmte Erfassungsgenauigkeit wie die Genauigkeiten w hrend der Messung und Darstellung Das Einhalten der Genauigkeitsgrenzen wird wesentlich durch die Qualit t des verwendeten Festpunktfeldes beeinflusst das entsprechend den geome trischen Genauigkeitsanforderungen zu konzipieren ist Wird im Verlauf der Bauaufnahme eine Abbil dung auf Bezugsfl chen vorgenommen sollten die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Genauig keit f r den gesamten Modellierungsvorgang ber cksichtigt werden Die meisten Bauaufnahmemethoden zeichnen sich durch ihre Leistungsf higkeit zur geometrischen Datenerfassung aus Die Strukturierung der Daten und die Darstellung der Bauaufnahmeergebnisse wird oft in einem nachgeordneten separaten Arbeitsschritt ausgef hrt Diese zeitliche Abfolge bedingt nicht selten dass die Entscheidunge
408. ursachte Einschr nkung des Modellinhaltes kompensieren k nnen Dabei sollten sowohl die neuesten technischen M glichkeiten wie auch die einfachsten traditionellen Methoden entsprechend ihrer Eignung f r den Untersuchungszweck angewendet werden Zu den einfachen aber nicht minder wichtigen Methoden kann die im Vorfeld auszuf hrende archi varische Recherche ber vorhandene Literaturquellen Pl ne oder Fotografien gerechnet werden Mitunter lassen sich in den Archiven wichtige Informationen aufsp ren deren Gehalt aber kritisch bewertet werden muss sind diese Quellen doch nur in Ausnahmef llen zum Zweck einer wertneutralen Dokumen tation angefertigt worden Diese Informationsquellen werden in den Anwendungen der Bauforschung oder Denkmalpflege nahezu immer in die wissenschaftliche Auswertung einbezogen doch f r ein Sanierungsvorhaben oder andere einfache Bauaufnahmeaufgaben wird dieses Potenzial nur selten genutzt Dabei k nnen gerade f r Sanierungsma nahmen die Schriftquellen wichtige Hinweise z B ber ltere Bausch den oder konstruktive Besonderheiten vermitteln Mitunter kann eine erneute Geometrie modellierung vollst ndig vermieden werden wenn bestehendes Planmaterial f r die durchzuf hrende Bauwerksuntersuchung kritisch verwendet werden kann Die historischen Pl ne werden entweder gescannt oder in Ausschnitten durch Digitalisierung in das CAD System bertragen Eine rtliche Kon trolle im Rahmen eines Feldvergleiches ist
409. usst F r die Bauaufnahme gilt es diesen subjektiven Einfluss f r die objektive Formerkennung zu nutzen und f r die wertende Inter pretation w hrend der Bauaufnahme auszuschlie en Eine Steigerung erf hrt der Einfluss der Bauaufnahmesubjekte wenn das Ergebnis einer weiteren Person zug nglich gemacht werden soll wenn die Bauaufnahmepl ne Grundlage f r einen Kommunikations prozess darstellen Obwohl hier nicht genauer auf die Theorien zur Kommunikation eingegangen werden soll ist doch wichtig herauszustellen dass alle an der Bauaufnahme Beteiligten ber den gleichen Schl s sel zum Verwerten der erfassten modellierten und dargestellten Informationen besitzen sollten Hake GR NREICH 1994 Nicht alle Informationen eines Bauwerks k nnen kodierungsfrei modelliert werden Viele Objektattribute sind nur durch eine Modellierung nach Art der Darstellungsmodelle zu erfassen die eine Erkl rung der Bedeutung des Dargestellten erfordert In Pl nen kann diese Funktion durch eine die verwendeten Zeichen erkl rende Legende erf llt werden Doch selbst bei gleichem Zeichenschl ssel werden die modellierten Informationen vor einem subjektiven Hintergrund eingeordnet und interpretiert Besonders bei der Beteiligung unterschiedlicher Disziplinen sind von einander abweichende Inter pretationen der selben Darstellung nicht zu vermeiden Da die subjektive Ebene w hrend der Durchf hrung von Bauaufnahmen nur schwer auszumachen ist muss ihr Einflus
