Studierende berichten: Blockkurs 6. Semester 3D-Modellierung Quartier Bachletten in Basel

 … Daten, Daten und noch mehr Daten
Im Rahmen des zweiwöchigen Blockkurs zum Thema 3D-Modellierung erhielten wir die Aufgabe, Grundlagedaten für eine baukulturelle Studie innerhalb des Quartiers Bachletten in Basel dreidimensional zu erheben. Daraus sollen entsprechende Modelle und Visualisierungen generieret werden können. Es wurden dabei unterschiedliche Aufnahmemethoden wie terrestrisches Laserscanning, Drohnenbefliegungen und ein vom Institut eigens entwickeltes Mobile Mapping System (MMS) auf einem Rucksack verwendet (siehe 1. Abbildung).

Die Aufnahmen rund um das Quartier Bachletten erfolgten kinematisch mit dem BIMAGE-Rucksack, zu Fuss getragen oder als Aufbau auf einem e-Töffli. 

Die Bereiche bei der Pauluskirche und das Viadukt über die Birsig entlang der Viadukstrasse wurden zusätzlich mit einem RTC360 und einer ScanStation P20 gescannt. Um die terrestrischen Aufnahmen zu vervollständigen und einen wertvollen Blick von oben auf die Dächer zu gewinnen, wurde nahezu der gesamte Perimeter ebenfalls mit einer Drohne erfasst. Die Drohnenaufnahmen erfolgten durch Manuela Ammann vom Institut Geomatik der Fachhochschule Nordwestschweiz.

Weiter wurden GNSS-Messungen durchgeführt, welche für zweierlei Zwecken dienten. Zum einen mussten die MMS-Daten sowie die Drohnenaufnahmen an jeder Kreuzung auf Passpunkte gestützt und mit zusätzlichen Kontrollpunkten überprüft werden. Zum anderen, um die Scans der terrestrischen Laserscannern auf die globale Situation einzupassen. Dafür wurden die Standorte der Targets in den drei Dimensionen eingemessen. Zur Verfügung stand dafür ein RTK GNSS Emlid Reach.

Die Rekognoszierung des Gebiets und die Planung und Ausführung der Messkampagne erfolgte an den ersten beiden Tagen der Projektwoche.

An den restlichen Tagen des Blockkurs befassten wir uns mit der Auswertung, Bereinigung, Modellierung und Visualisierung der Daten. Hierfür kam eine Vielzahl unterschiedlicher Programme zum Einsatz.
Cyclone Register und Cyclone 3DR dienten dem Punktwolkenhandling der Laserscanning-Daten und der Generierung von Meshes. In Cyclone Register mussten die einzelnen Scans zueinander registriert und mit Hilfe der Targets georeferenziert werden. Anschliessend konnten im Cyclone 3DR die georeferenzierten Punktwolken bereinigt werden. Um Rechenaufwand zu reduzieren, wurde die Punktwolke mit einem Resampling ausgedünnt und auf den gewünschten Bereich zugeschnitten. Nachdem Störobjekte, wie zum Beispiel vorbeifahrende Autos, aus der Punktwolke entfernt wurden, konnte ein Mesh erzeugt werden.

Für die Auswertung der Mobile Mapping Daten wurden die Softwares Metashape Agisoft und Context Capture genutzt. In Metashape Agisoft wurden die mit GNSS erfassten Passpunkte in den einzelnen Bildern erfasst. Trotz Initialisierung des GNSS vor Beginn der Messkampagne, stimmten die Trajektorien überhaupt nicht. Das erschwerte den gesamten Auswerteprozess sehr, da keine brauchbaren Näherungskoordinaten der Bildaufnahmepositionen vorhanden waren. Trotzdem konnte in der Software Context Capture eine Punktwolke sowie ein Mesh eines kleineren Ausschnittes berechnet werden.

Um Visualisierungen zu generieren, wurden die Meshes in 3ds Max von Autodesk weiterverarbeitet. Nebst einfachen Schnitt-Ansichten in unterschiedlicher Höhe bietet die Software auch die Möglichkeit Animationen einer gesamten Szene zu rendern. Die gerenderten Einzelbilder konnten anschliessend mit der Software Adobe Premier Pro zu einem Video konvertiert werden.

Das Projekt erwies sich als sehr spannend, aber auch anspruchsvoll. Die Hardware geriet bei vielen Arbeitsschritten an ihre Grenzen. Milliarden von Punkten und über dreissigtausend Bilder brachten die Programme und PCs rasch an ihren Anschlag und führten zu langen Wartezeiten. Somit konnten nicht alle gewünschten Visualisierungen erstellt werden.
Nichtsdestotrotz blicken wir auf ein interessantes Blockprojekt zurück und hoffen, dass unsere Arbeit einen ersten Überblick schafft, was Basels Quartier Bachletten an spannenden Bauwerken und Baustilen zu bieten hat.

Autoren: Annabell Bauer, Jonas Brunner, Ramona Frei, Katja Müller, Pascal Salathé, Maria Grünenfelder, Studierende Bachelor in Geomatik im 6. Semester