Bachelorarbeit - Erzabtei St. Ottilien

Transcription

Studiengang Vermessung und Geoinformatik
Bachelorarbeit
Als PL nach der SPO 2009
ausgeführt für die Bachelorprüfung am Ende des Wintersemesters 2009/2010
Laserscanaufnahme und Visualisierung
des Kirchenschiffs der Erzabtei St. Ottilien
Benjamin Eisenbeiss
Geboren am 07.06.1984
417112
Johannes Manuel Obst 417189
Geboren am 04.02.1987
Erstprüfer und Betreuer:
Prof. Dr.-Ing. W.-U. Böttinger
Zweitprüfer:
Prof. Dr.-Ing. W. Huep
Einleitung
1
Kurzfassung
Hauptgegenstand dieser Arbeit ist eine Bauwerksdokumentation der Klosterkirche der Erzabtei St.
Ottilien beim Ammersee. Das Ziel dieser Bachelorarbeit ist es, das Kirchenschiff der Herz-Jesu-Kirche
mit der Methode des Laserscannings vollständig zu erfassen und daraus eine internetfähige
Animation in Form einer virtuellen Befliegung der Kirche mit der Darstellung der aufgenommenen
Details zu erzeugen.
Nach einer Einleitung handelt der erste Teil dieser Bachelorarbeit von der Anlage eines 3DBeobachtungsnetzes außerhalb der Kirche sowie der Übertragung der Koordinaten ins Innere der
Kirche mit Hilfe eines Polygonzuges. Ebenso wird die Planung der Laserscanaufnahme erörtert.
Des Weiteren gibt der darauffolgende Teil Aufschluss über den Ablauf dieser Messung sowie deren
anschließende Auswertung, hauptsächlich mit den Programmen AutoCAD und Geomagic.
Dieser Teil geht fließend über in die Texturierung und Visualisierung aller Ergebnisse mit der
Software 3ds Max von Autodesk und der endgültigen Filmproduktion.
Abstract
The topic of the bachelor thesis is a building documentation of the minster of the arch abbey St.
Ottilien nearby the Ammersee. The aim of the thesis is to register the nave of the “Herz-Jesu-Kirche”
completely with the method of Laserscanning and to produce a web compatible animation in form of
a virtual flight through the church with a presentation of the registered details.
After a small introduction, the first part of the thesis deals with the creation of a 3D-observational
network of the outer area of the church and the transfer of the coordinates into the interior of the
church via a traverse. Also the planning of the Laserscanning is discussed.
Furthermore, the subsequent part gives information about the procedure of the survey and the
following analysis, which was mainly done by using the software AutoCAD and Geomagic.
This part merges apparently seamlessly into the texturing and visualization of all results with the
3dsMax software from Autodesk and the final film production.
Einleitung
2
Inhaltsverzeichnis
Kurzfassung.................................................................................................................................. 1
Einleitung
1. Vorwort.................................................................................................................................... 5
1.1 Aufgabenstellung .................................................................................................................... 5
1.2 Motivation ............................................................................................................................... 6
Informationen zum Kloster
2. Vorstellung des Klosters St. Ottilien .......................................................................................... 6
2.1 Geographische Lage ................................................................................................................ 6
2.2 Geschichte des Klosters .......................................................................................................... 7
2.3 Beschreibung des Klosterdorfes.............................................................................................. 8
2.4 Der Benediktinerorden............................................................................................................ 8
3. Vorstellung der Herz-Jesu-Kirche ............................................................................................... 9
3.1 Bauzeitliche Geschichte der Kirche ......................................................................................... 9
3.2 Die verschiedenen Baustile der Kirche.................................................................................. 11
3.3 Besonderheiten der Inneneinrichtung .................................................................................. 12
4. Bauaufnahme ......................................................................................................................... 17
4.1 Aufgaben der Bauaufnahme ................................................................................................. 17
4.2 Methoden der Bauaufnahme ................................................................................................ 17
4.3 3D-Beschreibung ................................................................................................................... 19
4.4 Projektplanung der Bauaufnahme ........................................................................................ 21
Vorbereitungen zur Laserscanmessung
5. Polygonzugmessung ............................................................................................................... 22
5.1 Instrumentarium ................................................................................................................... 23
5.2 Das Tachymeter TCRP 1101+ von Leica ................................................................................ 23
5.3 Instrumentenkalibrierung ..................................................................................................... 24
5.4 Erkundung der Örtlichkeit ..................................................................................................... 24
5.5 Ablauf der Messung .............................................................................................................. 25
5.6 Auswertung mit GEO-Samos der Firma Breining .................................................................. 27
5.7 Probleme bei der Aufnahme ................................................................................................. 28
5.8 Ergebnisse und Analyse......................................................................................................... 29
Einleitung
3
6. Nivellement............................................................................................................................ 30
6.1 Instrumentarium ................................................................................................................... 30
6.2 Das Nivellier DNA03 von Leica .............................................................................................. 31
6.3 Ablauf der Messung ............................................................................................................. 31
6.4 Auswertung .......................................................................................................................... 32
6.5 Ergebnisse und Analyse......................................................................................................... 32
7. Passpunktmessung ................................................................................................................. 33
7.1 Ablauf ................................................................................................................................... 33
7.2 Ergebnisse ............................................................................................................................. 33
Laserscan Messung
8. Laserscanning ......................................................................................................................... 34
8.1 Messprinzip ........................................................................................................................... 34
8.2 Distanzmessung .................................................................................................................... 36
8.3 Laserscansysteme ................................................................................................................. 38
8.4 Klassifizierungen von Scannern nach Staiger ........................................................................ 41
8.5 Anwendungsgebiete ............................................................................................................. 43
8.6 Laserscanaufnahme mit Leica Scan....................................................................................... 44
8.6.1 Instrumentarium ...................................................................................................... 44
8.6.3 Analyse und Probleme ............................................................................................. 51
Weiterverarbeitung der Laserscandaten
9. Registrierung in Leica Cyclone ................................................................................................. 52
9.1 Registrierung & Georeferenzierung ...................................................................................... 53
9.2 Unify ...................................................................................................................................... 58
9.3 Erstellen eines projektbezogenen Koordinatensystems ....................................................... 58
9.4 Aufteilung des Gesamtmodells in Teilmodelle ..................................................................... 59
9.5 Datenexport .......................................................................................................................... 59
9.6 Analyse & Probleme .............................................................................................................. 59
10. Modellierung mit AutoCAD Civil 3D 2010 und CloudWorx ...................................................... 60
10.1 Allgemeine Informationen zu AutoCAD .............................................................................. 60
10.2 Einrichten einer Arbeitsumgebung ..................................................................................... 61
10.2.1 Allgemeine Einstellungen ...................................................................................... 61
10.2.2 Projektbezogene Einstellungen ............................................................................. 66
Einleitung
4
10.3 CloudWorx........................................................................................................................... 67
10.3.1 Allgemeine Informationen zu CloudWorx ............................................................. 67
10.3.2 Öffnen einer Punktwolke aus Laserscandaten ...................................................... 68
10.4 Typische Vorgehensweise anhand einiger Beispiele .......................................................... 69
10.5 Texturierung des Modells ................................................................................................... 72
10.6 Level of Detail...................................................................................................................... 73
10.7 Zeitaufwand und Export nach 3ds Max.............................................................................. 74
11. 3D-Modellierung mit Geomagic Qualify ................................................................................. 75
11.1 Einlesen der Daten .............................................................................................................. 76
11.2 Vermaschung der Punktwolke ........................................................................................... 77
11.3 Füllen der Löcher................................................................................................................. 80
11.4 Optimierung des Ergebnisses .............................................................................................. 83
11.5 Export der Daten ................................................................................................................. 84
11.6 Analyse & Probleme ............................................................................................................ 85
12. Texturierung in Cinema 4D der Firma Maxxon ....................................................................... 86
12.1 Datenimport ........................................................................................................................ 86
12.2 Texturierung ........................................................................................................................ 87
12.3 Datenexport ........................................................................................................................ 88
13. Visualisierung in 3ds Max 2010 von Autodesk ........................................................................ 89
13.1 Datenimport ........................................................................................................................ 89
13.2 Der Kamerapfad .................................................................................................................. 90
13.3 Die Beleuchtung ................................................................................................................. 92
13.4 Die Animation...................................................................................................................... 93
13.5 Analyse ................................................................................................................................ 95
14. Erstellung von virtuellem Flug und Slideshow ........................................................................ 96
14.1 Erstellung des virtuellen Fluges........................................................................................... 96
14.2 Erstellung der Slideshow ..................................................................................................... 96
15. Zusammenfassung und Bewertung der Ergebnisse ................................................................. 97
Danksagung ..............................................................................................................................100
Abbildungsverzeichnis ...............................................................................................................101
Tabellenverzeichnis ...................................................................................................................103
Anhang .....................................................................................................................................103
Abkürzungsverzeichnis ..............................................................................................................104
Literaturverzeichnis ...................................................................................................................105
Erklärung ..................................................................................................................................107
Einleitung
5
Einleitung
1. Vorwort
1.1 Aufgabenstellung
Auf Anfrage von Gerald Hölzer, einem früheren Absolventen der HFT, kam es zu dem Kontakt mit
dem Kloster mit dem Ziel, wesentliche Teile der vorhandenen Baulichkeiten mit Laserscanning
aufzunehmen und zu dokumentieren.
Hauptgegenstand dieser Arbeit ist das Innere der Klosterkirche. Sie besteht aus einem relativ
schmucklos gehaltenen Kirchenschiff mit mehreren Seitenflügeln und Räumen. Die Zugänglichkeit für
Laserscanning zu Wänden, Decken, Rosetten und anderen Details ist teilweise gut, allerdings sind
auch erhebliche Abschattungen vorhanden, die nur durch individuelle Aufstellungen vermieden
werden können.
Die wesentlichen Bearbeitungsschritte sind:

Anlage eines 3D-Beobachtungsnetzes ausgehend von außerhalb der Kirche liegenden
Festpunkten und in Abstimmung mit der Parallelgruppe.

Übertragen der Koordinaten und Höhen ins Innere der Kirche, sinnvollerweise durch
Polygonzug und nach den örtlichen Gegebenheiten.

Vermarkung und Einmessung von geeignet liegenden Festpunkten innerhalb der Kirche.
Dabei ist auf wertvolle Kacheln am Fußboden unbedingt Rücksicht zu nehmen!

Ermittlung einer geeigneten Messanordnung für den Laserscanner dergestalt, dass möglichst
keine toten Räume entstehen.

Laserscanaufnahme des Inneren des Kirchenschiffs, von Seitenflügeln, benachbarten Räumen
und weiteren Details, wie Orgel, Rosetten und Skulpturen, basierend auf Verknüpfungs- und
Passpunkten.

Erstellen einer internetfähigen Animation des Kirchenschiffs in Form einer virtuellen
Befliegung der Kirche mit Darstellung der aufgenommenen Details.
Da in der Kirche täglich und regelmäßig Gottesdienste abgehalten werden, ist Rücksicht auf den Ort
und die Teilnehmer zu üben.
6
1.2 Motivation
Wir haben uns für dieses Thema entschieden, da wir mit dem Laserscanning eine faszinierende und
in die Zukunft weisende Technik kennen lernen wollten, die im Studium fast nur theoretisch
besprochen worden war. Ebenso enthält diese Arbeit ein klares Ziel und ermöglicht auf dem Weg
dorthin das Erlernen vieler neuer Kenntnisse sowie die Vertiefung bereits bekannter Gebiete der
Vermessung.
Auch die vielen Möglichkeiten der Auswertung und Visualisierung boten uns einen Anreiz und
machten die Arbeit noch interessanter.
Nicht zuletzt war auch die Möglichkeit, Arbeitsabläufe selber herauszufinden und eigenständig
Entscheidungen zu treffen, ein Antrieb, diese Arbeit zu wählen.
2. Vorstellung des Klosters St. Ottilien
2.1 Geographische Lage
Das Kloster St. Ottilien liegt im Landkreis Landsberg am Lech im Freistaat Bayern, nördlich des
Ammersees. Es gehört zur Gemeinde Eresing mit einer Einwohnerzahl von ca. 1800 und einer
durchschnittlichen Erhebung von 590m über Normal Null (NN). Es wurde in der hügeligen
Mooslandschaft auf einer Endmoräne erbaut.
Abb. 1: Geographische Lage von St. Ottilien 1
1
Quelle: http://www.ottilien.de
7
Abb. 2: Das Klosterdorf aus der Luft 2
2.2 Geschichte des Klosters
Im Jahre 1887 verlegte Pater Andreas Amrhein, ein Schweizer Benediktinermönch, die drei Jahre
zuvor in der Oberpfalz gegründete Missionsgemeinschaft nach Emming. Zu dieser Zeit gab es dort
eine Ottilienkapelle, der das Kloster heute auch seinen Namen verdankt, ein Schloss und einige
Bauernhöfe.
Die Erhebung zur selbstständigen Abtei erfolgte 1902. Das Kloster wuchs sehr rasch und erschloss in
Südafrika, Korea und China neue Missionsgebiete.
Nach Gründung einiger weiterer Abteien wurde St. Ottilien 1914 zur Erzabtei und Hauptkloster der
Missionsbenediktiner ernannt.
1941 hob die Geheime Staatspolizei das Kloster auf, wonach die vertriebenen Mönche erst nach dem
Ende des Zweiten Weltkrieges wieder nach St. Ottilien zurückkehren durften.
Drei weitere Jahre diente ein Teil des Klosters noch als Hospital für befreite KZ-Häftlinge, woran der
bis heute existierende jüdische Friedhof erinnert.
1955 wurden neue Klosterflügel errichtet, in denen sich unter anderem die Bibliothek, welche
200.000 Bücher hauptsächlich aus dem theologischen und philosophischen Bereich umfasst, das
neue Refektorium und die Büros der Mönche befinden.
2
Quelle: http://www.missionsbenediktiner.de
8
2.3 Beschreibung des Klosterdorfes
Im Laufe der Jahre ist das Kloster sehr rasch angewachsen und ist heute schon fast ein kleines Dorf.
Der Konventbau, dessen erster Teil 1892 erbaut wurde und 1910/1911 durch einen weiteren Teil
erweitert wurde, ist der eigentliche Lebensraum der Mönche. Er ist aufgeteilt in Bereiche mit
Wohnzellen, Verwaltungsräumen und einem Gästebereich. Auch das Refektorium, in dem – meist in
Stille – die Mahlzeiten eingenommen werden, ist hier untergebracht. Dieser Bau ist für Besucher
normalerweise nicht zugänglich.
Im Missionsmuseum wird seit 1911 die Arbeit der Missionsbenediktiner in Deutsch-Ostafrika
veranschaulicht. Hier werden zahlreiche Tierexponate aus der ostafrikanischen Welt sowie auch viele
kulturelle und religiöse Gegenstände aus diesen Gebieten ausgestellt.
Seit 1912 werden in St. Ottilien Exerzitien angeboten. Hierfür gibt es ein spezielles Haus, das für
Menschen aller Altersklassen offen steht.
Das Klosterdorf beherbergt auch Schuleinrichtungen. 1971 wurden diese zu einem allgemein
zugänglichen Gymnasium erweitert, das heute von ca. 700 Schülern besucht wird.
Da die Abtei für ihren Lebensunterhalt selbst sorgt, bewirtschaften die Mönche eine rund 200ha
große landwirtschaftliche Fläche. Diese wird für Ackerbau, Schweinemast, Rinderzucht und
Milchwirtschaft verwendet. Die gewonnenen Produkte werden größtenteils weiterverarbeitet aber
auch teilweise vermarktet.
Des Weiteren findet man zahlreiche Handwerksbetriebe wie eine Schreinerei, Schlosserei, Malerei,
Schuhmacherei, Schneiderei sowie eine Bäckerei.
2.4 Der Benediktinerorden
Der Benediktinerorden gilt als der älteste im westlichen Ordensleben. Gründer des Ordens ist
Benedikt von Nursia (480-547). Das Klosterleben ist durch gemeinschaftliches Beten geprägt und
richtet sich nach dem Losungswort „ora et labora et lege“ (lat. Bete und arbeite und lies). Der
Gottesdienst wird über die Arbeit gestellt und gliedert sich in acht Gebetszeiten:
Virgil, Laudes, Prim, Terz, Sext, Non, Vesper und Komplet.
Durch die lange Tradition der Lehrtätigkeit der Benediktinerklöster, in denen nicht nur adelige
Kinder, sondern auch das einfache Volk unterrichtet wurden, findet man in heutigen Klöstern oft
Schulen und Internate mit modernen Lehrplänen.
Zahlreiche Missionsstationen in Afrika und Asien profitieren von der Hilfe der Benediktinerklöster.
3. Vorstellung der Herz-Jesu-Kirche
9
Die Kirche dient vor allem dem täglichen Gebet der Mönche, dennoch wird sie von vielen Gästen
besucht, um den täglichen Gottesdiensten beizuwohnen. Die Glocken rufen zu den Gebetszeiten, die
den Tag in Laudes, Mittagshore, Vesper und Komplet sowie Eucharistiefeier strukturieren.
3.1 Bauzeitliche Geschichte der Kirche
Erste Hinweise über einen Kirchenbau finden sich in den Annalen des Klosters im Februar 1890.
Dazu schreibt der Annalist über P. Amrhein: „Der hochw. Vater arbeitet am Plan für den künftigen
Neubau. Insbesondere studiert er, daß die Kirche, die als Norm für alle künftigen Kirchenbauten, die in
unserer Congregation geschehen, gelten soll, genau übereinstimme mit den liturgischen Vorschriften,
mit den alten Traditionen des Kirchenbaus, den Verhältnissen der alten, von Gott selbst bestimmten
Stiftshütte, und den Anforderungen der Kunst und Zahlensymbolik. Deshalb ist der hochw. Vater den
ganzen Tag mit Zählen, Messen und Rechnen beschäftigt, um allen Anforderungen gerecht werden zu
können.“
3
Die Planung des Kirchenneubaus begann 1896, wonach man sich im Januar 1897 für den Entwurf
einer Kirche im zisterziensisch-reduzierten neugotischen Stil entschied.
Die Herz-Jesu-Kirche, welche zwischen 1897 und 1899 erbaut wurde, dominiert das ganze Klosterdorf
mit ihrem mächtigen 75m hohen Turm. Die Weihe fand am 29.06.1903 statt.
Einen großen Teil der Ausstattung der Kirche erstellten die Brüder in den eigenen Werkstätten. Diese
Arbeiten dauerten bis 1920 an.
Im Laufe der Jahrzehnte wurde die Kirche einige Male renoviert. 1966 erfolgte auf Grund des
II. Vatikanischen Konzils eine Neugestaltung, welche den Sinn hatte, die Teilnahme der Gläubigen an
der Liturgie zu verstärken.
1990 wurden Erweiterungsbauten der Kirche sowie eine Umgestaltung des Kirchplatzes und der
Anlage um die Kirche einschließlich der Zugangswege in Planung gegeben.
1994 fand auch diese Umbaumaßnahme ihren Abschluss.
3
Hildebrandt, Maria: Lebendige Steine. Baugeschichte und Baugeschichten der Erzabtei St. Ottilien. Ottilianer
Reihe Band 4, St. Ottilien 2008
Zeitlicher Ablauf
1896
Planung des Kirchenneubaus
Architekt: Hans Schurr, München
1. Mai 1897
Beginn der Bauarbeiten
1. August 1897
Feierliche Grundsteinlegung
Mitte 1898
Abschluss der Maurerarbeiten und Beginn der Innenausstattung
1899
Feierliche Benediktion
Einsetzung der ersten Farbglasfenster im Chor
Weitere Ausstattung mit Schreiner-, Schlosser-, und Kunstschmiedearbeiten aus
eigenen Werkstätten des Klosters
1900
Geläut wird aufgezogen
1903-1905
Bau des Hochaltars (heute Ziborium mit Tabernakel) (Hans Schurr)
Fertigstellung des Sakraments- und Marienaltars (Alois Miller)
1909-1920
1931 und
1950/51
1966
Ausstattung der Einsatzkapellen mit Altären, Beichtstühlen und Glasfenstern
Innenrenovierungen (Professor Toni Roth, München)
Umgestaltung infolge der nachkonziliaren Liturgiereform
(Prior P. Claudius Bals)
1989
Teilnahme der Gläubigen an der Liturgie, Beseitigung der Vierteilung des
Kirchenraums, Verbesserung der Position der Hauptorgel,
Renovierungen durch Professor Franz Bernhard Weißhaar, München
1990
Renovierungen durch Dipl. Ing. Erwin Frey, Augsburg
1993/94
Erweiterungsbauten, Kirchplatzneugestaltung, behindertengerechte
Zugangswege
1994
Weihe von Hauptaltar und Orgel
10
11
3.2 Die verschiedenen Baustile der Kirche

Der zisterziensisch-reduzierte Stil
Der Zisterzienserorden entstand gegen Ende des 11. Jahrhunderts durch Reformen aus der
Tradition der Benediktinermönche. Die neue Gemeinschaft hatte das Ziel streng nach der
Ordensregel des Benedikt von Nursia zu leben. Sie wollten nur von ihrer eigenen Hände
Arbeit leben und lehnten jegliche Einnahmen ab. Abgeschiedenheit von der Welt und
Einfachheit der Lebensweise waren ihre Grundideale.
Die Forderung nach Armut wurde auch in der Architektur umgesetzt. Die Kirchen sind
schlicht, die Fassade weist oft eine Dreiergruppe von Fenstern als symbolische Darstellung
der Heiligsten Dreifaltigkeit auf. In der Regel finden sich keine Wandbilder, Statuen oder
aufwändige Verzierungen wieder, oft wurde sogar auf Türme verzichtet.

