Der Zugang zu denkmalgeschützten Gebäuden ist oft schwierig. Vielleicht steht das Gerüst nur eine Woche lang, die Kirche ist nur dienstags geöffnet oder Sie haben nur einen einzigen Nachmittag Zeit, an dem jemand anderes die Schlüssel hat. Ermitteln Sie, welchen Standard Ihr Ergebnis erfüllen muss, planen Sie das Gebäude in sich überschneidenden Abschnitten, nutzen Sie LiDAR für die Hauptstruktur und Photogrammetrie für die Details und notieren Sie alles, was Sie nicht erreichen konnten.
Das Scannen selbst ist unkompliziert. Wenn Sie jedoch den falschen Standard wählen, kaufen Sie möglicherweise teure Geräte, die Sie gar nicht benötigen, oder stellen zu spät fest, dass Ihre Aufzeichnungen nicht ausreichen, nachdem Sie den Zugang zum Gebäude verloren haben. Eine Lücke zu finden, während Sie noch vor Ort sind, lässt sich schnell beheben, aber sie erst später zu entdecken, bedeutet einen weiteren Besuch.
Der Ablauf
Schritt 1: Ermitteln Sie den geltenden Standard
Finden Sie heraus, wer den Standard für Ihr Projekt festlegt, bevor Sie Ihre Methode wählen, da dies meist nicht Ihre Entscheidung ist.
In den USA folgt die Archivdokumentation den Standards und Richtlinien für Architektur- und Ingenieurdokumentation des Innenministeriums, an denen sich auch die Aufzeichnungen des Historic American Buildings Survey orientieren. Der National Park Service, der diese Erhebung durchführt, beschreibt, wie die ursprünglichen Teams Gebäude auf eine Achtelzoll genau vermaßen und wochenlang mit Maßbändern und Nivelliergeräten pro Bauwerk arbeiteten.
Archivtaugliche Messzeichnungen und staatlich geförderte Projekte erfordern terrestrische Scangeräte und jemanden, der für deren Bedienung geschult ist – sei es ein von Ihnen beauftragtes Dokumentationsunternehmen oder eine interne Kompetenz. Das Georgia O’Keeffe Museum wählte den zweiten Weg und schulte zwei Personen ohne vorherige 3D-Erfahrung innerhalb weniger Wochen. Zustandsberichte, Planungsstudien, Förderanträge und Referenzen für Auftragnehmer lassen sich problemlos mit dem Smartphone erfassen, was den Großteil der Restaurierungsarbeiten abdeckt.
Alles außerhalb des Archivbereichs wird von jemandem in Ihrem direkten Umfeld festgelegt: einem State Historic Preservation Office, einer lokalen Denkmalschutzbehörde, einer Förderbedingung oder dem Kunden. Fragen Sie nach, was gilt, anstatt Vermutungen anzustellen, da die Antwort nicht nur Ihre Methode, sondern auch Ihr Budget beeinflusst. Terrestrisches Scannen und eine Smartphone-Aufnahme liegen in völlig unterschiedlichen Kostenbereichen.
Interpretative Erfassung versus metrische Vermessung. Die interpretative Erfassung stellt fest, was ein Gebäude ist, wie es gebaut wurde und was sich verändert hat; sie erfordert nicht zwingend Messdaten. Die metrische Vermessung liefert räumliche Daten gemäß einer technischen Spezifikation. Deren Leitlinien sind eher für England als für die USA geschrieben, aber die Unterscheidung ist übertragbar. Zu wissen, was Ihr Projekt benötigt, entscheidet darüber, ob Sie eine Vermessung in Auftrag geben oder jemanden mit einem Smartphone und einem Notizbuch losschicken.
Schritt 2: Planen Sie das Gebäude in Abschnitten
Normalerweise können Sie ein denkmalgeschütztes Gebäude nicht in einem Durchgang scannen. Die Entscheidung, wo die Abschnitte unterteilt werden, ist ein wichtiger Teil der Planung.
Unterteilen Sie die Abschnitte an Etagen und Türöffnungen, nicht mitten in einem Raum. Grenzen in offenen Bereichen lassen sich später nur schwer zusammenfügen. Räume, Flure und Treppenhäuser eignen sich gut, um Ihre Abschnitte zu unterteilen.
Stellen Sie sicher, dass sich jeder Abschnitt mit dem nächsten überschneidet. Erfassen Sie Türöffnungen oder Schwellen von beiden Seiten, damit die Abschnitte gemeinsame Netzdaten aufweisen; dies hilft dem System, die Räume zusammenzufügen.
Gehen Sie durch das Gebäude, bevor Sie mit dem Scannen beginnen. Achten Sie auf schwierige Bereiche, wie ein Kirchenschiff, in dem Sie nicht den gleichen Abstand zu den Wänden einhalten können, Treppen mit sich wiederholenden Formen, dunkle Keller oder mit Möbeln vollgestellte Räume. Diese Stellen können mehr Zeit in Anspruch nehmen oder einen anderen Ansatz erfordern, daher ist es besser, sie zu finden, bevor Sie beginnen.
