Autonomes Laserscanning schafft immersive Einblicke in das reiche Erbe der historischen Citadelle de Besançon

Hoch über der Stadt Besançon im Osten Frankreichs erhebt sich die Citadelle de Besançon aus dem 17. Jahrhundert mit ihren verwitterten Mauern, die eine über 400-jährige reichhaltige Geschichte beherbergen. Erbaut wurde die Citadelle von dem Militärarchitekten Sébastien Le Prestre de Vauban hoch auf dem Berg Saint-Étienne, wo sie sich über vier Hektar erstreckt. Diese UNESCO-Weltkulturerbestätte hat Kriege, Belagerungen und den Zahn der Zeit überstanden. Heute beherbergt sie vier Museen, darunter einen zoologischen Park.

Bei einem innovativen Projekt der französischen Regierung in Zusammenarbeit mit Capture4Cad kommt modernste Umgebungserfassungs-Technologie zum Einsatz, mit der die Citadelle de Besançon zum Leben erweckt und ihre Geschichte für zukünftige Generationen bewahrt wird. Hugo Parent, Leiter der Abteilung für Kulturerbe bei Capture4Cad, ist ein Experte für dieses Gebiet und hat zuvor bereits bestimmte Abschnitte der Citadelle gescannt. Er wurde vom französisichen Kulturminister damit beauftragt, ein 3D-Modell der gesamten Citadelle zu erstellen. Ziel des Projekts ist, eine Version der Citadelle aus dem 17. Jahrhundert in erweiterter Realität (Augmented Reality) als Erlebnis für die Besucher zu erstellen, wobei die Daten auch zum Erhalt dieses UNESCO-Weltkulturerbes beitragen werden.

Geschichte aus dem 17. Jhr. scannen: die Herausforderungen

Nicht nur die Größe der Anlage bedeutete eine enorme Herausforderung, sondern auch ihre komplexe Struktur verlangte, dass das präzise Scannen aus der Luft, am Boden und sogar durch Tunnel hindurch und auf dem Grund eines 128 Meter tiefen Brunnens erfolgen musste.

Große Teile der Citadelle sind nicht zugänglich, wodurch der Erhalt der bereits maroden Anlage erschwert wird. Aufgrund von Felsen und hohen Mauern ist die Wallanlage zudem nicht zu erreichen. Außerdem musste das Scannen des Geländes außerhalb der Öffnungszeiten für Besucher stattfinden und auch die Tiere im Zoo durften nicht gestört werden.

Angesichts des Projektumfangs, nämlich der Erstellung eines Modells der Citadelle, das ihr Erscheinungsbild im 17. Jahrhundert für die Besucher erlebbar macht, mussten diese Herausforderungen bewältigt werden, um die gesamte Anlage mit hoher Genauigkeit zu erfassen.

Die autonomen Technologien von Leica Geosystems bieten eine breite Palette idealer Lösungen.

Capture4Cad konnte diesen Herausforderungen mit den Umgebungserfassungs-Scannern aus dem BLK Autonomy-Portfolio von Leica Geosystems direkt begegnen.

Der autonome fliegende Scanner Leica BLK2FLY wurde zur Erfassung kleinster Details der Wälle, Dächer und Mauern der Citadelle sowie der unzugänglichen oberirdischen Strukturen eingesetzt, um so eine 3D-Punktwolke zu erstellen. Dank des BLK2FLY konnte Hugo die zu Fuß unzugänglichen Bereiche aus der Luft erfassen, wobei die fortschrittliche Hindernisvermeidungs-Funktion des Scanners dafür sorgte, Beschädigungen oder Beeinträchtigungen der komplexe Anlage zu vermeiden. Der einfache Aufbau und Einsatz erlaubte Hugo zudem, die für das Scannen verfügbare Zeit ohne Besucher auf dem Gelände optimal zu nutzen.

Für das Scannen im Brunnen nutzte Hugo den mobilen Scanner Leica BLK ARC, der während des stetigen Absenkens auf den Boden in 128 Metern Tiefe ein hochpräzises Scannen ermöglichte. Der BLK ARC wurde ebenfalls auf dem autonomen Roboterträger von Boston Dynamics installiert, damit das Gelände der Citadelle gescannt werden konnte. Durch die Festlegung einer Scanbahn, so dass der BLK ARC selbstständig die Daten erfassen und eine 3D-Punktwolke erstellen konnte, waren nur minimale menschliche Eingriffe nötig.

Abschließend wurde der handgeführte Leica BLK2GO für das Scannen entlang des umfangreichen Tunnelsystems verwendet. Der Roboterträger war in diesem Teil der Citadelle nicht erlaubt, um Störungen der auf dem Gelände lebenden Tiere zu vermeiden. Daher war für die Erstellung des Modells die gesamte Palette der BLK-Lösungen von Leica Geosystems unerlässlich. Die Verwendung des BLK2GO bedeutete, dass keine Zeit ungenutzt verstrich, denn während der Bewegung durch den Tunnel wurde fortlaufend gescannt, anstatt dass einzelne Scans eingerichtet werden mussten. Die SLAM-Technologie zeichnet den Weg des Benutzers durch den Raum auf und erfasst Bilder und maßgenaue Punktwolken in Echtzeit ohne Unterbrechungen.

Mit den Leica BLK-Lösungen können alle erfassten Daten nahtlos direkt in die branchenführende Cyclone-Punktwolken-Verarbeitungssoftware Leica REGISTER 360 PLUS und Leica Cyclone 3DR hochgeladen werden. Eine weitere Software aus der Hexagon-Produktfamilie, Immersal SDK, wird zur Erstellung des Augmented-Reality-Modells verwendet. Capture4Cad entschied sich bei diesem Projekt speziell für die Lösungen und integrierte Software von Leica Geosystems, da der gesamte Arbeitsablauf damit mühelos durchzuführen ist.

Das Erlebnis der Citadelle de Besançon in 3D

Das Projekt wird im nächsten Jahr mit der Erstellung eines Modells der Citadelle zum Entstehungszeitpunkt fortgesetzt, so dass die Besucher auch dies mit erweiterter Realität erleben können.

Durch die digitale Erfassung der Citadelle in ihrem gegenwärtigen Zustand wird eine Basis für zukünftige Veränderungen im Rahmen von Denkmalschutzarbeiten geschaffen. Der digitale Zwilling bietet eine Zeitmarke der Citadelle, anhand derer Scans, einschließlich der in der Vergangenheit erfassten, verglichen werden können. Außerdem kann das 3D-Modell Daten für Denkmalschutzprojekte liefern, damit Architekten und Konservatorenteams die für Wartungsarbeiten, wie beispielsweise den Gerüstbau und die Zugangsplanung, benötigten Informationen haben. Das Modell wird ebenfalls den Rettungsdieseten für ihre Planungen und die öffentliche Sicherheit zur Verfügung gestellt.

„Ohne die Technologie von Leica Geosystems wäre für uns die beeindruckende Dokumentation dieser wichtigen Stätte nicht möglich gewesen“, erklärt Hugo Parent, Leiter der Abteilung für Kulturerbe bei Capture4Cad. „Autonomes Laserscanning bedeutet nicht nur, dass wir die Citadelle in ihrem gegenwärtigen Zustand erfassen konnten, sondern auch eine immersive Erfahrung der Geschichte dieses Geländenes für Besucher über viele Jahre.“