Die Neugotik
Die Neugotik ist ein Kunst- und Architekturstil des 19. Jahrhunderts. Sie ist eine der frühesten
Stilarten, die auf eine ältere Stilrichtung zurückgreift und diese nachahmt (sog. Historismus).
Ihr Vorbild, die Gotik, entstand um 1140 zur Zeit des Mittelalters, zwischen Romantik und der
Renaissance. In der Architektur wurde sie in Früh-, Hoch- und Spätgotik nochmals unterteilt.
Damalige Kathedralen bedienten sich in großem Umfang der Symbolik und Allegorie.
Die zentralen Elemente bildeten jedoch der Spitzbogen und das Kreuzrippengewölbe.
Die Gotik schaffte keine neue Gebäudetypologie. Wie in der Romantik bestand der Grundriss
aus einem Langhaus und einem Querschiff, die zusammen die Form eines lateinischen
Kreuzes bildeten.
Jedoch änderten sich die Ausmaße der Räume. Raumquerschnitt und Proportion wurden in
der Gotik deutlich steiler. Dadurch konnte durch die größer werdenden Fenster mehr Licht
einfallen und die Kirche wirkte leichter und lichtdurchflutet. Auch die Kirchtürme wurden
immer höher und sollten so Macht verkünden. Das Kreuzrippengewölbe ermöglichte es, die
Wände durch ein filigranes System von Säulen aufzulösen.
Gotische Bauelemente
12
Grundriss Kirche
Abb. 3: Gotische Bauelemente und Grundriss der Kirche
3.3 Besonderheiten der Inneneinrichtung
Der Grundriss der Kirche zeigt eine dreischiffige Basilika mit Mittelschiff, zwei Seitenschiffen und
Einsatzkapellen. Dadurch entsteht der Eindruck, die Kirche wäre fünfschiffig. Insgesamt weist die
Kirche acht Achsen auf, fünf Achsen im Schiff und drei Achsen im Chor. Die Westfront schließt
rechteckig an den 1892 errichteten Konventbau an.
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Dazwischen befindet sich in Nord-Süd-Ausrichtung das Querschiff, das mit monumentalen
Fensterrosen und reichem Maßwerk ausgestattet ist. In dessen Mitte befindet sich die Vierung, die
an den Seiten von zwei Emporen und zwei darunterliegenden Kapellen umschlossen wird.
Langhaus, Chor und Querhaus werden von einem Kreuzrippengewölbe überspannt, in dessen
Schlusssteinen sich zahlreiche Symbole und Wappen befinden. Das filigrane Gewölbe liegt auf
Diensten auf, die in reich profilierten Sockeln enden.
Die Einsatzkapellen der Seitenschiffe werden von einem Kreuzgratgewölbe überfangen. Über der
Vierung befindet sich ein Sterngewölbe mit Kreuzrippen, deren mächtige Pfeiler den Turm tragen.
Der Vierungsturm über oktogonalem Grundriss ragt mit zwei Geschossen 13 m über den Dachfirst
und endet in einem 29 m hohen kreuzbesetzten Spitzhelm. Somit kommt der Turm auf eine
beachtliche Höhe von 75 m.
Licht erhält das Langhaus durch breite, in Spitzbögen schließende Obergadenfenster; das Querhaus
hingegen durch mächtige Fensterrosetten und die Seitenkapellen durch farbige Lanzettfenster mit
reich verziertem Maßwerk.
Blick auf die Kirche von Westen
Blick Richtung Osten
Abb. 4: Ansicht Kirche außen und innen

14
Querhaus
Der Hauptaltar aus Muschelkalk wird in seinen vier Ecken von Bronzefiguren, die Heilige
darstellen, eingeschlossen. Ambo und Osterleuchter bestehen ebenso aus Muschelkalk und
Bronze. Im Bodenbelag finden sich vier Inschriftenplatten, ausgerichtet auf die
Vierungspfeiler, die den Evangelisten gewidmet sind. An den Pfeilern befinden sich Reliefs
der vier Evangelisten, am Gewölbeansatz Konsolsteine mit den Büsten der Personifikationen
von vier Erdteilen und an den Gewölbekonsolen der Querschiffarme Büsten
alttestamentlicher Gestalten. Hell erleuchtet thront Maria in der Strahlenglorie an der
Ostwand des südlichen Querhauses.
Darunter ist die Doloreskapelle, welche dem Gedenken an das Leiden Christi und den
Schmerzen seiner Mutter Maria gewidmet ist. Am Ende des Raumes, neben dem Aufgang,
der zur Apsis führt, befindet sich eine Marienfigur mit dem Leichnam ihres Sohnes auf einem
Marmorpfeiler. Davor steht der Altar auf einem Marmorsockel mit vier vergoldeten
Eisengittern.
Gegenüberliegend ist die Kreuzkapelle – dem Totengedächtnis der Klostergemeinschaft
gewidmet.
Die Ostwand ziert der Kreuzaltar mit Jesus am Kreuz. Inmitten der sechs Fenster der
Nordwand steht eine Figur des Erzmärtyrers Stephanus in Weichholz gefasst. Die
Marmortafel an der Nordwand und die vier Grabplatten, umschlossen mit einer Balustrade,
erinnern an einstige Äbte.

Apsis
Inmitten der Apsis steht auf einer Stufenlage ein eindrucksvolles Sakramentshaus: der
Ziboriumsbaldachin. Darunter befindet sich die Tabernakelsäule, eine Hochaltarmensa mit
vier Säulen aus rotem Marmor. Der Tabernakel dient zur Aufbewahrung des eucharistischen
Brotes. Auf dem Tabernakel steht ein goldenes Kreuz. Der Baldachin wird von vier Säulen aus
Marmor getragen. Er ist aus Messing und einem Holzgewölbe gefertigt. Die Giebel sind
überzogen mit Metallarbeiten und enden in mächtigen Kreuzblumen.
Die Giebelfelder zeigen Darstellungen des segnenden Gottvaters, des guten Hirten, des
Keltertreters und des opfernden Melchisedechs. An den vier Ecken befinden sich Tierfiguren,
darunter ein geflügelter Hirsch, eine Taube mit Ölzweig, Einhorn und Adler. Das hintere
Bogenfeld schmückt eine goldene Jesusstatue mit ausgebreiteten Armen.
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Über den Durchgängen zu den Kapellen des Querschiffes thronen zwei weitere Statuen: Eine
Gottvaterfigur aus dem 17. Jahrhundert im Norden. Im Süden Johannes der Täufer – in
Weichholz gefasst- ebenfalls aus dem 17 Jahrhundert.
Im Bereich der Wendeltreppen zur Unterkirche und zu den Emporen, sind zwei weitere
Brustbilder eines Heiligen und eines Papstes.

Schiff
Im Seitenschiff befinden sich sechs Seitenkapellen, die mit reichlich verzierten Altären,
Steintafeln und Beichtstühlen ausgestattet sind. Sie sind mit Blattgold verziert und durch
eiserne Gitter vom Schiff abgegrenzt. Da diese aber nicht verschlossen sind, sind die Kapellen
für jedermann begehbar. Die Altäre sind den Patronen des Ortes und dem Orden gewidmet
sowie jenen Heiligen, deren Wirken der Klostergemeinschaft vorbildhaft erscheint. So finden
sich im Südschiff die Benedikts-, Ottilien- und Pauluskapelle, im Nordschiff die Michaels,Scholastika- und Josephskapelle.
Blickt man von den Seitenschiffen aus Richtung Chor, fällt der Blick auf zwei große
Wandaltäre, die sich links und rechts vor dem Altarraum befinden. Im Süden der
Sakramentsaltar, im Norden der Marienaltar.
In einer Nische unter dem Treppenaufgang zur Orgelempore steht eine Steinfigur, der
sogenannte Erbärmdeheiland. An der Westwand, zuseiten des Hauptportals, findet man –
wie auch in der Apsis – Brustbilder aus Kunstsandstein.
Sakramentsaltar im Süden
Marienaltar im Norden
Abb. 5: Seitenaltäre im Langhaus
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Die Begleitung des Gottesdienstes und des Gesanges geschieht durch zwei Orgeln.
Die Chororgel, im Nordarm des Querhauses aufgestellt, ist in zwei Teile gegliedert: das in
Richtung rückwärtiges Hauptschiff gerichtete Haupt- und Pedalwerk und das in Richtung
Mönchschor gerichtete Schwellwerk. Die Orgel enthält insgesamt 17 Register und wird für
die Begleitung des Choralgesangs verwendet.
Die Hauptorgel ist dagegen mit 47 Registern ausgestattet und dient in erster Linie der
Begleitung und Führung des Gemeindegesanges und des feierlichen Vor-, Zwischen-, und
Nachspiels. Sie kann bei Bedarf auch von der Chororgel aus bedient werden. Beide Orgeln
werden mechanisch bedient und enthalten zusammen 4134 Pfeifen, deren Ausmaße von
7mm bis 5 m reichen. Zusätzlich zu den Verzierungen aus Holz befinden sich an der Oberseite
der Orgel 14 Holzfiguren, die ein stimmiges Gesamtbild schaffen.
Hauptorgel auf der Westempore
Fensterrose, Chorgestühl und Orgel
Abb. 6: Blick auf Orgel im Schiff und Querhaus
4. Bauaufnahme
17
4. Bauaufnahme
4.1 Aufgaben der Bauaufnahme
Allgemein kann man die Ziele der Bauwerksvermessung als Erfassung der Form und des Zustandes
eines Bauwerkes bezeichnen. Da die Zeit und Nutzung der Gebäude ihre Spuren hinterlassen, sollte
die Dokumentation des Zustands und der baulichen Veränderungen in regelmäßigen Abständen
erfolgen. Die Ergebnisse dienen Architekten, Archäologen, Bauingenieuren und Bauforschern als
Grundlage für weitere Planungen, Sanierungen oder Restaurationen.
Weitere Aufgaben können sein:

Sicherung des Bestands

Verkauf, Wertermittlung

Bauforschung, Denkmalpflege
4.2 Methoden der Bauaufnahme
Handaufmaß
Aufgeteilt in das sogenannte Architekturaufmaß sowie das verformungsgerechte Handaufmaß gehört
das Handaufmaß zur Erfassung der Bauwerksgeometrie mit einfachen Hilfsmitteln wie Meterstab,
Wasserwaage und Lot.
Im Architekturaufmaß beschränken sich die Aufnahmen auf die wesentlichen geometrischen Größen
eines Baukörpers, die schnell und einfach erfasst werden. Hierbei werden Geometrien
zweidimensional skizziert und bemaßt. Die entstandene Skizze kann später digitalisiert und in ein
CAD-Programm importiert werden.
Durch die starke Generalisierung bei der Geometrieerfassung stimmt der Plan nicht vollständig mit
dem Objekt überein.
Das verformungsgerechte Aufmaß bezeichnet ein Verfahren zur kombinierten Erfassung von
inhaltlichen und geometrischen Bauwerkseigenschaften. Es kommt dem Original sehr nahe und zeigt
vorhandene Deformationen, Schäden usw. an. Damit sollen Differenzen zur idealen Geometrie
angezeigt werden.
In der heutigen Zeit gibt es immer mehr und leistungsfähigere elektronische
Handentfernungsmesser, welche die Messung von Entfernungen beschleunigen.
4. Bauaufnahme
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Tachymetrie
Bei der Tachymetrie werden vom Standpunkt ausgehend die polaren Messgrößen Richtung und
Strecke gemessen und digital gespeichert. Diese Daten werden durch eine vorhergehende
Festpunktfeldmessung an ein übergeordnetes Koordinatensystem angeschlossen. Im Gegensatz zum
Handaufmaß werden die Geometrien durch Anzielen mit einem Fernrohr und nicht direkt am Objekt
gemessen. Durch Einsatz von reflektorlos messenden Tachymetern kommt dieser Methode eine
immer größere Bedeutung zu. Vor der Aufnahme muss definiert werden, wie detailliert und mit
welcher Genauigkeit gearbeitet werden soll.
Photogrammetrie
Der Einsatz der Fotografie zur Lösung messtechnischer Probleme wurde schon von Dominique
Francois Arago im Jahre 1839 in Erwägung gezogen, als er vor der französischen Akademie der
Wissenschaften die Erfindung der Fotografie vorstellte [ALBERTZ, 1999]. Als Vorteile der
Photogrammetrie lassen sich drei Aspekte zusammenfassen:

Das Objekt muss zur Vermessung nicht betreten werden, sondern wird aus sicherer
Entfernung berührungslos erfasst.

Der Zeitbedarf für die Messung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Dauer der
Belichtung.

Die Aufnahmen dokumentieren den Zustand des Objekts zum Zeitpunkt der Aufnahme und
bieten somit ein Archiv, das für weitere Auswertungen genutzt werden kann.
Jedoch sollte vor jeder Messung die Kamera kalibriert werden, d.h. es müssen die Parameter für die
innere Orientierung bestimmt werden. Dabei werden der Bildhauptpunkt, die Kamerakonstante und
die Parameter der Bildverzeichnung errechnet. Durch Verknüpfung mehrerer Aufnahmen lassen sich
zusammenhängende Bildverbände erzeugen. Die Verknüpfung geschieht über Passpunkte, die von
verschiedenen Standpunkten mit aufgenommen wurden.
Eine Software wie z.B. PHIDIAS beschäftigt sich mit der gemeinsamen Auswertung von Laserdaten
und Bildern aus der Photogrammetrie.
4. Bauaufnahme
19
Laserscanning
Seit einigen Jahren wird in der Bauaufnahme vermehrt auch Laserscanning eingesetzt. Die Vorteile
liegen klar auf der Hand: Die Vermessung geschieht schnell und berührungslos, sodass die Bauwerke
nicht beschädigt werden. Durch die große Menge an Punkten können auch kleinste Details
ausgearbeitet und dargestellt werden. Die gewonnenen Scandaten können archiviert und zu
späteren Zeitpunkten erneut ausgewertet oder mit aktuelleren Messdaten verglichen werden.
Zwar sind die Systeme noch sehr teuer und es werden zusätzlich kostenintensive Softwarepakete zur
Auswertung benötigt, jedoch könnten durch weitere Entwicklungen auf diesem Gebiet in Zukunft
günstigere Komponenten angeboten werden.
4.3 3D-Beschreibung
Eine Alternative zur Erstellung von zweidimensionalen Plänen in Form von Grundrissen, Schnitten
und Ansichten oder Detaildarstellungen sind dreidimensionale Darstellungen durch CAD-Modelle und
Animationen. Vorteile der Konstruktion eines CAD-Modells sind, dass aus einem Modell mehrere
Schnitte und Ansichten dargestellt werden können und dass nicht nur horizontale und vertikale
Schnitte erzeugt werden können, sondern alle möglichen Anordnungen der Schnittgeometrie
möglich sind. Diese Modelle können ebenso texturiert, also mit Farben und Materialien versehen
werden, damit das Objekt seinem realen Aussehen möglichst nahe kommt. Durch Rendern werden
Licht und Schatten berechnet. Man kann diese Modelle als Bilder speichern oder aber in Form einer
virtuellen Animation oder eines Filmes darstellen.
CAD-Modell
Die Darstellung dreidimensionaler Objekte kann auf drei verschiedene Arten erfolgen:
Die einfachste Form bildet das Drahtmodell, welches auch als Kantenmodell bezeichnet wird, da die
Kantenpunkte durch Drähte oder Linien miteinander verbunden sind. Dadurch benötigt man eine
wesentlich geringere Rechenzeit. Eventuell versteckte Polygone sind sichtbar.
Im Flächenmodell werden Objekte mit nach außen hin abgrenzenden Flächen beschrieben. Durch
diese Darstellung werden nur sichtbare Körperoberflächen dargestellt. Konstruktionsmerkmale,
verdeckte Kanten und Polygonkanten sind nicht sichtbar, wodurch die Darstellung sehr realistisch
erscheint.
4. Bauaufnahme
20
Das Volumenmodell besteht aus räumlichen Primitiven, dazu zählen unter anderem Pyramiden,
Quader, Kugeln, Zylinder und Kegel. Es dient zur Modellierung von 3D-Modellen mit einer
realitätsnahen Anpassung, eine möglichst genaue Approximation der Realität. Der Rechenaufwand
für das Volumenmodell ist relativ hoch, deswegen ist eine vorherige genaue Modellierung mittels
Drahtmodell oder Flächenmodell sinnvoll.
Es gibt mehrere Volumenmodelle: das Boundary Representation Modell (B-REP), das Constructive
Solids Geometry Modell (CSG) und das Sweep Area Solid Modell.
Abb. 7: Drahtmodell, Flächenmodell und Volumenmodell v.l.n.r.
4. Bauaufnahme
4.4 Projektplanung der Bauaufnahme4
Organisation von Unterlagen

Beschaffung von Flurkarten und Stadtgrundkarten beim örtlichen Vermessungsamt bzw.
Katasteramt

Beschaffung von Einmessskizzen und Koordinaten von Lagefestpunkten und Höhen von
Höhenbolzen im Umfeld des Objekts
Aufgabenanalyse

Messobjekt

Messung innen oder außen?

Genauigkeit, Detailtiefe, Maßstab, Wirtschaftlichkeit

Signalisierung von Punkten möglich und sinnvoll?
Ortstermin mit Auftraggeber

Anfertigung von Skizzen zur Vervollständigung der Planungsunterlagen

Anfertigung von Fotografien zur Dokumentation des Bauwerks

Aufsuchen der Lagefestpunkte

Infrastruktur: Zugänglichkeit zum Objekt, Zugang zu elektrischem Strom

Erfassung der Oberflächeneigenschaften für die Befestigung der Punktmarken
Planung der Messungen und Kalkulation
Planung des geodätischen Bezugsnetzes

Vergabe von Punktnummern für Passpunkte, Polygonpunkte und Polarpunkte

Netzplanung außen und innen: Anschlusspunkte, Typ, Zahl der Standpunkte und
Polarpunkte, Zahl der Messungen(Halbsatz, Vollsatz, mehrere Vollsätze), Redundanz

Planung der Höhenmessung
Methoden und Geräteauswahl

Wahl der Instrumente nach Genauigkeit und Effizienz

Aufstellung einer Bedarfsliste für die Kampagne
Material-, Personal-, Kosten,- und Zeitkalkulation
4
Quelle: Handbuch Bauwerksvermessung, Wiedemann, A. (2004)
21
22
5. Polygonzugmessung
Eine vorbereitende Aufgabe der Bachelorarbeit bestand darin, einen Polygonzug, ausgehend von
bekannten Festpunkten außerhalb der Kirche und teilweise auch außerhalb des Klosters (siehe
Lageplan), bis in die Kirche zu messen, um dort bekannte Punkte mit Gauß-Krüger-Koordinaten zu
erhalten.
Unter einem Polygonzug versteht man eine linienmäßige Festlegung von Neupunkten. Diese werden
durch Messung von Horizontalstrecken und Brechungswinkel zu den Polygonpunkten durch polares
Anhängen bestimmt.
Es gibt mehrere Arten von Polygonzügen:

Zug mit beidseitigem Richtungs- und Koordinatenabschluss (Koordinaten des Anfangs- und
Endpunktes sowie für die Fernziele sind bekannt)

Zug ohne Richtungsabschluss (Koordinaten des Anfangs-und Endpunktes sowie für ein
Fernziel sind bekannt)

Zug ohne Richtungs- und Koordinatenabschluss (keine Abschlussverbesserung, Redundanz=0)

Geschlossener Polygonzug (Ringpolygonzug)

Freier Polygonzug (ohne Anschluss an übergeordnetes System, Redundanz=0)

