Dez
13
2011

FARO Laser Scanner ermöglicht Änderungen an historischer Kathedrale in England

Im Südosten Englands, etwa 35 Kilometer außerhalb Londons, steht die Abtei von St. Albans. Grundriss und Struktur der Kathedrale stammen zu großen Teilen noch aus dem 11. Jahrhundert. Jedoch wurde die Kathedrale im Laufe der Zeit häufig umgebaut. Nun wurden Mittel- und Seitenschiffe mit einem Laser Scanner vermessen. Die so entstandene 3D-Dokumentation soll helfen, die Abtei auf die Bedürfnisse der heutigen Gemeinde anzupassen.

3D-Dokumentation der St. Albans Kathedrale

Die Abtei wurde im Jahr 793 gestiftet. Namenspatron ist der römische Soldat Alban, der erste christliche Märtyrer Englands. Im Mittelalter avancierte sie zu einem der reichsten und mächtigsten Klöster der britischen Inseln. Im 11. Jahrhundert entstand der normannische Bau der “Cathedral Church of St Albans”. Bis heute ist die Kathedrale noch eine wichtige Pilgerstätte für Gläubige aus dem ganzen Land. Gleichzeitig muss die Abtei als Veranstaltungsort den Ansprüchen der lokalen Gemeinde genügen. Die Gemeindeleitung entwarf daher Pläne zur Änderung des Mittelschiffs. Der Umbau sah eine Ver­größerung der Bühne, eine Überarbeitung der Sitzanordnung, sowie die Versetzung des Taufbeckens vor. Eine detaillierte 3D-Dokumentation per Laser Scanner lieferte die, für die genaue Planung erforderlichen, Informationen.

Laser Scanner mit besonderen Spezifikationen gesucht

Die Auftraggeber stellten weitere Bedingungen: Alle Elemente, die durch die potentiellen Änderungen betroffen waren, sollten vollständig erfasst werden. Das hieß, jede einzelne, im Boden des Mittelschiffs verankerte Steinplatte musste gescannt werden. Den Gemeindemitgliedern sollten mit einem virtuellen Rundgang, sowie einem Rundflug durch den oberen Teil der Kathedrale die geplanten Änderungen gezeigt werden. Die Aufgabe bestand also nicht nur darin, eine vollständige 3D-Dokumentation zu erstellen, sondern auch die Umbauten zu visualisieren. Zum Scannen wurde aus zwei Gründen der FARO LS880 Laser Scanner eingesetzt:

  1. Der Laser Scanner liefert dank seiner Dichte an Scanpunk­ten, Aufnahmen sämtlicher Details des Bodens.
  2. Der Laser Scanner liefert zudem gute Farbabbildungen der Umgebung. Für die Animationen werden diese auf die Scandaten gelegt.

Erschwerte Scanbedingungen durch Pilger

Während der Vermes­sungsarbeiten mussten die Führungen fortgesetzt werden. Man versuchte, einen möglichst großen Teil der 3D-Dokumentation der Kathedrale jeden Tag vor Beginn der Führungen durchzuführen und sich anschließend auf die oberen Bereiche, die für die Öffentlichkeit nicht zugänglich waren, zu konzentrie­ren. Diese Aufnahmen wurden auf den engen, erhöhten Verbindungsgängen, die sich hoch über dem Mittelgang befinden, sowie von der Orgelempore aus durchgeführt. Die Aufnahmen waren erforderlich, um die Informationen für den virtuellen Run­dflug zu vervollständigen. So entstanden ins­gesamt mehr als 70 volle 360°-Scans vor Ort.

Scanergebnisse vor Ort kontrolliert, im Büro überarbeitet

Während der Aufnahmen vor Ort wurden die Daten kontrolliert, um eine vollständige Erfassung sämtlicher Struktu­ren, sowie die einwandfreie Qualität des Bildmaterials zu gewährleisten. Im Büro wurden die 3D-Daten sorgfältig geprüft, registriert und in das korrekte Rastersystem eingegeben. Die gesamten Prüfungs-, Regis­trierungs- und Filtervorgänge bei der Arbeit mit den Daten wurden mittels FARO Scene vorgenommen. Die Scans wurden anschließend direkt in Pointools importiert und bearbeitet. Hierzu wurden die Daten be­reinigt, Menschen aus den Bildern entfernt und das Material so zugeschnitten, dass keine unnötigen Überlappun­gen zwischen den Scans entstanden.

Geplante Veränderungen am PC animiert

Die veranschlagten Änderungen wurden in einigen Bereichen mittels Editierung der Scandaten und im Fall des Taufbeckens dur­ch Versetzung an den neuen Standort an ei­nem Modell des vorgeschlagenen neuen Sockels vorgenommen. Einer der Stühle wurde mit Hilfe der Scandaten mo­delliert und an verschiedenen Stellen in der Kathedrale aufges­tellt, sodass die Anordnung dem neuen Layout entsprach. Anhand der anfänglichen Standardaufnahmen, wurde in Absprache mit den Architekten ebenfalls die neue Bühne samt Zugangsrampe modelliert. Abschließend wurden zwei Animationen, ein Rundgang und ein virtueller Rundflug produziert.

Fazit

Anhand der endgültigen Animationen wurden die Umbau­ten deutlich. Die Gemeinde konnte sofort die beabsichtigten Arbeiten erkennen und nachvollziehen. 3D-Dokumentation kann bei der Aufnahme von Strukturen und Artefakten ausgezeichnete Dienste leisten und die Ergebnisse können bei zahlreichen Anwendungen sehr wertvoll sein. Bei diesem Projekt wurde die Vielseitigkeit dieser Methode klar ersichtlich. Aus einem einzigen Datensatz konnten höchst detaillierte Pläne und An­sichten, sowie eine 3D-Visualisierung erstellt werden.

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