Katalanische Kultur in 3D

Kataloniens lange und reiche multikulturelle Geschichte findet ihren Ausdruck in den historischen Artefakten und Bauten, die überall in der vielfältigen Region erhalten geblieben sind. Das katalanische Kulturministerium will diesen kulturellen Schatz aus Kirchen, Fabriken, Palästen und mehr nicht nur erhalten, sondern der Öffentlichkeit auch bekannter machen, und machte sich daher daran, im Denkmalschutz neue Ansätze zu wagen.

Das daraus resultierende Projekt Giravolt nutzt die 3D-Digitalisierung, um das kulturelle und historische Erbe Kataloniens für jedermann zugänglich und erlebbar zu machen. Das Team des Giravolt-Projekts nutzt Laserscanning-Technologien von Leica Geosystems, um historische Stätten in Katalonien mittels hochgenauer räumlicher Daten und Bilder in 3D-Modelle zu verwandeln. Ergänzt um weitere Medien ermöglichen diese es, historische Orte neu zu erleben. Kollaborationen mit Künstlern, Wissenschaftlern und Restaurierungs-Spezialisten ermöglichen es dem Projekt, einen genauen Datensatz zu erfassen, der die Vergangenheit bewahrt und zugleich den Ausgangspunkt für künftige Sanierungsarbeiten und interaktive Bildungsangebote bildet.

Durch 3D-Digitalisierung Geschichte bewahren und Kultur fördern  

Die Ziele des Giravolt-Projekts sind ehrgeizig und vielseitig. Das Team des Giravolt-Projekts nutzt 3D-Laserscanning-Technologie, um eine Vielzahl verschiedener historischer und kultureller Stätten und Artefakte in Katalonien zu erfassen, darzustellen und zugänglich zu machen: von einer Klosteranlage aus dem 12. Jahrhundert über Statuen aus der Renaissance bis hin zu einer Zementfabrik aus dem 20. Jahrhundert und vieles mehr.

Darüber hinaus hofft das Team, dass es die Lehre, die Erforschung und die Auseinandersetzung mit dem Kulturerbe Kataloniens mit wissenschaftlichen und künstlerischen Techniken fördern und durch das Verbinden verschiedener Medien die Einbeziehung der Öffentlichkeit verbessern kann. Und ebenso wichtig: Giravolt nutzt die erfassten Daten zudem zur Bewertung historischer Gebäude, um zu ermitteln, ob eine Sanierung notwendig ist und wie dringend diese zu erfolgen hat.

Das Projekt Giravolt nutzt in seinen 3D-Modellen Anmerkungen, wie diese oben, die eine Reproduktion der romanischen Wandmalereien in der zum UNESCO-Weltkulturerbe erklärten Kirche Santa María in Taüll in Vall de Boí identifiziert – Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

Lluis Gonzalez ist Laserscanning-Spezialist und leitet die Bemühungen des Ministeriums für Kulturerbe der katalanischen Landesregierung, das Kulturerbe der Region digital zu erfassen, und hat für das Giravolt-Projekt bereits viele historische Stätten gescannt. Er erzählte uns mehr über ihre Mission, die technischen Prozesse und Scan-Strategien sowie die weiteren Ergebnisse dieser wichtigen kulturellen Arbeit.

 Gonzalez führt in der Cova de La Font Major einen Scan durch, einem großen Höhlensystem, das sich in 3,5 Kilometer lange Gänge verzweigt , in denen Gravuren und andere prähistorische Spuren menschlicher Anwesenheit gefunden wurden. – Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

„Ziel des Projekts ist es, der allgemeinen Öffentlichkeit 3D-Modelle zugänglich zu machen, Daten für Forschung und Lehre über alle Bildungsebenen bereitzustellen sowie es uns zu ermöglichen, Schäden zu analysieren und zu entscheiden, mit welchen Maßnahmen diese Orte am besten erhalten werden können“, so Gonzalez über die verschiedenen Verwendungszwecke ihrer Punktwolken.  

Details sind alles: Scan-Strategien 

Angesichts der vielfältigen Verwendungszwecke und Zielgruppen dieser digitalen Daten ist es für das Giravolt-Projekt wichtig, dass die historischen Stätten präzise und in allen Einzelheiten erfasst werden. Dies erfordert eine sorgfältig geplante Herangehensweise. Gonzalez ist verantwortlich dafür, diese Scan-Strategien festzulegen und umzusetzen.

„Es ist wichtig, den Ort umfassend zu dokumentieren und ein Gebäude zum Beispiel aus verschiedenen Winkeln aufzunehmen, sodass wir eine detaillierte Punktwolke erstellen können“, erklärt Gonzalez. „Bevor wir ein Gebäude scannen, führe ich eine visuelle Inspektion durch, um die Scan-Strategie festzulegen, zu der auch gehört, wie viele Stationierungen wir benötigen.“

In der Praxis entspricht dies 40-60 Scanpositionen für kleinere Gebäude und 200 und mehr Scans für größere Strukturen. Darüber hinaus können nach Überprüfung der ersten Erfassungen weitere Scans erforderlich sind, um Datenlücken zu füllen oder Daten zu optimieren.