Eingehängter Zug (ohne Richtungsabschlüsse)
Es wurden insgesamt zwei geschlossene Polygonzüge mit beidseitigem Richtungs- und
Koordinatenabschluss und zwei Polarpunkte gemessen. Um keine Beschädigungen an den wertvollen
Bodenfließen zu riskieren, wurden markante Punkte aufgesucht und mit Lochverstärkungsringen
markiert. Mit diesen Punkten wurde im nächsten Schritt das Tachymeter in der Kirche stationiert und
die Targets reflektorlos aufgemessen. Vor der Kirche wurden ebenfalls zwei Polygonpunkte und ein
Polarpunkt gelegt, die als Grundlage für den Polygonzug der Partnergruppe (Elflein/Gschwender)
dienen sollten.
Anschließend wurden die Punkte per Nivellement in der Höhe überprüft. Die Auswertung des
Polygonzuges erfolgte in GEO-Samos, die der Polarpunkte mit dem Taschenrechner.
23
5.1 Instrumentarium
Nachfolgend eine Liste des Instrumentariums, das wir für die Tachymetermessung verwendet haben.
Diese Instrumente wurden uns von der HFT zur Verfügung gestellt.
Instrument
Anzahl
Leica 1101
1
Stativ
4
Rundprisma
2
Laserlot
1
Dreifuß
3
Stabstativ
2
Maßband
1
Mini-Stativ
1
Tabelle 1: Polygonzug Instrumentarium
5.2 Das Tachymeter TCRP 1101+ von Leica
Wir haben uns für das Leica 1101 entschieden, da wir sowohl im Studium als auch im Praxissemester
erste Erfahrungen mit Leica-Geräten gesammelt haben. Vor allem aber, da dieses Instrument eine
präzise und reflektorlose Messung ermöglicht. Die Genauigkeiten des Instrumentes werden in der
folgenden Tabelle aufgelistet.
Weitere Vorteile des Gerätes sind die auf beiden Seiten vorhandenen Displays, die vor allem den
Polygonzug einfacher gestalten und die Servomotoren für den Horizontal- und Vertikalantrieb, die
das Anzielen und Messen in der zweiten Lage deutlich vereinfachen.
Winkelgenauigkeit
0,5 mgon / 1,5 ‘‘
Streckengenauigkeit
zum Reflektor
2 mm + 2 ppm
reflektorlos (bis zu 80m)
3 mm + 2 ppm
Tabelle 2: Genauigkeit Leica 1101
Die Daten werden im gsi-Format auf der Speicherkarte im Gerät gespeichert und können dann am PC
mit Hilfe der Gifcon25 Software transformiert werden.
24
5.3 Instrumentenkalibrierung
Alter Wert
Neuer Wert
Ziellinienfehler l
-1mm
-2mm
Kompensator q
2,8mgon
1,4mgon
Vertikal Indexfehler I
1,2mgon
1,2mgon
Zielachsfehler c
1,1mgon
0,2 mgon
Kippachsfehler k
-0,3 mgon
0,3 mgon
Temperatur
20°
Druck
1013,3mbar
Relative Feuchte
60%
Ppm atmosphärisch
8,0
Ppm geometrisch
-29,0
Ppm total
-21,0
Tabelle 3: Kalibrierungsprotokoll
5.4 Erkundung der Örtlichkeit
Prof. Dr.-Ing. W.-U. Böttinger organisierte beim zuständigen Vermessungsamt in Landsberg am Lech
mehrere Lagepläne und Koordinatenlisten der Festpunkte, teilweise mit Einmessskizzen. Mit Hilfe
dieser Dokumente machten wir uns auf die Suche nach den vorhandenen Festpunkten.
Wir begannen mit dem trigonometrischen Punkt (TP) 6006, den wir mittels der Bemaßung auf die
Klostermauer und einen Baum mit dem Maßband absteckten.
Anschließend berechneten wir die Distanz zwischen diesem Punkt und dem Punkt 6411. Wir stellten
das Tachymeter über dem Punkt 6006 auf und steckten einige Punkte in der berechneten Entfernung
dort ab, wo sich laut des Lageplans der Punkt 6411 befinden sollte. Im steinigen Boden fanden wir
aber nach längerem Graben keinen Punkt und machten uns somit auf die Suche nach weiteren
Punkten.
Mit Hilfe der Skizzen fanden wir die Punkte 10 (Nagel im Boden) und 3279 (Nagel in der Wand).
Erneut versuchten wir den Punkt 6411 abzustecken. Wir führten eine freie Stationierung mit den
Anschlüssen 10 und 6006 durch und steckten den Punkt erneut ab. Diese Absteckung stimmte mit
der vorherigen überein. Auch bei weiterem Graben fanden wir keinen Punkt.
25
Somit machten wir uns auf die Suche nach Punkt 4000, den wir durch eine freie Stationierung mit
den Anschlüssen 6006 und 3279 absteckten und auch im Acker 40cm unter der Erde fanden.
Erneut steckten wir Punkt 6411 ab und auch dieses Mal landeten wir an derselben Stelle und fanden
bei noch tieferem Graben das gesuchte Rohr.
Abb. 8: Festpunktübersicht
5.5 Ablauf der Messung
Ausgehend von einem bekannten Anfangspunkt wurden die Richtungen zu zwei bekannten
Anschlusspunkten gemessen. Die Messung wurde in zwei Lagen und zwei Sätzen durchgeführt. Die
Polygonpunkte wurden mit Nägeln vermarkt, um sie auf dem Rückweg nochmals messen zu können
und um im darauffolgenden Nivellement deren Höhen zu prüfen.
Der Polygonzug wurde als Ringpolygonzug mit bekanntem End- und Anfangspunkt und zwei An- bzw.
Abschlussrichtungen durchgeführt. Während der Messung wurden die Messwerte dokumentiert, um
später im Postprocessing ausgewertet und gemittelt zu werden. Erst nach der Berechnung des
Polygonzuges in GEO-Samos erhält man die Winkel- und Koordinatenabschlussfehler, die Aussagen
über die Qualität des Polygonzuges zulassen.
26
Abb. 9: Polygonzug 1
Abb. 10: Polygonzug 2
27
5.6 Auswertung mit GEO-Samos der Firma Breining
Die Auswertung des Polygonzuges geschah im Programm GEO-Samos der Firma Breining. Dabei
muss zuerst ein neues Projekt angelegt werden. In diesem werden Einstellungen wie Punktformat,
Reduktion (in unserem Falle keine Reduktion, da dies geräteintern im Tachymeter berücksichtigt
wurde) und Anzeige der Punktnummern vorgenommen. Danach müssen unter Verwaltung
Koordinateneingabe die Koordinaten der bekannten Anschlusspunkte eingegeben werden.
Im Fenster Messwerterfassung werden nun nacheinander Standpunktnummer, Instrumentenhöhe,
Art des Standpunktes (frei bzw. bekannt), Zielpunktnummer, Punktcode und Typ (Anschluss oder
Polarpunkt) angegeben. Nun können im Fenster Messen + Neuer Messwert die Messwerte von
Vorblick und Rückblick eingegeben werden. Dazu zählen Richtungs- und Zenitwinkel, Schrägstrecke
und Reflektorhöhe. Im Falle von Richtungsanschlüssen zu Festpunkten muss von Strecke und Winkel
komplett auf nur Winkel umgeschaltet werden, damit lediglich die Winkel in die Berechnung
eingehen. Hat man alle Anschlüsse und Polygonpunkte eingegeben, gelangt man durch Drücken des
OK-Buttons ins vorhergehende Fenster zurück, in dem man den Standpunkt speichern kann.
Diesen Vorgang wiederholt man nun für jeden Standpunkt.
Ist die Eingabe vollständig, kann sie im Fenster Polygonzug in der Registerkarte Messwerte
kontrolliert und ggf. korrigiert werden. In der Registerkarte Reihenfolge wird der Polygonzug aus den
einzelnen Standpunkten zusammengesetzt. Es sind dazu folgende Einstellungen nötig:

Polygonzugsart: Beidseitig angeschlossen

Mit Höhenberechnung und Höhenabgleich
Nun werden im linken der drei Fenster nacheinander die verfügbaren Standpunkte ausgewählt.
Im unteren Fenster werden die Anschlusspunkte des jeweiligen Standpunktes angezeigt. Hat man alle
Standpunkte ausgewählt, kann man im dritten Fenster nochmals die Reihenfolge kontrollieren.
In den Registern Anfangspunkt, Endpunkt und Neupunkte werden nun Ergebnisse in Form von
Koordinaten, Koordinatenabweichungen und Winkelabschlussfehler aufgelistet.
Ein vollständiges Protokoll kann ausgedruckt und als Textdatei gespeichert werden.
Beendet man das Fenster Polygonzug, werden auf der graphischen Oberfläche zusätzlich zu den
Festpunkten die neu bestimmten Polygonpunkte und der Verlauf des Polygonzuges angezeigt.
28
Berechnung der Polarpunkte:
Die Polarpunkte werden durch dreidimensionale polare Punktbestimmung im Taschenrechner
berechnet. Dabei wird ein Neupunkt Pi mit Hilfe eines bekannten Standpunktes Ps, Schrägstrecke s
Horizontalwinkel α, Zenitwinkel β und Richtungswinkel ts koordinatenmäßig bestimmt.
Die verwendeten Formeln für die Koordinaten des Neupunktes lauten:
∆Yi=si∙sinβi∙sints,i
Yi= Ys+∆Yi
∆Xi=si∙sinβi∙costs,i
Xi=Xs+∆Xi
∆Zi=si∙cosβi
Zi=Zs+∆Zi
Tabelle 4: Neupunktkoordinaten bei polarer Punktbestimmung
Da wir die Punkte mit Prismen auf Lotstäben gemessen haben, mussten Instrumentenhöhe ih und
Reflektorhöhe rh in die Berechnung mit eingeschlossen werden.
5.7 Probleme bei der Aufnahme
Probleme:

Durch fehlende Skizzen und Höheninformationen war es deutlich schwieriger, manche
Punkte zu finden und zu wissen, wie tief man graben muss.

Teilweise war die Sicht durch Bäume oder Mauern sehr schlecht, wodurch wir mit
Ministativen oder einem sehr hoch aufgebauten Instrument arbeiten mussten.

Die Höhen der Punkte lagen teilweise im alten und teilweise im neuen System vor und
mussten somit einheitlich berechnet werden.

Das Polygonzugprogramm von Leica auf dem Tachymeter war unbrauchbar.

Doppelt aufgenommene Punkte dürfen nicht die gleiche Punktnummer haben
29
5.8 Ergebnisse und Analyse
Aufgrund eines Gottesdienstes konnte der erste Polygonzug nicht in die Kirche gelegt werden. Die
durch diesen Polygonzug erstellten Festpunkte vor der Kirche dienten dann als Ausgangswerte für
den zweiten Polygonzug.
Polygonzug 1
Polygonzug 2
Streckensumme
264,72m
76,395m
Winkelabweichung (WW)
-5,2mgon
-10,9mgon
Koordinatenabweichung Rechtswert (WR)
1mm
-1mm
Koordinatenabweichung Hochwert (WH)
1mm
-3mm
Längsabweichung (WL)
1mm
2mm
0
0
Lineare Querabweichung (WQ)
Tabelle 5: Ergebnisse Polygonzug
Berechnete Koordinaten:
Pkt.-Nr.
Rechtswert [m]
Hochwert [m]
Höhe [m]
1001
4428812,881
5328900,470
584,670
1002
4428811,191
5328945,687
591,858
1003
4428824,330
5328961,669
592,395
1004
4428850,236
5328966,346
595,926
1005
4428861,938
5328968,354
595,935
2001
4428804,789
5328988,190
592,527
2002
4428860,526
5328958,580
596,057
2003
4428855,494
5328976,404
595,934
Tabelle 6: Koordinaten Polygonzug
Punkte 1001 bis 1005 sind Polygonpunkte, 2001 bis 2003 Polarpunkte
6. Nivellement
30
6. Nivellement
Um die Höhen der von uns bestimmten Punkte, der Polygonpunkte und der vorhandenen Festpunkte
zu überprüfen und zu verbessern, entschieden wir uns, ein Nivellement durchzuführen.
Es gibt mehrere Arten von Nivellements:

Liniennivellement
Um größere Höhenunterschiede oder den Höhenunterschied zwischen zwei weiter
voneinander entfernten Punkten zu bestimmen, nutzt man das Liniennivellement, bei
dem Teilhöhenunterschiede aneinandergereiht werden.

Schleifennivellement
Bei einem Schleifennivellement sind der Anfangs- und Endpunkt identisch und somit
ist der Sollhöhenunterschied 0,000 m. Voraussetzung ist eine unabhängige
Höhenkontrolle des Anfangs- bzw. Endpunktes.

Doppelnivellement
Bei einem Doppelnivellement wird der Höhenunterschied zwischen Anfangs- und
Endpunkt sowohl auf dem Hin- als auch auf dem im Rückweg berechnet und somit
die Messung verbessert.
6.1 Instrumentarium
Instrument
Anzahl
Leica DNA03
1
2m Invarlatte
1
Frosch
1
Lattenrichter
1
Tabelle 7: Nivellement Instrumentarium
6. Nivellement
31
6.2 Das Nivellier DNA03 von Leica
Das Nivellement führten wir mit dem Leica DNA03 durch. Dieses Digital-Nivellier zeichnet sich
dadurch aus, dass man im Vergleich zu konventionellen Nivellieren die Hälfte an Zeit benötigt.
Weitere positive Aspekte sind die fehlerfreie Datenerfassung und Datenauswertung durch das
Wegfallen des Abschreibens und Kopfrechnens. Ebenso verfügt das Instrument über hilfreiche
Messprogramme, die den Ablauf und die Auswertung der Nivellements deutlich vereinfachen. Auch
die Bedienung ist sehr einfach gestaltet und auf dem LCD Display lassen sich alle wichtigen Werte
begutachten.
Über die integrierte PC-Karte lassen sich nach der Messung die Daten einfach auf den PC übertragen.
Standardabweichung Höhenmessung
pro 1km Doppelnivellement
Elektronische Messung
mit Invarlatte
0.3mm
mit Standardlatte
1.0mm
Optische Messung
2.0mm
Distanzmessung (elektr.)
1cm/20m (500ppm)
Standardabweichung
Reichweite
Elektronische Messung
1.8m – 110m
Optische Messung
ab 0.6m
Messdauer Einzelmessung
3 Sekunden
Tabelle 8: Genauigkeit Leica DNA03
6.3 Ablauf der Messung
Durch die Renovierung des Gästehauses war einer der Höhenbolzen nicht mehr auffindbar.
Somit führten wir ein Liniennivellement durch – ausgehend von dem vorhandenen Bolzen über
unsere Polygonzugpunkte sowie die vorhandenen Festpunkte und die von uns neu vermarkten
Punkte wieder zurück zum bekannten Höhenbolzen.
6. Nivellement
32
6.4 Auswertung
Die Ergebnisse des Nivellements wurden nach Abschluss der Messung direkt am Gerät angezeigt
Soll-Höhe:
592,6268m
Ist-Höhe:
592,6270m
Abschlussfehler:
0,2mm
Strecke:
581 m
Tabelle 9: Auswertung Nivellement
Der Hauptgrund des Nivellements war es, die Höhen der Punkte des Polygonzuges zu überprüfen und
zu verbessern.
Pkt.-Nr.
Höhe(Nivellement) [m]
Abweichung [mm]
1002
591,858
0,2
1003
592,395
0,3
4000
578,177
30
6411
581,345
0,2
Tabelle 10: Abweichung der Nivellement-Höhen zu den Polygonzughöhen
Alle Höhen sind als Höhen über NHN im Höhensystem DHHN 92 angegeben.
6.5 Ergebnisse und Analyse
Die daraus ergebenen Höhen haben wir - soweit nötig - gemittelt und mit den beim Polygonzug
bestimmten Höhen verglichen. Diese waren meist identisch. Bei kleineren Abweichungen
übernahmen wir auf Grund der sehr hohen Genauigkeit die Nivellement-Höhen.
7. Passpunktmessung
33
7. Passpunktmessung
Um das 3D-Modell an das übergeordnete System anzuschließen, müssen mindestens drei Punkte mit
Gauß-Krüger-Koordinaten vorhanden sein. Diese können bekannte Festpunkte sein oder, wie in
unserem Fall, Passpunkte in Form von Black & White Targets (B&W), die mit dem Tachymeter
aufgemessen werden.
Dafür wurde in der Kirche frei stationiert und die Targets reflektorlos aufgenommen. Die Passpunkte
wurden anschließend beim Laserscanning mitgescannt.
Das Scanprogramm erkennt die Mitte des Kreises automatisch. Dies wird in Kapitel 8.6 näher erklärt.
Abb. 11: Black & White Target der Firma Leica
7.1 Ablauf
Da die vier bekannten Punkte sich im unteren Bereich der Kirche, im sogenannten Schiff, befinden,
wurde nur in diesem Bereich stationiert, um die Targets aufzunehmen. Bei der Stationierung wurden
zur Steigerung der Genauigkeit und der Redundanz jeweils vier Anschlusspunkte gemessen. Die
Targets wurden dann von zwei Standpunkten aus gemessen und deren Koordinaten gemittelt. Als
Kontrolle wurde nach der Aufnahme ein Anschlusspunkt nochmals mit aufgenommen. Insgesamt
wurden 14 Targets aufgenommen, davon sechs einmal und acht Targets von zwei Standpunkten aus.
7.2 Ergebnisse
Die Abweichungen der Doppelmessungen beliefen sich auf ein bis maximal zwei mm. Dies ist ein sehr
gutes Ergebnis, da die Targets reflektorlos gemessen wurden und da es teilweise durch die
Dunkelheit in der Kirche nicht so einfach war, die Mitte der Targets zu sehen. Die Auswertung der
Stationierung und die Berechnung der Koordinaten wurden im Postprocessing durchgeführt, da die
Anschlusspunkte zum Zeitpunkt der Messung noch nicht koordiniert waren. (Das Messprotokoll
befindet sich im Anhang.) Diese Koordinaten wurden später in Cyclone als Homescanworld
eingelesen.
Laserscan Messung
34
Laserscan Messung
8. Laserscanning
Laserscanning ist ein relativ junger Bereich in der Vermessung, der vor ca. zehn Jahren entstand und
sich bis heute stetig und rasant weiterentwickelt hat. Aus den Anfangsmodellen der Puls-Scanner, die
gerade 100 Punkte pro Sekunde messen konnten, entstanden jährlich neue Geräte, deren
Messkapazität bis zum Jahre 2007 auf bis zu 50.000 Punkte pro Sekunde emporschnellte.
Im Jahre 2004 bekamen die Puls-Scanner große Konkurrenz: die Phasen-Scanner. Diese zeichneten
sich im Gegensatz zur hohen Reichweite und Präzision der Puls-Scanner durch eine hohe Auflösung
und eine sehr hohe Geschwindigkeit aus. Sie messen mit einer zehnmal so großen Messrate, das
heißt, dass sie bis 500.000 Punkte pro Sekunde aufnehmen.
Als Ergebnis erhält man eine 3D-Punktwolke in gewünschter Dichte. Jedoch ist die Aufnahmezeit
deutlich kürzer als die Auswertezeit.
Mittlerweile verfügen die Laserscanner über integrierte Digitalkameras, die zur Orientierung oder gar
zur Einfärbung der Punktwolke dienen.
8.1 Messprinzip
Analog zur Tachymetrie ist der Laserscanner ein berührungsloses elektro-optisches Messsystem, das
Schrägdistanzen, Horizontalwinkel und Vertikalwinkel misst. Zu der dreidimensionalen polaren
Aufnahme wird jedoch noch der Intensitätswert, also die Reflektivität der Oberfläche, registriert. Es
werden aber keine diskreten Punkte angemessen, sondern Massenpunkte, die, abhängig vom
Winkelschritt des austretenden Lasers, auf dem Objekt verteilt liegen. Somit ist die Punktdichte
abhängig von der Entfernung. Für die Qualität und Reproduzierbarkeit der Punktwolke sind mehrere
Faktoren entscheidend. So spielen unter anderem die Farbe und die Rauheit der Oberfläche, aber
auch der Auftreffwinkel und eventuelles Eindringen des Lasers in das Material eine Rolle.
Weiße Oberflächen reflektieren sehr gut; je dunkler aber die Farbe, desto schlechter die
Reflexionseigenschaft.
Um auftretende Abschattungen zu vermeiden, muss gegebenenfalls von mehreren Standpunkten aus
gemessen werden. Dabei hat jeder Standpunkt ein eigenes dreidimensionales kartesisches
Koordinatensystem, dessen Ursprung im Scanner definiert ist. Die Verknüpfung der einzelnen
Standpunkte erfolgt über Passpunkte, die sogenannten Targets. Diese werden mitgescannt und
mittels verketteter räumlicher Ähnlichkeitstransformation bestimmt.
8. Laserscanning
35
Sind die Passpunkte in einem übergeordneten Bezugssystem koordiniert, kann eine Transformation
in das Bezugskoordinatensystem gerechnet werden. Es sind jedoch mindestens drei bekannte Punkte
nötig, um an das übergeordnete System anzuschließen.
Als Passpunkte dienen Black & White Targets, die automatisch vom Scanner erkannt werden und
deren Mitte durch Vertices (siehe Kapitel 8.6) gespeichert wird. Als Alternative gibt es weiße Kugeln
mit bekanntem Radius oder natürliche Passpunkte wie z.B. Gebäudeecken.
Zu beachten ist, dass die Passpunkte nicht zu nah am Scanner sind und nicht unterhalb eines
Auftreffwinkels von 45°. Ebenso sollten die Black & White Targets, die meist auf Papier gedruckt sind,
nur auf einer ebenen Fläche angebracht werden.
Vorteile des Scannens ist eine schnelle, detaillierte und vollständige Aufnahme im Feld. Es müssen
also keine kostenintensiven Nachmessungen für neue Pläne vorgenommen werden.
Seine Schwächen zeigt das System jedoch in der langen Postprocessing-Zeit und den hohen Kosten
für Anschaffung von Hard- und Software für den Scanner.
Man muss sich also seines Anwendungsbereiches bewusst sein, welcher bei der Auswahl des
richtigen Scanners von entscheidender Rolle ist. Kriterien sind Reichweite, Aufnahmebereich,
Genauigkeit, Punktabstand, Geschwindigkeit, Datenumfang, Mobilität, zulässige Umweltbedingungen
und verfügbare Auswertesoftware.
Im Postprocessing werden die enormen Datenmengen gefiltert und gegebenenfalls ausgedünnt.
Störende Punkte und virtuelle Objekte, z.B. Personen, können herausgelöscht werden.
8. Laserscanning
36
8.2 Distanzmessung
Phasenvergleichsverfahren
Bei diesem Verfahren wird einer kontinuierlich ausgestrahlten Trägerwelle ein sinusförmiges Signal
aufmoduliert. Diese aufmodulierte Welle dient als Maßeinheit für die Streckenmessung. Nachdem sie
vom Sender abgestrahlt und am Objekt reflektiert wird, trifft sie mit einer Phasenverschiebung
gegenüber der ausgesandten Welle wieder ein. Die Wellenlänge wird durch die vorgegebene
Modulationsfrequenz festgelegt. Um die Strecke zu erhalten, müssen das Wellenreststück und die
Anzahl der Wellen ermittelt werden. Das Wellenreststück wird durch Messen der
Phasenverschiebung zwischen ausgesandter und empfangener Welle bestimmt.
Vorteile des Phasenvergleichsverfahrens:

Unempfindlich gegenüber kurzzeitiger Messstrahlunterbrechung

Genauigkeiten von unter 3mm

Kleinere Spotgröße durch relativ enge Strahlenbündelung von 3mm und kleine
Divergenzwinkel von unter 0,25 mrad ermöglichen hohe Genauigkeit
Nachteile des Phasenvergleichsverfahrens:

Mehrdeutigkeiten

Mehrere Maßstabswellenlängen zur eindeutigen Streckenmessung mit hoher Genauigkeit
erforderlich

Aufwändige Optik und leistungsfähige Stromversorgung erforderlich

Geringes Signal-Rausch-Verhältnis erlaubt nur Reichweiten von 20 bis maximal 80 m.
Abb. 12: Prinzip der Phasenmessung
8. Laserscanning
37
Impulslaufzeitverfahren
Als Grundlage dieses Verfahrens dient die Laufzeitmessung eines Laserimpulses, die mit Hilfe eines
elektrischen Zählers registriert wird. Beim Aussenden des Impulses wird dieser gestartet und beim
Zurücktreffen wieder gestoppt. Durch sehr viele Einzelmessungen und anschließende Mittelung
erreicht man eine Genauigkeit von wenigen Millimetern. Da die Lichtgeschwindigkeit sehr groß ist,
muss an die Laufzeitmessung eine sehr hohe Genauigkeitsforderung gestellt werden. Diese
Genauigkeitsforderungen sind unabhängig von der Länge der zu messenden Strecke und gelten
sowohl für Lang- als auch für Kurzstrecken.
Vorteile des Impulslaufzeitverfahrens:

Eindeutige Streckenergebnisse mit hoher Auflösung in kurzer Zeit

Größere Reichweiten (mehrere hundert Meter) sind möglich durch kurze energiereiche
Impulse

reflektorlose Messung durch energiereiche Impulse
Nachteile des Impulslaufzeitverfahrens:

Hoher technischer Aufwand zur Erfassung von Impulsdeformationen auf Grund von
atmosphärischen Einflüssen

Energiegehalt durch Sicherheitsbestimmungen nicht unendlich steigerbar

Geringere Messgeschwindigkeit und Genauigkeiten von 0.5 bis 2cm

Schlechte Detailgenauigkeit durch Strahldurchmesser von 0,5 bis 1,5 cm und Divergenz von
0,2 bis 1,5 mrad
Abb. 13: Prinzip der Laufzeitmessung
8. Laserscanning
38
Scanner/Kriterium
ScanStation 2
HDS6000
Messverfahren
Impulslaufzeit
Phasenvergleich
Gesichtsfeld [°]
360 x 270
360 x 310
Scandistanz [m]
300 bei 90% Albedo
< 79 bei 90% Albedo
Scanrate
≤ 50.000pts/s
≤ 500.000pts/s
Winkelauflösung H/V [°]
0.0017
0.0018
Laserspotgröße
4mm beim Austritt
3mm beim Austritt + 0.22mrad
6mm auf 50m
Divergenz
14mm auf 50m
3D Punktgenauigkeit
- Position
6mm auf 50m
10mm auf 50m
- Distanz
4mm auf 50m
5mm auf 50m
Kamera
Intergiert hochauflösend
Optional als Aufsatz
Neigungssensor
Zweiachs-Kompensator 1“
Zweiachs-Neigungssensor 3.6“
Scannersteuerung
Notebook
Interner PC / Notebook
Stromverbrauch
<80W
50W
Stromversorgung
36V; 2 externe versiegelte
24V; integrierte Li-Ion Batterie
Bleibatterien
Betriebsdauer
6h
1.5h
Tabelle 11: Vergleich Phasen-und Impulsscanner an den Beispielen ScanStation 2 und HDS6000
8.3 Laserscansysteme
Airborne Laserscanning System (ALS)
Eine Alternative zur terrestrischen Messung stellt die Messung aus der Luft dar. Dabei wird durch
Überfliegen eines Gebietes, mittels eines Helikopters oder Flugzeuges, ein gleichmäßiges Scanraster
auf der Oberfläche gemessen. Die Registrierung der Daten erfolgt über die Verknüpfung mehrerer
Sensoren. Für die Berechnung der Position des Scanursprungs dient ein DGPS - Modul (Differential
Global Positioning System), zur Neigungsbestimmung ein IMU-Modul (Inertial Measurement Unit).
Um die gemessenen Werte vergleichen zu können, ist eine exakte und gemeinsame Zeitmessung
nötig.
8. Laserscanning
39
Die Entwicklung dieses flugzeuggestützten Laserscannings begann schon 1989. Es dauerte jedoch
noch zehn Jahre, bis es im Jahr 2000 großflächig zum Einsatz kam.
Je nach Laufzeit bezeichnet man die eintreffenden Laserimpulse als First- bzw. Lastpulse. Der
Firstpulse kommt als Erster zurück, da er schon an Bäumen oder Häusern reflektiert. Er gibt somit
Informationen über die Oberkanten der Objekte. Der Lastpulse wiederum gibt Auskunft über den
Erdboden, da er teilweise durch Vegetation geht. Die Durchdringungsrate ergibt sich aus der
Gesamtpunktzahl geteilt durch die Bodenpunkte. Es kommt jedoch zu Mehrdeutigkeiten, wenn der
Laser sich mehrmals spiegelt, z.B. bei Glasgebäuden in Großstädten, aber auch Häuserschluchten.
Die Echoformen geben Auskunft über Neigung und Reflexionsverhalten der Oberfläche. Dazu müssen
sie mit der Intensität des Ausgangspulses verglichen werden.
Mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich eignet sich diese Methode zur schnellen und genauen
Erstellung eines DGM (Digitales Gelände Modell). Des Weiteren können durch die Intensitätsmessung
Rückschlüsse auf die Vitalität von Waldbeständen gezogen werden. Sie dienen aber auch zur
Erstellung eines Baumkatasters in der Forstwirtschaft.
Ebenso lassen sich diese Daten mit denen der Luftbildphotogrammetrie und des terrestrischen
Laserscannings kombinieren.
Durch die Informationen aus Firstpulse und Lastpulse können Stadtmodelle halbautomatisch
ausgewertet und visualisiert werden.
Abb. 14: Schwingspiegel, Polygonspiegel, Palmer scan, Faserarray v.l.n.r.
8. Laserscanning
40
Mobile Laserscanning System (MLS)
Seit 2008 drängte dieses neue System auf den Markt, welches die Vorzüge der verschiedenen
vorhergehenden Systeme vereint. Die Registrierung erfolgt analog zum Airborne Laserscanning
mittels GPS und IMU Sensoren. Die Genauigkeit und die Auflösung bzw. Punktdichte orientieren sich
an denen des terrestrischen Laserscannings. Da sich die Scanner auf bewegten Fahrzeugen, meist auf
PKW, befinden, ist die Punktdichte jedoch zusätzlich zur Entfernung vom Objekt abhängig von der
Fahrtgeschwindigkeit. Durch eine kontinuierliche Aufnahme während der Fahrt können gerade bei
großen Projekten viele Standpunkte, die sonst nötig wären, eingespart werden.
Um Objekte dreidimensional zu erfassen, bestehen solche Systeme oft aus zwei bis vier
Laserscannern, deren Scanbereiche sich überschneiden. Damit sollen Abschattungen vermieden
werden, da auf diese Weise ein Objekt im Vor- und Rückblick erfasst wird.
Zusätzlich können mehrere Kameras installiert werden, die semantische Informationen in Form von
Bildern liefern. Diese können dann photogrammetrisch ausgewertet werden oder zur Texturierung
dienen. Aufgabenfelder sind unter anderem Stadtmodelle, Straßenbau und Tunnelbau.
Scanbereich
Anordnung der Scanner
Abb. 15: Scanbereich beim Mobile Laserscanning Quelle Topscan
Terrestrial Laserscanning System (TLS)
TLS bezeichnet eine Art der Laserscanner, die speziell für kleinräumige und in unmittelbarer Nähe
befindliche Objekte entwickelt wurde. Sie werden wie Tachymeter auf einem Stativ befestigt und
horizontiert. Im Grunde gibt es drei verschiedene Typen von Scannern, welche im folgenden
Abschnitt näher beschrieben werden. Ist es notwendig mehrere Scanaufnahmen zu verknüpfen und
in einem Koordinatensystem abzubilden, müssen Passpunkte vorhanden sein.
Die Genauigkeit der Scanner liegt bei wenigen Millimetern.
8. Laserscanning
41
8.4 Klassifizierungen von Scannern nach Staiger
Kamerascanner
Wie der Name schon vermuten lässt, handelt es sich beim Kamerascanner um ein System, dessen
Scannerplattform sich während des Scans nicht bewegt, sondern in Ruhe bleibt.
Sie sind jedoch meist als Ganzes kipp-, bzw. schwenkbar. Aus diesem Grund besitzen sie
üblicherweise keinen Neigungssensor.
Der Messstrahl wird über zwei rotierende bzw. oszillierende Planspiegel abgelenkt. Durch die
senkrechte Ausrichtung der Rotationsachsen zueinander wird das vom Objekt reflektierte Signal über
den gleichen Weg zum Distanzmesser zurückgeführt.
Der Aufnahmebereich, der sogenannte Field of View (FoV), beschränkt sich auf ca. 40° horizontal und
40° vertikal. Durch diesen eingeschränkten angularen Messbereich wird dieser Scannertyp
hauptsächlich im Nahbereich und für mittlere Reichweiten eingesetzt.
Anwendung finden diese Fensterscanner bei kleineren Objekten, wie z.B. bei Werkstücken oder
Fassaden. Aber auch im Innenbereich können durch nur einen Standpunkt durch Schwenken und
Kippen des Scanners überlappende Scans des aufzunehmenden Raumes erfasst und in einer
Registrierung zu einer Scanwelt verknüpft werden.
Aufnahmebereich
Strahlablenkung
Abb. 16: Kamerascanner
8. Laserscanning
42
Hybridscanner
Sie werden bei mittleren bis großen Reichweiten eingesetzt. Durch die Drehung des Scannerkopfes
um die z-Stehachse gleicht der Aufbau dem eines Tachymeters.
Somit erfasst der Scanner 360° in horizontaler und nur 40-60° in vertikaler Richtung. Die erzeugte
Punktwolke setzt sich aus vertikalen Scanprofilen zusammen. Meistens ist in diesen Scannertyp ein
Neigungssensor in Form eines Zweiachskompensators integriert.
Der Aufbau besteht aus drehenden bzw. oszillierenden Planspiegeln oder rotierenden
Polygonspiegeln.
Aufnahmebereich
Strahlablenkung
Abb. 17: Hybridscanner
Panoramascanner
Der Panoramascanner deckt die mittleren Reichweiten ab und eignet sich durch seine
Rundummessung hervorragend für Innenraumaufnahmen. Er ist durch seine Vielseitigkeit universal
einsetzbar und beschränkt sich nicht ausschließlich auf ein Anwendungsgebiet.
Da sich die Scannerplattform um die z-Stehachse und um die xy-Kippachse dreht, kann außer dem
durch Abschattungen des Stativs entstehenden Messschatten ein Raum vollständig erfasst werden.
Der angulare Messbereich liegt horizontal bei 360° und vertikal je nach Modell zwischen ca. 150°
und 320°.
Das Prinzip der vertikalen Ablenkung entspricht einem längs um die Kippachse rotierenden
Zylinderstrumpf. Dieser ist um 45° gegen die Zylinderachse geneigt und besteht aus einem
mitrotierenden Planspiegel.
8. Laserscanning
43
Wie auch der Hybridscanner verfügt der Panoramascanner über einen Neigungssensor, womit auch
einfache vermessungstechnische Arbeiten durchgeführt werden können, falls der Scanner die
entsprechende Software besitzt.
Dazu zählen eine freie Stationierung sowie die Polygonzugmessung. Mit manchen Scannern ist es
möglich, durch eine Drehung um 180° den gesamten Horizont zu erfassen, also eine Messung in
erster und zweiter Lage. Dies spart Zeit und Geld.
Aufnahmebereich
Strahlablenkung
Abb. 18: Panoramascanner
8.5 Anwendungsgebiete
Die Anwendung des Laserscannings beschränkt sich längst nicht mehr nur auf das Bauwesen,
sondern findet in vielen Sparten seine Verwendung.
Architekten schätzen den Detailreichtum von Bestandsplänen, Ansichten, Profilen und
Querschnitten. Außerdem erleichtert es die Dokumentation von Gebäuden, Innenräumen,
Außenfassaden und Industrieanlagen.
Im Ingenieurwesen wird es zur geometrischen Analyse(Messen von Entfernungen, Bestimmung von
Flächen und Volumen, zur Geometriekontrolle, Qualitätssicherung von Baumaßnahmen/Bauteilen
und in Form von Lichtraumprofilen) eingesetzt.
In der Archäologie können alte Siedlungsstätten durch deren Visualisierung wieder zum Leben
erweckt werden und alte Denkmäler können mit Hilfe von Laserscanning detailgetreu restauriert
oder nachgebildet werden.
Ebenso werden solche Animationen für Marketingzwecke und in der Tourismusbranche verwendet.
Auch bei der Unfallforschung, der Beweissicherung und im Bereich der Forensik werden verstärkt
Laserscanningsysteme angewandt.
8. Laserscanning
44
8.6 Laserscanaufnahme mit Leica Scan
8.6.1 Instrumentarium
Die Leica Scanstation2, die uns von der HFT-Stuttgart zur Verfügung gestellt wurde, gehört der Klasse
der Panorama-Scanner an, arbeitet nach dem Prinzip der Laufzeitmessung und ist somit für
Reichweiten von bis zu 300m einsetzbar. Das Sichtfeld erstreckt sich vertikal bis 270° und horizontal
bis zu 360°. Somit kann die ScanStation 2 alles erfassen, außer einem kleinen
Bereich rund um das Stativ. Neben einer integrierten hochauflösenden
Digitalkamera verfügt sie auch über einen Zweiachs - Kompensator.
Der integrierte Scanner ist einer der schnellsten seiner Klasse; er misst bis zu
50.000 Punkte pro Sekunde mit einer Genauigkeit von 6 mm in der Lage,
4 mm in der Distanz und einer Winkelgenauigkeit von 3,8 mgon, jeweils
bezogen auf eine Entfernung von 50 m.
Abb. 19: Leica ScanStation 2 5
8.6.2 Ablauf der Messung

Da in der Kirche täglich mehrere Gottesdienste über den Tag verteilt stattfinden, mussten wir
unsere Messzeiten diesen Zeiten anpassen, damit es keinerlei Überschneidungen gab.

Die verwendeten Black & White-Targets mussten in einer Höhe angebracht werden, in der sie
Besucher nicht entfernen können und sie durften nur so befestigt werden, dass eine
Beschädigung der Wand(-farbe) ausgeschlossen werden konnte.

Links und rechts vom Chorraum befinden sich zwei Seitenkapellen, die nur über zwei sehr
kleine Zugänge erreichbar sind. Somit war eine Verknüpfung mit den restlichen Scanwelten
nur sehr schwer möglich und erforderte eine gute Planung.
Nach Abschluss der Planung konnte mit der eigentlichen Messung begonnen werden. Hierfür muss
zuerst in der Cyclone-Software eine neue Datenbank für das gesamte Projekt angelegt werden.
Diese muss in dem dafür vorgesehenen Software-Verzeichnis erfolgen (in unserem Fall war dies
unter: “C:\Programme\LeicaGeosystems\Cyclone\Databases“). Alle Scans des Projekts müssen in
dieser Datenbank durchgeführt werden, um sie später miteinander verknüpfen zu können.
5
Quelle: http://www. leica-geosystems.com
8. Laserscanning
45
Abb. 20: Cyclone-Navigator beim Erstellen/Bearbeiten von Datenbanken
Für jeden der Standpunkte wurden die folgenden Schritte durchgeführt:

Suche nach einem geeignetem Standort
Auch nach einer guten Standpunktplanung musste erst der genaue Scannerstandort
festgelegt werden. Hierbei musste versucht werden, möglichst wenige Abschattungen zu
haben. Ebenso haben wir darauf geachtet, möglichst viele Targets in einer guten räumlichen
Verteilung nicht zu flach aufzunehmen, um später keinerlei Probleme bei der Registrierung
zu bekommen.

Aufstellen des Scanners
Den Scanner stellten wir auf einer speziellen Sicherungsspinne und einem speziellen Stativ so
tief wie möglich auf, um auch möglichst viele Bodenkanten aufnehmen zu können.
Anschließend überprüften wir erneut die Sicht zu den Targets, um, falls nötig, den Scanner
noch um ein paar Zentimeter zu verschieben. Danach horizontierten wir den Scanner über
die Dosenlibelle. Nach dem Lösen der Feststellschraube konnte das Instrument eingeschaltet
werden und der Scanner begann die Kalibrierung, die etwa zwei Minuten dauerte. Durch ein
Kabel schlossen wir den Scanner an den Laptop an und nach dem Programmstart wurden
Scanner und Laptop verbunden. Nun konnte die Horizontierung durch die elektronische
Libelle überprüft werden.
8. Laserscanning

46
Planung der nächsten Standorte
Zeitgleich zum Aufbau des Scanners konnte die Planung der nächsten Standpunkte
angegangen werden, um möglicherweise neue Targets an der Wand zu befestigen, die für die
nächsten Standpunkte nötig waren und deshalb schon mit aufgenommen werden mussten.
Diese Voraussicht war nötig, um nicht beim nächsten Standpunkt festzustellen, dass eine
Verknüpfung zu den übrigen Standpunkten nicht möglich ist.

Hauptscan
Abb. 21: Scan Control Oberfläche
Der Scanner erkannte meist selbst den neuen Standpunkt und erstellte eine neue Scanworld.
Falls dies nicht der Fall war, musste dies manuell getätigt werden. Zur Orientierung nutzten
wir die bekannte Nullrichtung des Scanners und ließen dann in dem für uns relevanten
Bereich auf Höhe der Targets von der integrierten Digitalkamera Bilder aufnehmen. Mit Hilfe
dieser Bilder konnten wir dann entweder durch Aufziehen eines Fensters oder durch Eingabe
der Winkel einen Scanbereich oder durch den Befehl Target All einen Rundumscan festlegen.
Daraufhin musste noch eine Entfernung eingegeben werden, die durch den Probe-Befehl
auch zu einem gewünschten Punkt gemessen werden konnte, sowie die Rasterweite, die
man in dieser Entfernung erzielen kann.
8. Laserscanning
47
Die Software berechnete gleichzeitig eine geschätzte Dauer, die aber nicht immer der
Realität entsprach. Zu beachten war hierbei noch, dass der Scanner ab einem Höhenwinkel
von über 30° das zweite Scanfenster benötigt und sich somit die Scanzeit verdoppelt.
Nachdem all diese Dinge beachtet und entschieden worden waren, konnte der Scan gestartet
und der Fortschritt des Scanvorgangs im Modelspace beobachtet werden.
Abb. 22: Einstellungsmöglichkeiten vor einem Scan
8. Laserscanning
48
In den meisten Fällen entschieden wir uns für einen Rundumscan, da die Kirche doch sehr
verwinkelt ist und wir hofften, auf diese Weise möglichst alle Ecken und Winkel der Kirche
aus verschiedenen Winkeln erfassen zu können.
Diese Scans führten wir mit einer durchschnittlichen Rasterweite von 1,5cm auf 15m durch.
Daraus resultierte eine Dauer von etwa einer Stunde je Scan.

Feinscans
Auf Grund der vielen Figuren und Verzierungen in der Kirche waren bei so gut wie jedem
Standpunkt auch noch Feinscans von diesen detailreichen Objekten nötig. Hierbei wählten
wir eine Rasterweite von 1mm auf die Entfernung zum Objekt. Je nach Dimension des
Objektes dauerten die einzelnen Scans unterschiedlich lang.

Zielmarken scannen
Auch die Zielmarken mussten noch genau gescannt werden. Hierfür hat die Software eine
automatische Erkennungsfunktion für B&W-Targets. Wir mussten die einzelnen Targets in
dem Modelspace durch Auswählen eines Punktes auf etwa 5cm genau selektieren.
Anschließend wurden im Dialog Aquire Targets die ausgewählten Punkte als B&W Targets
eingelesen und wir mussten ihnen eine neue Punktnummer zuordnen oder eine bereits
vorhandene auswählen. Nun suchte das Programm durch einen Grobscan in einem Bereich
von 20 x 20 cm und einem Raster von 1 x 1 cm rund um den Punkt nach hohen
Schwarzweißkontrasten. Wenn diese Stelle gefunden war, folgte ein Feinscan (5 x 5 cm mit 1
x 1 mm Raster), der dann den exakten Mittelpunkt des Targets ermittelte.
Abb. 23: Ergebnis eines Target Scans
8. Laserscanning
49
An diesem Punkt wurde dann ein Vertex gesetzt. Ein Vertex ist ein Kreuz, das die Lage und
Höhe der Zielmarke sowohl im Modelspace, als auch im Controlspace markiert.
Abb. 24: Vertex mit zugeordneter Passpunktnummer

Kontrolle der Vertices
Abschließend mussten wir sowohl Lage als auch Höhe des Vertex kontrollieren. Denn die
automatische Zielmarkenerkennung war nur erfolgreich, wenn die richtige Stelle ausgewählt
wurde und der Scanner das Target in einem nicht allzu flachen Winkel scannte. Anderenfalls
wurde ein völlig falscher Bereich gescannt und in diesem, an der Stelle des höchsten
Kontrastes, der Vertex gesetzt. Daraufhin verbesserten wir diesen Vertex durch eine neue
Punktauswahl. Wenn auch danach keine korrekte Position des Vertex erreicht wurde,
entschieden wir uns, den Bereich manuell feinzuscannen, den Vertex ebenso manuell zu
erstellen und mit einer Punktnummer zu versehen.