410. utionen zug nglich gemacht werden k nnen Doch auch zur Bearbeitung einzelner Projekte kann eine weltweite Verbreitung der Ergebnisse im Form eines WEB GIS n tzlich sein weil hierdurch ein besonders schneller Wissenstransfer zu erreichen ist und eine optimale R ckkopplung mit dem interessierten Fachpublikum erzielt werden kann vgl CATAL H y k 2001 GR N et al 2000 Eine besonders breite Anwendung erfahren die Geographische Informationssysteme als wesentliches Element von Facility Management Systemen Die in diesem Bereich Geb ude Informationssysteme genannten GIS Programme stellen f r die zu verwaltenden Geb ude den geometrischen Bestands nachweis bereit mit dem alle raumbezogenen Informationen eines Facility Management Systems verbunden werden k nnen Obwohl die GIS Systeme schon lange in diesem Bereich eingesetzt werden arbeiten nicht alle Facility Management Programme mit vollausgebauten GIS Komponenten Viele der auf dem Markt etablierten Facility Management Systeme sind aus CAD Programmen heraus entwickelt worden und k nnen deshalb nicht die volle Funktionalit t blicher GIS Programme bez glich Daten verwaltung Analyse und Visualisierung bieten ScH rLeE et al 1998 Trotzdem sollte der Einsatz von Facility Management Systemen zur Inventarisierung von Geb udedaten auch in der Bauforschung Denkmalpflege oder Arch ologie erwogen werden weil in diesen Programmen im Gegensatz zu klassischen GIS Systemen eine raumbez
411. utlichen kann auf die anerkannte Definition der Geod sie von F R Helmert HELMERT 1880 zur ck gegriffen werden Die Geod sie ist die Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfl che Obwohl nicht explizit genannt schlie t diese Definition alle auf der Erde gebauten Objekte mit ein In ihrer wesentlichen Aussage ist sie ebenso f r die Photogrammetrie g ltig die sich von der Geod sie zwar in den Methoden aber nicht im grunds tzlichen Modellierungsverst ndnis unterscheidet Die geod tische bzw photogrammetrische Modellierung bezieht sich auf die u ere Form der Objekte auf die Objektgeometrie Das klassische Verst ndnis der Vermessungskunde reduziert das Objekt auf seine Oberfl che die vermessen modelliert und dargestellt wird Der bergeordnete Bedeutungszusam menhang wird nur bei Spezialproblemen mit betrachtet die wenigsten Objekte werden als inhaltlich komplexe Systeme aufgefasst bei denen auch ber die Geometrie hinausgehende Gr en erfasst und modelliert werden m ssen Geod tische und photogrammetrische Vermessungen bestimmen die geome trischen Parameter und beschreiben die Geometrie durch diskrete Punkte oft verbunden durch geradlinige Verbindungen Wesentlicher Aspekt dieser Geometriemodellierung ist das quantitative Erfassen der geometrischen Parameter mit der erforderlichen Genauigkeit und Zuverl ssigkeit Die Integration der verschiedenen geod tischen und photogrammetrischen Verfahren zu eine
412. ve Dokumentation die im Ergebnis ein Prim rmodell des Bauwerks bereitstellt das unter jeder neuen Fragestellung untersucht werden kann ist mit keiner Bauaufnahmemethode zu leisten Jede Bauaufnahme stellt einen analytischen Vorgang dar bei dem in Abh ngigkeit der beteiligten Personen und der formulierten Zielstellung ein individuelles Bauwerksmodell erstellt wird Je genauer sich die Bauaufnahme ihres analytischen Charakters bewusst wird und damit die Ziele und Rand bedingungen deutlich herausgearbeitet werden desto besser wird das Ergebnis f r den angestrebten Zweck ausfallen Dieser Zweck kann auch eine soweit m glich umfassende und neutrale Dokumentation sein Durch die Kombination verschiedenster Aufnahmemethoden l sst sich eine Objektivierung und Verbrei terung der Informationsbasis der Bauaufnahme erreichen Die Integration der methodenspezifischen St rken und der fachbezogenen Kompetenz zu einem umfassenden Modellierungswerkzeug erschlie t die zur Verf gung stehenden Potenziale an Fachwissen und technischen Modellierungsm glichkeiten Dabei geh ren insbesondere die geod tischen und photogrammetrischen Methoden mit ihrem hohen Leistungs potenzial in der geometrischen Modellierung zu den Basisverfahren der Bauaufnahme Ein gutes Geometriemodell stellt die wesentliche Grundlage f r die Bauaufnahme dar auf der eine objektive und genaue inhaltliche Modellierung vollzogen werden kann F r die photogrammetrischen Verfahren gil
