Aus der Reihe Anwendungsbeispiele

Für das Museum für Ur- und Ortsgeschichte im Museumszentrum Quadrat Bottrop durften wir ein außergewöhnliches Digitalisierungsprojekt umsetzen: Rund 140 Quadratmeter einer eiszeitlichen Fährtenplatte sollten vollständig digital erfasst werden.

Die Besonderheit: Die originalen Fährtenplatten, die bereits vor mehr als 30 Jahren bei Bauarbeiten am Emscherklärwerk in der Welheimer Mark abgeformt wurden, beginnen nach Jahrzehnten zu zerfallen. Eine digitale Sicherung der Oberflächen und darauf erhaltenen Spuren sollte deshalb die Grundlage für die zukünftige Forschung schaffen.

Ein Negativ einer Fährte aus der Eiszeit wird professionell digitalisiert

Eine außergewöhnliche historische Quelle

Die Fährtenplatte ist wissenschaftlich besonders interessant. Auf der zusammenhängenden Fläche befinden sich rund 600 Tierfährten. Darunter finden sich Spuren von Tieren wie Höhlenlöwe, Wolf, Wollnashorn, Rentieren, großen Rindern und sogar einer Gans.

Damit ist die Fährtenplatte eine außergewöhnliche Momentaufnahme der damaligen Tierwelt im Emschertal. Für die Wissenschaft bietet sie die Möglichkeit, anhand der Spuren mehr über die Tiere, ihre Bewegungen und ihre Lebenswelt zu erfahren.

Unsere Aufgabe bestand darin, diese Informationen so vollständig und präzise wie möglich in die digitale Welt zu übertragen.

Lasse Gieskes startet eine Reihenbildaufnahme für einen 140 Quadratmeter 3D-Scan — Lasse Gieskes prüft Belichtung und Kameraeinstellungen vor der gesteuerten Reihenbildaufnahme

140 Quadratmeter – und kein gewöhnlicher Scan

Eine Fläche dieser Größe lässt sich natürlich nicht einfach mit einem handelsüblichen 3D-Scanner erfassen.

Die rund 13 Meter langen Fiberglasplatten stellten uns vor eine besondere Herausforderung. Deshalb haben wir für das Projekt einen eigenen Scanwagen mit Kameraslider konstruiert.

Damit konnte die Kamera kontrolliert über die Oberfläche geführt werden. Ziel war eine möglichst gleichmäßige Aufnahme der gesamten Fläche und damit eine lückenlose Grundlage für die spätere 3D-Rekonstruktion.

Insgesamt entstanden dabei 5.415 hochauflösende Einzelaufnahmen. Die Platten wurden dabei in definierten Abständen fotografiert, um auch kleinste Strukturen der Oberfläche zuverlässig zu erfassen.

Nie dagewesene Auflösung

Die eigentliche Aufnahme vor Ort dauerte drei volle Tage.

Der Ablauf war dabei genau organisiert: Mitarbeiter des Bauamtes Bottrop legten täglich 5 der insgesamt 15, bis zu 14 Meter langen Teilplatten aus. Anschließend wurden die Abdrücke durch einen Präparator fachgerecht gereinigt, bevor unsere Arbeit mit der fotografischen Erfassung beginnen konnte.

Gerade bei einem so großen Scanobjekt ist eine sorgfältige Vorbereitung entscheidend. Schließlich kam es hier darauf an, eine große Fläche mit einer Detailgenauigkeit zu erfassen, die man bisher nur von kleinen Objekten kannte.

Längst nicht alle Fährten sind kartografiert — Längst nicht jede Fährte ist erkannt und kartografiert

Große Ausstellungsstücke professionell Scannen

Der eigentliche Rechenaufwand kommt danach

Mit dem letzten Foto war das Projekt noch lange nicht abgeschlossen.

Aus den tausenden Einzelbildern mussten anschließend mithilfe spezieller Photogrammetrie-Software hochauflösende 3D-Daten berechnet werden. Dabei werden die einzelnen Aufnahmen miteinander in Beziehung gesetzt und zu einem dreidimensionalen Modell zusammengeführt.

Dieser Prozess ist deutlich zeitaufwendiger als die Aufnahme selbst und nahm, für die angestrebte Qualität mehrere Wochen Rechenarbeit in Anspruch.

Ein 3D-Scan altert wie guter Wein

Das fertige 3D-Modell ist dabei weit mehr als eine digitale Kopie.

Die Daten ermöglichen es, die Fährten unabhängig vom Original zu untersuchen und für zukünftige wissenschaftliche Fragestellungen zu nutzen, unabhängig von Luftfeuchtigkeit und Staub.

Ein wichtiges Ziel des Museums ist beispielsweise, die zahlreichen unterschiedlichen Tierfährten genauer zu identifizieren, den entdeckt und benannt wurden längst nicht alle.

Mit dem 3D-Scan und den Rohdaten könnte dies in Zukunft sogar zunehmend einfacher funktionieren, denn die Technik und Programme zur Auswertgung der hoch qualitativen Fotografien werden immer besser. Bald ermöglichen die bestehenden Fotos noch genauere Darstellungen und Betrachtungsmethoden als bereits heute.

Wenn 3D-Scan auf Geschichte trifft

Für uns ist dieses Projekt ein besonders schönes Beispiel dafür, was mit 3D-Scan möglich ist.

Wir arbeiten täglich mit modernen digitalen Fertigungstechnologien – häufig geht es dabei um Bauteile, Prototypen oder individuelle Konstruktionen. Bei diesem Projekt hatte die Technik jedoch eine ganz andere Aufgabe: Sie sollte etwas bewahren, das physisch langsam verloren geht.

Aus tausenden Bildern entsteht ein digitaler Datensatz, der die ursprüngliche Struktur der Fährtenplatte auch dann noch dokumentieren kann, wenn das originale Material irgendwann nicht mehr vorhanden ist.

So verbindet sich Ingenieurskunst mit Paläontologie, Archäologie und Geschichte.

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