Digitalisierung der historischen Burg Odawara in Japan mit Artec Jet, Ray II & Leo

Von Paul Hanaphy

3D-Scanner

Herausforderung: Die Erfassung eines riesigen historischen Geländes, einschließlich jedes Details von Innenhöfen und Gebäuden bis hin zu einer Zugbrücke und einzelnen Nieten an Burgtoren.

Lösung: Artec Jet, Artec Ray II, Artec Leo, Artec Twins

Ergebnis: Eine einzige, zusammenhängende Punktwolke, die das gesamte Gelände abdeckt. Größtenteils wurde mit Artec Jet gescannt, wobei einzelne Bereiche mit Artec Ray II und Leo besonders präzise erfasst wurden. Der resultierende hochauflösende Datensatz lässt sich in 3D erkunden und eignet sich daher ideal für virtuelle Museumsführungen sowie eine kontinuierliche Überwachung, um den Erhalt der berühmten japanischen Burg Odawara über die Jahrhunderte zu sichern.

Warum Artec 3D? Der äußerst wendige Artec Jet findet in einem Rucksack Platz und ermöglicht es den Nutzern, sich beim Arbeiten mühelos durch die Umgebung zu bewegen. Ganze Szenen können innerhalb von Minuten aus Bodennähe erfasst werden, einschließlich hoher Strukturen aus einer Reichweite von bis zu 300 Metern. Artec Ray II und Leo wiederum bieten eine noch höhere Genauigkeit für Anwendungen wie Langzeitüberwachung, Schadensbewertung und Sanierung.

Der Eingang zur Burg Odawara, aufgenommen mit Artec Jet und 3D-Mapping.

Burg Odawara: Ein Tor zu Japans Vergangenheit

Die Burg Odawara wurde vor mehr als 500 Jahren, während der Kamakura-Zeit, erbaut – einer Epoche, die für das Aufkommen der Samurai und Japans ersten Shogun bekannt ist.

Entsprechend reich an Geschichte sind die imposanten Mauern der Anlage: Auf einem Hügel gelegen und von einem Wassergraben umgeben, verfügt die Burg über starke Befestigungsanlagen und war daher über Generationen hinweg begehrt und umkämpft. Zwischen 1561 und 1590 wurde Odawara dreimal belagert, und im Laufe des folgenden Jahrhunderts wechselte das Bauwerk mehrfach den Besitzer – und veränderte seine Form, da verschiedene Herrscher der Burg ihren jeweils eigenen Stempel aufdrückten.

Das Erbe der Burg Odawara war jedoch zeitweise schwer zu bewahren. Zwischen 1703 und 1853 wurde die gesamte Anlage durch mehrere Erdbeben bis in ihre Grundmauern erschüttert. Und die Meiji-Regierung des späten 19. Jahrhunderts ordnete die Zerstörung aller feudalen Bauwerke an, sodass die Burg größtenteils abgerissen wurde.

1938 wurden die Überreste der Burg Odawara zum Kulturerbe erklärt und nach und nach wiederaufgebaut. Doch über die Jahre blieb sie ein empfindliches Zeugnis der Geschichte, das ständiger Restaurierung bedarf. Aus diesem Grund entschied sich das Supportteam von Artec 3D – das sich kürzlich im Rahmen einer Handelsmission in Japan aufhielt – die gesamte Anlage mit Hilfe von Artec Jet, Artec Ray ll und Artec Leo zu digitalisieren und so ein wichtiges Wahrzeichen der japanischen Geschichte dauerhaft zu erhalten.

Ein ganzes Schloss in wenigen Minuten erfassen

Als die Techniker die Burg erreichten, wurde ihnen sofort das Ausmaß der bevorstehenden Herausforderung bewusst. Einst eine der größten Festungsanlagen des mittelalterlichen Japans, erstreckt sich der äußere Verteidigungsring der Anlage über stolze neun Kilometer. Da Burg Odawara zudem ein nationales Denkmal ist und den Besuchern offensteht, waren auf dem Gelände viele Menschen unterwegs.

All dies bedeutete, dass Geschwindigkeit und Präzision für ein Gelingen entscheidend würden. Andererseits wäre es durchaus möglich gewesen, das Gelände mit einem LiDAR-System und einem auf einem Stativ montierten Ray II zu erfassen, indem man dieses an verschiedenen Stellen der Festung positioniert hätte. Dies hätte jedoch extrem viel Zeit in Anspruch genommen – insbesondere, da Doppelscans erforderlich geworden wären, um sich bewegende Objekte zu entfernen. Der Einsatz von Artec Jet versprach daher, deutlich unkomplizierter zu werden.

Artec Jet-Scan des Tempels im Herzen der Burg Odawara.

Nach Befestigung des Geräts an einem Rucksack konnte die Burg „zu Fuß“ gescannt werden: Ein touristisch anmutender Spaziergang über das Gelände reichte aus, um die gesamte Umgebung zu erfassen. Die Fernsteuerungs-App von Artec Jet lieferte derweil in Echtzeit Bilder des sich aufbauenden Scans, sodass dem Team kein Detail entging – im Vergleich zu Scannern mit geringerer Reichweite war die Zeitersparnis letztendlich enorm.