413. verarbeitungsalgorithmen Diese merkmalsbasierte Zuord nung l sst sich als Sonderfall der Mehrbildphotogrammetrie ansehen da hier generell mit den allgemei nen Formeln der Kollinearit tsgleichungen gearbeitet wird 5 3 3 2 Stereoskopische Auswertung Eine hohe Effektivit t erreicht die Zweibildauswertung wenn zur Punktbestimmung statt der Messtisch photogrammetrie das so genannte stereoskopische Messprinzip eingesetzt wird Hier kann die F higkeit des menschlichen Auges zum dreidimensionalen Sehen f r die Objektvermessung genutzt werden Das nat rliche dreidimensionale Sehen wird durch den menschlichen Augenabstand von ca 65 mm erm g licht der daf r sorgt dass ein Punkt w hrend der Betrachtung an unterschiedlichen Positionen auf der Netzhaut des linken und des rechten Auges abgebildet wird Abb 5 34 Abb 5 34 Nat rliches r umliches Sehen Wie Abbildung 5 34 schematisch zeigt werden zwei Punkte P1 P2 die vom linken Auge aus gesehen auf einer Geraden liegen und somit an der selben Position auf der Netzhaut dieses Auges abgebildet werden im rechten Auge an unterschiedlichen Positionen wahrgenommen Diese durch den Augen abstand verursachte Parallaxe erm glicht die relative dreidimensionale Zuordnung der beiden Punkte in der Natur Das stereoskopische Sehen ist nicht nur in der Natur zur dreidimensionalen Vermessung einzusetzen sondern kann ebenso auf die Auswertung fotografischer Bilder angewendet werden Sind
414. von sind scannende Zeilen oder Fl chenkameras zu unterscheiden die als Originalergebnis des Scanvorgangs keine Koordinaten erzeugen sondern Grauwertbilder 5 2 Tachymetrische Bauaufnahmemethoden 87 2000 CYRA 2000 MDL 2000 RIEGL 2000 verwenden f r die Messung der Schr gentfernung stark geb ndeltes Laserlicht mit dem ber gegeneinander verschwenkbare Spiegelsysteme das Abtasten des Messobjekts erfolgt Die Genauigkeit der Laserscanner wird durch die kleinste Schrittweite beim Abtasten in Horizontal und Vertikalrichtung sowie durch die Genauigkeit der Streckenmessung begrenzt Auf die unterschiedlichen ger tespezifischen L sungen zur Schrittweitensteuerung und Entfernungsmessung soll hier nicht weiter eingegangen werden f r die Handhabung bleibt aber festzuhalten dass mit einer Steige rung der Ausdehnung des Scanbereichs und der maximalen Messentfernung generell die Genauigkeit des Scanners sinkt In Abh ngigkeit von der Aufnahmeentfernung sind Werte von wenigen Millimetern bis zu Dezimetern zu erwarten NIEMEIER KERN 2001 Bei den so genannten 4D Scannern wird erg nzend die Intensit t des vom Objekt reflektierten Lasersignals untersucht und f r die Berechnung eines Grau wertbildes verwendet R esL 2000 WEHR 2001 Dadurch steht neben der geometrischen Objektbe schreibung auch eine quasi fotografische Darstellung zur Verf gung Eine Kombination mit einer parallel zur Messung arbeitenden Videokamera ist prinzipiell bei
415. vorgenommen werden die anschaulich im Geometriemodell zu visualisieren sind Um eine eindeutige und konsistente Zuordnung der Sachinformationen zu den Geometriedaten sicherzustellen zu k nnen muss die geome trische Modellierung objektbezogen ausgef hrt werden Nur wenn eine Wand aus einem f r sich definier ten Objekt und nicht aus einer Vielzahl einzelner Linien besteht lassen sich mit ihr Attribute wie Material Wandst rke vorhandenen Installationen etc verbinden Dabei kann ein Objekt nicht isoliert f r sich betrachtet werden sondern ist in Beziehung zu den Nachbarelementen zu setzen W hrend der Erfas sung und Modellierung muss daher auch gew hrleistet werden dass die Nachbarschaftsbeziehungen zwischen den Objekten Topologie fehlerfrei modelliert werden Damit soll sichergestellt werden dass f r das Modell die Konsistenz der Daten auch dann erhalten bleibt wenn z B im Rahmen eines Umbaus eine Zwischenwand entfernt wird F r eine vielf ltige Nutzung des Bauwerksmodells ist eine Ver kn pfung der geometrischen Gr en mit erg nzenden Sachinformationen in einem gemeinsamen Datenmodell anzustreben Dementsprechend sollte das Ergebnis des Modellierungsprozesses in Form einer dreidimensionalen CAD Datei vorliegen auch um die Daten f r den weiteren Planungsprozess in CAD Systeme oder Geb udeinformationssysteme bernehmen zu k nnen Der Schwerpunkt der Objektmodellierung zum Aufbau von Geb udeinformationssystemen liegt im Bere
