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Caroline Y. Robertson-von Trotha
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Robert Hauser

Photogrammetrische Kulturgüterdokumentation: Technische Entwicklungen verändern Wahr-Nehmung, An-Schauung und Vor-Stellung von Bauwerken1

Hans-Peter Bähr

Texte intégral

  • 1 Kapitel 2.2. und 3 sind entnommen aus Bähr (2010), für den vorliegenden Text wurden sie verändert u (...)

1Photogrammetrische Kulturgüterdokumentation bedeutet die Verwendung von Messbildern bei der Bauwerksaufnahme. Thema des vorliegenden Aufsatzes ist die systematische Bewertung der dabei eingesetzten technischen Geräte und Methoden. Hierbei geht es nicht um eine Darstellung der Verfahren selbst, sondern um die Auswirkung der jeweiligen Werkzeuge auf die Produkte. In den vergangenen 200 Jahren sind insbesondere zwei Entwicklungssprünge herauszuheben: im 19. Jahrhundert die Fotografie und im 20. Jahrhundert die Digitaltechnik. Beides führt nicht nur zu veränderten Produkten, sondern verändert gleichzeitig Wahrnehmung, Anschauung und Vorstellung des dokumentierten Bauwerks durch den Menschen.

1. Einleitende Begriffsklärungen

1.1. Was sind Kulturgüter?

Abb. 1: Badische Neueste Nachrichten Karlsruhe, 26. März 2010, Ausschnitt aus der Titelseite

2Der sehr weit fassbare Begriff (vgl. Abb. 1) wird im vorliegenden Aufsatz beschränkt auf bauliche Objekte. Wodurch wird ein Gebäude zu einem ‚Kulturgut‘? Es wird dazu in seiner Eigenschaft als Repräsentant des Zeitgeistes einer Epoche. Auch Landschaften können zum kulturellen Erbe der Menschheit deklariert werden – sie werden dadurch aber keinesfalls zu Kulturlandschaften! –; doch bei baulichen Objekten handelt es sich ausschließlich um Produkte menschlicher Kreativität. Der Zeitgeist einer Epoche kann mit einiger Sicherheit nur rückwirkend bewertet werden. Dies erklärt auch, warum solche Bewertungen immer im Kontext der jeweiligen Zeit gesehen werden müssen. Es führte zu einer nicht hilfreichen akademischen Diskussion, wollte man ‚Kulturgüter‘ objektiv und allgemeingültig zu definieren versuchen. Es ist dies auch nicht die Aufgabe eines Ingenieurs, wenn er Bauwerke dokumentieren soll.

1.2. Was ist und wozu dient die Dokumentation von Kulturgütern?

3Kulturgüterdokumentation ist die zweckdienliche Beschreibung baulicher Objekte. ‚Zweckdienliche‘ Beschreibung ist das im Wortsinne ‚maß‘-gebende Ziel. Dies bedeutet, es gibt keine Dokumentation ohne einen Anlass und eine Absicht. Man darf eine Bauaufnahme daher auch nicht trennen von ihrem Zweck, vom Anlass und von der Absicht des Auftraggebers. Die systematische Dokumentation von Kulturgütern entwickelte sich im 19. Jahrhundert infolge eines romantisch-konservatorischen Zeitgeistes. So sagt Rüdiger Safranski über die Romantik: „Es erwacht ein mächtiges Heimweh nach der Vergangenheit“ (Safranski 2007). Dieser Trend zeigt sich im 19. Jahrhundert nicht nur in der Architektur, sondern in allen Bereichen der Kultur, man denke z.B. auch an die Gründung von ‚Konservatorien‘ durch Felix Mendelssohn Bartholdy (1843).

4Die Anlässe für Kulturgüterdokumentation und die daraus folgenden maßgebenden Ziele können sehr unterschiedlich sein. In der Praxis des Geodäten, des Vermessungsingenieurs, ergeben sie sich häufig im Zusammenhang mit geplanten Sicherungsoder Baumaßnahmen. Die Dokumentation dient dann Architekten und Bauingenieuren als Grundlage etwa für Planungen und statistische Berechnungen. Seltener handelt es sich um Bauwerksaufnahmen zum Zwecke baugeschichtlicher Forschung, deren Arbeiten ja weit über reine Dokumentation hinausreichen und die, wenn immer möglich, auf Originalpläne zurückgreift (vgl. Moosmüller 2010). Wegen großer Gefährdung von Kulturgütern in allen Teilen der Welt aufgrund militärischer Auseinandersetzungen, Natur- und Umweltkatastrophen oder rücksichtsloser Umsetzung von Stadt- und Regionalplanung entsteht weltweit ein enormer Bedarf an systematischer Kulturgüterdokumentation. Neuerdings eröffnet das Internet eine breite Plattform zum Einstellen von Kulturgütern auch für touristische Zwecke. Auch neuere Bestrebungen, Baudenkmale aus der musealen Ecke zu holen und neue Nutzungskonzepte zu entwerfen (vgl. Mazzoni 2010), erfordern als ersten Schritt eine umfassende Dokumentation.

