Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte am Beispiel einer Gedenkstätte des nationalsozialistischen Terrors
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Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte … Fachbeitrag
Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte am Beispiel
einer Gedenkstätte des nationalsozialistischen Terrors
Tobias Kirschke und Christian Wolff
Zusammenfassung article, using the example of the virtual reconstruction of
Virtuelle Rekonstruktionen historischer Objekte sind eine he- historic buildings, at the time of National Socialist terror a
rausfordernde wie auch lohnenswerte Möglichkeit zur Erstel- methodology is shown with which a virtual reconstruction of
lung historisch korrekter Abbildungen. Sie bilden die Grund- historical objects is possible. The created 3D model gives the
lage für eine moderne Repräsentation historischer Fakten und memorial administration the possibility to give the visitor an
können gleichzeitig Aufschlüsse über vergangene Begeben- idea of the concentration camp Langenstein-Zwieberge at the
heiten liefern bzw. für deren Validierung genutzt werden. In time of the liberation in 1945 despite the lack of historical
diesem Beitrag wird am Beispiel der virtuellen Rekonstruk- buildings.
tion von historischen Gebäuden zur Zeit des nationalsozialis-
tischen Terrors eine Methodik gezeigt, mit der eine virtuelle Schlüsselwörter: Virtuelle 3D-Rekonstruktion, historische
Rekonstruktion historischer Objekte möglich ist. Das erstellte Geodaten, Datenfusion, Geo- und Zeitreferenzierung, Visua-
3D-Modell gibt der Gedenkstättenleitung die Möglichkeit, lisierung historischer Objekte
trotz fehlender historischer Bauten dem Besucher eine Vor-
stellung der ursprünglichen Bebauung des Konzentrations-
lagers Langenstein-Zwieberge zum Zeitpunkt der Befreiung
1945 vermitteln zu können. 1 Hintergrund und Zielsetzung
Summary Virtuelle Rekonstruktionen historischer Objekte bilden
Virtual reconstructions of historical objects are a challenging eine Möglichkeit zur Erstellung historisch korrekter Ab-
as well as worthwhile possibility to create historically correct bildungen und dienen als Grundlage für eine moderne
illustrations. They form the basis for a modern representation Repräsentation historischer Fakten. Sie können gleichzei-
of historical facts and at the same time provide information tig Aufschlüsse über vergangene Begebenheiten liefern
about past events or can be used for their validation. In this bzw. für deren Validierung genutzt werden.
DOI 10.12902/zfv-0215-2018 143. Jg. 4/2018 zfv 215
Fachbeitrag Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte …
1.1 Fachlicher Hintergrund 1.2 Historischer Hintergrund
Historische Objekte im Außenbereich, in der Regel Ge- Das in diesem Beitrag vorgestellte Praxisbeispiel stellt
bäude, sind stark dem Wandel der Zeit ausgesetzt. Durch eine Herangehensweise zur Rekonstruktion historischer
Abriss, Verfall, Überbauung oder Vegetationsänderungen Objekte sowie die dabei auftretenden Herausforderungen
ist nach Jahrzehnten die ursprüngliche Bebauung vor Ort am Beispiel des Konzentrationslagers Langenstein-Zwie-
nur noch zu erahnen. Dies ist besonders bei historisch berge dar. Nach der Befreiung am 11. April 1945 wurde
bedeutsamen Anlagen problematisch, da die Anwesen- das Lager teilweise abgerissen, auch um die Materialien
heit der Besucher am Ort des historischen Geschehens
zwar einen stärkeren Bezug zur Geschichte schafft, die
freien, gebäudelosen Flächen das Interesse der Besu-
cher allerdings schwer wecken können. Bisherige Ansät-
ze, wie Schautafeln oder einfache Holzmodelle, können
nur noch wenig die Aufmerksamkeit der Besucher auf
sich ziehen und vermitteln einen begrenzten Eindruck
der ursprünglichen Verhältnisse vor Ort. Insbesondere
komplexe Themen lassen sich so nur bedingt wiederge-
ben und vermitteln jeweils lediglich einen vordefinier-
ten Teilaspekt. Neuere Techniken, beispielsweise Virtual
Reality oder Augmented Reality, bieten hier potenzielle
Lösungen für diese Probleme. Laut Bryson (1993) bezieht Abb. 1: Veränderung des Lagerbereichs.