Planen Sie das Scannen der Außenseite separat. Wenn Sie eine Wand nur von der anderen Straßenseite aus fotografieren können, verwenden Sie Photogrammetrie anstelle von LiDAR. Für Fassaden, die höher als zwei Stockwerke sind, benötigen Sie möglicherweise eine Drohne oder ein Objektiv mit längerer Brennweite.
Schritt 3: Erfassen Sie die Gebäudehülle
Beginnen Sie damit, die Form des Gebäudes mit LiDAR Raum für Raum zu erfassen, und schließen Sie jeden Raum ab, bevor Sie zum nächsten übergehen.
Gehen Sie langsam an den Rändern jedes Raumes entlang und halten Sie Ihr Gerät in Richtung der Mitte.
Scannen Sie vom Boden bis zur Decke. Wenn Sie nur auf Augenhöhe scannen, verpassen Sie Details wie den Wandanschluss am Boden oder Veränderungen in der Deckenhöhe, die bei historischen Gebäuden wichtig sind.
Arbeiten Sie vom Boden aus und nutzen Sie sichere Zugangspunkte. Wenn Sie ein Detail, das Sie nicht erreichen können, genauer betrachten müssen, verwenden Sie Photogrammetrie mit einem längeren Objektiv, anstatt eine Leiter an alte Oberflächen zu lehnen.
Überprüfen Sie Ihre Scans, bevor Sie einen Bereich verlassen. Wenn Sie vor Ort eine Lücke entdecken, lässt sich diese in wenigen Minuten beheben. Stellen Sie dies erst später am Schreibtisch fest, müssen Sie unter Umständen wochenlang auf einen erneuten Zugang warten.
Schritt 4: Details separat erfassen
Erfassen Sie dekorative Details nach Möglichkeit separat, da ein Raumscan die feinen Formen von Schnitzereien oder Ornamenten nicht präzise wiedergibt.
Verwenden Sie für Elemente wie geschnitzte Kapitelle, Stuckverzierungen, Inschriften oder dekorative Schmiedearbeiten den Objektmodus von Polycam. Gehen Sie um das Objekt herum, machen Sie zahlreiche überlappende Fotos aus verschiedenen Winkeln und verarbeiten Sie diese als separates Modell.
Wählen Sie die Rekonstruktionsmethode, die zum Zweck der Aufnahme passt. Photogrammetrie liefert ein bearbeitbares Netz (Mesh), das von Steinmetzen oder Tischlern genutzt werden kann. Gaussian Splats bieten eine fotorealistische Aufzeichnung, was ideal ist, wenn Oberflächenbeschaffenheit, Patina oder Farbschichten wichtig sind. Historic England bietet Leitfäden zu photogrammetrischen Anwendungen im Kulturerbe, insbesondere zu Structure-from-Motion-Verfahren, die auch bei Smartphones zum Einsatz kommen.
Verwenden Sie niemals Scanspray auf historischen Oberflächen. Mattierungssprays sind zwar bei glänzenden oder transparenten Objekten üblich und können helfen, ein detailliertes Netz zu erzeugen, sollten jedoch nicht auf Originalmaterialien, bemalten Oberflächen oder Objekten mit Patina angewendet werden. Wenn Sie Probleme mit Glas oder poliertem Stein haben, passen Sie die Aufnahmewinkel oder die Beleuchtung an oder bereinigen Sie den Scan nachträglich. Weitere Informationen dazu finden Sie unter Umgang mit reflektierendem Glas und Spiegeln bei 3D-Scans.
Schritt 5: Dokumentieren Sie, was Sie nicht erreichen konnten oder wozu Sie keinen Zugang hatten
Notieren Sie alle Räume, die Sie nicht betreten konnten, sowie Oberflächen, die durch Gerüste verdeckt waren, Details, die zu hoch für einen Scan lagen, oder Bereiche, die Sie aufgrund von Überfüllung nicht gut erfassen konnten. Es ist besser, klar zu benennen, was fehlt, damit jeder, der Ihre Aufzeichnungen später verwendet, genau weiß, was abgedeckt wurde.
Zur besseren Organisation sollten Sie auch die Bedingungen notieren. Eine Aufnahme bei schlechtem Licht oder in einem noch eingerichteten Gebäude liefert eine andere Datenqualität als eine Aufnahme in einem geräumten, gut beleuchteten Raum. Der Nutzer sollte wissen, unter welchen Bedingungen die Daten entstanden sind.
Schritt 6: Überprüfung vor dem Verlassen
Nehmen Sie in jedem Bereich mindestens eine manuelle Messung vor, sofern dies sicher möglich ist.
Diese eine Messung ermöglicht es Ihnen, die Genauigkeit Ihres Modells zu überprüfen, und legt bei der Photogrammetrie den Maßstab für alles Weitere fest. Wählen Sie ein eindeutiges Element, wie eine Türöffnung oder eine gerade Wand, und notieren Sie genau, wo Sie gemessen haben.
