Moderne Verfahren für den Erhalt alter Gemäuer

6. Juni 2023

Der Erhalt historischer Denkmäler ist eine Verpflichtung der Gesellschaft gegenüber kommenden Generationen. Allein in Deutschland gibt es nach aktuellen Schätzungen ungefähr 1,3 Millionen Kulturdenkmäler. Das reicht von kleinen Einzeldenkmälern bis hin zu historischen Stadtkernen, die unter Denkmalschutz stehen.

Ein Drittel dieser kulturellen Schätze gilt als gefährdet oder als dringend sanierungsbedürftig. So müssen viele der rund 50.000 Kirchen und 25.000 Burgen, Schlösser und Herrenhäuser ständig gewartet, gesichert oder erneuert werden. Die genaue Kenntnis des baulichen Zustandes, der Maße und der farblichen Gestaltung von Baudenkmälern ist dabei eine wesentliche Voraussetzung für das Gelingen entsprechender Maßnahmen.

Moderne Technologien wie Laserscan- und Photogrammetrie-Verfahren spielen eine entscheidende Rolle bei dieser gesellschaftlichen Herausforderung. Diese innovativen Methoden ermöglichen es, Bauwerke in bisher unerreichter Genauigkeit zu dokumentieren, zu analysieren und so zu deren langfristigen Erhalt beizutragen.

Photogrammetrie und Laserscans revolutionieren den Denkmalschutz

Die Photogrammetrie, wörtlich übersetzt als „Messen aus Lichtbildern“, ist schon seit vielen Jahren ein essenzielles Werkzeug im Denkmalschutz. Diese berührungslose Methode nutzt die Kombination vieler Hundert oder Tausend Einzelphotos, um exakte Messungen an einem Gebäude vorzunehmen. Durch speziell ausgerichtete, überlappende Aufnahmen entsteht eine Datengrundlage, aus der räumlich auswertbare Informationen gewonnen werden.

Die Ergebnisse sind beeindruckend genau, mit einer Genauigkeit von nur wenigen Zentimetern, oftmals gar im Millimeterbereich. Mit der Photogrammetrie können aber nicht nur die Abmessungen von Bauten erfasst werden, sondern auch architektonische Details, Proportionen und gestalterische Elemente.

Auch die Laserscantechnologie trägt bereits in vielen Fällen zum Erfolg des Denkmalschutzes bei. Mit Laserscannern können hochauflösende, millimetergenaue 3D-Modelle historischer Gebäude oder kleinerer Einzel-objekte wie Statuen erstellt werden. So werden mit einem Laserstrahl Millionen oder gar Milliarden von Messpunkten auf der Oberfläche eines Bauwerks registriert. Die daraus resultierende 3D-Punktwolke dient als Grundlage für detaillierte Analysen und Rekonstruktionen.

Die hohe Genauigkeit des Laserscans ermöglicht es, kleinste Strukturen und Verzierungen festzuhalten, die mit bloßem Auge oft nicht sichtbar sind. Darüber hinaus ist es möglich, präzise Vermessungen von Innenräumen durchzuführen, was für Restaurierungsarbeiten von unschätzbarem Wert ist.

Akkurate 3D-Repräsentation der Realität

Auf der Grundlage von Laserscans und photogrammetrischen Aufnahmen können 3D-Punktwolken mit einer sehr hohen Punktdichte sowie genaue 3D-Modelle erzeugt werden. Sind diese richtig skaliert, so lassen sich vom Schreibtisch aus ohne den Mehraufwand einer Ortsbegehung verschiedenste Maße ermitteln. So kann beispielsweise die Länge eines Risses in einem alten Gemäuer gemessen werden oder der Umfang einer Stützsäule bestimmt werden.

Zudem eignen sich diese 3D-Daten ideal für realitätsnahe Darstellungen der echten Gebäude und Objekte im Computer. Mit einer entsprechenden Soft- und Hardware wie 3D-Brillen oder speziellen Bildschirmen können die aufgenommenen Daten sogar in 3D betrachtet werden.
Mit weiteren Arbeitsschritten können die 3D-Modelle auch für den Einsatz von Virtueller Realität (VR) bereitgemacht werden. Dann sind auch virtuelle Rundgänge durch historische Gebäude wie Kirchen und Museen möglich, ohne selbst vor Ort sein zu müssen.

2D-Projektionen für die Verwendung in CAD-Systemen

Das Arbeiten mit dreidimensionalen Daten stellt viele im Denkmalschutz tätige Büros und Behörden vor Herausforderungen. Aufgrund der großen Datenmengen und der 3D-Datenformate, ist die weitere Bearbeitung der Daten durch den Kunden daher manchmal nicht ohne Weiteres möglich.

In diesen Fällen werden die aus Laserscans und aus der Photogrammetrie gewonnenen dreidimensionalen Daten auf eine zweidimensionale Fläche projiziert. So entstehen beispielseweise Orthoansichten von Fassaden, Stützmauern oder Einzelobjekten. Dabei handelt es sich in der Regel um Bilddaten in den üblichen Standardformaten wie etwa JPEG oder TIFF.

Auch hier gilt, dass sich die Daten bei richtiger Skalierung hervorragend dafür eignen, um in CAD-Programmen Messungen vorzunehmen. So zeigt das Beispiel unten eine solche Orthoansicht einer historischen Stützmauer. Auf der Grundlage dieser Ansicht sowie der detaillierten 3D-Daten konnten Schnitte abgeleitet werden, die den zuständigen Experten dabei helfen, die Standsicherheit einzuschätzen und gegebenenfalls Sicherungsmaßnahmen zu konzipieren.

So tragen modernste Verfahren wie Laserscanning und Photogrammetrie entscheidend zum Erhalt von Denkmälern bei