sich Virtual Reality (Virtuelle Realität) auf den Gebrauch (Eigene Darstellung. Bildquellen: Stiftung Gedenkstätten Sachsen-Anhalt; Landesluftbild-
sammlung, © GeoBasis-DE/LVermGeo LSA, [2015, C24-6025809-2015-6])
von dreidimensionalen Displays und Ein-/Ausgabegerä-
ten zum Erkunden von in Echtzeit computergenerierten
Umgebungen (Dörner et al. 2013). Broll (2013) gibt eine wiederverwenden zu können, und insbesondere in den
allgemeine Definition des Begriffs Augmented Reality. ersten Jahren dem weiteren Verfall überlassen. Abb. 1
Demnach handelt es sich bei Augmented Reality (Aug- zeigt schematisch die Veränderungen des Lagerbereichs
mentierte Realität) um »[…] eine (unmittelbare, interak- und die äußeren Einflüsse.
tive und echtzeitfähige) Erweiterung der Wahrnehmung Besonderes Augenmerk wurde in der Vergangenheit
der realen Umgebung um virtuelle Inhalte (für beliebige bei der historischen Aufarbeitung auf die dort überwie-
Sinne), welche sich in ihrer Ausprägung und Anmutung gend aus Holz errichteten Baracken gelegt. Diese Bara-
soweit wie möglich an der Realität orientieren […]« (Broll cken sind als Erinnerungsstätte bis auf Ruinenreste oder
2013). Als Grundlage hierfür dienen digitale 3D‑Model- im Nachhinein rekonstruierte Barackenteile nahezu voll-
le, die es erlauben, diese interaktiven Informationspro- kommen verschwunden. Auch anderenorts sind heutzu-
dukte zu erstellen. Dabei ist vor allem bei pädagogisch tage nur noch Baracken erhalten geblieben, die längere
orientierten Anwendungen, beispielsweise im Rahmen Zeit nach dem Krieg weiter genutzt wurden oder auf-
der politischen Bildung, die korrekte Vermittlung der grund ihrer massiven Bauweise nicht verlagert werden
historischen Fakten, auch bei einer stärker aufmerksam- konnten (Stahl 2015).
keits-orientierten Ausrichtung der Informationsprodukte, Nach Stahl (2015) wurden während des Zweiten
wichtig. Weltkrieges Holzbaracken, die sowohl als Wohn- oder
Umso problematischer gestaltet sich die räumlich Arbeitsquartiere dienten, zunehmend normiert. Hier-
korrekte, virtuelle Rekonstruktion historischer Anlagen, zu gehören die Reichsarbeitsdienst-Baracken (RAD) und
wenn in der Örtlichkeit nur wenig Anhaltspunkte über Baracken des Reichsluftfahrtministeriums (RLM). Für das
den ursprünglichen Zustand vorhanden sind. Dabei bietet Konzentrationslager Langenstein-Zwieberge ist aufgrund
eine möglichst realitätsnahe Rekonstruktion neben dem vorhandener Unterlagen der zahlenmäßige und typolo-
direkten räumlichen Bezug die Möglichkeit, historische gische Bestand an Baracken teilweise bekannt. Der ak-
Berichte besser nachvollziehen und überprüfen zu kön- tuelle Forschungsstand auf Basis vorhandener Bild- und
nen oder, wie bei Augmented Reality-Anwendungen, die Schriftquellen geht bei den über 30 Baracken von ca.
verbliebenen, historischen Elemente mit den virtuellen zwei Drittel vornehmlich von Holzbaracken der Typen
Informationsprodukten zu kombinieren. Technisch sind RLM 501/34 und RAD IV und Subtypen aus. Bei den
die Möglichkeiten zur realitätsnahen, virtuellen Rekon restlichen Objekten handelte es sich um Massivbaracken
struktion stark vom vorhandenen Ausgangsmaterial, wie beispielsweise für Verwaltung, Küche oder Krankenrevier
z. B. Ruinenresten bzw. ehemaligen Grundmauern vor (Stahl 2015).