1.3. Was ist Photogrammetrie?

5Unter Photogrammetrie versteht man bildgestützte Vermessung, also ein indirektes Messverfahren mithilfe von Bildern. Als Teil der Geodäsie gehört Photogrammetrie zur Gruppe der Ingenieurdisziplinen, deren Aufgabe ja darin besteht, (technische) Probleme zu lösen. Bezeichnenderweise hat aber ein Architekt, Alfred Meydenbauer, im 19. Jahrhundert im Zusammenhang mit einer Bauwerksvermessung das Verfahren ‚erfunden‘, den Begriff geprägt und umfänglich in die Praxis eingeführt, z.B. auch durch Gründung des Denkmälerarchivs ‚Preußische Messbildanstalt‘ (vgl. Meydenbauer 1896; Albertz 2009).

6Die Gegenstände photogrammetrischer Aufnahme unterliegen keinerlei Beschränkung, sie reichen vom Loch im Zahn über die Athener Akropolis bis hin zur Marsoberfläche. Das bekannteste und wichtigste Standardprodukt der Photogrammetrie aber sind topographische Karten.

Abb. 2: Befestigtes Indianerlager in Nordamerika. Die beiden Bilder sind identisch, nur um 180 Grad gegeneinander gedreht. Der Mensch sieht links einen Graben, rechts einen Wall (‚Reliefumkehr‘). Ohne Zusatzinformation ist es ist nicht möglich, festzustellen, ob es sich bei der Befestigung um einen Graben oder um einen Wall handelt; Quelle: Kalender ‚Fliegende Kamera‘

7Der vorliegende Aufsatz untersucht das Anwendungsprofil photogrammetrischer Bauwerksaufnahme im Kontext von Kulturgüterdokumentation mit besonderer Berücksichtigung technisch-wissenschaftlicher Entwicklungen und ihren Einfluss auf den Menschen. Die verwendeten Beispiele zur Bauaufnahme entstammen alle den Arbeiten des Instituts für Photogrammetrie und Fernerkundung (IPF) der Universität Karlsruhe. Das Institut hat seit seiner Gründung im Jahre 1960 über 100 kulturell bedeutende Objekte photogrammetrisch dokumentiert. Die Gegenstände variieren von einzelnen Skulpturen bis hin zu Großbauten und Ensembles wie das Heidelberger Schloss, das Markttor von Milet im Berliner Pergamonmuseum oder Gebäude in Pompeji (vgl. Ringle 2011).

2. Analoge Welt

2.1. Die Rolle von fotografischen Bildern bei Dokumentationen

8Die Erfindung der Fotografie – sie wird festgesetzt für das Jahr 1839 mit dem Vortrag von Nièpce vor der Académie Française über seine Experimente, Bilder durch Licht aufzuzeichnen – erlaubte die Erfassung der (Um-)Welt von bisher nicht dagewesener Qualität. Schnelligkeit (‚Momentaufnahme‘), Objektivität und Vollständigkeit zeichnen das neue Verfahren aus, welches erstaunlich schnell zur praktischen Umsetzung führt, sowohl wissenschaftlich-technisch als auch für die private Nutzung. Die genannten Eigenschaften prädestinieren fotografische Bilder generell für Dokumentationszwecke. Bei näherer Analyse der Eigenschaft ‚Objektivität‘ stößt man allerdings auf Einschränkungen, über die man sich im Klaren sein muss, wenn man mit Bildern arbeitet. Offensichtlich sind Zeit, Position und Aufnahmetechnik Freiheitsgrade von fotografischen Bildern, die auch zu Manipulationen missbraucht werden können. Auch lässt sich das Auge als Ausleger des menschlichen Gehirns bekanntermaßen relativ leicht täuschen (siehe dazu Abb. 2).

9Dies sollte jedoch nur in geringem Maße gelten, wenn seriöse Fachexperten fotografische Bilder bei ihrer Arbeit einsetzen. In allen Disziplinen ist heute das fotografische Bild als Informationsträger für Dokumentation nicht mehr fortzudenken.