416. w ndigen filmischen Animation die zu vollst ndigen Videofilmproduktionen ausgebaut werden FRAUENKIRCHE 1995 Alle diese Visualisierungen stehen am Ende des Bearbeitungsprozesses wobei sie neben der Wissensvermittlung auch immer h ufiger als Werbemedium dienen Gleichzeitig k nnen 3D Visualisierungen aber auch als Arbeitsmittel zur Untersuchung historischer Bau substanz verwendet werden Daf r m ssen die dreidimensionalen Darstellungen je nach Forschungsgebiet und Aufgabenstellung sehr differenzierte Anforderungen erf llen F r die verschiedenen Fachgebiete werden im Folgenden m gliche Nutzungspotenziale aufgezeigt Auf dem Gebiet der Bauforschung werden zur Untersuchung zerst rter Bauwerke z B ITO et al 2000 ROHN 2001 zur Analyse fr herer Bauwerksphasen oder zum Studium von Bauabl ufen z B Hor 2001 vermehrt virtuelle Rekonstruktionen erstellt Um hierbei die r umliche Situation beurteilen zu k nnen bietet die 3D Modellierung innerhalb der CAD Programme wesentliche Vorteile gegen ber der zeichnerischen oder gebauten Rekonstruktion Sind alle noch vorhandenen Bauteile als 3D Objekte modelliert lassen sich beliebig viele Varianten des rekonstruierten Bauwerks ausprobieren Im Vergleich zur gezeichneten oder gebauten Rekonstruktion besteht die M glichkeit vielf ltigste Rekonstruktions berlegungen tats chlich am 3D Modell zu analysieren Jedes einzelne Bauteil kann sehr einfach in seiner Position und Ausrichtung ver nder
417. w re z B dann der Fall wenn die Verteilung aller bauf lligen Geb ude die lter als 100 Jahre sind und unter Denkmalschutz stehen ber ein gesamtes Stadtgebiet visualisiert werden soll Dieses kleine Beispiel kann verdeutlichen dass die drei unterschiedlichen Datens tze ber das Baualter ber den Erhaltungs zustand und ber die Denkmaleigenschaft sofern sie in einer Datenbank gemeinsam verwaltet werden durch die Analyse eine neue Information h herer Qualit t bereitstellen k nnen Aufgrund der breiten Verbreitung von GIS Systemen f r diverse Planungsaufgaben stehen sehr viele der kommerziellen GIS Programme z B ArcInro 2001 ARCVIEw 2001 GEOMEDIA 2001 MAPINFO 2001 SMALLWORLD 2001 aber auch individuelle Eigenentwicklungen z B BROVELLI MAurmo 2000 f r die Anwendung in Bauaufnahme Denkmalpflege Arch ologie etc zur Verf gung Innerhalb der GIS Programme ist keine 3D Modellierung m glich alle Daten werden im so genannten 2 5 D Modus verwaltet Dabei werden zu den Grundrisskoordinaten erg nzend die H hen gespeichert sodass zwar dreidimensionale Daten vorliegen diese aber nicht als 3D Volumenmodelle visualisiert werden k nnen 4 3 4 2 Anwendungspotenziale Geographischer Informationssysteme GIS Systeme eignen sich besonders zur Strukturierung Verwaltung Analyse und Darstellung von Daten s tzen die eine Vielzahl unterschiedlichster Informationen beinhalten und berwiegend in einem zweidi me
418. weisen Alle weiteren Messungen k nnen sich auf diese Festpunkte beziehen und so einen mittelbaren Bezug zum Koordinatensystem sicherstellen 4 2 3 1 Schnurger ste Sollen die Koordinatenachsen am Objekt markiert werden wird vielfach auf die einfachen Hilfsmittel Lotschnur Wasserwaage und Bandma zur ckgegriffen Die Markierung von Koordinatensystemen f r eine Grundrissmessung erfolgt durch das Einrichten von rechtwinklig zueinanderstehenden Schn ren als Messnetz Abb 4 9a Bei einigen Anwendungen werden auch Koordinatensysteme aus sich schief winklig schneidenden Schn ren als Messnetz aufgespannt Abb 4 9b Alle f r das Netz notwendigen Streckenangaben und Kontrollma e werden durch Bandma messungen ausgef hrt Die Abbildungen der Messanordnung von Schnurger sten zeigt anschaulich die Vorteile und Probleme dieser Art der Koordinatennetzrealisierung Schn re st ren den eigentlichen Messvorgang mit der Folge dass sie durch Unachtsamkeit w hrend der Messung leicht in ihrer Lage ver ndert werden k nnen 17 F r bersichtsdarstellungen ist der Wert von 3D Modellen nicht hoch genug einzusch tzen vgl Kap 4 3 Datenstruk turierung und darstellung 18 Vielfach wird der Grundriss in einem Meter H he ber Fu bodenniveau gemessen um ffnungen im Grundrissplan darstellen zu k nnen Die H he dieses so genannten Meterrisses muss durch Nivellement festgelegt werden 1 Auf Messung der grundrissparallelen Horizon