Proberegistrierung
Um Fehler in der Messung oder bei der Targetmessung ausschließen zu können sowie
Löcher zu finden, führten wir jeden Abend eine Proberegistrierung der einzelnen Scanwelten
durch, um zu wissen, wie gut die einzelnen Standpunkte zueinander passen. Somit konnten
wir sicherstellen, wirklich alles erfasst zu haben und auch keine groben Fehler in der
Aufnahme zu haben.
8. Laserscanning
50
EG
OG
Passpunkte
G
Abb. 25: Vergleich Standpunkte und Passpunkte/Targets
Standpunkte
EG
OG
8. Laserscanning
51
8.6.3 Analyse und Probleme
Für die Messung planten wir einen zehntägigen Aufenthalt in St. Ottilien. Diesen Zeitraum mussten
wir auch vollständig ausnutzen. Auf Grund der täglich stattfindenden Gottesdienste war unsere
Messzeit von 8:30 – 11:30 Uhr und von 13:30 – 17:30 Uhr. Die reine Scanzeit der 33 Scanworlds
betrug etwa 70 Arbeitsstunden. Jeden Tag konnten zwischen drei und fünf Standpunkte gemessen
werden.
Wir benutzten 50 Targets und hatten pro Standpunkt durchschnittlich sieben Targets zur Verfügung.
Um den Mittelgang der Kirche, den Eingangsbereich und vor allem die Hauptorgel scannen zu
können, waren drei Standpunkte an Orten nötig, die durch die vielen Besucher zu vielen
Fehlmessungen geführt hätten und somit viele Punkte entstanden wären, die in zeitaufwändiger
Arbeit hätten gelöscht werden müssen. Ebenso hätten die vielen Besucher viele Stellen verdeckt.
Deshalb entschieden wir uns, diese drei Standpunkte nachts zu messen. Wir begannen nach dem
letzten Gottesdienst um 20 Uhr und waren um 4:30 kurz vor dem ersten Gottesdienst des nächsten
Tages mit dem aufwändigen Feinscan der Orgel fertig.
Wie bereits erwähnt, gestaltete sich das Scannen der Targets bei flachen Winkeln als schwierig, da
der Scanner oft ziemlich weit weg von dem wahren Target nach den hohen Kontrasten suchte und
dann ein falsches Vertex setzte. Hier war Geduld nötig und man musste einen anderen Scanpunkt im
Modelspace auswählen, damit der Scanner an der richtigen Stelle suchte. Dieser Vorgang musste
teilweise öfters wiederholt werden.
Des Weiteren hatten wir manchmal das Problem, dass sich der Viewer nicht öffnete und wir somit
den Scan nicht verfolgen konnten und auch später nicht die Punkte für die Target-Feinscans
selektieren konnten. In diesen Fällen brachen wir den Scanvorgang ab, starteten das Programm neu
und begannen mit einer neuen Scanworld. Im Laufe der Auswertung löschten wir dann die unnötigen
Scanworlds.
52
9. Registrierung in Leica Cyclone
Die Cyclone-Software diente bei unserer Arbeit nicht nur zur Scanaufnahme, sondern war auch bei
den anfänglichen Aufgaben der Auswertung sehr hilfreich.
Hierfür musste lediglich der komplette Projektordner vom Scan-Laptop auf den Auswerte-PC in das
identische Verzeichnis kopiert werden.
Der Cyclone-Navigator ist aufgeteilt in Servers und Scanners Shortcuts. Unter Scanners befinden sich
die angeschlossenen Scanner und man gelangt in das Aufnahme-Menü. Unter Servers sind alle
eingelesenen Datenbanken mit ihren kompletten Inhalten aufgelistet.
In diesen Datenbanken können mehrere Projektordner existieren, die dann wiederum die einzelnen
Scanwelten beinhalten.
Jede Scanworld ist unterteilt in Controlspace, Modelspace, die einzelnen Scans des Standpunktes
und die Bilder, die von diesem Standpunkt erstellt wurden.
Der Controlspace beinhaltet lediglich die Passpunkte. Der Modelspace hingegen enthält alle
Informationen des Standpunktes und alle Punkte aller einzelnen Scans, die in dem Ordner Scans aber
auch einzeln geöffnet werden können.
Abb. 26: Aufbau einer Datenbank im Cyclone-Navigator
53
9.1 Registrierung & Georeferenzierung
Da wir schon jeden Abend alle Targets kontrolliert und - falls nötig - nacheditiert hatten, konnte
direkt mit der eigentlichen Registrierung begonnen werden.
Hierfür bietet die Software zwei Varianten an:
Zum einen die Registrierung über die Punktwolke. Hierbei müssen in den Überlappungsbereichen
zweier Scanwelten mindestens drei markante Punkte selektiert werden. Anschließend können diese
beiden Scanwelten über die drei Punkte verknüpft werden. Diese Methode ist aber deutlich
zeitaufwändiger und ungenauer als die Registrierung mit Hilfe der Passpunkte, für die wir uns
entschieden.
Hierfür mussten zunächst die Gauß-Krüger-Koordinaten der Targets in Cyclone eingelesen werden.
Dazu erstellten wir eine ASCII-Datei, die die Punktnummer, den Hochwert, den Rechtswert und die
Höhe der Punkte enthielt. Hierbei war die Reihenfolge von Hochwert und Rechtswert zu beachten,
da das Ergebnis sonst verdreht war.
Abb. 27: Aufbau der Koordinaten-Datei zur Georeferenzierung
Anschließend erzeugten wir in Cyclone eine neue leere Scanworld, in die die ASCII-Datei dann
importiert wurde. Danach erstellt die Software automatisch Vertices an den entsprechenden Stellen
mit der korrekten Bezeichnung.
54
Im Cyclone-Navigator erzeugten wir in unserem Projektordner eine Registration und öffneten diese.
Wir fügten im Untermenü Scanworlds‘ Constraints alle Scanworlds hinzu – inklusive der mit den
Gauß-Krüger-Koordinaten. Diese Scanworld musste als Home-Scanworld deklariert werden. Denn
jede der Scanwelten hat ihr eigenes Koordinatensystem und bei der Registrierung werden mit Hilfe
der Verknüpfungspunkte alle Scanwelten in das Koordinatensystem der Home-Scanworld
transformiert.
Abb. 28: Registration Editor nach Hinzufügen aller Scanworlds
Über den Befehl Auto Add Constraints im Untermenü Constraint List wurden nun alle identischen
Punkte erkannt und verknüpft. Wie bereits mehrfach erwähnt, sind mindestens drei
Verknüpfungspunkte notwendig, um zwei Scanwelten miteinander zu verknüpfen. Diese Anzahl
übertrafen wir aber in allen Fällen.
55
Nun konnte die Registrierung durchgeführt werden. Das Programm berechnet hierbei, wie gut die
einzelnen Scanwelten zueinander passen und listet nun in der Constraint List die Passpunktnummer,
die beiden Scanwelten, die dieser Passpunkt verknüpft, den Targettyp sowie das Gewicht des Targets
in der Berechnung auf. Aber vor allem wird für jede Verknüpfungsmöglichkeit der Fehlervektor
berechnet sowie der Fehler in Rechtswert, Hochwert und Höhe. Diese Liste kann nach Fehlergröße
sortiert werden und so erhält man recht schnell einen Überblick über die Genauigkeit des
Gesamtmodells.
Sollte das Modell noch grobe Fehler beinhalten, wird eine Fehlermeldung angezeigt, bei der man
recht schnell herausfindet, welches Vertex möglicherweise doch nicht ganz korrekt platziert ist. Auch
kam es vor, dass bei einem im Modelspace nachbearbeiteten Vertex im Controlspace nun zwei
Vertices mit derselben Punktnummer existierten. Somit mussten wir den falsch gesetzten
Verknüpfungspunkt löschen und die Registrierung aktualisieren.
Abb. 29: Ergebnis der Registrierung – absteigend nach Fehlern sortiert
56
Sollte das Ergebnis aber wie in unserem Fall auf Anhieb sehr gut passen, kann man im Untermenü
Modelspaces alle Modelspaces markieren und ein Interims-Ergebnis betrachten.
Dieses Gesamtmodell besteht zwar immer noch aus den einzelnen Scanwelten, aber befindet sich in
einem einheitlichen Koordinatensystem. Das Gesamtmodell kann man in den
Überlappungsbereichen noch auf Versätze prüfen.
Nach allen Korrekturen kann die Registrierung erneut berechnet werden und das Ergebnis über
Freeze Registration endgültig gemacht werden.
Man erhält vom Programm eine ausführliche Diagnostics-Datei, die nochmals alle Fehler auflistet und
einen absoluten Fehler berechnet.
Ebenso ist im Cyclone-Navigator der Registration nun ein neuer Modelspace untergeordnet, die das
Gesamtmodell beinhaltet.
In unserem Fall:
Diagnostics ohne Gauß-Krüger-Koordinaten:

absoluter Fehler: 0,001m

größter Einzelfehler: 0,003m
Diagnostics mit Gauß-Krüger-Koordinaten:

absoluter Fehler: 0,001m

größter Einzelfehler: 0,006m
Dieses qualitativ sehr gute Ergebnis lässt sich durch die sehr gute Planung erklären, die hohe
Redundanz, die wir auf Grund einer guten Targetverteilung erreichten, sowie die ausschließliche
Verwendung von B &W Targets, deren Mittelpunkte einfach festzulegen sind.
Abb. 30: Gesamtmodell der Klosterkirche nach der Registrierung – isometrische Ansicht
Abb. 31: Gesamtmodell der Klosterkirche nach der Registrierung – Ansicht von oben
Abb. 32: Gesamtmodell der Klosterkirche nach der Registrierung – Ansicht von Norden
57
58
9.2 Unify
Um die Arbeit mit dem Gesamtmodell zu erleichtern, ist es von Vorteil, die vielen einzelnen
Punktwolken zu einer einheitlichen gesamten Punktwolke zusammenzufassen. Dieser Vorgang wird
in der Software als Unify bezeichnet. Zusätzlich kann bei diesem Vorgang noch eine allgemeine
Punktreduktion im gewünschtem Raster durchgeführt werden und somit die Datenmenge reduziert
werden. Wir verzichteten aber auf diese Funktion, da sonst alle Details der vielzähligen Feinscans mit
reduziert worden wären und somit die Modellierung dieser nicht machbar gewesen wäre.
Gestartet wird der Vorgang im Cyclone-Navigator unter Unify Modelspace. Der alleinige UnifyVorgang ohne Reduktion dauerte bei unserem Modell (2 GB) etwa eine Stunde.
Abb. 33: Unify-Befehl ohne Punkt-Reduktion
9.3 Erstellen eines projektbezogenen Koordinatensystems
Es ist sinnvoll, das Modell, das nun im Gauß-Krüger-System orientiert ist, in ein lokales
Koordinatensystem zu transformieren. Man sollte darauf achten, dass die Achsen parallel zum Objekt
ausgerichtet sind und dass die gesamte Punktwolke im positiven Bereich liegt. Das hat zum einen den
Vorteil, dass man lokale Koordinaten erhält, da manche Systeme Schwierigkeiten mit der Stellenzahl
von Gauß-Krüger-Koordinaten haben. Zum anderen erleichtert es die spätere Bearbeitung der Daten.
Hat man das Koordinatensystem parallel zu einer Seite ausgerichtet, kann man durch Klicken eines
Ansichtsbuttons sowohl in Cyclone als auch in einem CAD Programm sofort Draufsichten und
Seitenansichten anwählen. Nach dem Speichern des Koordinatensystems kann durch Drücken der CTaste der Tastatur zwischen lokalem und globalem System gewechselt werden.
Wir betrachteten aber zuerst den Ablauf der Erstellung des Systems:
Man kann den Koordinatenursprung und die Richtung der Achsen durch Anwählen eines Punktes für
den Ursprung sowie zweier Punkte für die x- und y-Achse und dann über view  coordinate
system set origin set using two axes in der Menüleiste definieren oder durch zwei Linien, die
parallel zu Wänden und Boden verlaufen und auf der gleichen Höhe liegen. Der Vorteil dieser
Methode ist die Tatsache, dass alle Koordinaten positiv sind, wenn man die Achsen unter das Objekt
setzt. Der Ablauf ist dann der selbe wie oben beschrieben.
59
9.4 Aufteilung des Gesamtmodells in Teilmodelle
Cyclone bietet die Möglichkeit, die Punktwolke in verschiedene Bereiche zu teilen und diese separat
als Modelspaces abzuspeichern. Dies geschieht entweder durch Schnitte oder die Limit Box, mit der
ein rechteckiges Volumen aufgespannt wird. Wählt man dann die Punkte durch Umspannen eines
Zaunes aus und öffnet diese in einem neuen Modelspace, kann diese separat abgespeichert werden.
Das kann beim Laden des Modelspaces in AutoCAD hilfreich sein, wenn nur bestimmte Bereiche
geladen werden sollen.
Zu diesem Zwecke wurde das Gesamtmodell der Punktwolke folgendermaßen aufgeteilt:

In drei Modelle für den Grundriss, die die Punkte bis in einer Höhe von ca. 1m enthielten,
darunter auch Langhaus, Querhaus und Apsis. Für diese Bereiche der Kirche wurden extra
Modelle erstellt, die sämtliche Punkte aus diesem Bereich enthalten.

Ebenso wurden für feingescannte Statuen, Orgeln und Altäre Modelle erstellt, um sie bei der
Auswertung in Geomagic einzusetzen.
9.5 Datenexport
Um die Daten in den anderen Auswertungsprogrammen weiterverarbeiten zu können, war noch ein
Datenexport nötig. Diesen wollen wir aber einzeln in dem jeweiligen Kapitel beim Datenimport
ausführlich behandeln.
9.6 Analyse & Probleme
Alles in allem war die Arbeit mit Cyclone sehr angenehm und erforderte nur eine geringe
Eingewöhnungszeit. Das Programm ist einfach und übersichtlich gestaltet und klar verständlich.
Es kam kaum zu Programmabstürzen oder unverständlichen Fehlermeldungen. Lediglich die nicht
öffnenden Modelspaces beim Scannen waren etwas verwirrend, aber auch dieses Problem konnte
einfach und schnell gelöst bzw. umgangen werden.
10. Modellierung mit AutoCAD Civil 3D 2010 und CloudWorx
AutoCAD ist ein CAD Programm der Firma Autodesk, welches jährlich in einer neuen Version
angeboten wird. Es findet hauptsächlich im Bereich der Architektur seine Anwendung, aber auch im
Bereich der Vermessung. Zusätzlich zur zweidimensionalen Konstruktion bietet es die Möglichkeit der
dreidimensionalen Modellierung sowie Texturierung. Zum Einsatz kam das Programm AutoCAD Civil
3D 2010, welches speziell für die Vermessung entwickelt wurde und von Autodesk für Studenten
kostenlos zur Verfügung gestellt wird.
Um mit Laserscandaten arbeiten zu können, muss der Aufsatz CloudWorx der Firma Leica installiert
sein. Diese Erweiterung ermöglicht das Laden einer mittels eines Laserscanners aufgenommenen
Punktwolke und erlaubt somit den Umgang mit mehreren Millionen Punkten. Bei Scannern anderer
Hersteller gibt es vergleichbare Software. Ohne diese Plug -Ins könnte man mit AutoCAD nur eine
begrenzte Menge von Punkten importieren. In der vorliegenden Bachelorarbeit wurde die Software
zur dreidimensionalen Modellierung der Klosterkirche aus Laserscandaten verwendet. Anschließend
soll das Modell in 3ds Max texturiert und ein virtueller Flug durch die Kirche erstellt werden. Sowohl
die Texturierung in Form von Bildern oder Texturen aus der Materialbibliothek des Programms als
auch die Animation wäre in AutoCAD grundsätzlich auch möglich, jedoch mit kleinen Einbußen in
Hinsicht auf Einstellungsmöglichkeiten und Qualität. Dieses Thema wird ausführlich in Kapitel 13
besprochen.
10.1 Allgemeine Informationen zu AutoCAD
Systemvoraussetzungen:
Betriebssystem: Microsoft® Windows Vista/XP
Prozessor: Intel® Pentium® 4-Prozessor oder AMD Athlon® Dual Core-Prozessor, 3 GHz
Arbeitsspeicher: 3 GB RAM
60
10.2 Einrichten einer Arbeitsumgebung
10.2.1 Allgemeine Einstellungen
Vor der erstmaligen Benutzung des Programms ist es nötig, sich mit der Arbeitsumgebung vertraut zu
machen. Dazu gehören neben der Arbeitsoberfläche auch allgemeine Einstellungen wie
Ansichtsfenster, Arbeitsbereiche und visuelle Stile, welche nachfolgend erklärt werden.
Die Arbeitsoberfläche von AutoCAD 2010:
Die wohl größte Änderung zu der Vorgängerversion ist die Darstellung und Anordnung der
Menüleisten. Hatte man sonst ausschließlich Werkzeugleisten, besteht nun die Einteilung der
Menüleisten aus sogenannten Multifunktionsleisten, die in Registerkarten und Gruppen aufgeteilt
sind.
Abb. 34: Menüleiste in AutoCAD 2010
Die verschiedenen Registerkarten und Gruppen wechseln mit der Wahl der Arbeitsbereiche.
So werden im Bereich der 3D-Modellierung folgende Registerkarten standardmäßig aufgelistet:
Abb. 35: Menüleiste in AutoCAD 2010 im Bereich 3D-Modellierung
61
62
Unter Start findet man alle wichtigen Optionen zum Erstellen und Verändern von Objekten, die man
für die Modellierung benötigt. Außerdem werden die Layer mit deren Eigenschaften, das Aussehen
von Objekten sowie Dienstprogramme angezeigt. Gleichartige Befehle werden in den Gruppen
übersichtlich dargestellt sowie bei Überfahren mit der Maus bildhaft und durch kurze
Beschreibungen ihrer Funktion erklärt. Für diejenigen, die mit der Befehlszeile im unteren Bereich
des Fensters arbeiten, wird ebenfalls der Befehl angezeigt. Einige der Befehle werden nachfolgend
erläutert.

Erstellung von dreidimensionalen Modellen
Um aus der zweiten in die dritte Dimension zu gelangen, werden die Objekte in
Volumenkörper extrudiert. Somit entstehen aus offenen Objekten wie Linien
dreidimensionale Flächen und aus geschlossenen Objekten wie Kreisen oder Rechtecken
dreidimensionale Volumenkörper. Dabei kann entschieden werden, ob das Objekt um einen
bestimmten Wert in z-Richtung verdickt oder entlang eines Pfades extrudiert werden soll.
Außerdem besteht die Möglichkeit, einen Volumenkörper durch Anheben mehrerer
Querschnitte zu erstellen.
Extrusion
Sweeping
Anheben
Abb. 36: 3D-Befehle zum Erstellen von Volumenkörpern

Bearbeiten von dreidimensionalen Modellen
Funktionen zum Verschieben, Drehen und Skalieren eines Objekts finden sich im
sogenannten 3D-Gizmo wieder. Beim Klick auf ein Objekt erscheint das Symbol in dessen
Mitte, kann dann jedoch an einer beliebigen Stelle im Objekt platziert werden.
Der Wert, um den das Objekt gedreht, verschoben oder skaliert werden soll, kann nun
eingegeben werden.
63
Abb. 37: 3D-Gizmo
Weitere wichtige Funktionen zur Erstellung und Bearbeitung von Volumenkörpern sind
Vereinigung, Differenz und Schnittmenge. Des Weiteren ist der Befehl Überlagerung ein
praktisches Utensil, um Körper durch Überlagerung von mehreren Volumen zu erstellen. Der
Körper im Überlagerungsbereich der beiden Objekte wird als neues Objekt erzeugt. Durch
Kombination dieser vier Vorgänge lassen sich praktisch alle nötigen Körper erstellen.
Vereinigung
Differenz
Schnittmenge
Abb. 38: 3D-Befehle zur Bearbeitung von Volumenkörpern
Kommen Objekte in einer Anordnung mehrmals vor, können sie auf verschiedene Weise
dupliziert werden. Eine Alternative zum klassischen Kopieren, indem man einen Basispunkt
und einen Zielpunkt wählt, ist die 3D-Reihe. Dabei kann man unter polarer und rechteckiger
Anordnung wählen und erhält nach Angabe von Zeilen- und Spaltenanzahl und Abstand
zwischen den Objekten eine dreidimensionale Reihe von Objekten.
Ebenso einfach ist das Spiegeln, indem man drei Punkte auf einer Ebene auswählt, welche die
Spiegelachse bestimmen.

ViewCube
Der ViewCube dient der Navigation und dem Umschalten in verschiedene Ansichten. Er wird
ausschließlich beim Arbeiten in einem dreidimensionalen visuellen Stil angezeigt. Durch
Klicken oder Ziehen steuert man die Ansicht. Wählt man ein oder mehrere Objekte aus und
klickt dann auf eine Ansicht, wird automatisch auf das Objekt in der gewünschten Ansicht
gezoomt.
Alternativ dazu kann man die Ansicht mit dem Mausrad und der Shift-Taste der Tastatur
drehen, verschieben oder zoomen.
Abb. 39: ViewCube und Kompass

Arbeitsbereiche
Es gibt in AutoCAD Civil 3D 2010 fünf voreingestellte Arbeitsbereiche, die sich untereinander
in der Konfiguration der Werkzeugkästen, Schaltflächen, Menüs sowie Paletten
unterscheiden und dadurch speziell für bestimmte Anwendungen ausgelegt sind. Dazu
gehören Civil 3D, 2D-Zeichnung und Beschriftung, 3D-Modellierung, werkzeugbasierende
Geodaten und aufgabenbasierte Geodaten. Man kann aber auch eigene Benutzeroberflächen
konfigurieren und speichern.
In dieser Bachelorarbeit wurde fast ausschließlich im Bereich 3D-Modellierung gearbeitet.

Visuelle Stile
Visuelle Stile beeinflussen das Auftreten der Objekte. Sie sind eine Sammlung von
Einstellungen, die die Anzeige von Kanten und Schattierungen in einem Ansichtsfenster
steuern. AutoCAD stellt davon fünf zur Auswahl, zwischen denen jederzeit gewechselt
werden kann:
64
2D-Drahtkörper:
zeigt die Objekte mit Linien und Kurven anstelle der Umgrenzungen an. Raster- und
OLE-Objekte, Linientypen und Linienstärke sind sichtbar.
3D-Drahtkörper :
zeigt die Objekte mit Linien und Kurven anstelle der Umgrenzungen an.
3D-Verdeckt:
zeigt die Objekte als 3D-Drahtmodell an und verdeckt dabei die Linien der
Rückseiten.
Realistisch:
schattiert die Objekte und glättet die Kanten zwischen Polygonflächen.
Materialien, die den Objekten zugeordnet wurden, werden angezeigt.
Konzeptuell:
schattiert die Objekte und glättet die Kanten zwischen Polygonflächen.
Abb. 40: Visuelle Stile
Durch die matten Farben und die Schatten des konzeptuellen Stils wurde ein angenehmes
und übersichtliches Arbeiten ermöglicht. Zur Modellierung muss dann aber zum Stil
realistisch gewechselt werden. Bei großen Projekten und Körpern mit vielen Polygonen ist im
realistischen Stil viel Arbeitsspeicher notwendig. Es sollte deswegen, wenn nicht texturiert
wird, ein anderer Stil verwendet werden.