10Ein Bauwerk an seinem Standort, in seinem Umfeld ist indes nicht vergleichbar mit seiner fotografischen Dokumentation. Diese ist etwas grundsätzlich anderes, was manchmal übersehen wird. Dabei ist das Objekt im Gelände nicht notwendigerweise informativer oder vollständiger als sein Abbild: Die Repräsentationen sind einfach verschieden, auch wenn den Abbildungen durch das Auge einerseits und durch das fotografische Objektiv andererseits dieselbe (Zentral-)Perspektive zugrunde liegt. Die unmittelbare Wahrnehmung eines Bauwerks in seiner Umgebung durch den Menschen ist also naturgemäß eine andere als die Betrachtung von Fotografien. Wahrnehmung ist in jedem Falle subjektiv. Sie ist die Abbildung des Angeschauten auf das individuelle Vorwissen des Betrachters. Marvin Minski führte die Metapher der „frames“ ein, um diesen kognitiven Prozess mit den Werkzeugen der Informatik zu beschreiben (Minski 1975).

2.2. Der Schritt vom Bild zum Plan: Stereophotogrammetrie

11Verschiedenartigkeit, im vorangegangenen Kapitel eingeführt für unmittelbare Anschauung eines Gebäudes versus mittelbare Anschauung durch Betrachtung von Fotografien, findet sich ebenfalls, wenn man Bilder und Pläne einander gegenüberstellt. Pläne (Strichzeichnungen, Vektordarstellungen, Karten, Grafiken etc.) sind zunächst (maßstabsgetreue) Entwürfe für die Ausführung von Bauwerken und existieren natürlich bereits Jahrtausende vor Erfindung der Fotografie. Diese Art von Plänen soll nicht Gegenstand der nachfolgenden Erörterung sein, sondern nur solche Pläne, welche nach Fertigstellung eines Bauwerks zu Dokumentationszwecken angefertigt werden.

12Alternativ existieren für die Herstellung von Plänen das konventionelle händische Aufmaß unmittelbar am Objekt und die photogrammetrische Aufnahme von Stereobildern und deren Auswertung. Ergebnis sind jeweils maßstabsgerechte Strichzeichnungen. Stereophotogrammetrie wurde Anfang des 20. Jahrhunderts entwickelt und hat sich zu einem Standardverfahren für die Anfertigung von Plänen zur Bauwerksdokumentation entwickelt (siehe dazu ‚Architekturphotogrammetrie‘, z.B. in Lacmann 1950; Schwidefsky 1954). Die großen Vorteile gegenüber der direkten händischen Bauwerksaufnahme sind offensichtlich: Trennung von Aufnahme und Auswertung, dadurch kurze Geländearbeit und Minimierung des Wetterrisikos; nicht vorhersehbare Nachmessungen in der Regel ohne weitere Geländearbeit; Entscheidung über die zu kartierenden baulichen Elemente im Team von Bausachverständigen und Photogrammetern im Labor anhand der vollständigen fotografischen Abbildungen. Letzteres ist unabdingbare Voraussetzung für ein Ergebnis, welches den Zweck der Aufnahme erfüllt. Der photogrammetrisch erstellte Plan ist konsistent und liefert ‚zweckdienliche‘ geometrische, semantische und grafische Qualität (also Genauigkeit, Vollständigkeit und Lesbarkeit).

13Wie die schon erwähnten Baugeschichtler so haben auch Denkmalpfleger Aufgaben zu erfüllen, die weit über Dokumentation von Bauwerken hinausreichen. Vieles davon kann die Photogrammetrie naturgemäß nicht leisten, was aber einige Baufachleute leider manchmal dazu verleitet, das Verfahren als solches kritisch zu bewerten (vgl. Petzet/Mader 1993). Aber entzerrte Bilder und grafische Pläne sind unabdingbare Elemente der Aufgaben, die auch in sehr komplizierten Fällen auf photogrammetrischem Wege meist eleganter und effektiver lösbar sind als mit einer archaischen händischen Aufnahme.

14Die Verschiedenheit von Bild und Plan ist offensichtlich eine radikale. Sie ist eine Folge des Zutuns des Menschen. Bei der Betrachtung des realen Bauwerks oder seiner Abbildung als Fotografie bleibt es dem Individuum überlassen, ob und wie bauliche Elemente wahrgenommen werden, ob z. B. eine Mauerfuge als zweckrelevant gesehen wird oder nicht. In einem Plan liegen solche Entscheidungen bereits kartiert vor. Ein Plan bewirkt daher nicht nur eine Generalisierung durch Fortlassen fotografischer Details, sondern er fügt auch semantische Details hinzu, etwa durch grafische Heraushebung zweckdienlich bedeutender Elemente.