419. werden 5 3 2 5 Anwendungspotenziale der Einbildauswertung Die Einbildauswertung wird in ihrem Leistungsverm gen f r die Bauaufnahme ebenso h ufig ber wie untersch tzt Bei angepasster fachgerechter Anwendung der beschriebenen Einbildverfahren sind insbe sondere die flexiblen digitalen Entzerrungsmethoden in der Lage mit wenig Aufwand eine geometrisch korrekte bildhafte Darstellung dem Nutzer zur Verf gung zu stellen Die Verbindung der hohen Informationsdichte bildhafter Darstellungen mit der einfachen geometrischen Auswertbarkeit ist nicht nur wesentliches Merkmal der Einbildauswertung sie ist vielmehr das entscheidende Kriterium f r eine erfolgreiche Anwendung aller Einbildmethoden Nur wenn beide Eigenschaften gleicherma en f r das Erreichen des Modellierungszweckes notwendig sind sollte auf Entzerrung Abwicklung oder kartographische Projektion als geometrisches Modellierungsverfahren zur ckgegriffen werden Im besonderen Ma e werden beide Eigenschaften ben tigt wenn offensichtliche Oberfl cheninforma tionen f r eine weitergehende Auswertung schnell und einfach ohne vertiefende inhaltliche Auseinander setzung aber mit geometrischer Richtigkeit erfasst werden sollen Wenn also die entzerrte Darstellung entweder geometrisch korrekte Dokumentationsmethode oder Grundlage einer weitergehenden Kartie rung sein soll Typisches Beispiel einer sinnvollen Dokumentationsanwendung ist die Erfassung der Fassaden ganzer Stra enz g
420. werden Auch wenn die Modellierung theoretisch soweit verdichtet werden kann bis die tats chliche verfor mungsgerechte Geometrie repr sentiert wird so kann die automatische Kantenmessung den Erkenntnis prozess der gesamten Bauaufnahme st ren Ist eine Kante erst einmal als gerade Linie modelliert kann nicht ausgeschlossen werden dass diese Kante vom Auswerter als Endergebnis der Erfassung akzeptiert wird ohne dass eine weitere berpr fung und somit auch keine Verdichtung stattgefunden hat Ein hnlicher Einfluss ist beim integrierten Einsatz von Mehrbildphotogrammetrie und CAD zu ber ck sichtigen Die Konstruktionshilfen und Homogenisierungsfunktionen sind f r eine einfache Erfassung sehr n tzlich aber unter dem Anspruch einer verformungsgerechten Modellierung unter keinen Umst n den einzusetzen Beim Einsatz von vordefinierten Prototypen ist genau zu pr fen ob das Original diesen tats chlich entspricht Nur so kann verhindert werden dass eine idealisierte Sollgeometrie anstelle der tats chlichen Objektgeometrie modelliert wird 5 3 5 Automatische photogrammetrische Verfahren Die digitale Photogrammetrie kann ihre technische Leistungsf higkeit besonders dann unter Beweis stellen wenn die geometrische oder inhaltliche Auswertung automatisch ausgef hrt wird und damit nicht nur eine h here Effektivit t sondern oft auch eine gr ere geometrische Genauigkeit zu erzielen ist Die m glichen Anwendungen automatischer Verfahre
421. wicklungen f r die Anwen dung in Denkmalpflege Bauforschung und Restaurierung In Weferling U et al Hrsg Von Handauf ma bis High Tech Kolloquium an der Brandenburgischen Technischen Universit t Cottbus Verlag Philipp von Zabern Mainz 2001 S 74 82 HENNECKE F MECKENSTOCK H J POLLMER G Vermessung im Bauwesen D mmler Verlag Bonn 1994a HENNECKE F M LLER G WERNER H Handbuch Ingenieurvermessung Wichmann Verlag Heidelberg 1994b HERBIG U WALDH USL P APIS Architectural Photogrammetry Information System In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 23 27 HERBORN 750 Jahre Stadt Herborn Herausgegeben von G Pomaska Bezug unter http www imagework de recherchiert 2001 158 Literaturverzeichnis HERR EZ BOQUERA J NAVARRO ESTEVE P LERMA GARCIA J L Integration of normal colour and colour infrared emulsion for the identification of parthologies in architectural heritage using a digital photogrammetric system In International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing Volume XXXII Part 5C1B CIPA Symposium G teborg 1997 S 240 245 HINKEL F W Meroitische Architektur In Wildung D Sudan Antike K nigreiche am Nil Katalog zur Ausstellung Wasmuth Verlag T bingen 1996 S 393 415 HIRSCHBERG U Object oriented data integration between digital architectural photogrammetry and CAAD
