HEIMAT DIGITAL / Bayern3D

Case Study

Der Kunde: Staat Bayern


Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung Bayern


Der Initiator hinter dem Projekt Heimat Digital ist der Staat Bayern in Gestalt des Bayerischen Staatsministeriums der Finanzen, für Landesentwicklung und Heimat und dem Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung Bayern.

Partner: 3D RealityMaps GmbH


Digitalisierung des geografischen Raums


Die Firma 3D RealityMaps hat sich auf die Satelliten- und Luft- Bildauswertung für die 3D-Modellierung von Städten und Landschaften spezialisiert.

Partner: Illustrated Architecture


Spezialisten für 3D-Laserscanning


Die Firma Fa. illustrated architecture ist Experte auf dem Gebiet Architektur und Dokumentation.


Logo des Landesamtes für Digitalisierung Bayern

Die Herausforderung


Bayerische Kulturschätze digital erlebbar zu machen und zu archivieren


Mit dem Projekt Heimat Digital ist das Ziel verbunden die vielfältige bayerische Landschaft sowie ihre historischen und kulturellen Denkmäler in einer bisher nicht gekannten Detailtreue in 3D zu rekonstruieren und damit interaktiv begehbar und archivierbar zu machen. Die Sehenswürdigkeiten von Bayern sollen dadurch digital erlebbar und somit einem noch breiteren Publikum zugänglich gemacht werden. Von der Bayerischen Schlösserverwaltung wurden zum Start vier Objekte ausgewählt: Das Schloss Neuschwanstein, das Schloss Linderhof, die Kaiserburg Nürnberg und das Könighaus am Schachen. Es folgten Modelle der Stadtresidenz Landshut, der Neuen Residenz Bamberg und der Residenz Würzburg.

Die Herausforderung war es diese Kulturgüter fotorealistisch und hochauflösend darzustellen, sowohl deren Außenansicht, als auch ausgewählte Innenräume. Dabei soll die Grenze zwischen virtuellem Modell und Realität aufgehoben werden. Das Besondere an diesen 3D Modellen ist es, dass Sie zu jeder Tageszeit und egal von welchem Ort über das Internet barrierefrei besucht werden können. Der Betrachter dieser Kunstschätze kann sich dabei völlig frei im Raum bewegen und so alle wertvollen Details entdecken. Ebenso spielt die Archivierung eine zentrale Rolle. Oftmals liegen für historisch bedeutsame Denkmäler keine detaillierten Aufzeichnungen vor, die eine Rekonstruktion ermöglichen würden. Nach Zerstörungen wie z.B. durch Unfälle oder Umweltkatastrophen wäre so ein erneuter, detailgetreuer Wiederaufbau nicht möglich.

Wir setzten uns bei dem Projekt den Anspruch eine einzigartige realitätsnahe, fotorealistische Darstellung der gesamten bayerischen Kulturdenkmäler zu schaffen, deren Qualität über Earth-Viewer wie z.B. Google Earth hinausgeht.

Die Lösung


Bei der photogrammetrischen Auflösung wurden für das Gebäudeinnere 0,5 bis 3 mm verwendet und für den Außenbereich 0,5 bis 3 cm. Durch den MultiSensor Ansatz wurde der klassische Laserscanner mit einem robotischen photogrammetrischen System kombiniert und fusioniert.

Neben den hochauflösenden Flächenkameras nutzen wir auch die Multicopter-(Drohnen-)Befliegung. Die gewonnenen Bilder können die relativen Aufnahmepositionen errechnen, aus denen dann über SGM die 3D-Modelle entstehen. Die Drohnenvermessung zeichnet sich dadurch aus, dass ausgestattet mit GPS-Steuerung und hochauflösenden Kamerasystemen, eine hohe Rekonstruktionsgenauigkeit möglich ist und komplexe Gebäude und Anlagen einfacher und schneller vermessen werden können.

Die von den Drohnen aufgenommenen Fotos werden dann weiterverarbeitet, um eine dichte 3D-Punktewolke des Gebäudes zu erhalten. Mit Hilfe dieser Punktewolke können dann alle Maße des Objekts mit hoher Genauigkeit berechnet werden.

Im nächsten Schritt wird aus der Punktewolke ein trianguliertes Netzwerk erstellt, das als Grundlage für die Texturierung dient. Diese Daten werden dann in die Echtzeitvisualisierungssoftware Unity übermittelt und können mit Hilfe dieser animiert werden. Zum Schluss werden noch Modellierungsfehler und Artefakte korrigiert sowie Beleuchtungsmodelle realisiert.


Gartensaal der Residenz Würzburg in VR
Kaisersaal der Residenz Würzburg in Virtual Reality
Weißer Saal der Residenz Würzburg in virtueller Realität

Ergebnisse


Um die Kulturschätze detailgetreu zu erfassen, nutzen wir Vermessungstechniken und 3D Rekonstruktionen mit den neuesten photogrammetrischen Verfahren sowie Laserscans. Die photogrammetrischen Verfahren sind so genau, dass selbst kleinste Details genau wiedergegeben werden.  Durch die WebGL-Technologie können den Betrachtern über das Internet ohne Plug-Ins diese 3D Modelle zugänglich gemacht werden.

Entstanden ist so ein ganzes Universum an Sehenswürdigkeiten, die man virtuell erleben kann. Es handelt sich über 30 Räume, die je nach Wunsch als (interaktive) 3D-Simulation (z. B. im Rahmen von Medienräumen), aber auch direkt über das Web erlebt werden können. Wahlweise ist auch ein Einsatz als Virtual Reality Anwendung möglich.

3D-Simulation des dritten Zimmers der Residenz Bamberg
Das erste Zimmer der Residenz Bamberg in Virtual Reality
Speisezimmer im Schloss Linderhof in VR
Thronsaal Schloss Neuschwanstein in der virtuellen Realität