Abb. 3: Casemate Nr. 9. Mauerwerk mit Deformationen im Schloss Heidelberg; Quelle: Ringle 2011

15Abbildung 3 stellt eine Mauerwerk-Fotografie ihrer photogrammetrisch kartierten Strichzeichnung gegenüber. Die Unterschiede sind offensichtlich und veranschaulichen die Ausführungen. Pläne sind also, anders als Fotografien, interpretierte Dokumentationen. Dies mag mit der Grund dafür sein, dass viele Bausachverständige bis heute gezeichneten Plänen den Vorzug vor Fotografien geben. Ein Mauerstein wird in dem Augenblick zu einem Mauerstein, wenn er gezeichnet vorliegt, und nicht etwa dadurch, dass ein Betrachter diesen in einem Bild ‚wahr-nimmt‘. Pläne liefern dem Betrachter nicht nur eine individuelle An-Schauung, sondern befördern eine objektive Vor-Stellung des jeweiligen Objekts jenseits jeder persönlichen Einschätzung.

16Das Argument, Pläne hätten gegenüber Fotografien den Vorteil eines konsistenten Maßstabs und enthielten daher die vollständige Geometrie des dargestellten Objekts, ist nicht schlüssig. Denn die Abneigung der Bausachverständigen trifft auch die (‚wahren‘) Orthophotos, also geometrisch entzerrte Bilder, welche Plänen kongruent sind (vgl. auch Deutsche Norm 2003). Dass dies trotz der erheblich höheren Kosten bei der Herstellung von Plänen der Fall ist, ist nicht unmittelbar verständlich. Auch das für die Bevorzugung von Plänen in der Vergangenheit häufig vorgebrachte Argument, der Druck von Halbtonvorlagen sei zu teuer, ist heute obsolet.

3. Digitale Welt

17In der Photogrammetrie unterscheidet man ‚numerisch‘ und ‚digital‘. Auch in der ‚analogen Welt‘ arbeitet man in der Regel seit Langem numerisch; so existieren für die photogrammetrisch auf analogem Wege hergestellten Strichzeichnungen und Orthophotos natürlich Koordinaten in einem lokalen oder übergeordneten terrestrischen System. Dies zeichnet die Photogrammetrie als geodätisches Messverfahren aus. Dabei ist es einerlei, ob Analog- oder Digitalrechner eingesetzt wurden.

18Der fundamentale Unterschied von analog/numerisch einerseits und digital andererseits besteht darin, dass die Messelemente, also die Bilder, im ersten Fall konventionelle Fotografien sind und im zweiten aus Rasterelementen (Pixel) einer digitalen Bilddatei zusammengesetzt sind. Digitale Bilddaten werden naheliegenderweise auch digital weiterverarbeitet, also mit Digitalrechnern und Software zur digitalen Bildverarbeitung.

3.1. Neue Werkzeuge müssen zu neuen Produkten führen

19Die Einführung digitaler Aufnahme- und Auswerteverfahren bei der Dokumentation von Kulturgütern, im vorliegenden Fall von Bauwerken, markiert einen radikalen Wechsel der bisherigen Werkzeuge. Es ist ein technologisches Gesetz, dass neue Werkzeuge notwendigerweise zu neuen Produkten führen müssen.

20Interessanterweise erfolgt der Wechsel in der Weise, dass in einem ersten Schritt versucht wird, mit den neuen Werkzeugen die alten Produkte herzustellen. Erst in einem zweiten Schritt erfolgt der Durchbruch zu innovativen Veränderungen. Dafür gibt es Beispiele in allen technischen Bereichen: Das Internet war zunächst ein praktischer Ersatz konventioneller Kommunikation (Post, Telefon, Fax etc.), bevor es dann zu einem umfassenden Werkzeug von Wissensgenerierung, Wissenspräsentation und Wissensvermittlung wurde. Das Handy mutiert vom mobilen Telefon zu einer Komponente im Internet. In der Geodäsie gibt es viele Beispiele für diese zweistufige Abfolge der Entwicklung nach Einführung neuer Werkzeuge. So waren digitale Geländemodelle in den 70er-Jahren zunächst ein Werkzeug zur Herstellung von Höhenlinien in topographischen Karten, ehe sie zur Herstellung von digitalen Orthophotos, von Stadtmodellen und schließlich zum Surfen in virtuellen Welten Verwendung fanden. Welches sind nun die neuen Produkte der digitalen Photogrammetrie? Dies ist, jedenfalls für die Aufgabe der Kulturgüterdokumentation, nicht einfach zu beantworten, weil der Prozess gegenwärtig abläuft und noch nicht abgeschlossen ist. In den folgenden Ausführungen wird versucht, laufende und zukünftige Entwicklungen mit Blick auf neue Produkte der Bauwerksdokumentation sowie ihre Folgen zu analysieren.