422. wie Punkte Linien oder Fl chen stellen f r sich genommen keine umfassende Modellierung eines Systems dar Doch erm glicht die Inter pretation der im grafischen Modell anzutreffenden Elemente eine h herwertige Erkenntnis die anschau lich mit Hilfe eines Beispiels aus der Statik verdeutlicht werden kann Die Linien von St tze und Riegel sind auf den ersten Blick reine Abbildungen die erst durch die Betrachtung mit dem notwendigen Fach 3 vgl z B die Arbeiten ber griechische Tempel MERTENS 1984 oder meroitische Architektur HINKEL 1996 Diese Arbeitsweise wird eingesetzt in dem System PAROS FLORENZANO et al 1996 vgl Kap 5 3 4 2 Mehrbildauswertung und CAD 2 1 Der Modellcharakter von Bauaufnahmen 17 wissen das statische System eines Bauwerks offenbaren und somit einen bergeordneten Zusammenhang repr sentieren Insofern ist bereits die fotografische Abbildung als Modellierungsprozess einzuordnen Die berwiegende Zahl der Bauaufnahmepl ne geht ber die rein bildhafte Darstellung hinaus In diese Pl ne werden im Rahmen der Bauaufnahme erg nzende Informationen aufgenommen die Funktion von Bauteilen Baufugen oder wichtige bauhistorische konstruktive und andere Beobachtungen werden in den Bauaufnahmepl nen vermerkt sie werden durch Zeichensymbole in Form der Darstellungsmodelle dargestellt Somit ist diese Art der Bauaufnahme eine Modellierung von umfassenden Systemen bei denen die Bauaufnahmepl ne sowohl off
423. worden sind so kann die Steinl nge mit h chster Genauigkeit bestimmt werden Abb 4 1b a Quadermauerwerk Ak ren II Nordkirche b Quadermauerwerk Naga L wentempel Messbild Rollei 6006 Ausschnitt Messbild Rollei 6006 Ausschnitt Abb 4 1 Erfassungsgenauigkeit Selbst unter Einsatz pr ziser Messverfahren k nnen die Abmessungen der Quader des Beispiels der Abbildung 4 1a nicht mit der Genauigkeit von einem Millimeter bestimmt werden weil die Zerst rungen der Oberfl che diese Genauigkeit bei der Punktauswahl nicht zulassen Folglich wird die zu erreichende Messgenauigkeit zuerst durch den Zustand des Objekts und den daraus abzuleitenden Anforderungen begrenzt Das Ma f r die durch das Objekt definierte Genauigkeit wird im Folgenden mit Erfassungs genauigkeit bezeichnet Durch das Beispiel des verwitterten Quaders kann auch anschaulich verdeutlicht werden dass w hrend der Erfassung immer eine inhaltliche Auswahl der Informationen vorgenommen werden muss schlie lich soll der Quader erfasst werden auch wenn seine Originalgeometrie nicht mehr zu erkennen ist Aus mess technischer Sicht muss eine Vereinfachung der realen Beschaffenheit im Verlauf der Modellierung vorge nommen werden Die Entscheidung f r die zu messenden Punkte des Quaders ist im kartographischen Sinne eine Generalisierung die entsprechend des im Kapitel 2 1 Der allgemeine Modellbegriff darge legten Zusammenhangs die Genauigkeit der qualitativen Erfa
424. zeichnet Das Handaufma wird als Messver fahren f r die geometrische Objektmodellierung eingesetzt durch das vorangestellte Adjektiv verfor mungsgerecht werden die Anforderungen an den Gesamtvorgang der Modellierung n her eingegrenzt Obwohl die Bezeichnung verformungsgerechtes Handaufma nahezu immer als feststehender zusam mengeh render Begriff verwendet wird soll hier zun chst n heres zur Eigenschaft der Verformungstreue herausgearbeitet werden bevor die Messmethode Handaufma charakterisiert und abschlie end die besondere Bedeutung dieser Erfassungsmethode aufgezeigt wird Der Einsatz des verformungsgerechten Handaufma es f r die Bauaufnahme wird besonders dann in Erw gung gezogen wenn ein anzufertigendes Bauwerksmodell das Original in seiner tats chlichen nicht idealisierten Form mit allen eventuell vorhandenen Deformationen Sch den etc wiedergeben soll Es wird demnach keine Generalisierung der Objektgeometrie vorgenommen die dazu f hren w rde dass z B durchlaufende begrenzende Kanten als gerade Linien dargestellt w rden Vielmehr werden Abweich ungen von dieser ideellen Linie durch Messung bestimmt modelliert und dargestellt Wird das Verfahren des verformungsgerechten Handaufma es angewendet soll generell genau die Differenz von der geome trischen Idealform bestimmt werden weil aus diesen jeden Bauk rper individuell charakterisierenden Informationen wichtige Erkenntnisse ber Baugeschichte statischen Zus
