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Prof. Dr. Harald Sternberg

Deformationsuntersuchungen an historischen Gebäuden (Kirchen) unter Einbeziehung von flächenhaften Erfassungsmethoden (Laserscannerdaten).

Projektziel:

Bei der Deformationsmessung werden die zu erfassenden Objekte durch eine Anzahl von Messpunkte modelliert, die je nach Art der zu erfassenden Deformation gleichmäßig als Gitter verteilt oder an ausgewählten Hauptbewegungspunkten angebracht werden. Die Messpunkte werden dann mit tachymetrischen Verfahren (Winkel- und Streckenmessung) hochgenau mit einer Standardabweichung der 3D - Position von < 2 mm bestimmt.

Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass nur die Bewegung der einzelnen Messpunkte erfasst wird.  Bewegungen zwischen den Messpunkten, wie die Verwindung des Objektes lassen sich damit nur schwer aufdecken. Erschwerend wirkt sich auf die Interpretation der Bewegung einzelner Messpunkte aus, dass diese historische Gebäude eine sehr raue Oberfläche aus einzelnen groben Steinen haben und die Formen, aus den Sie aufgebaut sind, oft komplex, z.B. mehrstufige Kirchtürme sind.

Im Rahmen dieses Forschungsprojektes soll untersucht werden, inwieweit der Einsatz neuer Messmittel, wie Laserscanner, eine schnelle Erfassung der Gebäude mit hoher Genauigkeit ermöglichen. Zusätzlich soll betrachtet werden, ob es möglich ist, aus den Daten des Laserscanners zu verschiedenen Epochen auch Veränderungen ableiten zu können und ob diese neuen Systeme bei der Deformationserfassung auch wirtschaftlich eingesetzt werden können.

Ergebnisprognose:

Als Ergebnis ist zu erwarten, dass die flächenhaften Daten aus der Laserscannermessung eine hohen Zusatzinformation gegenüber der Beobachtung einzelner, herausgehobener Messpunkte darstellen, ohne einen signifikanten Genauigkeitsverlust hinnehmen zu müssen.

Stand (12 / 04)
Seit Beginn der Untersuchung im März 2003 wurden zwei Kirchen auf der Halbinsel Eiderstedt in Tetenbüll und Friedrichstadt als geeignete Deformationsobjekte ausgewählt, entsprechend vorbereitet und die Überwachungsmessungen mit klassischen Verfahren und Laserscannern durchgeführt. Weiterhin wurde der Dom in Meldorf mit dem Imager 5003 von Zoller & Fröhlich, der Neubau der Europapassage in Hamburg mit dem Mensi GS100 und das Brodtener Steilufer mit beiden Laserscannern erfasst.

Alle Kirchen zeichnen sich dadurch aus, dass sie auf ungünstigem Untergrund (Schluff und Torf) erbaut wurden. Die Dichteverteilung dieser Materialien ist nicht homogen und somit finden keine gleichmäßigen Setzungsbewegungen sondern Kippungen statt. Die Messprojekte an den Kirchen unterscheiden sich aber in der Art der Auswertung. Bei der Kirche in Friedrichstadt wurde nur die aktuelle Schiefstellung bestimmt, während bei der Kirche in Tetenbüll und beim Meldorfer Dom die Veränderungen fortwährend beobachtet werden sollen.

Veröffentlichungen zum Thema:

Kersten, Th., Sternberg, H., Mechelke, K., 2009
Geometrical Building Inspection by Terrestrial Laser Scanning.
FIG Working Week 2009 - Surveyors Key Role in Accelerated Development,
Eilat, Israel, 3-8 May 2009. Civil Engineering Suveyor - The Journal of the Chartered Institution of Civil Engineering Surveyors November 2009, pp. 26-31. This is a peer review paper

Sternberg, H., Kersten, Th., 2007
Comparison of Terrestrial Laser Scanning Systems in Industrial As-Built-Documentation Applications,
Proceedings of 8th Conference on Optical 3D Measrurement techniques, (Eds. Gruen/Kahmen), Zurich, July 9-12, Vol. I, pp.389-397

Sternberg, H., 2006
Deformation Measurements at Historical Buildings with Terrestrial Laserscanners.
International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XXXVI, Part 5, Editors: H.-G. Maas, D. Schneider, Peer-Reviewed Proceedings of the ISPRS Commission V Symposium „Image Engineering and Vision Metrology“, Dresden, Germany, 25-27 September, pp. 303-308.