3.2. Standardisierung

21Das Geheimnis hinter jeder erfolgreichen technischen Entwicklung ist Standardisierung (vgl. Bähr 2000). Sie ist Voraussetzung für Massenproduktion zu akzeptablen Marktpreisen und so auch für nachhaltige Nutzung des Produkts. Als ein Beispiel sei die photogrammetrische Kartenherstellung genannt, bei der das Produkt, die ‚amtliche Karte‘, streng standardisiert ist und daher auch das Produktionsverfahren (Deutsche Norm 2003). Bei Kulturgüterdokumentationen handelt es sich aber in den meisten Fällen um Unikate. Eine Standardisierung ihrer Produkte ist daher schwierig, wenn nicht unmöglich. Jede Aufnahme hat ihre besonderen Bedingungen, weil die Objekte nur selten vergleichbar sind und auch der Zweck der Aufnahme stark variieren kann. Das Fehlen von Standards hat dazu geführt, dass Bauwerksaufnahme naturgemäß teuer ist; selbst mit der gegenüber händischer Messung preiswerten Photogrammetrie lässt sich kaum Geld auf dem freien Markt verdienen. Aus diesem Grunde verfügen alle photogrammetrischen Hochschulinstitute über Expertise auf dem Gebiet der ‚Architekturphotogrammetrie‘, und studentische Hilfskräfte sind dankbar für Mitarbeit am immer hochinteressanten Einsatz bei der Aufnahme von Kulturgütern (z.B. Kirsch 1987).

22Auch die speziellen Aufnahmekameras für die Architekturphotogrammetrie sind so unterschiedlich wie die aufzunehmenden Objekte. Anders als für die Luftbildphotogrammetrie ist eine Standardisierung praktisch nicht machbar.

23Wenn man von Unikaten zu Ensembles wechselt, wie für die Aufnahme brasilianischer historischer Städte vorgeschlagen wurde (vgl. Renuncio et al. 1998), ist Standardisierung prinzipiell möglich. Es muss jedoch festgehalten werden, dass die Durchsetzung innovativer digitaler Bildverarbeitung auf breiter Basis im Falle der Kulturgüterdokumentation aus den oben genannten Gründen nicht einfach ist, zumal konservative Auftraggeber meist konventionelle Produkte bevorzugen.

3.3. Von analog zu digital: ein Paradigmenwechsel

24‚Paradigmenwechsel‘ ist zu einem wohlfeilen Modebegriff verkommen, ohne dass meist dessen Bedeutung seriös untermauert wird. Nach T. S. Kuhn (1962) ist ein Paradigma eine konkrete Problemlösung, welche die Fachwelt akzeptiert hat. Es bedeutet einen radikalen Wandel von bisherigen Werten, Normen oder Modellen (‚wissenschaftliche Revolution‘). Der Schritt von der analogen Fotografie zur digitalen Bilddatei ist ein solcher Paradigmenwechsel, weil er schlussendlich den Menschen aus der photogrammetrischen Produktionskette eliminiert: Das Ziel digitaler Bildverarbeitung müssen automatische Verfahren sein, ohne Eingriff des Menschen. Die in der Software niedergelegten Modelle steuern dann die Auswertung. Die Entwicklung solcher Verfahren ist gegenwärtig international das große Thema der Bildverarbeitung (computer vision) und damit auch der photogrammetrischen Kulturgüterdokumentation.

25Es gibt noch eine zweite Begründung dafür, dass digitale Verfahren einen Paradigmenwechsel bedeuten. Diese steht auf den ersten Blick im Widerspruch zur ersten, welche sich ja als Folge der Eliminierung des Menschen aus der bisherigen Produktionskette ergibt. Die zweite Begründung heißt, dass digitale Bildverarbeitung zu einem Standardwerkzeug für alle Menschen wird. Bereits heute ist sie, z.B. im Zusammenhang mit digitaler Amateurfotografie, jedermann zugänglich. Vorbei die Zeiten, da nur ein Spezialist in der Lage war, eine photogrammetrische Bauaufnahme und deren Auswertung vorzunehmen. Jedermann, der über eine digitale Kamera und einen Rechner verfügt, ist prinzipiell in der Lage, digitale Bilder herzustellen und sie mit Low-Cost- und Public-Domain-Software zu bearbeiten. Vorbei die Zeiten, wo selbst Geodäsiestudenten Photogrammetrie nur als eine Art Geheimwissenschaft in ihrem eigenen Studienfach erlebten. ‚Jedermann‘, das bedeutet alle. Das ist das Gegenteil von der Einsicht, dass digitales Arbeiten zu Automation führt und letztlich den Menschen überflüssig macht.