425. zeichnet Durch die Aufl sung wird die maximal zu erzielende Erfassungs genauigkeit begrenzt weil nur die Strukturen des Originals erfasst werden k nnen die in den Bildern zu erkennen sind Messgenauigkeit Die Messgenauigkeit eines Messverfahrens setzt sich aus zwei wesentlichen Komponenten zusammen Zum einen wird die Genauigkeit der Messmethode durch die Leistungsf higkeit des Erfassungswerk zeuges bestimmt z B bei einem Tachymeter durch die Genauigkeit der Strecken und Winkelmessung Aus diesen Genauigkeiten der Originalmessgr en lassen sich ber die Gesetze zur Fehlerfortpflanzung die Genauigkeiten der daraus abgeleiteten Koordinaten berechnen Des Weiteren ist die Genauigkeit des bergeordneten Festpunktrahmens zu ber cksichtigen Diese Genauigkeit wirkt sich besonders auf die absolute Genauigkeit der Messungen aus Im Gegensatz zur relativen Genauigkeit die ein Genauigkeitsma zwischen benachbarten Punkten darstellt gibt die absolute Genauigkeit die Punktlagegenauigkeit der Koordinaten an Durch die absolute Genauigkeit k nnen z B Aussagen dar ber getroffen werden mit welchem Fehler sich die Entfernung zwischen einem Punkt im Keller und einem Punkt im Dachgeschoss aus den Koordinaten ermitteln l sst Aus der relativen Genauigkeit ist abzuleiten mit welchem Fehler die Entfernung zwischen direkt benachbarten Punkten zu bestimmen ist z B die Breite eines Fensters In der Regel ist die relative Genauigkeit h her
426. zen Im Gegensatz zu der weit entwickelten Methodik der zweidimensionalen Visuali sierung innerhalb von Geo Informationssystemen ist diese prinzipielle M glichkeit f r dreidimensionale 7 Ein VRML Export ist auch aus den meisten CAD Programmen m glich Zum Aufbau einfacher VRML Szenen k nnen auch die speziellen so genannten VRML Builder Programme eingesetzt werden 38 Generell wird die realit tsnahe Visualisierung mit VRML nur in geringer Aufl sung vorgenommen um geringe bertragungszeiten aus dem WWW realisieren zu k nnen 3 Diese Form der Repr sentanz von Daten durch physische Geb udestrukturen wird auch als Geb udemetapher bezeichnet HOVESTADT 1998 vgl Kap 4 3 4 Datenstrukturierung und Pr sentation in Geographischen Informationssystemen GIS 64 4 Grundlagen der Erfassung Modellierung und Darstellung Modelle noch nicht sehr weit entwickelt Ein generelles Problem von 3D Modellen besteht darin den berblick w hrend der Begehung zu behalten Lanpes 1999 Wird die Abfrage an die Datenbank aus einem Raum des Modells heraus gestartet dann ist es beinahe unm glich das Ergebnis der Analyse f r das gesamte Modell im berblick zu erfassen Hier reicht es nicht aus z B alle R ume kleiner 10 m rot zu markieren da nicht alle Markierungen vom Standpunkt des Betrachters zu sehen sind Eine L sungs m glichkeit f r dieses Problem besteht in einer kompletten Neuberechnung des 3D Modells ZLATANoVvA
427. zender Bereiche eingeordnet werden k nnen Nur auf dieser Grundlage eines m glichst objektiven aber die Informationen subjektiv einordnenden Bauaufnahme modells kann eine wertende Weiterverarbeitung der Bauaufnahmeergebnisse erfolgen Die geometrische Erfassung wird in diesen Gebieten oft mit einfachen Mitteln wie Messband Zollstock Lot und Wasserwaage vorgenommen Diese Vorgehensweise ist f r kleinere Objekte ausreichend manchmal sogar die beste L sung F r Spezialprobleme oder gr ere Objekte kann aber auf diese Art und Weise keine ausreichende geometrische Genauigkeit und Wirtschaftlichkeit erreicht werden Erst mit Einf hrung moderner Datenkonzepte wird die Genese der Daten in den Datenbestand integriert 4 vgl Kap 5 3 6 Photogrammetrie und Kulturg terschutz und Kap 6 3 Photogrammetrische Objektmodelle als Informations basis gro er Bauwerke 6 1 Eine methodenintegrierende interdisziplin re Bauaufnahmestrategie 133 so F 4 S gogn Frag Steg 8 SEN 5 7 S Objekt Vo vielschichtiges Original umfassende Modellierung in ausgew hlten Grundrissen Ansichten und Schnitten Abb 6 2 Modellierungsvorg nge historisch subjektiv zweckbezogene objektiv wertneutrale ausgerich Dokumentation gerichteter Bauaufnahmen Bewertung okumentatio Moderne leistungsf hige Messmethoden werden in den historischen Fachgebieten nur selten zur Geome trieerfassung eingesetzt weil die Handhabung nicht immer ohne