Die Hardware-Fähigkeiten sind entscheidend, damit diese Planung in die Tat umgesetzt werden kann. Gonzalez nutzt seit mehr als fünf Jahren Laserscanning-Technologien von Leica Geosystems und scannt die verschiedenen historischen Stätten derzeit mit dem Leica RTC360. Der RTC360 ist ein tragbarer Scanner, der Millionen von Punkten pro Sekunde zusammen mit 360-Grad-Bildern erfassen kann und es erlaubt, Scans im Feld vorabzuregistrieren. Er ist somit für das hochgenaue Kulturerbe-Scannen, das Gonzalez vornimmt, ein effektives Werkzeug.

Jedes Projekt wird zudem in Abschnitte unterteilt, der zunächst einzeln erfasst und verarbeitet wird, bevor zum nächsten übergegangen wird. Auf diese Weise führen sie Scans durch, verarbeiten die Daten und erfassen bei Bedarf zusätzliche Daten oder nehmen Korrekturen vor.

Im Rahmen des Giravolt-Projekts wurden die Fassade und Innenräume des Palau Moja erfasst, einem prächtigen Palast aus dem 18. Jahrhundert in Barcelona, der sich durch barocke und französisch-neoklassizistische Elemente auszeichnet. – Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

207 Stationierungen: Eine Zementfabrik mit dem Leica RTC360 scannen

Für die vor kurzem durchgeführte Erfassung der Zementfabrik Asland aus dem frühen 20. Jahrhundert, einer sich über mehrere Ebenen erstreckenden, heute teilweise baufälligen Struktur, waren 207 Stationierungen erforderlich. Dies zeigt, wie wichtig es ist, den Scan-Prozess strategisch anzugehen, damit der tatsächliche Zustand eines solch weitläufigen Bauwerks präzise erfasst werden kann.

Die im Jahr 1901 erbaute Zementfabrik Asland war das erste industrielle Zementwerk in der Region und ist somit ein gutes Beispiel der reichen Industriegeschichte Kataloniens. In die bergige Landschaft hineingebaut sowie angrenzend an einen Fluss, um die Vorteile der Wasserkraft nutzen zu können, galt die Fabrik zu ihrer Zeit als außerordentlich effizient. Elemente wie bogenförmige Öffnungen und gewölbte Dächer tragen zudem zu ihrem ästhetischen und architektonischen Reiz bei. 

Die Erfassung der mehrstufigen Architektur der riesigen Zementfabrik erforderte das Kriechen in engen, statisch unsicheren Räumen.
– Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

Die Fabrik, die 1975 ihre Türen schloss, im Anschluss jedoch teilweise saniert und 1992 als Zementmuseum Asland wiedereröffnet wurde, war für Gonzalez eine der spannendsten Erfassungen, die er bisher im Rahmen des Giravolt-Projekts durchführen durfte. Mit ihren engen Fluren und gefährlichen, strukturell beeinträchtigten Räumen stellte sie eine besondere Herausforderung dar. Dank der Kompaktheit und hohen Genauigkeit des RTC360 war Gonzalez in der Lage, selbst diese schwierigen Räume mit der erforderlichen Vollständigkeit zu erfassen.

Sobald die gesammelten Daten vollständig verarbeitet wurden, werden sie nicht nur als 3D-Modelle auf der Website des Giravolt-Projekts und auf SketchFab verfügbar gemacht, sondern auch zur Analyse für künftige Erhaltungsmaßnahmen genutzt.

Punktwolken-Darstellung der Zementfabrik Asland, die die prachtvolle Architektur und zugleich den derzeitigen maroden Zustand veranschaulicht.
– Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

Post-Processing für mehrere Zwecke

Nach den ersten Erfassungen und der ersten Verarbeitung unterziehen Gonzalez und sein Team die Punktwolken verschiedenen Post-Processing-Verfahren, um sicherzustellen, dass die Daten zur Anzeige und Analyse bereit sind.