Ort, Fotos, Berichten, Plänen usw. abhängig.
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Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte … Fachbeitrag
1.3 Zielsetzung und Aufgabenstellungen dungsbezogene Ergebnisaufbereitung ist die Verwendung
einer 3D‑Grafiksoftware empfehlenswert. Abb. 3 zeigt
Diese Informationen in Verbindung mit bekannten Maß- einen Überblick über die angewandte Methodik.
angaben der Typenbaracken und weiteren vorhandenen
Unterlagen ergeben erste Anhaltspunkte für eine mög-
liche, virtuelle Rekonstruktion des ehemaligen Lagerbe- 2.1 Geodatenverarbeitung im Geoinformationssystem
reichs als Grundlage für neue Informationsprodukte. Ziel
des Projekts ist daher eine auf den existierenden Infor- Die Geodatenverarbeitung im GIS umfasst die Datenauf-
mationen basierende, möglichst realitätsnahe, virtuelle bereitung der unterschiedlichen (Geo-)Datensätze und
Rekonstruktion des Lagers im Zustand zum Zeitpunkt der das Ableiten der Lagepläne als Vektordatensätze. Diese
Befreiung 1945. Als Ergebnis sind ein Lageplan und ein bilden eine Grundlage für die Erzeugung des 3D‑Modells.
3D‑Modell des Lagers zu erstellen.
Als einzelne Aufgabenstellungen ergeben sich daraus: 2.1.1 Datengrundlage
pp Zusammentragen von Unterlagen zur Detektion der
Lagergebäude, Als Datengrundlage für das GIS (siehe Abb. 2 – Input)
pp Sichtung der Unterlagen und Datenbestände, dienen verschiedene, relativ aktuelle und insbesondere
pp Beurteilung der Genauigkeit und Nutzbarkeit der historische Quellen. Zu den aktuelleren Daten zählen in
Unterlagen, diesem Fall Orthophotos aus dem Jahr 2014, klassifizier-
pp Detektion der Lagergebäude auf Basis der vorliegen- te Laserscanergebnisse der Laserscanbefliegung aus dem
den und auswertbaren Unterlagen sowie der verfüg- Jahr 2009 und im Rahmen dieses Projektes erfasste Pass-
baren Datenbestände, punkte. Das historische Datenmaterial (Ausschnitte bei-
pp Darstellung der Gebäude in Form eines Lageplans, spielsweise in Abb. 4) umfasst Luftbilder der Jahre 1944
pp 3D‑Visualisierung des Geländes inklusive Gebäude auf und 1945, ein Messtischblatt, Baupläne des Jahres 1944,
Basis der Unterlagen und Erkenntnissen insbesondere Typenpläne der normierten Baracken und Skizzen ehe-
zu den Gebäuden, maliger Häftlinge.
pp Abstimmung mit dem Auftraggeber hinsichtlich der
Vollständigkeit der detektierten Gebäude und zur Inte- 2.1.2 Georeferenzierung und Digitalisierung
gration der Ortskenntnis in die 3D‑Visualisierung.
Für die virtuelle Rekonstruktion ist zunächst die Geore-
ferenzierung der historischen Quellen von Bedeutung.
Ein lagemäßig einheitlicher Bezug erlaubt die Ablei-
2 Methodisches Vorgehen tung der Position und Größe der ehemaligen Objekte
des Untersuchungsgebiets. Grundlage der Georeferenzie-
Die Möglichkeiten der realitätsnahen Rekonstruktion sind rung bilden im Projekt die als aktuell eingestuften Quel-
vom vorhandenen Ausgangsmaterial abhängig. Grund- len wie Orthophotos, Passpunkte und die klassifizierten
sätzlich muss anhand der Daten und
Unterlagen ein lagerichtiges Abbild,
hier ein zweidimensionaler Plan des
Lagers, erstellt werden, auf dessen
Basis ein korrektes dreidimensiona-
les Abbild entsteht. Hierbei wird also
durch Hinzunahme weiterer Infor- Abb. 2: Gebäude im LOD1, LOD2 und LOD3 (von links)
mationen ein Modell im LOD3 (Level
of Detail) abgeleitet (siehe Abb. 2).