Ansichtsfenster
Möchte man sein Objekt aus verschiedenen Blickwinkeln betrachten, ist es sinnvoll, mehrere
Ansichtsfenster zu verwenden. Dies ist gerade bei einem Gebäude von Vorteil. Bei der
Verwendung von drei Fenstern kann man somit das Gebäude von vorne, von der Seite und
einmal in einer isometrischen Ansicht betrachten. Es können in jedem der Fenster
Änderungen durchgeführt werden, die dann auch in allen anderen Fenstern sichtbar sind.
Zusätzlich können die visuellen Stile unabhängig voneinander verändert werden.
Des Weiteren sollten die Einheiten sowie die Anzahl der Nachkommastellen eingestellt
werden. Das entsprechende Menü lässt sich über den Befehl _aecdwgsetup aufrufen.
65
10.2.2 Projektbezogene Einstellungen
Nachdem man sich eine passende Arbeitsumgebung eingerichtet hat, müssen für jedes Projekt
verschiedene Layer, Koordinatensysteme, etc. definiert werden.

Layer
Layer sind das wichtigste Organisationswerkzeug für eine Zeichnung. Darin werden
Informationen nach ihrer Funktion gruppiert und die Eigenschaften Linientyp, Farbe und
andere Standardeinstellungen unterstützt. Außerdem kann eingestellt werden, ob Objekte
auf einem Layer in allen Ansichtsfenstern sichtbar sind oder ausgeblendet werden, ob und
wie Objekte geplottet werden und ob Objekte auf einem Layer bearbeitet werden können.
Zu dem standardmäßig in AutoCAD vorhandenen Layer 0, kommt bei der Nutzung von
CloudWorx ein weiterer Layer hinzu, welcher die Scanpunkte des aktuell geladenen View
Objekts enthält. Die von uns erstellten Layer unterteilen die Kirche in die Bereiche Boden,
Wand, Obergaden und Decke.
Des Weiteren wurden Layer für die Kreuzrippen, Fenster und Bänke erstellt.
Gezeichnet wurde ausschließlich im Layer 0, von dem aus die erstellten Objekte in die
jeweiligen Layer geschoben wurden. Der Layer Unsichtbar enthält Objekte, die öfters
verwendet wurden und von dort aus kopiert werden konnten.
Layer können ausgeblendet oder eingefroren werden. Sind sie nur ausgeblendet, werden sie
bei jedem Bildaufbau trotzdem geladen, auch wenn sie nicht angezeigt werden. Layer, die
lange nicht benutzt werden oder Objekte mit vielen Polygonen enthalten, die das Programm
zu sehr belasten würden, können eingefroren werden. Sie werden dann beim Bildaufbau
nicht geladen.

Koordinatensysteme
Beim Laden der Cyclone-Datei wird das Koordinatensystem mitgeliefert. Es können entweder
Gauß-Krüger-Koordinaten oder das lokale System ausgewählt werden. Hierbei ist wichtig,
dass man jedes Mal die gleiche Entscheidung trifft. Danach richtet man die Ansicht auf die
Grenzen des Modells aus.
66
Es empfiehlt sich, weitere Koordinatensysteme zu erstellen, da sich z.B. Rechtecke und Bögen
nur in der xy - Ebene zeichnen lassen. Diese kann man im ViewCube unter Angabe von
Koordinatenursprung, Punkt auf x-Achse und Punkt auf xy-Ebene erstellen.
Zwei zusätzliche Koordinatensysteme, eins quer und das andere längs zum Ausgangssystem,
sollten für den Anfang reichen. Weitere Koordinatensysteme lassen sich auch später noch
definieren.

Blöcke
Um Objekte, die häufiger gebraucht werden, nicht immer kopieren zu müssen, gibt es die
Möglichkeit, sogenannte Blöcke zu definieren und an beliebiger Stelle wieder einzufügen.
Sollen diese Blöcke nicht nur in der aktuellen Zeichnung verfügbar sein, können sie mit dem
Befehl wblock in eine neue Zeichnungsdatei geschrieben werden. Diese können dann in
andere Projekte importiert werden. Dazu gibt man beim Erstellen des Blocks einen
Einfügepunkt an, am einfachsten (0/0/0). Diesen Wert gibt man beim Einfügen wieder an,
damit das Objekt am selben Ort erscheint. Die einzelnen Objekte eines Blocks werden dann
aber zu einem Objekt zusammengefasst. Möchte man die einzelnen Körper bearbeiten, kann
man mit dem Befehl _refedit den Block bearbeiten. Man kommt dann in den Blockeditor, in
dem aber nur begrenzte Funktionen durchgeführt werden können. Funktionen wie Summe,
Differenz usw. werden nicht unterstützt. Abhilfe schafft die Auflösung des Blocks. Unter
Ändern Ursprung löst man den Block wieder auf. Man kann nun sämtliche Befehle wieder
verwenden und Änderungen durchführen.
10.3 CloudWorx
10.3.1 Allgemeine Informationen zu CloudWorx
Wie zu Beginn angesprochen, handelt es sich bei CloudWorx um ein Software Plug-In zur Bearbeitung
von Punktwolken aus Laserscans direkt in AutoCAD. Dafür muss aber Cyclone mit einer gültigen
Lizenz auf dem Rechner installiert sein, da das Programm direkt auf die Datenbankdatei zugreift.
Systemvoraussetzungen:
Betriebssystem: Microsoft® Windows Vista/XP
Prozessor: Intel® Pentium® 4-Prozessor, 2.0 GHz
Arbeitsspeicher: 1 GB RAM (2GB RAM für Vista)
67
10.3.2 Öffnen einer Punktwolke aus Laserscandaten
Zum Laden der Punktwolke klickt man in der CloudWorxleiste auf ModelSpace Ansicht öffnen.
Daraufhin erscheint ein Fenster, in dem man zuerst ein ModelSpace View Objekt auswählt und
danach das Koordinatensystem. Die Punkte werden dann automatisch in einen eigenen Layer
geschoben.
Sie können dann je nach Gebrauch ein- und ausgeblendet werden. Die Punktdichte lässt sich
verringern oder erhöhen, um Details besser anzeigen zu lassen. Dies erhöht jedoch auch die
Rechenleistung.
Bei Systemen mit wenig Arbeitsspeicher oder nicht optimaler Prozessorleistung sollte ohnehin nicht
die gesamte Punktwolke geladen werden, sondern nur der Teil, an dem gearbeitet werden soll.
Dazu kann man in Cyclone entweder Schnitte definieren oder die Limit Box nutzen. Ist die Limit Box in
einem ModelSpace View eingeschaltet, werden nur die Punkte in der Limit Box geladen und
angezeigt, wenn man den ModelSpace in AutoCAD lädt.
Die in AutoCAD geladenen Punkte können ebenfalls durch Schnittebenen, mit Hilfe der Limit Box
oder durch Ausblenden von Regionen innerhalb oder außerhalb eines Zaunes angepasst werden.
Des Weiteren verfügt CloudWorx über Funktionen zur Visualisierung, Modellierung von Rohren,
Messen von Koordinaten und Abständen und einer Kollisionsprüfung.
In dieser Bachelorarbeit wurde die Software jedoch ausschließlich zum Laden der Punktwolke
verwendet. Die Modellierung geschah in AutoCAD selbst.
Abb. 41: Fenster zum Laden der Punktwolke in AutoCAD
68
10.4 Typische Vorgehensweise anhand einiger Beispiele

Erstellen einer Treppe
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf die unterste Stufe einer Treppe, die dann durch
Kopieren des Objekts zu einer vollständigen Treppe führt.
Zuerst muss die entsprechende Punktwolke in CloudWorx geladen und die Draufsicht auf die
Treppe eingestellt sein. Nun wird ein Rechteck aufgezogen, welches der Trittfläche der Stufe
entspricht. Beim Anklicken des erstellten Objekts wird das 3D-Gizmo Symbol - drei sich im
Ursprung schneidende Koordinatenachsen - angezeigt. Es kann zwischen den Funktionen
Verschieben, Rotieren und Skalieren gewählt werden, jeweils bezogen auf das aktuelle
Koordinatensystem. Mi Hilfe von Verschieben wird das Rechteck auf die Höhe des Sockels
gebracht. Hierbei ist zu empfehlen, vorhandene Punkte des Untergrunds mittels der
Fangfunktion auszuwählen, um Lücken zwischen Boden und Stufen zu vermeiden. Jetzt muss
das Flächenobjekt durch den Befehl _extrude in ein Volumenmodell konvertiert werden. Man
muss lediglich die Höhe der Stufe eingeben oder anhand der Seitenansicht der Punktwolke
die Höhe abgreifen. Handelt es sich um eine Treppe aus gleich großen Stufen und linearer
Anordnung, können die Stufen einfach durch Kopieren der ersten Stufe und Einfügen an
deren oberer Ecke erstellt werden.
Am Ende werden nur noch die einzelnen Objekte durch den Befehl _union zu einem Objekt
zusammengefügt.
Falls während der Arbeit Objekte die Sicht versperren, können diese durch Rechtsklick 
Objekte isolieren/verbergen ausgeblendet werden. Auch kann man die Objekte, die zu
bearbeiten sind, selbst isolieren und nach der Bearbeitung wieder mit dem Rest anzeigen
lassen.
69
1. Schritt: Rechteck zeichnen
2. Schritt: Höhe der Extrusion angeben
3. Schritt: Erste Stufe mit Basispunkt verschieben
Fertiggestellte Treppe in der Schrägansicht
Fertiggestellte Treppe in der Frontansicht
Abb. 42: Konstruieren einer Treppe
70

Erstellen eines Fensters
Bei den Fenstern laufen die Aktionen in ähnlicher Reihenfolge ab. Der Unterschied ist, dass
man am Schluss durch Subtraktion der Fensterobjekte eine Wand mit entsprechenden
Auskerbungen erhält.
Um in der vertikalen Richtung arbeiten zu können, muss zuallererst das richtige
Koordinatensystem gewählt werden. In diesem Fall quer oder längs, je nach Ausrichtung des
Fensters. Danach wird das Fenster wie im vorhergehenden Abschnitt nachgezeichnet. Dies
erfolgt durch Zeichnen eines Rechtecks und zweier Bögen. Wenn man die Bögen in eine
Polylinie umwandelt, kann man diese mithilfe des _join Befehls mit den drei Linien des
Rechtecks verbinden.
Diesen Ablauf führt man zweimal durch. Einmal für die Seite des Fensters, an der sich die
Scheibe befindet, und einmal für den Teil, der später an der Innenwand liegt. Die
Ausdehnung bzw. Tiefe des Fensters wird wieder aus der Punktwolke abgeleitet. Die zwei
entstandenen Linienobjekte werden nun durch Anheben der Querschnitte (Befehl: _loft) in
einen Volumenkörper umgewandelt. Im Gegensatz zur Extrusion aus dem vorherigen Beispiel
können so auch schräge und schiefe Körper erstellt werden. Kopieren, Verschieben und
Skalieren des Fensters ist möglich. Zur Vervollständigung wird nur noch ein Wandobjekt
benötigt, von dem der Fensterkörper abgezogen wird (Befehl: _subtract). Dieser kann durch
Extrusion eines Rechtecks entstehen.
Dasselbe Verfahren mit Subtraktion und Anheben wurde ebenfalls für die Erstellung von
Säulen und Altären verwendet mit dem Unterschied, dass die Bögen der Säulen entlang eines
Pfades extrudiert wurden.
Ein weiteres nützliches Werkzeug ist das sog. Klickziehen (Befehl: _presspull), mit dessen Hilfe
einzelne Oberflächen von Volumenkörpern extrudiert werden können.
71
72
10.5 Texturierung des Modells
Die Texturierung wird unter dem visuellen Stil realistisch durchgeführt. Ansonsten werden die
Materialien zwar auf ein Objekt angewandt und diesem zugewiesen, jedoch nicht angezeigt. Im
Menü Rendern, können Materialien aus der AutoCAD Bibliothek ausgewählt sowie neue erstellt
werden. Dazu sucht man sich geeignete, am besten kachelbare Texturen im Internet oder verwendet
mit einer Digitalkamera erstellte Bilder. Kachelbar bedeutet, dass sich keine Ränder bilden, wenn
man die Bilder nebeneinander anordnet und somit der Eindruck einer durchgehenden Textur
entsteht. Dafür gibt es spezielle Programme. Aber auch Bildbearbeitungsprogramme wie Photoshop
oder Gimp bieten Funktionen zur Erstellung solcher Texturen. In dieser Bachelorarbeit wurden
teilweise Materialien aus der Bibliothek und teilweise Materialien aus dem Internet verwendet.
Dafür gibt es diverse Homepages, die kostenlos Texturen zum Download bereitstellen.
Nachfolgend sieht man einige der verwendeten Texturen verkleinert dargestellt.
Holz
Marmor
Wand
Fenster
Farbfenster
Abb. 43: Einige verwendete Texturen
Man kann diese Bilder auf verschiedene Weise einem Objekt zuordnen. Die erste Variante nutzt die
verschiedenen Layer des Modells. Hier wird einem Layer ein Material so zugeordnet, wie man Layern
Farben oder Eigenschaften zuweist. Aus diesem Grund wurde die Aufteilung des Modells in Layer
nochmals verfeinert. So entstanden zusätzliche Layer für goldene Objekte, für Fensterglas und für
Leder.
Den Layern Wand1 und Obergaden konnte über dieses Verfahren schnell die oben sichtbare
Wandtextur zugewiesen werden.
Objekte, die in einem solchen Layer liegen, können aber trotzdem durch andere Materialien
überschrieben werden. Hierfür zieht man lediglich das Material aus dem Materialeditor auf das
gewünschte Objekt. Dies ist somit die zweite Variante.
Die Texturen sollten in einem separaten Ordner abgespeichert sein, da AutoCAD auf diesen Pfad
zugreift. Beim Wechsel des PCs müssen also auch die Texturen mitkopiert werden. AutoCAD bietet
mehrere Funktionen zur Darstellung der Texturen. Sie können gedreht, skaliert und am Objekt
verschoben werden. Außerdem kann man einstellen, wie die Textur auf einem Objekt liegt. Entweder
als Ebene, Quader, Zylinder oder Kugel, entsprechend der Objektgeometrie.
73
Die gerade genannten Einstellungen sind aber nur sinnvoll, wenn in AutoCAD gerendert wird, d.h:
wenn Bilder oder Filme, in denen Licht und Schatten berechnet werden, erstellt werden. Exportiert
man die dwg-Datei und öffnet sie in einem Programm wie 3ds Max, sind diese Einstellungen nicht
gespeichert.
Man sollte vermeiden, dass Objekte sich so überlagern, dass sie gleiche Flächen besitzen. Dies führt
zu Fehlern beim Rendern in Form von falscher Darstellung.
Ein weiterer Aspekt zur Steigerung der Qualität beim Rendern ist, zusammengehörende Objekte zu
vereinen, damit die Kanten besser dargestellt werden.
Koplanare Flächen
Mapping
Summe
Abb. 44: Tipps zur Texturierung in AutoCAD
10.6 Level of Detail
Der Level of Detail beschreibt den Detailierungsgrad bzw. die Qualitätsstufe eines Objekts. Dieser
hängt maßgeblich von seinem Verwendungszweck ab. Niedrige Genauigkeiten werden verwendet,
wenn der Betrachter vom Objekt weit entfernt ist, z.B. bei Stadtmodellen. Je näher der Betrachter
an das Objekt heranrückt, umso detaillierter wird die Darstellung, z.B. in Innenräumen.
Blockmodelle im LOD 1 werden beispielsweise für die Berechnung und Analyse von Lärmschutz- oder
Mobilfunkmaßnahmen eingesetzt. LOD 3 und 4 werden für E-commerce oder im Bereich Tourismus
eingesetzt ((SIG 3D)).
LOD 0: Regionalmodell, 2,5-D-Geländemodell mit Luftbildtextur
LOD 1: Klötzchenmodell, Gebäudeblock ohne Dachstrukturen oder Texturen
LOD 2: 3D-Modell der Außenhülle und Dachstrukturen und einfachen Texturen
LOD 3:Architekturmodell mit detaillierten Fassaden- und Dachstrukturen, mit Textur
LOD 4: Innenraummodell, 3D-Modell des Gebäudes mit Etagen, Innenräumen, etc. und Texturen
10.7 Zeitaufwand und Export nach 3ds Max
Nach einer einwöchigen Einarbeitung in das Programm konnte dann in der dritten Woche mit der
Modellierung begonnen werden. Anfänglich wurden Böden und Wände als Flächen gezeichnet, was
sich dann aber als unpraktisch herausstellte. Deshalb wurden von da an sämtliche Objekte als
Volumen modelliert. Damit wurde sichergestellt, dass sich auf Grund der komplexen Bauweise keine
Lücken im Modell ergeben. Nach fünf Wochen war das Modell soweit fertig, es fehlten nur noch
Kleinigkeiten.
Die Texturierung nahm eine Woche in Anspruch.
Damit war die Arbeit in AutoCAD beendet und die .dwg Datei konnte zur Lichterstellung,
Verknüpfung mit den Skulpturen aus Geomagic und schließlich zur Erstellung der Animation in 3ds
Max exportiert werden.
Es reicht nicht, die Datei zu speichern und in 3ds Max zu öffnen, da ansonsten einige Objekte nicht
richtig dargestellt werden. Deswegen musste die Datei in das AutoCAD 2007 Format exportiert
werden. Da die gesamte Datei nun ca. 50mb groß war, wurde sie in sechs Teile aufgeteilt, um den
Import zu erleichtern. Die einzelnen Dateien hatten danach nur noch eine Größe von ca. 10mb.
Überflüssige Layer und andere nicht verwendete Objekte konnten unter Start
Zeichnungsoptionen Bereinigen gelöscht werden.
74
11. 3D-Modellierung mit Geomagic Qualify
75
Bei der 3D-Modellierung entschieden wir uns für die Software Geomagic der Firma Raindrop. Dies ist
die führende Vermaschungssoftware mit vielen interessanten Features, wie das automatische Füllen
von Löchern sowie einiger Tools zur Verbesserung des Modells.
An der HFT-Stuttgart gibt es lediglich Geomagic Studio 7 und Geomagic Qualify 7. Hierbei hat die
Qualify Version einige zusätzliche Funktionen, die das Endergebnis anschaulicher machen.
Da eine Testversion nur 30 Tage gültig ist, begannen wir mit der vorhandenen Version und
wechselten erst nach einiger Zeit zu Geomagic Qualify 11.
Abb. 45: Arbeitsoberfläche von Geomagic Qualify 7 mit Orgelmodell
76
11.1 Einlesen der Daten
Bevor mit der Arbeit in Geomagic begonnen werden konnte, musste in Cyclone der zu modellierende
Bereich der Punktwolke exportiert werden. Hierbei mussten wir beachten, dass GK-Koordinaten für
Geomagic zu viele Stellen haben und deshalb auch hierfür das erstellte Koordinatensystem zwingend
nötig war. Der Export aus Cyclone erfolgte im xyz-Format. Die erstellten Dateien enthielten nur noch
die Koordinatenwerte der Punkte und konnten dann in Geomagic eingelesen werden.
Der zu modellierende Bereich sollte aus nicht mehr als zwei bis drei Mio. Punkten bestehen, da das
Modell sonst sehr träge handhabbar ist und ein Auffüllen der Löcher entweder deutlich länger dauert
oder gar zu Programmabstürzen führen könnte.
Abb. 46: Aufbau einer xyz-Datei
Konnten wir nach dem Einlesen der Punkte-Datei einige Punkte sofort als unnötig definieren, so
haben wir diese manuell vor der Vermaschung mit den Auswahl-Werkzeugen gelöscht.
11.2 Vermaschung der Punktwolke
Abb. 47: Eingelesene Punktwolke
Für die Vermaschung der Punktwolke gibt es einen Assistenten oder den manuellen Weg. Wir
wählten meist den manuellen Weg, da der Assistent - für unsere Ansprüche an ein anschauliches
Modell - nicht zufriedenstellende Schritte durchgeführt hätte.
So wären oft Punkte als Ausreißer markiert worden, die aber für die Vermaschung sehr wichtig
waren, um kleinere tote Räume nachkonstruieren zu können. Darüber hinaus hätte er durch eine
allgemeine Reduktion kleinere Details gelöscht.
77
78
Bei der manuellen Vermaschung aller Punkte, in der Software Wrap genannt, waren noch einige
Einstellungen vorzunehmen:

Wir entschieden uns für eine reine Oberflächen-Vermaschung, da die Volumen-Vermaschung
nur nötig gewesen wäre, wenn Punkte, die mit dem Rest nicht verbunden sind, auch im
Inneren des Modells hätten vermascht werden sollen.
Die Funktion Rauschen-Verringerung setzten wir meist auf automatisch; somit wurden
Punkte, die nicht zur eigentlichen Hauptpunktwolke gehörten, nicht berücksichtigt.

Die Reduktion nach Punkt-Abstand vermascht nur Punkte mit einem vorgegebenen
Mindestabstand zueinander. Die Reduktion nach Ziel-Dreiecken legt fest, aus wie vielen
Dreiecken die Vermaschung am Ende höchstens besteht. Auf beide Arten der Reduktion
verzichteten wir aus oben genannten Gründen.

