Title: Visualisierung
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Visualisierung, Virtual Reality, 3D-Modell

Immer häufiger wird die bildliche Darstellung von Bauwerken und Monumenten gefordert, sei es als Ergänzung zu den traditionellen Formen der Ergebnispräsentation, wie Schnitt und Ansicht, oder als eigenständige Aufgabe. Da der Auftraggeber zunehmend Fragen zu der - sogar eventuell erst für einen späteren Zeitpunkt geplanten - Visualisierung stellen wird, wird dieses Thema hier wenigstens angerissen. Weil einige geodätische Aufnahmeverfahren bereits von Haus aus mit Bildern arbeiten, die eng verknüpft sind mit der Geometrie, ist der Geodät, besonders auch als Sammler und Bearbeiter von Geodaten, prädestiniert, auch Visualisierungsaufgaben zu übernehmen.

Der Begriff Visualisierung umschreibt als Oberbegriff die bildliche Darstellung von Objekten, sei es in einfachster photographischer Form oder als aufwändige Virtual Reality-Produktion.

Unter einer 3D-Modellierung versteht man die dreidimensionale Darstellung eines Objektes auf der Grundlage seiner Geometrie. Das dreidimensionale Drahtmodell enthält dabei nur die Konturen. Flächenansichten erlaubt das flächentexturierte, gerenderte Modell. Die Textur zur Flächenbelegung kann künstlich im Computer erzeugt sein; für eine weitgehend naturgetreue, eine sogenannte photorealistische Modellierung, benötigt man Photos als Textur. Dies sind praktisch Orthophotos von allen Flächen.

Soll ein Objekt dreidimensional dargestellt werden, so spricht man auch von Flächenrückführung. Größere Bauwerksflächen lassen sich im allgemeinen durch Regelflächen, hier Ebenen oder Zylinder, approximieren und im Zuge des Prozesses der Referenzierung von Passpunkten ausschneiden - dies ist das Vorgehen bei tachymetrischer Erfassung bzw. photogrammmetrischer Auswertung. Unregelmäßige Körper werden vorzugsweise durch ein engmaschiges Koordinatennetz dargestellt und die - ebenen - Maschen mit Bildmaterial gefüllt (Scannen mit Videosignal verknüpft, automatisches Matching in der Photogrammmetrie, Flächenapproximiation durch Regelflächen, Rendern).

Von Virtual Reality spricht man spätestens dann, wenn ein Modell unter verschiedenen Blickwinkeln betrachtet werden kann, und wenn so ein virtuell begehbarer Raum entsteht. Die Bewegungsbahn des Betrachters kann vorausberechnet sein oder aber, der Beobachter bestimmt selbst, wie er sich im Raum bewegt. Letzteres verlangt den höchsten Grad an Perfektion, denn das Modell muss aus jedem erlaubten Blickwinkel die gleiche Auflösung aufweisen. Die nachfolgende Tabelle gibt einen Einblick in Erscheinungsformen der bildlichen Darstellung und in die Anforderungen an die technische Realisierung. Der Umfang der Arbeiten muss, ausgehend vom geplanten Endergebnis, zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer mindestens so sorgfältig geprüft und festgelegt werden, wie dies im Zuge der Baudokumentation der Fall ist. Er ist im Pflichtenheft festzuhalten.


Grad der Bildbearbeitung

zunehmende Objektkomplexität 

Anwendungsbereich

Anforderungen an die Geometrie
unbearbeitet,
unwesentlich		 Photo des Bauwerks, Information
Werbung		 -
  • 360°-Panoramabild
  • sensitive Karte, Bild oder Panoramabild mit Panoramen verknüpft
 Bildverband, meist in Horizontalebene mit geringer Überdeckung
Entzerrung,  Orthophoto Fassadenansicht Restaurierung, Archivierung Texturierte Fläche mittels Strecken im Bild oder tachymetrisch bzw. photogrammmetrisch bestimmten Koordinaten, "Klötzchen- Geometrie"
kleinräumige Bildbeschneidung bzw. kleinpixelige Renderung von engmaschigen Koordinatennetzen 3D-Modelle 

Grobmodell

  • eines Bauwerks
  • eines Ensembles

Fein-Modell
(Drahtmodell / photorealistisches Modell) als Hüllkörper, begehbarer Innenraum, Bauwerk/ Monument 

Animation in Form von fly-/ walk-throughs, dabei Pfad

  • vorberechnet
  • freie Bewegung des Benutzers
 Gestaltungsplanung, Hintergrundmodell (kleiner Abbildungsmaßstab)

Virtual Reality für
Planer, Investor, Bauherr

Zur Entwurfsbeurteilung, Umweltplanung, Stadtplanung

Forschung (Artefakte), Wissensvermittlung, Medienarbeit, Unterricht, Öffentlichkeit
Einzelpunkte zur Flächenbegrenzung und Formbeschreibung bzw. Gitteraufnahme automatisiert, Flächenrückführung

freie Bewegung erfordert einen höheren Grad an Vollständigkeit

Problem der Darstellung der Raumbegrenzung, d.h. des nicht genauer betrachtbaren Außenraumes.
erhöhte Komplexität je nach Detaillierungsgrad Ensemble:
  • 3D- Kartenmodell,
  • 3D- Stadtmodell,
  • 3D-Landschaftsmodell

Abgesehen vom einfachen 360°-Panoramabild benötigt man in allen anderen Fällen Daten zur Bauwerksgeometrie. Liegt ein engmaschig gescanntes Koordinatenfeld vor, verknüpft mit zugeordneten Farbwerten, so ist das Modell daraus abzuleiten. Anderenfalls benötigt man als Textur zur Flächenbelegung entzerrte Photos. Die Entzerrung kann auf der Grundlage von Streckenmessungen bzw. anhand von Objektkoordinaten erfolgen.

Zur Erstellung von Fassadenansichten reicht es oft aus, Photos zu entzerren und abschnittsweise zur kompletten Ansicht zu montieren. Um ein begehbares 3D-Modell zu erstellen, sind die Bilder der dreidimensional vorliegenden Geometrie des Objektes zuzuordnen. Die eigentliche Modellbildung kann dann, z. B. für Modelle wie sie im Internet abzurufen sind, auf einfache Art und Weise über die Programmiersprache VRML (Virtual Reality Modelling Language) geschehen.

Die nachfolgende Tabelle enthält einige Adressen zum Themenkomplex Bildentzerrung und zur Erstellung von 3D-Modellen.


Anbieter 
Produktname 
Geometrie tachymetrisch/ Einzelstrecken 
Bündel-Block- Ausgleichung 
Einzelbild- entzerrung 
Internet-fähiges Modell (VRML) 
www.elcovision.com 
Elcovision 
 
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www.fokus-gmbh-leipzig.de 
metigo 
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www.ingenieurteam2.com 
Mobi 
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www.phocad.de 
PHIDIAS 
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www.kubit.de 
PhoToPlan 
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www.rsi.gmbh.de 
PhotoModeler 
 
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www.rolleimetric.de 
Rolleimetric 
 
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www.ruhr-uni-bochum.de/ geodaesie 
TOTAL 
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X 
 
 
 
 
 
 

Der Geodät als Auftragnehmer für Architektur- und Bauvermessung darf sich dem Aufgabenfeld Visualisierung mit seinem wachsenden Auftragspotenzial nicht verschließen; er darf sich nicht auf die Erfassung der Geometrie zurückziehen.


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