Großmaßstäbige Planerstellung sowie Konzeptentwicklung und Realisierung eines wirklichkeitsnahen dreidimensionalen Gebäudemodells

Autor: Andreas Firsching, Christian Moldan, Hans Rumpfinger
Titel: Großmaßstäbige Planerstellung sowie Konzeptentwicklung und Realisierung eines wirklichkeitsnahen dreidimensionalen Gebäudemodells
Art: Diplomarbeit
Jahr, Nr.: 1998, #346
Betreuer: Dipl.-Ing. Stefan Rudig, Dipl.-Ing. Jens Czaja (TU München, LfG)

 

Aufgabenstellung

Innerhalb der letzten Jahre kam es im Innenbereich des Stammgeländes der Technischen Universität München zu größeren Baulichen Veränderungen. Das Staatliche Vermessungsamt München hat die bestehende amtliche Flurkarte entsprechend fortzuführen und diese zugleich auf eine digitale Grundlage zu stellen. Es ist Aufgabe der Diplomarbeit, in Absprache mit dem Vermessungsamt das amtliche Festpunktfeld zu verdichten und, darauf aufbauend, den gesamten Gebäudekomplex einschließlich der Topologie detailliert aufzunehmen. Mit Hilfe des Programms LISCAD der Firma Leica Geosystems sind großmaßstäbige Pläne und Koordinatenlisten zu erstellen. Außerdem sind digitale Daten im Format der digitalen Flurkarte (DFK-Bayern) abzuleiten. Diese Unterlagen erhält das Vermessungsamt. Die gewonnen Daten und Informationen sollen anschließend als Grundlage für eine dreidimensionale Modellierung des gesamten Gebäudekomplexes dienen. Um ein möglichst realitätsnahes Modell zu erreichen, sind die Fassaden zu photographieren, die gescannten Bilder über Passpunkte zu entzerrensowie die Dachformen zu modellieren. Mit hilfe des Programmes 3D-StudioMax der Firma Autodesk sind die Vektor- und Rasterdaten in einem 3D-Modell zu vereinigen und innerhalb einer gerenderten Animation zu visualisieren.

Kurzfassung

Für das gesamte TU-Stammgelände wurde ein neues Festpunktfeld angelegt und vermarkt. Nach der Netzmessung mittels Tachymetrie und Nivellement wurden die Messdaten aufbereitet und in einer 3D-Netzausgleichung die Koordinaten bestimmt. Basierend auf dieses Grundlagennetz im amtlichen GK-System erfolgte die Einmessung der einzelnen Gebäude sowie Passpunkten für die Bildentzerrung der dabei photographierten Fassaden. Der erstellte Katasterplan enthält insgesamt 3.686 Einzelpunkte und deckt eine Fläche von ca. 80.000 m² ab. Zum Datenaustasch mit dem Vermessungsamt musste noch ein Konverter programmiert werden, der die im DXF-Format vorliegende Daten in das verlangte DFK-Format der digitalen Flurkarte umsetzt. Für die dreidimensionale Darstellung wurde der Grundriss generalisiert, da ein großer Detailreichtum nicht zwingend erforderlich war. Zunächst wurde ein einfaches Blockmodell (LOD 1) erzeugt, welches dann durch die konstruktion von Dachflächen erweitert wurde (LOD 2). Die einzelnen Fassaden des Blockmodells wurden anschließend mit den entzerrten Fotos "beklebt". Am Ende der Arbeit wurden Bildflüge über und durch das TU-Areal gerendert. Aufgrund der immensen Datenmenge von ca. 180 entzerrten Bildern im 3D-Modell wurden die Anforderungen an die Rechenleistung mit einem Doppelprozessor Pentium III Computer mit 1 Gigabyte Arbeitsspeicher für die Berechnung des gerenderten 3D-Modells bewältigt.

Fazit

Probleme bereiteten die unterschiedlichen Beleuchtungen von nebeneinander liegenden Fassaden, die zum Teil an verschiedenen Tagen fotografiert wurden. Die Helligkeit konnte auch durch Methoden der Bildbearbeitung nicht vollständig angeglichen werden. Als weiterführende Arbeiten wäre eine Steigerung des Detailreichtums sowie die zuvor genannte Bildbearbeitung denkbar.