Eine Erweiterung bis zum LOD4 wird
in diesem Projekt nicht angestrebt.
Zur Validierung kann bereits ab dem
LOD1 die Korrektheit der Lage, durch
den Vergleich mit dem weiteren,
zuvor nicht nutzbaren Ausgangs-
material, optimiert werden. Dadurch
entsteht ein iterativer Prozess, der
die Ergebnisse schrittweise an das
Ausgangsmaterial anpasst. Zur Er-
stellung eines lagerichtigen Abbilds
empfiehlt sich der Einsatz eines GIS.
Für die 3D‑Modellierung und anwen- Abb. 3: Übersicht zum methodischen Vorgehen
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Fachbeitrag Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte …
Laserscanergebnisse. Diese liegen
im amtlichen Lagebezugssystem
(ETRS89/UTM, Zone 32) bzw. die
Laserscanergebnisse zusätzlich im
Deutschen Haupthöhennetz 1992
(DHHN92) vor. Besondere Bedeutung
kommt dem Luftbild der Alliierten
vom 10.04.1945 zu (siehe Abb. 4),
da die virtuelle Rekonstruktion das
Ziel hat, alle Gebäudeobjekte gegen
Ende des Lagerbestehens zu erfassen
Eigene Darstellung, Bildquellen: Stiftung Gedenkstätten Sachsen-Anhalt
und dieses Luftbild den Bestand zu
diesem Zeitpunkt widerspiegelt.
Während die Orthophotos und
Laserscanergebnisse für das ge-
samte Bundesland Sachsen-Anhalt
vorliegen, wurden die Passpunkte
im Rahmen des Projektes erfasst.
Diese Referenzpunkte sollen in der
Örtlichkeit vorhandene und in den
historischen Dokumenten, insbe-
sondere den Luftbildern, ersichtliche
Objekte, beispielsweise Baracken
oder Wachtürme, repräsentieren.
Aufgrund der aus Abb. 1 erkennba-
ren Verschattung und dem starken
Bewuchs, insbesondere im Bereich Abb. 4: Historisches Luftbild vom Lagergelände vom 10.04.1945 (links oben);
der Baracken, können nur wenige Lagerskizze eines ehemaligen Häftlings vom April 1945 (rechts oben); Entwurfs-
nutzbare Passpunkte gefunden wer- plan vom 27.07.1944 mit Barackentypen (links unten) und mit Gebäudezustand
den. Diese lagern sich insbesondere vom 11.10.1944 (rechts unten).
im Bereich der Lagerküche an, von
der noch Ruinenreste erhalten sind und die auch im Luft- historischen Luftbilder kann ebenso auf dieses Verfahren,
bild vom 10.04.1945 gut ersichtlich ist. Aufgrund der un- auf das nun vorliegende, georeferenzierte Messtischblatt
günstigen Positionierung der Passpunkte, die nicht über und die darin sporadisch enthaltenen Lagerinformatio-
das gesamte Untersuchungsgebiet verteilt werden kön- nen sowie auf die Passpunkte zurückgegriffen werden.
nen, müssen weitere Datenquellen erschlossen werden. Problematisch sind bei den Luftbildern insbesondere die
Daher erfolgt zunächst die Georeferenzierung des geometrischen Verzerrungen.