„Wir importieren die Daten und bereinigen die Punktwolke, bevor wir die Farbe in Leica Cyclone REGISTER 360 Plus oder Leica Cyclone CORE für komplexere Verarbeitungsaufgaben ausgleichen“, erklärt Gonzalez. „Danach können wir die endgültigen Ergebnisse wie Zeichnungen oder 3D-Modelle in Angriff nehmen.“

Punktwolken-Perspektive der Reales Colegios in Tortosa, einem wichtigen Gebäudekomplex der Renaissance, der Handel, Lehre und Religion vereinte. – Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

Sie erstellen zum Beispiel Videos mit Durchflügen durch die Punktwolke oder verschmelzen Punktwolken mit Bildern, um verschiedene Winkel und strukturelle Perspektiven darzustellen. Zudem exportieren sie Punktwolken in 3D-Modelle in einem Viewer und erstellen Netze mit Leica Cyclone 3DR und anderer Umgebungserfassungssoftware. Nachdem sie die 3D-Netze eingefärbt haben, laden sie sie auf SketchFab hoch, das eine einfache Möglichkeit bietet, Modelle mit der Öffentlichkeit zu teilen.

Außerdem stellt Giravolt seine Daten Wissenschaftlern und Pädagogen zur Verfügung, die ihre eigenen Ergebnisse mit ihnen erstellen dürfen: „Wir möchten, dass Professoren und Lehrer diese umfangreichen Datensätze für ihre eigenen Recherchen nutzen oder Aktivitäten entwickeln. Aus diesem Grund ist Leica TruView ein wichtiges Werkzeug. Es ermöglicht ihnen, auf die dichte Punktwolke zuzugreifen“, sagt Gonzalez. 

Über den Erhalt hinaus: Punktwolkendaten ermöglichen Sanierung und öffentliche Einbindung 

Ein weiterer wichtiger Aspekt des Giravolt-Projekts ist es, Bemühungen um Sanierung und Wiederinstandsetzung zu unterstützen.

„Nachdem ich die Umgebung mittels Laserscanning erfasst habe, nutze ich die Daten, um bei Entscheidungen über künftige Maßnahmen, die für diese Kulturstätten erforderlich sind, zu beraten“, so Gonzalez weiter.

Die hochgenauen, detailreichen Daten ermöglichen es ihm, Architekturzeichnungen anzufertigen und komplizierte Analysen wie die Bestimmung von Wand- und Dachflächenverformungen durchzuführen.

Ihre derzeitige Arbeit im Zusammenhang mit der Dokumentation des Klosters Reial Monestir Santa Maria de Santes Creus, einer Zistersienserabtei aus dem 12. Jahrhundert, in der über die Jahrhunderte Mitglieder des Königshauses der Region ihre letzte Ruhestätte fanden, zeigt an nur einem Projekt die Bedeutung und Wirkung ihrer Mission. Das Kloster hatte im Laufe seiner Geschichte viele adelige Wohltäter, dank derer es fortlaufend erweitert wurde, bis es im 18. Jahrhundert zu der weitläufigen Klosteranlage im gotischen Stil geworden war, die es noch heute ist und die Stein um Stein 400 Jahre Kultur und Geschichte umfasst. 

Eine detaillierte Architekturzeichnung des Klosters Santes Creus, ermöglicht durch hochgenaue Scandaten.
– Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

Gonzalez und sein Team erfassten das Kloster mittels Scanning und Photogrammetrie und verwendeten die Daten anschließend dazu, das Schadensausmaß und die Art der erforderlichen Sanierungsarbeiten zu ermitteln. Das Kloster ist derzeit für drei Jahre teilweise geschlossen, damit die Sanierung durchgeführt werden kann. In der Zwischenzeit bietet Giravolt der Öffentlichkeit eine Möglichkeit, mit diesem symbolträchtigen Ort trotz geschlossener Türen in Verbindung zu bleiben.

Ihre Punktwolken tragen zu einer immersiven Dokumentation der historischen Stätte bei und ermöglichen es der Öffentlichkeit, den Sanierungsprozess über die Jahre virtuell anzuschauen und zu verfolgen. Sobald die Sanierungsarbeiten abgeschlossen sind, werden sie das Kloster erneut scannen, sodass ein vollständiger Datensatz der Anlage zur Verfügung steht und der Umfang der Sanierung erlebt werden kann. 

Dieses mit Anmerkungen versehene 3D-Modell des Klosters Reial Monestir Santa Maria de Santes Creus bietet einen virtuellen Spaziergang durch die Anlage, bei dem Besucher die gotische Architektur aus dem frühen 14. Jahrhundert im Detail erkunden können.  – Quelle: Kulturministerium der katalanischen Landesregierung

„Viele Menschen, die das Material, das durch Umgebungserfassung erstellt wird, zum ersten Mal sehen, sind von den Ergebnissen überwältigt und denken, dass sie atemberaubend sind. Politiker sehen die 3D-Modelle und überlegen, wie sie sie nutzen können, um mehr Menschen zu den kulturellen Stätten zu bringen und für sie zu interessieren“, so Gonzalez.

Die Digitalisierung des kulturellen Erbes Kataloniens durch das Giravolt-Projekt hat auf diese Weise viele spürbare, positive Auswirkungen und trägt entscheidend dazu bei, die katalanische Kultur zu würdigen, zu bewahren und mehr Menschen zugänglich zu machen.