„Artec Jet scannt linear. Benötigt man zwei Minuten zum Gehen, dauert auch der Scan zwei Minuten – die Komplexität der Szene spielt dabei kaum eine Rolle“, erklärt Keynan Tenenboim, 3D-Scanning-Experte bei Artec. „In der gleichen Zeit, die Leo für zwei bis drei Wände benötigte, scannte Ray II ein Gebäude und Jet digitalisierte eine ganze Burg. Die Kombination von Ray II und Leo erwies sich als ideal für schwer zugängliche Bereiche und ermöglichte die Erfassung detaillierterer Bilder von Mauern, Tor und Innenhof.“

Das Dreamteam: Artec Jet, Ray II und Leo

Natürliche Gegebenheiten wie Bäume, Flüsse und größere angrenzende Flächen liefern oft wertvolle Kontextinformationen, müssen aber nicht mit höchster Genauigkeit erfasst werden. Artec Jet eignete sich perfekt, um den Hintergrund zu erfassen, eine durchgehende Punktwolke zu generieren und die interessantesten Merkmale des Geländes zu verbinden: historische Mauern, kunstvolle Dächer und die Innenhöfe rund um die Burg.

Die Reichweite von Jet von 300 Metern machte den Einsatz von Leitern oder Gerüste überflüssig. Es gelang, die innere Struktur vom Boden aus zu erfassen, ohne dass es andere Besucher überhaupt bemerkten. Anders als Ray II, der von statischen Standpunkten aus scannt, konnte Jet auch in schwer zugängliche Bereiche manövriert werden. Beide Scanner sind zwar weniger präzise als Leo – doch genau deshalb ist es für optimale Ergebnisse ratsam, Datensätze zu kombinieren.

Die Punktwolkendaten von Artec Jet (dunkelblau), Artec Ray II (hellblau) und Artec Leo (grau) wurden im Sinne einer hohen Detailgenauigkeit auf jeder Skala zusammengeführt.

In unserem Fall wurde Ray II eingesetzt, um den Innenhof und das Tor zu scannen, während Leo kleinere Details wie den beengten Bereich hinter dem Eingang erfasste. Der handgeführte 3D-Scanner eignete sich auch hervorragend, um eine nahegelegene Mauer zu erfassen. Wie Sie auf dem Scan unten entnehmen können, wurden feine Details wie Fliesenmuster, Inschriften und das Mauerinnere in einem einzigen Scan erfasst.

„Dieses Projekt eignete sich perfekt, um die Vorteile aller drei Scanner zu demonstrieren“, fügt Tenenboim hinzu. „Die Burg wäre für Leo ungeeignet gewesen, und auch Ray II passte nicht wirklich. Es gab keinen geeigneten Standpunkt, von dem aus wir die Fassade aus 100 Metern Entfernung hätten erfassen können – doch dank der Reichweite von Jet konnten wir vom Boden aus scannen. Zugegeben, wir hätten die Dacherfassung durch den Einsatz von Jet in Verbindung mit einer Drohne verbessern können – dies hätte jedoch einen höheren Aufwand für die Vorbereitung des Geländes erfordert.“

Denkmalpflege mit Endnutzungspotenzial

Nachdem die Ingenieure die Scans abgeschlossen hatten, übermittelten sie die Daten per Cloud-Sharing an die Luxemburger Zentrale von Artec zur Weiterverarbeitung in Artec Twins. Diese speziell für die Verarbeitung großer Datensätze entwickelte Software ermöglicht das Zusammenführen von Scans der Geräte Artec Jet, Ray II und Leo – entweder zu einer einheitlichen Punktwolke oder zu einem 3D-Polyginnetz, das vermessen und in branchenspezifischen Programmen wie Autodesk Revit exportiert werden kann.

Feine Details einer Außenmauer, die direkt vor er Burg von Artec Leo eingefangen wurde.

Anwendungstechnisch eignet sich die resultierende 3D-Punktwolke ideal für die Erstellung eines virtuellen Museumsrundgangs, der es Besuchern ermöglicht, die Burg Odawara virtuell zu erkunden. Regelmäßige Datenerfassungen würden es den Betreibern zudem erlauben, den Zustand des Gebäudes im Laufe der Zeit zu überwachen. Sollte sich beispielsweise das traditionelle Dach eines der Gebäude durchbiegen, könnten schnell Reparaturen durchgeführt werden.

Artec Jet lässt sich in sieben verschiedenen Modi einsetzen: Handgeführt, Rucksack, Stange, Käfig, Roboter, Fahrzeug oder Drohne. Der Scanner passt sich jeder Umgebung an und ermöglicht es Anwendern, komplizierte Arbeitsabläufe zu ersetzen. Der Scan der Burg Odawara mit Artec Scannern ist hier also erst ein erster Schritt, denn es gibt noch viele weitere Orte zu erkunden.

Weitere Informationen über Artec Jet können Sie unter sales@artec3d.com anfragen.