26Dies ist eine paradoxe Situation. Aber sie ist interessanterweise vergleichbar mit einem Paradigmenwechsel par excellence, der Erfindung des Buchdrucks. Durch den Druck kamen Elemente von Massenfertigung, ja von ‚Automation‘ in die Produktionskette hinein, preisgünstige Herstellung von Büchern wurde möglich. Vorbei die Zeiten, da nur Spezialisten in der Lage waren, aufwendig händisch Kopien von Texten herzustellen. Solche Spezialisten waren nun aus der Produktionskette eliminiert; und gleichzeitig mit dem Wechsel der Werkzeuge fand das Produkt, der gedruckte Text, den Weg zu jedermann.

3.4. Beispiele

27Aus den in Kapitel 3.2. zusammengestellten Gründen ist Automation bei der photogrammetrischen Kulturgüterdokumentation bisher nur eingeschränkt realisiert, worauf noch weiter eingegangen werden wird. Aber auch ohne Automation im strengen Sinne bieten digitale Verfahren Alternativen, die mit den bisherigen Werkzeugen nicht oder nur mit extrem hohem Aufwand möglich waren.

3.4.1. Rekonstruktion statt Dokumentation?

28Das IPF arbeitet seit Jahrzehnten umfänglich in Italien und in der Türkei bei der Dokumentation antiker Bauwerke und archäologischer Arbeiten. Die Beschreibung der sogenannten ‚Casa del Principe di Napoli‘ in Pompeji war eines der Projekte und eines der ersten, bei welchem mit den Möglichkeiten digitaler Bildverarbeitung experimentiert wurde.

Abb. 4: Digitale Reproduktion von Wandfresken in Pompeji. Links: Original, rechts: automatische Entfernung von Rissen, Kontraststeigerung und Farbverbesserung; Quelle: Kirsch 1987

29Abbildung 4 zeigt ein Wandfresko in der ‚Casa del Principe di Napoli‘ in Pompeji. Die Aufgabe der Studentin Sabine Kirsch war, im Rahmen ihrer Diplomarbeit (Kirsch 1987) zu untersuchen, inwieweit mithilfe digitaler Bildverarbeitung analoge Fotografien der Fresken optisch ‚restauriert‘ werden können. Veränderungen von Farben und Kontrasten war damals vor 25 Jahren noch nicht Standard wie heute; das automatische Entfernen von Rissen ist es bis heute nicht.

30Zu unserem Erstaunen kamen die digital verbesserten Bilder bei den Baugeschichtlern und Archäologen nicht gut an. Unsere Rekonstruktion des Originalzustandes der Fresken wurde vielmehr als eine Art unstatthafte Manipulation angesehen. Wenn man auf den Zweck der Dokumentation damals zurückgeht, ist eine solche Reaktion durchaus nachvollziehbar. Etwas anderes wäre es heute, wenn man einen virtuellen Rundgang des im Jahre 79 n. Chr. zerstörten Pompeji für Touristen anfertigen wollte. Das Beispiel zeigt, wie der Zweck einer Kulturgüterdokumentation maßgebend sein muss für das Ergebnis und auch, wie dessen Betrachtung (Visualisierung) die Vorstellung vom Objekt beeinflusst.

3.4.2. Erweiterte Möglichkeiten der Darstellung mit digitalen Verfahren

31Automation ist sicherlich die letzte Stufe in einem digitalen Arbeitsprozess. Die erste Stufe bedeutet in der Regel lediglich eine verbesserte Darstellung der Dokumentation für Anschauungszwecke. Eine Histogrammoptimierung für optimale Betrachtung durch den Nutzer (enhancement) ist heute Standard. Ein nächster Schritt wäre die simultane Präsentation verschiedener Darstellungen eines Objekts. Auf die unterschiedliche Bewertung von Strichzeichnung und Fotografie wurde bereits eingegangen. Eine Fusion beider Darstellungen liegt nahe und muss notwendigerweise auf digitalem Wege erfolgen, um die Herstellungskosten akzeptabel zu halten.

Abb. 5: Detaildokumentation im Gläsernen Saalbau des Heidelberger Schlosses auf Grundlage eines digital erstellten Orthophotos. Die farbig angelegte Analyse des Restaurators zeigt die verwendeten Materialien; Quelle: Ringle 2011

32In Abbildung 5 ist ein Beispiel für eine solche Bildfusion zu sehen. Es handelt sich um einen Teil des Gläsernen Saalbaus des Heidelberger Schlosses. Fusioniert wurden hier ein digitales Orthophoto einer Wand mit Fensteröffnungen und deren Auswertung als Strichzeichnung mit Materialklassifizierung vom Restaurator. Diese Art der Darstellung bewahrt die Vorteile beider Alternativen, die des Vektorplans und die der digitalen fotografischen Rasterdatei. Der Zweck dieser speziellen Beschreibung ist, eine Dokumentation herzustellen, die zum Auffinden und zur Markierung von Schäden dienen kann sowie Hinweise für deren Beseitigung zu liefern in der Lage ist, wie in Abbildung 5 gezeigt. Das digitale Orthophoto als entzerrte Bilddatei ist die Voraussetzung dafür, dass die Vektordaten geometrisch exakt überlagert werden können.

