Eine Zeitreise mit Digital-Reality-Technologie

Die Qutub-Shahi-Gräber im Herzen Hyderabads, Indien, sind architektonische Wunderwerke und zeitlose Symbole für das reiche kulturelle Erbe der Stadt. Die Gräber aus dem legendären 16. Jahrhundert mit ihren majestätischen Kuppeln, aufwendig gestalteten Bögen und ihrem kunstvollen Mauerwerk erzählen die Geschichte eines vergangenen Zeitalters.

Im Zuge der Entwicklung Hyderabads zu einem geschäftigen Technologiezentrum und einer modernen Metropole hat die Bewahrung des kulturellen Erbes der Stadt an Bedeutung gewonnen, damit auch künftige Generationen sie schätzen und von ihr lernen können.

Hexagon ist sich der Wichtigkeit bewusst, das kulturelle Erbe für künftige Generationen zu bewahren, und übernahm es daher, in einem Pilotprojekt eine umfassende digitale Nachbildung der Qutub-Shahi-Gräber für die Regierung von Telangana in Indien zu schaffen. Die Initiative hat das Ziel, eine Diskussion über die Bewahrung des reichen kulturellen Erbes Indiens anzustoßen, und soll zugleich die datenreichen Fähigkeiten der Digital-Reality-Lösungen von Hexagon demonstrieren, um neue Wege im Denkmalschutz aufzuzeigen.

Der digitale Zwilling dieser Gräber erfasst nicht nur deren derzeitigen Zustand für Archäologen und Denkmalpfleger. Er ermöglicht es Besuchern zudem, künftig in ihre Geschichte einzutauchen, und schafft so eine neue Perspektive, wie unser kulturelles Erbe bewahrt werden kann.

Details zum Leben erwecken mit mehreren Sensoren

Mehrere modernste Sensoren und Softwarelösungen für die Umgebungserfassung wurden eingesetzt, die das Endergebnis durch ihre jeweils einzigartigen Fähigkeiten ermöglichten. Diese umfassten die Laserscanner Leica RTC360, Leica BLK360, Leica BLK2GO und Leica BLK2FLY sowie deren jeweiligen Feldsoftware-Apps für die augenblickliche Datenvisualisierung mit Rohdaten, die in Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS und Reality Cloud Studio, powered by HxDR verarbeitet wurden. Diese für ihre Präzision und Effizienz bekannten High-Tech-Instrumente wurden sorgfältig ausgewählt, um zu gewährleisten, dass die nahtlose Erfassung der 3D-Daten bei dieser Mission mit höchster Genauigkeit erfolgte.

Der autonom fliegende Laserscanner BLK2FLY mit moderner Hindernisvermeidung erwies sich als von unschätzbarem Wert beim äußerst präzisen Scannen von unzugänglichen Bereichen wie dem Kuppeldach des Grabs und anderen schwer erreichbaren Orten. Zu Erfassung der filigranen Details der vier Fassaden, wie die Arkadengänge mit ihren ornamentalen Motiven und die kleinen, mit floralen Mustern geschmückten Minarette, sowie des 40 Meter hohen Innenraums wurde der für seine überlegene Reichweite bekannte RTC360 eingesetzt. Mit dem sich durch seine kompakte Größe und leichtes Design auszeichnende tragbare bildgebende Laserscanner BLK2GO konnten dagegen mühelos umfangreiche kontextuelle Scans des Grabsockels und dessen Umgebung erstellt werden. Für die detaillierten internen Scans des Kellers wurde der BLK360 eingesetzt, der dort durch seine hervorragende Geschwindigkeit und Bildqualität überzeugte. Und mit dem vermessungstauglichen GNSS-RTK-Rover Leica GS18 I mit visueller Positionierung wurden zur Unterstützung des Projekts Bilder und Messpunkte der Stätte für die Georeferenzierung erfasst.

Diese für ihre Präzision und Effizienz bekannten modernen Instrumente erfassten 10,7 Milliarden Punkte und lieferten so 3D-Daten mit beispielloser Genauigkeit von selbst nur schwer erreichbaren Bereichen.

Daten in Möglichkeiten verwandeln

Die von unseren Instrumenten erfassten Rohdaten wurden zur Verfeinerung in Cyclone REGISTER 360 PLUS importiert. Irrelevante Daten wurden entfernt und präzise Punktwolkendateien generiert. Diese verfeinerten Daten dienten als Grundlage für die Erstellung faszinierender und immersiver 3D-Modelle in Reality Cloud Studio, powered by HxDR, unserer Cloud-nativen Plattform für digitale Realitäten. Diese Modelle sind ganz auf die Verbesserung von Erweiterte-Realität- und Virtuelle-Realität-Erlebnisse zugeschnitten.

Die weitere Reise – ein besseres Erlebnis des 3D-Zwillings

Das digitale Modell der Stätte wird datenbasierte Entscheidungen, Echtzeit-Analysen, Visualisierungen und Simulationen ermöglichen. 

In der nächsten Phase sollen Möglichkeiten erkundet werden, wie der digitale Zwilling durch die Schaffung immersiver Erweiterte-Realität- und Virtuelle-Realität-Erlebnisse weiter verbessert werden kann. Diese immersiven Erlebnisse werden es Besuchern ermöglichen, die Qutub-Shahi-Gräber auf eine völlig neue Art zu erleben und die Gräber möglicherweise sogar Betrachtern aus der ganzen Welt näherbringen. Zudem können sie Denkmalpflegern bei der Planung von Konservierungsprojekten unterstützen.

Der digitale Zwilling wurde in einem wichtigen Schritt im Rahmen des Hexagon-Projekts Digital Heritage for Smart Cities (Digitales Erbe für intelligente Städte) von Paolo Guglielmini, CEO von Hexagon AB, der Regierung von Telangana präsentiert. Guglielmini betonte die Wichtigkeit des digitalen Zwillings. Er demonstriere, wie zukunftsweisende Innovationen und Umgebungserfassungstechnologien dazu verwendet werden können, unsere wertvolle Verbindung mit der Vergangenheit zu schützen und zugleich intelligente Städte für die Zukunft zu schaffen.

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.“