Zuletzt entschieden wir uns noch, die Punkte zu behalten, da – wie später erläutert wird –
manchmal mehrere Wraps pro Modell nötig waren und es somit immer hilfreich war, die
Punktwolke noch parat zu haben.
Abb. 48: Einstellungen für ein Oberflächen-Wrap
79
Nach Abschluss der Vermaschung wurde das Ergebnis begutachtet. Dies war meist sehr
zufriedenstellend. Es musste darauf geachtet werden, ob Innen- und Außenseite nirgends vertauscht
wurden (Die Außenseite wird blau, die Innenseite gelb dargestellt) – falls doch, konnte man die
sogenannten Normalen der Dreiecke umdrehen. Auch musste geschaut werden, ob auf Grund von
stark unterschiedlichen Punktabständen einige Teile des Modells nicht modelliert wurden. In diesem
Fall ließen wir Punktwolke und bereits vorhandenes Modell gleichzeitig anzeigen, selektierten die
noch nicht modellierten Punkte in der noch vorhandenen Punktwolke und führten erneut einen
Wrap durch. Diesen Schritt wiederholten wir so oft, bis das Modell bis auf kleine Lücken vollständig
modelliert war. Die einzelnen Modell-Objekte mussten wir dann nur noch zusammenfassen und
dabei auch verbinden.
Abschließend wurde das Projekt erstmals als wrp-Datei gespeichert.
Abb. 49: Vollständig vermaschtes Statuen-Modell
Manchmal kam es vor, dass einzelne Dreiecke nicht mit dem Modell verbunden wurden. Diese
mussten, falls sie zum Modell gehörten, durch Brücken verbunden oder ignoriert werden.
Anschließend konnte der Befehl Mannigfaltigkeit herstellen – Offen ausgeführt werden. Erst danach
konnte mit der weiteren Bearbeitung fortgefahren werden.
80
11.3 Füllen der Löcher
Auf Grund von Abschattungen, toter Räume oder zu unterschiedlicher Punktabstände entstanden bei
der Vermaschung Löcher, die auch durch mehrere Wraps nicht geschlossen werden konnten. Bei
unseren Modellen handelte es sich meist um 50 bis 200 Löcher. Um ein anschauliches Ergebnis zu
erhalten, mussten diese noch geschlossen werden.
Abb. 50: Assistent zum Löcherfüllen
81
Auch hierfür gibt es mehrere Methoden und Einstellungsmöglichkeiten:
Die erste Methode ist die automatische Füllfunktion. Diese durchläuft automatisch ein Loch nach
dem anderen und versucht, diese zuerst krümmungsbasiert zu füllen. Falls dies auf Grund der
Lochform bzw. der Lochgröße oder der Dreiecksneigungen an den Lochrändern zu kompliziert ist,
werden die Löcher, wenn erwünscht, flach gefüllt. Auswählen kann man noch, ob man alle Löcher
oder nur die kleineren mit dieser automatischen Methode füllen will.
Das Problem bei diesem Verfahren war, dass Löcher mit komplexer Struktur oft falsch oder schlecht
gefüllt wurden und wir eigentlich erst einzelne Dreiecke manuell hätten löschen sollen, bevor das
Loch gefüllt wird. Dies merkt man bei dieser Methode aber erst nach der Füllung aller Löcher. In
diesen Fällen musste der ganze Vorgang rückgängig gemacht werden und das Füllen dauerte
meistens deutlich länger als ein manuelles Füllen. Deshalb entschieden wir uns, die Löcher alle
manuell zu füllen, um ein möglichst realistisches und anschauliches Ergebnis zu erhalten.
Abb. 51: Auswahl der verschiedenen manuellen Füll-Methoden
Die zweite Methode ist die des manuellen Füllens. Hierbei gibt es auch mehrere Möglichkeiten:
Löcher mit einfacher Struktur konnten wir komplett durch Anklicken des Randes
füllen. In manchen Fällen mussten wir einige Dreiecke am Lochrand, die
realitätsfremde Neigungswinkel hatten oder Dreiecke, die über den
gegenüberliegenden Lochrand ragten, manuell löschen und konnten danach das Loch
recht schnell komplett füllen.
Um komplexere Löcher zu füllen, gibt es noch zwei andere Methoden:
Beim partiellen Füllen müssen zwei Randpunkte ausgewählt werden und das Loch
wird in zwei Teile geteilt, von denen einer gefüllt wird. Somit kann das Loch Stück für
Stück geschlossen werden. Bei der Auswahl der beiden Punkte achteten wir darauf,
zwei möglichst gegenüberliegende Punkte zu wählen und diese an strukturmäßig
geeigneten Stellen zu platzieren.
82
Eine weitere Möglichkeit bietet das Erzeugen von Brücken. Hiermit konnten wir große
Löcher/Spalten unterteilen und somit auch tote Räume mit Hilfe dieses Gerüstes
rekonstruieren. Diese Brücken waren qualitativ meist flach besser als
krümmungsbasiert. Die Brücken erstellten wir möglichst senkrecht zu den
Lochrändern und suchten auch hier eine geeignete Stelle, um sie zu platzieren und
somit die Struktur des Loches wirklich zu vereinfachen.
Manchmal war es, wie zuvor bereits erwähnt, hilfreich, einige Dreiecke am Lochrand
oder gar ganze, möglicherweise falsch vermaschte Löcher zu entfernen, um ein
besseres oder schnelleres Ergebnis zu erzielen. Hierfür gibt es noch die Löschfunktion.
Um die Struktur eine Loches richtig erkennen zu können, war es manchmal auch von
Vorteil, das Dreh-Zentrum neu zu setzen, um das Loch einfacher von allen Seiten
begutachten zu können.
Die Auswahl zwischen flachem und krümmungsbasiertem Füllen besteht bei allen
genannten Methoden. Flaches Füllen schließt die Löcher möglichst eben, wogegen
das krümmungsbasierte Füllen die Löcher abhängig von den Dreiecksneigungen am
Lochrand schließt. Hierbei haben wir uns meist an die Empfehlungen der Software
gehalten, die bei zu komplexen Löchern zum flachen Füllen rät.
Zu beachten war beim Füllen der Löcher, dass manche Löcher dem Computer zu
komplex waren und das Programm deshalb manchmal abstürzte. Deshalb gewöhnten
wir uns an, immer wieder den Loch-Füll-Dialog zu verlassen, um zwischenzuspeichern.
Abb. 52: Empfehlung, das Loch flach zu füllen
Abb. 53: Modell nach dem Schließen aller Löcher
11.4 Optimierung des Ergebnisses
In Geomagic Qualify 7 steht als Optimierungs-Tool neben dem Spitzen entfernen und Rauschen
verringern vor allem das Glätten der Polygone zur Verfügung. Hierfür haben wir die unebenen
Polygonflächen selektiert und anschließend glätten lassen. Die Schwierigkeit hierbei war, dass wir
einen Kompromiss zwischen Detailreichtum und Generalisierung finden mussten.
In Geomagic Qualify 11 stehen noch einige weitere Optimierungstools zur Verfügung, wie z.B. das
Sandpapier und Säubern des Modells.
Abb. 54: Vergleich nicht optimiertes Modell (links) / optimiertes Modell (rechts)
83
84
Da bisher keinerlei Reduktion der Datenmenge durchgeführt wurde, um keine Details zu verlieren
oder falsche Ausreißer zu löschen, setzten wir diesen Schritt ganz ans Ende der Bearbeitung der
Modelle.
Das Programm stellt auch eine Funktion zur Verfügung, die sich Polygone dezimieren nennt. Hiermit
lässt sich die Anzahl der Dreiecke stark reduzieren und somit deutlich Speicherplatz sparen, ohne
Details zu verlieren. Auch hierfür bietet der Assistent einige Einstellungsmöglichkeiten.
Mit Hilfe dieses Assistenten konnten wir die Anzahl der Polygone und somit auch die Dateigröße
meist auf 30-50 Prozent der ursprünglichen Anzahl/Größe reduzieren, ohne die detailreiche Form der
Feinscans zu verschlechtern.
Abb. 55: Assistent zur Dezimierung der Anzahl der Polygone
11.5 Export der Daten
Um das erstellte Modell in anderen Programmen weiterbearbeiten zu können, musste es noch in
einem anderen Dateiformat abgespeichert werden. Für die Texturierung in 3ds Max 2009 gibt es drei
Dateiformate, mit denen beide Programme umgehen können. Dies sind die Formate wrl (vrml 2.0),
dxf und 3ds. Bei Objekten mit weniger als 65.000 Polygonen war das 3ds-Format noch möglich und
auch am einfachsten in der Weiterverarbeitung. Bei größeren Objekten war ein Abspeichern im dxfFormat nötig.
85
11.6 Analyse & Probleme
Die Arbeit mit Geomagic erforderte eine gewisse Eingewöhnungszeit, um in die Menüführung und
die Möglichkeiten einzusteigen. Da an der HFT Stuttgart für alle Studenten nur eine einzige Lizenz der
veralteten Studio-Version zur Verfügung steht, blieben uns einige Funktionen verwehrt. Nach der
Installation des Qualify-Zusatzes und vor allem durch die neueste Testversion, die wir auf der
Herstellerseite mit allen Lizenzen fanden, war die Arbeit mit diesem Programm sehr angenehm,
wenn auch oft sehr langwierig. Die vielen Programmabstürze bei zu komplexen Löchern erschwerten
die Arbeit. Aber auch dies verbesserte sich deutlich mit der neuen Version. Durch die
unterschiedlichen Punktabstände auf Grund von unterschiedlichen Scanrichtungen und
Abschattungen war die Vermaschung durch mehrere Wraps oft erschwert, aber das gute Ergebnis
entschädigte auch hierfür.
Alles in allem ließen sich mit dem Programm nach etwas Eingewöhnungszeit und mit zunehmender
Routine in dem fünfwöchigen Arbeitsabschnitt gute und anschauliche Ergebnisse erzielen.
12. Texturierung in Cinema 4D der Firma Maxxon
86
Bei der Texturierung entschieden wir uns für die Software Cinema 4D der Firma Maxxon, da diese
sehr übersichtlich gestaltet und recht einfach und zügig zu erlernen ist.
Abb. 56: Arbeitsoberfläche von Maxxon Cinema 4D mit Statuen-Modell
12.1 Datenimport
Um die einzelnen Objekte texturieren zu können, mussten zuerst die einzelnen aus Geomagic
exportierten 3ds-Dateien bzw. dxf-Dateien importiert werden. Beim dxf-Format kam es aber zu
einem Fehler, durch den das Modell um den Faktor 100 vergrößert wurde und auch die Koordinaten
mit diesem Faktor multipliziert wurden. Deshalb mussten wir dies manuell ändern, indem wir in 3ds
Max aus der dxf-Datei eine wrl-Datei machten. Bei dieser musste in Cinema 4D aber bei dem
Objektursprung der X-Wert mit dem Z-Wert vertauscht und das Modell um 270° gedreht werden.
87
12.2 Texturierung
Anschließend konnte mit der eigentlichen Texturierung begonnen werden. Auch hierfür
verwendeten wir selbst gemachte Bilder oder im Internet gefundene Materialtexturen. Bei den
Bildern musste darauf geachtet werden, dass sie möglichst wenig Speicherplatz brauchten und bei
den Texturen war es sehr wichtig, dass diese kachelbar waren.
Diese wurden als neues Material geladen und es wurde mit Hilfe der vielen Einstellungsmöglichkeiten
versucht, das Ergebnis so realistisch wie möglich wirken zu lassen.
Abb. 57: Vergleich zwischen dem texturierten Statuen-Modell und der Realität
88
Abb. 58: Vergleich zwischen dem texturierten Orgel-Modell und der Realität
Oft mussten die in Geomagic erstellten Modelle nochmals in mehrere Teilobjekte aufgeteilt werden,
wie zum Beispiel bei der Orgel. Wir teilten das Geomagic-Modell auf in ein Holz-Objekt, ein
Orgelpfeifen-Objekt und ein Objekt, das aus den grünlichen Verzierungen bestand, um die
Texturierung zu vereinfachen. Somit konnten Bilder einfacher auf das Modell gelegt werden oder
auch Teile aus dem identischen Material komplett mit der geeigneten Materialtextur eingefärbt
werden.
12.3 Datenexport
Das Endergebnis wurde dann als c4d-Datei abgespeichert, um nachträglich Änderungen durchführen
zu können. Anschließend erfolgte der Export als 3ds-Datei. Hierbei gab es nicht wie bei Geomagic
eine Obergrenze von max. 65.000 Polygonen. Deshalb verlief der Export sehr zügig und problemlos.
13. Visualisierung in 3ds Max 2010 von Autodesk
89
Im folgenden Kapitel werden alle 3D-Modelle, die bisher erstellt wurden, zu einer Animation
zusammengeführt.
Hierfür entschieden wir uns für das Softwarepaket 3ds Max 2010. Dies ist eines der führenden
Programme, das auch in der Filmindustrie und anderen Bereichen der 3D-Animation verwendet wird.
Mit Hilfe dieses Programmes haben wir die letzte Teilaufgabe unserer Arbeit realisiert: einen
virtuellen Flug durch die Kirche.
Abb. 59: Arbeitsoberfläche von Autodesk 3ds Max 20009 mit Kirchen-Modell
13.1 Datenimport
Nach Abschluss der gesamten Texturierung wurde sowohl das AutoCAD-Modell als auch alle 3dsDateien aus Cinema 4D in ein 3ds Max Projekt importiert.
Beim Import der 3ds-Dateien wurde nochmals die Lage überprüft.
Beim Import der AutoCAD-Datei ist darauf zu achten, dass in AutoCAD Civil 3D 2010 intelligente
Bauteile erzeugt werden (AEC-Objekte), die 3ds Max nicht interpretieren kann. Somit wird das
Modell ziemlich eckig dargestellt. Diese Bauteile müssen in AutoCAD Primitives zerlegt werden. Dies
erfolgt über den Export-Befehl in ein 2007er-dwg Format.
90
13.2 Der Kamerapfad
Für den virtuellen Flug durch die Kirche war nun noch eine Flugroute nötig.
Hierfür erstellten wir zuerst ein Kamera-Objekt vom Typ einer Ziel-Kamera. Diese hat die Eigenschaft,
immer auf ein einstellbares Ziel gerichtet zu sein. Als Brennweite wählten wir ein Mittelmaß von
35mm. Anschließend erzeugten wir eine Linie. Da diese Linie den Weg der Kamera darstellt,
entschieden wir uns, um einen möglichst realistischen Rundgang durch die Kirche zu erhalten, den
Anfangs- und Ziehtyp auf Glatt zu setzen. Wir betrachteten das Objekt von oben und zeichneten den
gewünschten Weg durch die komplette Kirche. Zur abschließenden Feinjustierung wurden die
einzelnen Linienpunkte - falls nötig - noch in allen Richtungen verschoben und an engen Stellen auch
noch weitere Punkte hinzugefügt. Ebenso musste der komplette Pfad noch in der Höhe korrigiert
werden, da dieser bis jetzt auf der Höhe 0 lag und nicht wie gewünscht innerhalb der Kirche. Nun
wurde bei der Kamera noch die Pfadbeschränkung eingestellt und der Pfad als Weg zugewiesen.
Abb. 60: Grundriss der Kirche mit erstelltem Kamerapfad (rot)
91
Neben der Kamerakonfiguration ist aber auch noch eine Zeitkonfiguration nötig. Im
Zeitkonfigurationsfenster werden die Dauer des Films, sowie die Anzahl der Frames pro Sekunde
eingestellt.
Wir entschieden uns für PAL-25, da das menschliche Auge
etwa 25 Bilder in der Sekunde braucht, um keine
Übergänge zwischen den einzelnen Bildern wahrzunehmen.
Für ein gutes Ergebnis benötigt man also 25 Frames in der
Sekunde. Wir benötigten deshalb für unseren 60sekündigen Rundflug 1500 Frames.
Nachdem die Zeit eingestellt war, konnte man über den
Zeitschieber die Kamerabewegung nochmals überprüfen
und - falls nötig - nochmals korrigieren.
Abb. 61: Zeitkonfiguration
Damit die Kamera nicht während des gesamten Filmes den identischen Zielpunkt hat, musste dieser
noch angepasst werden. Hierfür muss jeder neue Zielpunkt als Key gespeichert werden. Das beste
Ergebnis erzielt man hierbei, indem man den Zielpunkt mit Hilfe der drei Seitenansichten und der
Kameraansicht manuell verschiebt. Für jeden neuen Zielpunkt erstellten wir einen neuen Key. Die
Drehung der Kamera wird vom Programm interpoliert.
Das gesamte Erstellen des Pfades und der Zielpunkte war recht zeitaufwändig, bis auch wirklich alle
Ecken aus einem guten Winkel angeflogen wurden und alle Kameradrehungen in einem natürlichen
Maße stattfanden.
Abb. 62: Ausschnitt aus der Zeitleiste mit erstellten Keys
Zu beachten war noch, dass sich eine nachträgliche Pfadveränderung auf den kompletten Pfad
auswirkt. Somit kann man nicht einen Teil bereits rendern, dann etwas am Pfad ändern und nur
einen Teil ersetzen, da der komplette Pfad interpoliert wird und somit die Übergänge überhaupt
nicht mehr passen.
92
13.3 Die Beleuchtung
Auch eine Beleuchtung des Modells ist erforderlich, um ein möglichst realistisches Ergebnis zu
erhalten. Deshalb entschieden wir uns, in alle vorhandenen, mitaufgenommenen und in AutoCAD
erstellten Lampen eine Lichtquelle zu platzieren.
Abb. 63: Grundriss der Kirche mit erstellten Lichtquellen (gelb)
Hierbei war es am Anfang eine große Herausforderung, die richtigen Parameter zu finden, um eine
angemessene Beleuchtung des gesamten Modells zu erzeugen.
Nach vielen zeitintensiven Tests entschieden wir uns in den meisten Fällen für die Lichtfarbe von
Tageslicht, einer kugelförmigen Lichtverteilung, einer Lichtstärke von 1 lx und einem kugelförmigen
Strahlenverlauf, der von einem Punkt abgestrahlt wird.
Lediglich in den Nebenkapellen platzierten wir etwas dunkleres Licht, da diese auch in der Realität
meist nur sehr schwach ausgeleuchtet sind.
Abb. 64: Typische Parameter unserer erstellten Lichtquellen.
93
13.4 Die Animation
Abschließend musste der geplante Flug durch die Kirche noch gerendert werden. Dies bedeutet, dass
für jeden Frame des Pfades ein Bild erzeugt wird.
Dies hätte bei unserer enormen Datenmenge und dem zur Verfügung gestellten Rechner mit 4GB
Arbeitsspeicher etwa 2 Minuten pro Frame gedauert. Da dies eine Dauer von bis zu 100 Stunden
bedeutet hätte und es bei dieser Computerleistung nicht möglich war, alle Layer gleichzeitig
einzublenden, was auf Grund der recht freien Sicht in der Kirche aber erforderlich war, mussten wir
uns um eine andere Lösung bemühen.
Die Lösung für unser Problem war der deutlich leistungsstärkere Rechner der Informatiker der HFT
Stuttgart. Mit dem neuen Rechner mit 8GB Arbeitsspeicher war es dann möglich, alle Layer
gleichzeitig einzublenden und die durchschnittliche Renderdauer eines Frames auf 50 Sekunden zu
reduzieren. Somit dauerte das Rendern des kompletten Filmes 22 Stunden.
Wir entschieden uns, die Bilder nicht direkt als Film abzuspeichern, sondern als einzelne Bilder. Dies
hat den Vorteil, dass im Fall eines Programmabsturzes das Rendern einfach an dieser Stelle
fortgesetzt werden kann und nicht der gesamte Vorgang wiederholt werden muss.
94
In der Zeitausgabe kann nach einem
Programmabsturz der gewünschte
Framebereich, der noch nicht gerendert
wurde, eingestellt werden.
Ebenso kann die Auflösung des Films
eingestellt werden. Hier wählten wir 800 x
600, um den Film nicht zu groß und das
Rendern nicht zu lange werden zu lassen.
Unter Erweiterte Beleuchtung ließen wir
noch komplexe Schatten der Objekte
berechnen.
Unter Renderausgabe konnte gewählt
werden, ob ein Film (avi-Format) oder
einzelne Bilder (tga-Format) gespeichert
werden sollen.
Die letzte Einstellung, die zu treffen war,
ist die zu rendernde Ansicht. Hier muss die
Ansicht der Kamera gewählt werden.
Anschließend kann über den RendernButton der Vorgang begonnen werden.
Abb. 65: Einstellungsmöglichkeiten zum Rendern
95
Im Anschluss müssen die einzelnen gerenderten Bilder im in 3ds Max integrierten RAM-Player noch
zu einem Film zusammengefügt werden und können als avi-Datei abgespeichert werden. Auf Grund
der großen Datenmenge mussten drei avi-Dateien erstellt werden, die jeweils aus 500 Frames
bestanden.
13.5 Analyse
Insgesamt war dieser Abschnitt der schwierigste. Dies lag allerdings fast ausschließlich an den
anfangs nicht ausreichenden Computerleistungen für ein Projekt mit einer so enormen Datenmenge.
Das Programm stürzte sehr häufig wegen zu wenig Arbeitsspeicher ab und das Rendern konnte somit
nicht ohne Aufsicht durchgeführt werden, da ein Absturz jederzeit möglich war und somit viel Zeit
verloren gegangen wäre.
Ein weiterer kritischer Punkt ist die Tatsache, dass gespeicherte Dateien nicht abwärts kompatibel
sind. Somit konnte eine Datei, die einmal in 3ds Max 2010 gespeichert wurde, nicht mehr mit 3ds
Max 2009 geöffnet werden.
14. Erstellung von virtuellem Flug und Slideshow
96
14. Erstellung von virtuellem Flug und Slideshow
Abschließend musste aus den vorhandenen Videos und einzelnen Frames noch ein virtueller Flug
durch die Kirche bzw. eine Slideshow erstellt werden. Auch wenn die Slideshow nicht zu unseren in
der Aufgabenstellung erwähnten Aufgaben zählte, entschieden wir uns, eine solche zu erstellen, da
in dieser die Details und Feinheiten, die im Flug vielleicht untergehen, besser zur Geltung kommen.
14.1 Erstellung des virtuellen Fluges
Die zuvor erstellten Filme importierten wir noch in Adobe Premiere Pro CS4, um einen Vor- und
Abspann, sowie Hintergrundmusik hinzuzufügen. Ebenso wollten wir das Dateiformat ändern, um die
Dateigröße zu verringern.
Nach dem Import der avi-Dateien platziert man dafür diese in der richtigen Reihenfolge in der
Zeitleiste. Wir entschieden uns noch, die Wiedergabegeschwindigkeit etwas zu reduzieren, um dem
Auge mehr Zeit zur Wahrnehmung zu geben.
Auf der CD Orgelmusik aus der Klosterkirche St. Ottilien, die wir vor Ort geschenkt bekommen haben,
suchten wir uns noch ein passendes Orgelwerk aus und bearbeiteten dieses mit der AudacitySoftware, um auf die Dauer des Filmes zu kommen. Danach importierten wir auch diese Datei und
platzierten sie in der Zeitleiste an der dafür vorgesehenen Stelle.
Für den Export wählten wir das flv-Dateiformat und eine sehr hohe Qualität, um auch einen
möglichst realistischen Eindruck des Modells zu gewährleisten.
14.2 Erstellung der Slideshow
Für die Slideshow ließen wir noch einzelne Bilder aus geringerer Entfernung in unserem erstellten
Modell rendern und speicherten diese als jpg-Dateien in höchster Qualität. Anschließend
importierten wir diese Medien in den Windows Movie Maker und ordneten sie in einer
nachvollziehbaren Reihenfolge an.
Ebenso erstellten wir in diesem Programm einen Vor- und Abspann.
Auch hier suchten wir uns noch ein passendes Orgelwerk aus und bearbeiteten dieses mit der
Audacity-Software, um auf die Dauer der Slideshow zu kommen.
Die Slideshow exportierten wir anschließend als wmv-Datei in höchster Qualität.
15. Zusammenfassung und Bewertung der Ergebnisse
Mit der hier abgeschlossenen Bachelorarbeit wurde gezeigt, wie mittels moderner
Vermessungsmethoden und Auswerteprogrammen der komplette Innenraum sowie die kleinsten
Details des Kirchenschiffes der Erzabtei St. Ottilien erfasst und anschaulich gestaltet werden können.
Hierbei wird auch einmal mehr deutlich, dass die Dauer der Auswertung von Laserscanaufnahmen
die der Messung um ein vielfaches übertrifft.
Wir hielten uns zehn Tage im Kloster von St. Ottilien nördlich vom Ammersee auf. Diese Zeit
verbrachten wir mit der Planung der Laserscanaufnahme sowie deren Umsetzung und auch dem
Anschluss der Laserscanmessung an das örtliche System mit Hilfe eines Polygonzuges. Hierbei
standen uns die Leica ScanStation 2, das Tachymeter TCRP 1101+ und das Nivellier DNA03 von Leica
zur Verfügung.
Den Polygonzug maßen wir ausgehend von bekannten Festpunkten außerhalb der Kirche ins
Kirchenschiff, um dort bekannte Punkte mit Gauß-Krüger-Koordinaten zu erhalten.
Um die Höhen der Polygonpunkte und der vorhandenen Festpunkte zu überprüfen und zu
verbessern, führten wir ein Nivellement durch. Die daraus ergebenen Höhen haben wir - soweit
nötig - gemittelt und mit den beim Polygonzug bestimmten Höhen verglichen. Diese waren meist
identisch. Bei kleineren Abweichungen von maximal 1-2 mm übernahmen wir auf Grund der sehr
hohen Genauigkeit die Nivellement-Höhen.
Um eine Gesamtpunktwolke an das übergeordnete System anzuschließen, müssen mindestens drei
Punkte mit Gauß-Krüger-Koordinaten vorhanden sein. Diese können bekannte Festpunkte sein oder,
wie in unserem Fall, Passpunkte in Form von Black & White Targets (B&W), die mit dem Tachymeter
aufgemessen werden.
Dafür wurde in der Kirche frei stationiert und die Targets reflektorlos aufgenommen.
Bei der Stationierung wurden jeweils vier Anschlusspunkte zur Steigerung der Genauigkeit und
Redundanz gemessen. Die Targets wurden dann von zwei Standpunkten aus aufgenommen und
deren Koordinaten gemittelt. Auch hier gab es Abweichungen von maximal 1-2 mm.
Die Leica ScanStation 2, die für die Bachelorarbeit von der HFT-Stuttgart zur Verfügung gestellt
wurde, gehört der Klasse der Panorama-Scanner an.
Der integrierte Scanner ist einer der schnellsten seiner Klasse - er misst bis zu 50.000 Punkte pro
Sekunde mit einer Genauigkeit von 6 mm in der Lage, 4 mm in der Distanz und einer
Winkelgenauigkeit von 3,8 mgon, jeweils in einer Entfernung von 50 Metern.
97
Insgesamt wurden 33 Standpunkte benötigt, um das Innere der Kirche vollständig aufzunehmen. Zur
Registrierung der Einzelscans wurden 50 Passpunkte in Form von Black & White Targets verwendet,
wobei pro Scan durchschnittlich sieben Passpunkte mitgemessen wurden.
Diese Messung fand auf Grund der örtlichen Gegebenheiten Anfang August 2009 statt.
Die Auswertung erfolgte anschließend im Labor an der HFT-Stuttgart und nahm die gesamte zur
Verfügung stehende Zeit in Anspruch.
Als Erstes wurden die einzelnen Scanwelten mit dem Programm Cyclone Register in einer Punktwolke
zusammengeführt. Dabei werden die lokalen Scannerkoordinatensysteme in das Gauß-KrügerKoordinatensystem transformiert. Diesen Vorgang nennt man Registrierung.
Die Genauigkeit unseres Gesamtmodells lag bei 1mm.
Abschließend wurde in Cyclone ein projektbezogenes lokales Koordinatensystem zusätzlich zum
Gauß-Krüger- System erstellt. Damit ist sichergestellt, dass Auswerteprogramme wie Geomagic mit
der Stellenzahl der Koordinaten keine Schwierigkeiten haben.
Mit Hilfe der gesamten Punktwolke, die über den CloudWorx Plug-In in AutoCAD Civil 3D 2010
angezeigt werden kann, erstellten wir das Grundmodell. Neben Wänden, Boden und Decken wurden
ebenso Teile der Inneneinrichtung, wie z.B. Kirchenbänke und Fenster modelliert. Anschließend
suchten wir in der programminternen Materialbibliothek, sowie im Internet oder auf eigenen Fotos
nach geeigneten Texturen und wiesen diese den entsprechenden Objekten zu.
Die feineren Strukturen des Innenraums modellierten wir mit der Software Geomagic 11. Für die
Texturierung dieser Modelle nutzen wir Cinema 4D. Als Texturen verwendeten wir hauptsächlich
eigene Bilder oder wir unterteilten das Modell nach Materialien und wiesen den einzelnen
Teilobjekten die Materialtextur zu, die wir im Internet fanden.
Die Arbeiten in AutoCAD und Geomagic/Cinema 4D liefen parallel ab und nahmen etwa die gleiche
Zeit in Anspruch.
Abschließend importierten wir alle Daten in 3ds Max 2010, um die endgültige Filmproduktion
realisieren zu können. Abschließend musste noch ein Kameraobjekt und ein realistischer
Bewegungspfad erstellt werden. Auf diesem bewegt sich die Kamera und schwenkt zu den
definierten Zielpunkten.
Zusätzlich zur Dokumentation der Auswertung enthält die schriftliche Ausarbeitung noch einige
Informationen zum Kloster, der bautechnischen Entwicklung der Kirche, eine Erläuterung der
verwendeten Messmethoden sowie deren Hintergründe.
98
Das sichtbare Ergebnis dieser Arbeit ist ein virtueller Rundflug durch die Klosterkirche, welcher die
Klosterkirche im Internet präsentieren soll. Zusätzlich erstellten wir eine Slideshow, die auch die
kleinen Details gut zur Geltung bringt.
Diese Medien vermitteln dem Betrachter durch die fotorealistischen Texturen einen sehr
realitätsnahen Eindruck der Kirche.
Aber auch die Zwischenergebnisse der Arbeit sind nicht zu vergessen:
Die Festpunkte sind auf dem Kirchplatz vermarkt und sowohl in Lage als auch Höhe im örtlichen
Koordinatensystem bekannt.
Die 88Mio. Punkte umfassende Punktwolke kann für zukünftige Umbaumaßnahmen herangezogen
werden. Hierfür können in CAD-Programmen millimetergenaue Pläne erstellt werden.
Uns Studenten brachte die Arbeit eine enorme Vertiefung der Technik des Laserscannings, vor allem
auch in Sachen Auswertung. Wir konnten uns in viele neue Programme einarbeiten und mussten
dabei den wirtschaftlichsten, aber dennoch qualitativ hochwertigsten Weg zum Ziel finden. Ebenso
machten wir erste Erfahrungen im 3D-Bereich und dem Arbeitsgebiet der Animation.
Wie hätte das Ergebnis verbessert werden können?
Mit Hilfe eines Phasenscanners hätte sich die Zeit der Aufnahme deutlich reduzieren lassen. Dieser
Scannertyp wäre für unsere Entfernungen völlig ausreichend gewesen und hätte anstelle der 90
Minuten pro Rundumscan lediglich einen Bruchteil der Zeit gebraucht und dabei auch noch ein
Vielfaches der Punkte aufgenommen und somit feine Strukturen noch besser erfasst.
Während unserer Zeit der Auswertung im Labor begleiteten uns stets Schwierigkeiten mit der
Leistung der Computer. Wir hatten anfangs lediglich einen Rechner mit 1GB Arbeitsspeicher und
einen mit 4GB RAM zur Verfügung. An ersterem war ein Arbeiten mit AutoCAD nur schwer möglich.
Erst als dieser auf 2GB aufgerüstet wurde, verbesserte sich diese Situation etwas. Jedoch verhinderte
auch dies häufige Programmabstürze nicht. Für das Rendern des gesamten Modells war selbst der
Computer mit 4GB Arbeitsspeicher zu schwach. Erst die Leihgabe der Informatiker in Form eines
Rechners mit 8GB und einem 64Bit Betriebssystem ermöglichte die Erstellung des Rundfluges.
Somit hätten leistungsstärkere Rechner die Arbeit auch deutlich vereinfacht und beschleunigt.
99
Danksagung
An dieser Stelle möchten wir uns noch bei allen bedanken, die uns so tatkräftig bei unserer
Bachelorarbeit unterstützt haben.
Ein besonderer Dank geht an unseren Betreuer und Erstprüfer Herrn Prof. Dr.-Ing. Wolf-Ulrich
Böttinger, der uns zu jedem Zeitpunkt mit Rat und Tat zur Seite stand und auf jede unserer Fragen
eine Antwort hatte.
Ein weiterer Dank geht an die gesamte Klostergemeinschaft in St. Ottilien, die uns sehr freundlich bei
sich aufgenommen hat und uns angenehme Arbeitstage mit einmaligen Erlebnissen ermöglichte.
Hervorheben wollen wir Bruder Josef und Bruder Markus, die vor Ort unsere Ansprechpartner waren
und alles dafür getan haben, um den Aufenthalt so angenehm und die Aufnahme so einfach wie
möglich zu gestalten.
100
101
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: Geographische Lage von St. Ottilien
6
Abbildung 2: Das Klosterdorf aus der Luft
7
Abbildung 3: Gotische Bauelemente und Grundriss der Kirche
12
Abbildung 4: Ansicht Kirche außen und innen
13
Abbildung 5: Seitenaltäre im Langhaus
15
Abbildung 6: Blick auf Orgel im Schiff und Querhaus
16
Abbildung 7: Drahtmodell, Flächenmodell und Volumenmodell v.l.n.r.
20
Abbildung 8: Festpunktübersicht
25
Abbildung 9: Polygonzug 1
26
Abbildung 10: Polygonzug 2
26
Abbildung 11: Black & White Target der Firma Leica
33
Abbildung 12: Prinzip der Phasenmessung
36
Abbildung 13: Prinzip der Laufzeitmessung
37
Abbildung 14: Schwingspiegel, Polygonspiegel, Palmer scan, Faserarray v.l.n.r.
39
Abbildung 15: Scanbereich beim Mobile Laserscanning Quelle Topscan
40
Abbildung 16: Kamerascanner
41
Abbildung 17: Hybridscanner
42
Abbildung 18: Panoramascanner
43
Abbildung 19: Leica ScanStation 2
44
Abbildung 20: Cyclone-Navigator beim Erstellen/Bearbeiten von Datenbanken
45
Abbildung 21: Scan Control Oberfläche
46
Abbildung 22: Einstellungsmöglichkeiten vor einem Scan
47
Abbildung 23: Ergebnis eines Target Scans
48
Abbildung 24: Vertex mit zugeordneter Passpunktnummer
49
Abbildung 25: Vergleich Standpunkte und Passpunkte/Targets
50
Abbildung 26: Aufbau einer Datenbank im Cyclone-Navigator
52
Abbildung 27: Aufbau der Koordinaten-Datei zur Georeferenzierung
53
Abbildung 28: Registration Editor nach Hinzufügen aller Scanworlds
54
Abbildung 29: Ergebnis der Registrierung – absteigend nach Fehlern sortiert
55
Abbildung 30: Gesamtmodell der Klosterkirche nach der Registrierung – isometrische Ansicht
57
Abbildung 31: Gesamtmodell der Klosterkirche nach der Registrierung – Ansicht von oben
57
Abbildung 32: Gesamtmodell der Klosterkirche nach der Registrierung – Ansicht von Norden
57
Abbildung 33: Unify-Befehl ohne Punkt-Reduktion
58
102
Abbildung 34: Menüleiste in AutoCAD 2010
61
Abbildung 35: Menüleiste in AutoCAD 2010 im Bereich 3D-Modellierung
61
Abbildung 36: 3D-Befehle zum Erstellen von Volumenkörpern
62
Abbildung 37: 3D-Gizmo
63
Abbildung 38: 3D-Befehle zur Bearbeitung von Volumenkörpern
63
Abbildung 39: ViewCube und Kompass
64
Abbildung 40: Visuelle Stile
65
Abbildung 41: Fenster zum Laden der Punktwolke in AutoCAD
68
Abbildung 42: Konstruieren einer Treppe
70
Abbildung 43: Einige verwendete Texturen
72
Abbildung 44: Tipps zur Texturierung in AutoCAD
73
Abbildung 45: Arbeitsoberfläche von Geomagic Qualify 7 mit Orgelmodell
75
Abbildung 46: Aufbau einer xyz-Datei
76
Abbildung 47: Eingelesene Punktwolke
77
Abbildung 48: Einstellungen für ein Oberflächen-Wrap
78
Abbildung 49: Vollständig vermaschtes Statuen-Modell
79
Abbildung 50: Assistent zum Löcherfüllen
80
Abbildung 51: Auswahl der verschiedenen manuellen Füll-Methoden
81
Abbildung 52: Empfehlung, das Loch flach zu füllen
82
Abbildung 53: Modell nach dem Schließen aller Löcher
83
Abbildung 54: Vergleich nicht optimiertes Modell (links) / optimiertes Modell (rechts)
83
Abbildung 55: Assistent zur Dezimierung der Anzahl der Polygone
84
Abbildung 56: Arbeitsoberfläche von Maxxon Cinema 4D mit Statuen-Modell
86
Abbildung 57: Vergleich zwischen dem texturierten Statuen-Modell und der Realität
87
Abbildung 58: Vergleich zwischen dem texturierten Orgel-Modell und der Realität
88
Abbildung 59: Arbeitsoberfläche von Autodesk 3ds Max 20009 mit Kirchen-Modell
89
Abbildung 60: Grundriss der Kirche mit erstelltem Kamerapfad (rot)
90
Abbildung 61: Zeitkonfiguration
91
Abbildung 62: Ausschnitt aus der Zeitleiste mit erstellten Keys
91
Abbildung 63: Grundriss der Kirche mit erstellten Lichtquellen (gelb)
92
Abbildung 65: Einstellungsmöglichkeiten zum Rendern
94
103
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Polygonzug Instrumentarium
23
Tabelle 2: Genauigkeit Leica 1101
23
Tabelle 3: Kalibrierungsprotokoll
24
Tabelle 4: Neupunktkoordinaten bei polarer Punktbestimmung
28
Tabelle 5: Ergebnisse Polygonzug
29
Tabelle 6: Koordinaten Polygonzug
29
Tabelle 7: Nivellement Instrumentarium
30
Tabelle 8: Genauigkeit Leica DNA03
31
Tabelle 9: Auswertung Nivellement
32
Tabelle 10: Abweichung der Nivellement-Höhen zu den Polygonzughöhen
32
Tabelle 11: Vergleich: Phasen-und Impulsscanner an den Beispielen ScanStation 2 und HDS6000
38
Anhang
Pläne:

Lageplan

Standpunkte

Passpunkte
Mediendateien:

Slideshow

Rundflug
3D-Modelle:

Cyclone Datenbank

AutoCAD Modell

Vermaschung
Messprotokolle:

Passpunktmessung

Polygonzugmessung

GeoSamos Auswertung

Koordinatenliste

Materialliste
Abkürzungsverzeichnis
3ds
Dateiformat in 3ds Max
Abb.
Abbildung
ASCII
American Standard Code for Information Interchange
avi
Audio Video Interleave
B&W
Black and White
bzw.
Beziehungsweise
c4d
Dateiformat von Cinema 4D
ca.
circa
CAD
Computer Aided Design
d.h.
das heißt
DHHN Deutsches Haupthöhennetz
dxf
drawing exchange format
Etc.
et cetera
GB
Gigabyte
G.K.
Gauß-Krüger
gsi
Geo Serial Interface
HDS
High-Definition Surveying
HFT
Hochschule für Technik
imp
Cyclone Datenbankdatei
max
Dateiformat in 3ds Max
MB
Mega Byte
mgon Milligon
NHN
Normalhöhennull
NN
Normal Null
P.
Pater
Pkt.
Punkt
ppm
parts per million
tga
Targa Image File
TP
Trigonometrischer Punkt
usw.
und so weiter
wrp
Geomagic Dateiformat
xyz
ASCII Koordinatendatei
z.B.
zum Beispiel
104
Literaturverzeichnis
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Wißner-Verlag, Augsburg Band 53 / 2007
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Stuttgart
Gruber, F.J. und Joeckel R. (2007): Formelsammlung für das Vermessungswesen, Teubner,
Stuttgart/Leipzig/Wiesbaden, 13. Auflage
Hildebrandt, M. (2008): Lebendige Steine - Baugeschichte und Baugeschichten der Erzabtei St.
Ottilien, EOS-Verlag, St. Ottilien, 2. verbesserte Auflage
Joeckel, R., Stober, M. und Huep, W. (2008): Elektronische Entfernungs- und Richtungsmessung und
ihre Integration in aktuelle Positionierungsverfahren, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg, 5., neu
bearbeitete und erweiterte Auflage
Luhmann, T. [Hrsg.] (2002): Photogrammetrie und Laserscanning: Anwendung für As-builtDokumentation und Facility-Management, Herbert Wichmann Verlag
Luhmann, T. [Hrsg.] und Müller, C. [Hrsg.] (2006): Photogrammetrie, Laserscanning, optische 3DMesstechnik: Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2006, Herbert Wichmann Verlag
P. Prior Claudius Bals OSB und P.Walter Sedlmeier OSB: Die Klosterkirche der Erzabtei St. Ottilien Herz-Jesu-Kirche der Missionsbenediktiner. St. Ottilien: EOS Verlag.
Schmidt, C. (2009): Archäologische Laserscanaufnahme; 3D-Modellierung, 3D-Vergleich, 3D-Plot, 3DAnimation, Bachelorarbeit, HFT Stuttgart
Scholz, F. und Thiel, S. (2009): Animation aus Laserscandaten mit Texturierung der Eberstadter
Tropfsteinhöhle, Bachelorarbeit, HFT Stuttgart
Sommer, W. (2009): AutoCAD 2010 und LT 2010: Zeichnungen, 3D-Modelle, Layouts, Markt + Technik
Verlag, München
Unbekannter Autor (2009): Klosterkirche zum Heiligsten Herzen Jesu - Erzabtei Sankt Ottilien, EOSVerlag, St. Ottilien, 1. Auflage
Unbekannter Autor (2000): Erzabtei St. Ottilien, EOS-Verlag, St. Ottilien
Urbach, A. S. (2009): Bauwerksdokumentation des Klosters Bebenhausen mittels terrestrischem
Laserscanning, Diplomarbeit, HFT Stuttgart
Wendt, V. (2009): 3ds Max 2009 Workshops, mitp
Wiedemann, A. (2004): Handbuch Bauwerksvermessung: Geodäsie, Photogrammetrie,
Laserscanning, Birkhäuser Verlag
105
Internetadressenverzeichnis
106
3ds-Forum:
www.3dmaxforum.de
(Dezember 2009)
Adobe Premiere:
www.adobe.com/products/premiere
(Januar 2010)
Autodesk:
www.autodesk.de
(November 2009)
CAD-Forum:
www.cad.de
(Dezember 2009)
Cinema 4D:
www.maxon.net/de/products/cinema-4d.html
(Dezember 2009)
Erzabtei St. Ottilien:
www.erzabtei.de/html
(November 2009)
Geomagic:
www.geomagic.com/de
(November 2009)
Leica Geosystems:
www.leica-geosystems.de/de/index.htm
(November 2009)
Missionsbenediktiner: www.missionsbenediktiner.de
(November 2009)
Kloster St. Ottilien:
www.ottilien.de
(November 2009)
Texturen:
www.bildburg.de
(Januar 2010)
www.3dxo.com
(Januar 2010)
107
Erklärung
Hiermit erklären wir, dass wir die vorliegende Bachelorarbeit selbstständig angefertigt haben. Es
wurden nur die in der Arbeit ausdrücklich benannten Quellen und Hilfsmittel benutzt. Wörtlich oder
sinngemäß übernommenes Gedankengut haben wir als solches kenntlich gemacht.
Stuttgart, den 01.02.2010
____________________________
____________________________
Unterschrift – Benjamin Eisenbeiss
Unterschrift – Johannes Obst
Gesehen:
Erstprüfer:
_______________
Datum
Zweitprüfer:
_______________
Datum
_____________________________________
Unterschrift – Prof. Dr.-Ing. W.-U. Böttinger
_____________________________________
Unterschrift – Prof. Dr.-Ing. W. Huep

Bachelorarbeit - Erzabtei St. Ottilien

Transcription

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