Abb. 6: Burg Andlau im Elsass. Diese 3-D-Repräsentation zeigt eine Fusion konventioneller photogrammetrischer Bilder mit Laserscanning-Punktwolken; Quelle: Landes et al. 2007

33Wie schon im Beispiel des vorherigen Kapitels geht es bei der Bilddatenfusion um eine für den menschlichen Betrachter erweiterte Darstellung zur Wahrnehmung eines speziellen Themas, in diesem Fall Schäden am Gebäudebestand. Methodisch vergleichbar ist auch eine Fusion zur Dokumentation einer Zeitreihe, also die Visualisierung der Entwicklung eines Baubestandes. Beide Anwendungen zeigen gegenüber konventioneller Bauwerksdokumentation eine erweiterte Präsentation. Digitale Verfahren machen es also möglich, zusätzliche Informationen miteinzubringen, wodurch der Eindruck beim Betrachten vollständiger ist als bei einzelnen konventionellen Strichzeichnungen oder bei Fotografien. Auch dies ist ein Beispiel dafür, wie Anschauung die Vorstellung verändert.

3.4.3. Laserscanning, ein großer Schritt hin zur Automation

34Laserscanning wird auch als LIDAR bezeichnet wegen seiner Verwandtschaft mit RADAR. Beide Systeme basieren auf Laufzeitmessung von Impulsen, die von einer bewegten Antenne ausgesandt und nach Rückstreuung am Objekt von ihr wieder empfangen wird (zu Laserscanning vgl. Vosselman 2010). Laserscanning wird seit den 90er-Jahren sehr erfolgreich für Vermessungen eingesetzt, auch für die Bauwerksaufnahme. Als Ergebnis entsteht eine Punktwolke in der Größenordnung von vielen Millionen Punkten pro Bauwerk. Diese Punkte repräsentieren die Objektoberfläche und liefern unmittelbar 3-D-Koordinaten von hoher Genauigkeit im Millimeterbereich.

Abb. 7: Burg Andlau im Elsass. Automatische Extraktion von Flächen; Quelle: Schmitt/Vögtle 2009

35Das Verfahren tritt damit in Konkurrenz zur Stereophotogrammetrie. Anders als diese taugt eine Laserscanning-Punktwolke aber bisher noch nicht zur Dokumentation, wie wir sie gewohnt sind, sodass zusätzlich Fotografien oder Videos aufgenommen werden müssen. Eine Fusion von digitalen Bildern, welche konventionell Halbtöne und Farbe registrieren, mit Laserscanning-Punktwolken, welche das geometrische Gerüst beisteuern, liegt nahe und ist heute ‚Stand der Technik‘. Abbildung 6 liefert ein Beispiel dazu: Burg Andlau im Elsass wurde gemeinsam vom IPF der Universität Karlsruhe und Kollegen aus Strasbourg zu wissenschaftlichen Testzwecken parallel mit Photogrammetrie und Laserscanning kartiert (vgl. Landes et al. 2007). Die Abbildung zeigt das Ergebnis der Datenfusion, welches auf den ersten Blick einem fotografischen Bild ähnelt. Tatsächlich handelt es sich jedoch um eine vollständige 3-D-Dokumentation. Diese erlaubt nicht nur ein beliebiges virtuelles Begehen der Burg, sondern auch die vollständige Messung der Geometrie am Monitor.

36Automation als letzte Stufe im digitalen Arbeitsprozess (Kap. 3.4.2.) ist für das Laserscanning-Verfahren allein schon wegen der enormen Punktmenge unverzichtbar. Sie setzt an bei der Modellierung eines Bauwerks. Dies bedeutet die Zerlegung in grafische Elemente (‚Primitive‘), wie Kanten und Flächen, deren geometrische, topologische und semantische Attributierung sowie eine digitale Rekonstruktion des ursprünglich analogen Objekts. Alle genannten Schritte erfolgen automatisch, also ohne Zutun eines Operateurs. In Abbildung 7 wird das für die Burg Andlau am Beispiel der Zerlegung in ebene Flächen gezeigt (vgl. Schmitt/Vögtle 2009).

