Kölner Dom in 3D

MOB: Herr Perschbacher, wann und vor welchem Hintergrund wurde das Projekt „Digitaler Zwilling des Kölner Doms“ ins Leben gerufen und wie haben die Kölner Dombauhütte und Northdocks zusammengefunden?
Joachim Perschbacher: Wir erstellen seit über zehn Jahren im Auftrag diverser großer Chemiekonzerne millimetergenaue 3D-Rekonstruktionen. Durch die hohe Komplexität dieser Anlagen und die Ansprüche unserer Kunden haben wir eine weitreichende Expertise erarbeitet, diese Projekte von Datenerfassung, Prozessierung bis zur Ausspielung in den noch so ausgefallensten Datenformaten ganzheitlich durchzuführen.

Über private Kontakte bekamen wir 2019 die Möglichkeit, diese Expertise dem Kölner Dom zuerst mittels Virtual Reality (VR) zu demonstrieren und im Oktober 2019 eine erste Testbefliegung am Bauwerk durchzuführen. Nach Sichtung der ersten Ergebnisse wurde im April 2020 der Plan gefasst, eine vollständige 3D-Rekonstruktion des gesamten Kölner Doms zu erstellen.

Diese Rekonstruktion befindet sich nun in der letzten Arbeitsphase. Mit den letzten Befliegungen sollen noch verbleibende Lücken im Modell geschlossen und hochdetaillierte Aufnahmen der Fenster und des Strebewerkes gemacht werden. Der Abschluss der ersten vollständigen Rekonstruktion ist im dritten Quartal 2021 geplant. Das Projekt soll aber in einer kontinuierlichen Befliegung nach Bedarf z.B. nach Abschluss bestimmter Baumaßnahmen weitergeführt werden.

MOB: Was waren die bisherigen Herausforderungen bei der Digitalisierung des Doms und der damit verbundenen Erstellung eines interaktiven 3D-Modells?
Perschbacher: Eine besondere Herausforderung des Kölner Doms ist die exponierte Lage mitten in der Innenstadt, die die Drohnenbefliegungen abgesehen von den Genehmigungsverfahren gleichzeitig zu einem Zuschauerspektakel macht und dementsprechende Maßnahmen erfordert. Im Laufe der Befliegungen konnten wir unter Nutzung verbesserter Technik der Drohnen uns immer weiter von den Menschenströmen entfernen und steuern heute die Drohnen mehrheitlich von einem Gerüst in 45 Metern Höhe. Hilfreich ist auch, dass Drohnen von mehreren Piloten gleichzeitig gesteuert werden können.

Nach der Befliegung startet dann die Prozessierung, die für kleine Datenmengen mittlerweile sehr einfach geworden ist und sogar von Amateuren und Freizeit-3D-Begeisterten gut durchgeführt werden kann. Bei Flugabschnitten, die in mehr als 100.000 Fotos mit über 60 MB pro Aufnahme resultieren, stellt dies eine besondere Herausforderung dar. Hierbei hilft uns besonders unsere eigenentwickelte Software zum Sortieren und zur Auswahl der besten Fotos sowie zur automatisierten Farb- und Optikkorrektur.

MOB: Wie gestaltet sich die Überführung des 3D-Modells in eine Virtual-Reality-Umgebung?
Perschbacher: Die Überführung in VR ist nur eine von vielen Möglichkeiten, die gewonnen 3D-Rekonstruktion zu betrachten. Am Anfang steht immer ein Gespräch mit dem Kunden, um die Nutzung und damit die Qualitätsansprüche an das Modell festzulegen. Im speziellen Fall des Kölner Doms kommen neben dem reinen Betrachten der Daten in VR noch eine Reihe von speziellen Werkzeugen hinzu. Beispielsweise erstellten wir Funktionen für das Markieren und Dokumentieren von Schadstellen oder das Vermessen von Rissen. Hierbei setzt Northdocks auf seine Erfahrung mit dem Unreal Engine von Epic, um neben der Betrachtung auch speziell programmierte Funktionen für den Kunden bereitzustellen.

MOB: Inwieweit ist die Befliegung per Drohne automatisiert möglich?
Perschbacher: Befliegungen per Drohne können heute schon teilweise Automatisiert erfolgen. Bei der Aufnahme von großen Arealen oder Industriegebieten können Drohnen vollständig vordefinierte Strecken und Muster abfliegen. Dies geschieht in den meisten Fällen über eine Positionsbestimmung per GPS. Diese Art der Befliegung würde aber bestenfalls nur ein Übersichtsmodell des Kölner Doms ergeben. Um die hier in diesem Projekt gewünschten Genauigkeitsgrade zu erreichen, ist der Abstand zwischen Drohne und Dom eminenter Wichtigkeit und erfordert erfahrene Piloten. GPS als Steuerungs- und Lenkungselement ist bei einem Gebäude wie dem Kölner Dom nicht möglich. Abschattung verhindert einen durchgängigen GPS-Empfang.

Dies ist ein Artikel aus unserer Print-Ausgabe 5-6/2021. Bestellen Sie ein kostenfreies Probe-Abo.

Dennoch unterstützen die Entwicklungen der letzten Jahre in der Drohnentechnik die Piloten und erhöhen somit die Sicherheit und Qualität deutlich. Moderne Drohnen erlauben z.B. per Bilderkennung ein zentimetergenaues Entlanghangeln der Drohne an einem Gebäude. Der Pilot erhält damit ähnlich wie beim Einparken eines PKWs eine grafische Rundumsicht, die auch die Entfernung zum Gebäude in alle Richtungen anzeigt.

Bildquelle: Northdocks