Messtischblattes der U.S. Army von 1951. Hinweise zur Georeferenziert werden ebenso die Baupläne vom
Georeferenzierung von Messtischblättern beschreiben 27.07.1944 und 11.10.1944 der Bauleitung (siehe Abb. 5).
beispielsweise Bill und Walter (2015) sowie Koldrack Die auf den ersten Blick als sehr nützlich vermuteten
und Bill (2015). Da es sich bei dem vorliegenden Mess- Baupläne erweisen sich für die Georeferenzierung als
tischblatt um die Ausgabe der U.S. Army handelt, die nahezu unbrauchbar. Die Abb. 5 zeigt die dabei auftre-
die Messtischblätter des Reichsamts für Landesaufname tende Problematik der Abweichung der final ermittelten
kopierten, das deutsche Koordina-
tengitter entfernten und das hin-
zugefügte Koordinatengitter somit
von der Originalausgabe abweicht,
erfolgt die Georeferenzierung für
das Untersuchungsgebiet und an-
grenzender Bereiche. Hierbei wird
auf die Orthophotos zurückgegriffen
und dabei insbesondere anhand von
Wegkreuzungen georeferenziert.
Diese haben sich bei augenscheinli-
cher Betrachtung der Umgebung des
Untersuchungsgebiets kaum verän-
dert. Für die Georeferenzierung der Abb. 5: Überlagerung der ermittelten Gebäudeobjekte mit den Bauplänen
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Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte … Fachbeitrag
Abb. 6: Überbauung der ursprünglichen Gebäudestandorte sowie teilweise fehlerhafte Rekonstruktion der Gebäudeberei-
che in der Örtlichkeit
Gebäudeumringe (rote Linie) und den Gebäudestandorten oftmals mehrere Versuche erforderlich. Die Schumme-
der Baupläne. Trotz Koordinatengitter, welches auf einem rungsergebnisse und deren Interpretation, in diesem Fall
der beiden Baupläne vorhanden ist, und der augenschein- die Erkennung von Objektstrukturen wie die ehemaligen
lich durchaus detailliert eingezeichneten Gebäude, gibt es Baracken, unterliegen aufgrund dieser Methodik immer
erhebliche Unstimmigkeiten bei der Georeferenzierung. subjektiven Einflüssen. In Kombination mit den weiteren,
Diese Erkenntnis wird gestützt durch Gebäudeabmessun- beschriebenen Datensätzen und Dokumentationen helfen
gen, die aus dem Bauplan mit Koordinatengitter ermittelt diese Erkenntnisse aber erheblich bei der Objektdetektion.
werden können, da sie nicht mit den Maßen der Typen- Der Abgleich der verschiedenen Daten, wie Laserscans
bauwerke übereinstimmen. Die Baupläne suggerieren und Luftbilder, ist insbesondere auch dadurch von Bedeu-
somit eine Genauigkeit, die diese jedoch nicht besitzen. tung, weil die tatsächlichen Gebäudeabgrenzungen vor
Die Baupläne dienen trotz dieser Unstimmigkeiten für Ort, wenn vorhanden, kaum erkennbar sind. Erschwerend
die Digitalisierung, um die Vollständigkeit von Objekten kommt hinzu, dass die in der Örtlichkeit im Nachhinein
abzugleichen und zusätzliche Attribute hinsichtlich Bau- markierten Gebäudebereiche nicht immer den ursprüng-
fortschritt sowie Art des Gebäudes erfassen zu können. lichen Abgrenzungen entsprechen bzw. auch Überbauun-
Außerdem geben sie Hinweise auf die Lage der Lager- gen stattfanden. Abb. 6 zeigt diese Problematik. Links ist
grenze und deren Wachtürme. das Luftbild vom 10.04.1945 mit der neu rekonstruierten
Für die visuelle Bewertung der Lage der ehemaligen Lage der Gebäude (rote Linie) zu sehen. Im mittleren Bild
Lagerobjekte bietet sich auch die Schummerung als Form ist die Überlagerung der neu rekonstruierten Gebäude
der Geländedarstellung an. Die Berechnung der Schum- lage mit dem Schummerungsbild der Laserscanergebnisse
merung erfolgt auf der Grundlage verschiedener Para- dargestellt. Das rechte Bild zeigt ein aktuelles Orthophoto
meter, deren Ausprägung wiederum zu unterschiedlichen mit den neu rekonstruierten Gebäudelagen. Bei den bei-
visuellen Ergebnissen führt. Die Schummerung kann den letztgenannten Bildern wird die Diskrepanz zwischen
insbesondere dabei helfen, Höheninformationen besser der heutigen Überbauung bzw. der nicht korrekten Re-
zu erschließen und somit in den Kontext der weiteren konstruktion der Gebäudebereiche in der Örtlichkeit und
Ausgangsdaten setzen zu können. Als Eingangsdaten- den neu rekonstruierten Gebäudelagen deutlich.