Anstatt erst nachträglich zu messen, platzieren Sie eine Referenzskala direkt im Bild: eine Reihe von Markierungen mit bekanntem, gleichem Abstand, die waagerecht am Objekt angebracht sind. Der Maßstab ist dann direkt in den Fotos enthalten und nicht nur in einer Notiz, die später jemand finden muss. Dies ist entscheidend, wenn das Modell mit einer Jahre später erstellten Aufnahme verglichen werden soll.
Wenn Sie eine Messung verwenden, um etwas Neues anzufertigen, messen Sie auch hier manuell nach. Sich allein auf den Scan zu verlassen, könnte dazu führen, dass das neue Teil nicht passt.
Schritt 7: Übergabe
Exportieren Sie Ihre Dateien in dem Format, das für den Nutzer am besten geeignet ist, nicht nur in dem, das für Sie am einfachsten ist.
Ein Restaurierungsarchitekt oder Zeichner benötigt in der Regel eine DXF-Datei (bearbeitbare Linien) oder eine Punktwolke im LAS-Format, konvertiert über Autodesk ReCap für Revit. Historic England bietet zudem Leitfäden zur Entwicklung eines Historic Building Information Model (HBIM) an. Für die meisten Restaurierungsarbeiten sind jedoch ein vermessener 2D-Plan und eine Reihe von Ansichten nützlicher als ein vollständiges Modell. Dies ist dieselbe Fragestellung, die unter Scan-to-CAD vs. Scan-to-BIM diskutiert wird.
Ein Steinmetz oder Tischler benötigt die detaillierten Scans als Netz (Mesh), das er für seine Arbeit verwenden kann.
Eine Förderstelle oder die Öffentlichkeit wünscht sich oft einen Rundgang. Eine virtuelle Tour durch einen Innenraum, der unsicher, geschlossen oder schwer zugänglich ist, kann helfen, Fördermittel zu sichern.
Wenn Sie Ihre Aufzeichnungen archivieren möchten, berücksichtigen Sie neben der Geometrie auch das Dateiformat. Offene Formate halten die Daten zugänglich und unter der Kontrolle der Institution, während proprietäre Formate Verarbeitungsschritte verbergen und das Archiv an die Software eines bestimmten Anbieters binden können. Für Organisationen, die Aufzeichnungen über Jahrzehnte hinweg aufbewahren, ist dies wichtiger als die Frage, welches Netz aktuell am besten aussieht.
FAQ
Wie scannt man ein historisches Gebäude für eine Restaurierung?
Legen Sie fest, welchem Standard Ihr Ergebnis entsprechen muss, unterteilen Sie das Gebäude in überlappende Abschnitte, erfassen Sie die Gebäudehülle raumweise mit LiDAR, nehmen Sie Ornamente separat mittels Photogrammetrie oder Gaussian Splats auf, dokumentieren Sie unzugängliche Bereiche, nehmen Sie pro Raum ein manuelles Aufmaß und exportieren Sie die Daten so, dass sie für die weitere Planung oder Ausführung direkt nutzbar sind.
Wie unterteilt man ein großes Gebäude in Scan-Abschnitte?
Unterteilen Sie das Gebäude an Geschossdecken und Türöffnungen statt in offenen Bereichen und erfassen Sie jeden Durchgang von beiden Seiten, damit benachbarte Abschnitte gemeinsame Geometriedaten aufweisen. Räume, Flure und Treppenläufe bilden natürliche Einheiten. Ein vorheriger Rundgang durch das Gebäude zeigt Ihnen, welche Bereiche mehr Zeit in Anspruch nehmen werden.
Ist 3D-Scanning sicher für empfindliche historische Gebäude?
Die Erfassung selbst ist berührungslos, wodurch Leitern, Maßbänder und der physische Zugang, wie sie bei herkömmlichen Messmethoden erforderlich sind, entfallen. Die verbleibenden Risiken entsprechen den üblichen Gefahren beim Betreten von Gebäuden. Verwenden Sie kein Scanspray auf historischen Oberflächen, da Mattierungsmittel für Industrieteile und nicht für die originale Bausubstanz gedacht sind.
Wie erfasst man Steinmetzarbeiten und ornamentale Details?
Separat vom Raum im Objektmodus. Umkreisen Sie das Element aus vielen überlappenden Winkeln und verarbeiten Sie es als eigenes Modell. Photogrammetrie liefert ein bearbeitbares Netz für die Fertigung, während Gaussian Splats eine fotorealistische Dokumentation ermöglichen, wenn die Oberfläche oder Patina von besonderer Bedeutung ist.
Was ist zu tun, wenn das Gebäude vom Verfall bedroht ist?
Erfassen Sie es jetzt mit den Mitteln, die Ihnen zur Verfügung stehen. Eine Handyaufnahme eines Gebäudes, das später abbrennt, ist unendlich viel mehr wert als eine perfekte Vermessung, die nie in Auftrag gegeben wurde. Sie können das Gebäude jederzeit erneut scannen und die Qualität erhöhen, solange es noch steht.