428. zu verzeichnen sind Runne 1993 Wird auf zum Zielstrahl geneigte Oberfl chen gemessen verursacht die ellipsenf rmige Ausdehnung des Messstrahles systematische Streckenfehler Abb 5 10a Diese treten insbesondere dann auf wenn eine Dejustierung zwischen der Sendeachse des Messsignals und der optischen des Tachymeters vorliegt Beispielsweise kann dieser Einfluss f r das nach dem Impulsverfahren arbeitende Rec Elta RL bis zu 2 cm annehmen und ist nur durch Messung in zwei Lagen zu eliminieren K nLer 1994 Besonders w hrend der Messung von sprunghaften nderungen der Ober fl che wie z B Ecken oder Kanten k nnen sowohl systematische Abb 5 10b 5 10c wie grobe Fehler Abb 5 10d auftreten a Sende Ellipse b negative Kante c positive Kante d hintereinander liegende Punkte Abb 5 10 Reflexion des Messsignals reflektorlos arbeitender Tachymeter Durch die fl chenhafte Ausdehnung des Messsignals Abb 5 10 wird nicht die Strecke direkt zur ange zielten Ecke bestimmt sondern der auf der gesamten Fl che reflektierte Messstrahl wird ausgewertet Wie den Abbildungen 5 10b und 5 10c zu entnehmen ist werden die Strecke zu negativen Kanten zu lang ermittelt und die zu positiven Kanten zu kurz K HLER 1994 Da f r die reflektorlose Streckenmessung sowohl Impulsmessverfahren wie Phasenvergleichsverfahren angewendet werden sind unterschiedliche Auswirkung f r das Ergebnis der Messung je nach Messverfahren und Softwareprogrammen zu erw
429. zum Schnitt gebracht werden um die Bauwerkskanten ableiten und ein dreidimensionales Geometriemodell aufbauen zu k nnen Abb 5 14c F r die Qualit t der Kantenermittlung ist entscheidend inwieweit die aus den Punkten abgeleiteten Fl chen die Originaloberfl chen und damit auch die daraus berechneten Kanten und Ecken repr sentieren Wird das Scanverfahren in komplexeren Bauwerken ausgef hrt sind die einzelnen von einem Stand punkt ausgef hrten Messungen in ein gemeinsames Koordinatensystem zu berf hren F r die hierbei zu leistende Koordinatentransformation sind Punkte oder Fl chen zu verwenden die in mindestens zwei Datens tzen erfasst worden sind NIEMEIER KERN 2001 Erg nzend k nnen Zwangsbedingungen wie Paral lelit t und Rechtwinkligkeit von Fl chen zur Kombination aller Teilfl chen in einem Gesamtgeometrie modell genutzt werden In den verschiedenen Softwarepaketen wird die mathematische Objektmodellie rung unterschiedlich gel st im Ergebnis entsteht aber immer eine CAD Datei die f r weitergehende Untersuchungen wie z B die Berechnung von Schnitten oder eine umfassende 3D Visualisierung genutzt werden kann 5 2 5 Tachymetrische Messung in Kombination mit r umlichem Vorw rtsschnitt Das Verfahren des r umlichen Vorw rtsschnitts mit zwei Theodoliten Abb 5 15 hat bis zur Etablierung von reflektorlos arbeitenden Tachymetern eine wichtige Bedeutung innegehabt Immer dann wenn Punkte nicht direkt zug nglich s
430. zwei Aufnahmen des gleichen Objektes von unterschiedlichen Standpunkten und mit paralleler Aufnahme richtung aufgenommen worden Abb 5 17b 5 35a k nnen diese Bilder des so genannten Stereonormal falls mit stereoskopischen Auswerteger ten ausgemessen werden Um in einem stereoskopischen Modell den dreidimensionalen Raumeindruck herstellen zu k nnen muss das linke Auge ausschlie lich das linke Bild und das rechte das rechte Bild betrachten F r diese Bild trennung werden unterschiedliche Prinzipien eingesetzt wie die Betrachtung durch getrennte Okulare im Spiegelstereoskop der analogen und analytischen Auswerteger te die Farbtrennung in Rot und Gr n bei Hierf r vgl z B WEIMANN 1988 erg nzend sei auf das sehr einfach auszuf hrende Verfahren der Papierstreifenmethode hingewiesen das sich zur Kartierung von Einzelpunkten ausschlie lich mit Ma stab und Bleistift eignet Die Papierstreifen methode ben tigt im Gegensatz zur Messtischphotogrammetrie keine Informationen ber die u ere und innere Orientierung da sie von der projektiven Beziehung ebener Punktfelder Gebrauch macht y vgl Kap 5 3 4 Mehrbildauswertung 5 3 Photogrammetrische Methoden 109 der Anaglyphenbrille sowie durch so genannte Shutter oder Polarisationsbrillen die f r digitale stereoskopische Auswertungen berwiegend verwendet werden Doneus HANKE 1999 Nachdem die absolute Orientierung der beiden Aufnahmen hergestellt worden ist und

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