4. Die Zukunft: alles erscheint möglich

37Die Zukunft der Kulturgüterdokumentation wird nicht nur für Bauwerke, sondern allgemein von digitalen Aufnahme- und Auswerteverfahren geprägt sein. Wie an einigen Beispielen gezeigt wurde, führt das zu neuen Wahrnehmungsmöglichkeiten, verbunden mit neuen Anschauungen und folglich auch zu neuen Vorstellungen von den Objekten. Dies geschieht nicht in Konkurrenz zum konventionellen analogen Produkt, denn dieses ist ja aus der digitalen Datenbasis ebenfalls abrufbar. Automation macht Verfahren wirtschaftlicher, zumal das Werkzeug für Auswertung und Betrachtung, der Digitalrechner, heute jedermann zur Verfügung steht. Dokumentationen auf digitaler Basis sind darüber hinaus reicher als die konventionellen Strichpläne, indem sie erheblich mehr bieten als diese, wie etwa volle 3-D-Geometrie, Simultanbetrachtung von Bild und Strichkarte sowie virtuelles Begehen von Bauwerken.

38Dies alles bleibt nicht ohne Folgen für den Menschen, der ja Informationen über seine (Um-)Welt vornehmlich über seinen Gesichtssinn erfasst: „So fängt denn alle menschliche Erkenntnis mit Anschauungen an […]“ (Kant 1781, S. 604). Wie bereits in Kapitel 2.1. gezeigt, ist der menschliche Gesichtssinn jedoch durchaus unzuverlässig. Bauwerksdokumentation muss zweckbezogen vollkommen sachliche Information liefern. Mit digitalen Mitteln ist es jedoch nur ein kleiner Schritt hin zur Illusion und Fiktion (Science Fiction) der virtuellen Welten. Von hier ist es nicht weit zu bewusstseinsverändernder Manipulation, wie etwa durch das Metaversum Second Life (vgl. Bähr 2007).

Bibliographie

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Notes

1 Kapitel 2.2. und 3 sind entnommen aus Bähr (2010), für den vorliegenden Text wurden sie verändert und erweitert.

Table des illustrations

Légende Abb. 1: Badische Neueste Nachrichten Karlsruhe, 26. März 2010, Ausschnitt aus der Titelseite
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Légende Abb. 2: Befestigtes Indianerlager in Nordamerika. Die beiden Bilder sind identisch, nur um 180 Grad gegeneinander gedreht. Der Mensch sieht links einen Graben, rechts einen Wall (‚Reliefumkehr‘). Ohne Zusatzinformation ist es ist nicht möglich, festzustellen, ob es sich bei der Befestigung um einen Graben oder um einen Wall handelt; Quelle: Kalender ‚Fliegende Kamera‘
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Légende Abb. 3: Casemate Nr. 9. Mauerwerk mit Deformationen im Schloss Heidelberg; Quelle: Ringle 2011
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Légende Abb. 4: Digitale Reproduktion von Wandfresken in Pompeji. Links: Original, rechts: automatische Entfernung von Rissen, Kontraststeigerung und Farbverbesserung; Quelle: Kirsch 1987
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Légende Abb. 5: Detaildokumentation im Gläsernen Saalbau des Heidelberger Schlosses auf Grundlage eines digital erstellten Orthophotos. Die farbig angelegte Analyse des Restaurators zeigt die verwendeten Materialien; Quelle: Ringle 2011
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Légende Abb. 6: Burg Andlau im Elsass. Diese 3-D-Repräsentation zeigt eine Fusion konventioneller photogrammetrischer Bilder mit Laserscanning-Punktwolken; Quelle: Landes et al. 2007
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Légende Abb. 7: Burg Andlau im Elsass. Automatische Extraktion von Flächen; Quelle: Schmitt/Vögtle 2009
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Auteur

Studierte Geodäsie an der TH Hannover sowie an der TU Wien und war danach Referendar und Assessor des Vermessungsdienstes in Niedersachsen. Ab 1971 als Akademischer Rat zurück an der Universität Hannover am Institut für Photogrammetrie und Ingenieurvermessungen, promovierte er 1976 und habilitierte sich 1979 über Themen der Fernerkundung und der digitalen Bildverarbeitung. Anschließend wirkte er an der Bundesuniversität (UFPR) in Curitiba/Brasilien am Aufbau einer Doktoratsausbildung Geodäsie mit. Von 1983 bis zu seiner Pensionierung 2008 war er Leiter des Instituts für Photogrammetrie und Fernerkundung an der Universität Karlsruhe (TH). Von 1987 bis 1989 war er Dekan der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen und von 2001 bis 2003 kommissarischer Leiter des Instituts für Regionalwissenschaft. Während seiner aktiven Zeit in Karlsruhe vertrat er das Fach Photogrammetrie und Fernerkundung in Lehre und Forschung. Seit 1983 ist Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Hans-Peter Bähr Mitglied, von 1994 bis 2002 war er Vorsitzender der Deutschen Geodätischen Kommission bei der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (DGK).

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