satz dienen die klassifizierten Laserscanergebnisse. Be-
reits Gertloff (2011) beschreibt Airborne Laserscanning 2.1.3 Ausgabe thematischer Lagepläne
als eine etablierte, eigenständige Methode der archäo-
logischen Prospektion, die zwischen Luftbildarchäologie Das Ergebnis der Georeferenzierung und anschließen-
und archäologisch-topographischer Geländeaufnahme der Digitalisierung der Objekte sind verschiedene Vek-
anzusiedeln ist und insbesondere eine einfache Erfassung tordatensätze wie Gebäude, Lagergrenze, Wachtürme,
der Geometrie historischer Objekte mit hoher Genauigkeit usw. Diese bilden die Grundlage für die Erstellung von
und exakter Georeferenzierung bietet. Voraussetzung ist, Lageplänen und können je nach Anwendungsfall mit
dass sich die betreffenden Objekte an der Oberfläche ab- unterschiedlichen Ebenen kombiniert werden (Abb. 7).
zeichnen (Gertloff 2011). Insbesondere die Kombination der Vektordatensätze, als
Die Bodenpunkte der klassifizierten Laserscanergeb- Ergebnis der Datenfusion und deren Interpretation, mit
nisse sind die Grundlage der Visualisierung in Form von den historischen Luftbildern oder auch der Schumme-
Schummerungsvarianten. Hier ist die Kombination von rungsdarstellung stellen eine wichtige Grundlage für die
Beleuchtungsrichtung, Beleuchtungshöhe und ggf. der weitere Gedenkstättenarbeit sowohl intern als auch für
Geländeüberhöhung in Verbindung mit den Gelände- die Öffentlichkeit dar. Diese Vektordaten bilden die Basis
eigenschaften und den zu detektierenden Objekten aus- für die korrekte Erstellung eines 3D‑Modells des Lager-
schlaggebend (Gertloff 2011). Aus diesem Grund sind geländes (LOD3).
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Fachbeitrag Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte …
Abb. 7: Beispiele der erstellten Lagepläne mit Gebäudezustand (links oben), Gebäudetyp (rechts oben), Schummerung
(links unten) und historischem Luftbild (rechts unten). Kartenausrichtung aus pädagogischen Gründen in Südausrichtung
2.2 Erzeugung 3D-Lagermodell in 3D-Grafik Das verbindende Element der 3D‑Grafiksoftware und
software des GIS ist die Nutzung von Vektordaten und deren Ko-
ordinatenbezug, der in beiden vorhanden ist. Somit sind
Neben der zweidimensionalen Darstellung in Form von in der 3D‑Grafiksoftware zunächst die Vektordaten ent-
Lageplänen sind insbesondere für die Öffentlichkeits- sprechend zu importieren. Hier ist besonders auf den Ko-
arbeit dreidimensionale Visualisierungen unverzichtbar. ordinatenursprung und die Einheit zu achten. Dies ist in-
Die Ergebnisse der GIS-Bearbeitung in Form der Vek- sofern wichtig, da in der Regel in der 3D‑Grafiksoftware
tordatensätze bilden zusammen mit einem historischen im Koordinatenursprung gezeichnet wird. Die Einheiten
Video (siehe Abb. 8) und Fotos, Zeugenberichten, Ty- sind standardmäßig entweder nicht vorhanden oder ent-
penplänen sowie den klassifizierten Laserscandaten die
Basis für die 3D‑Modellierung. Um korrekte und konkrete
Informationen aus den historischen Fotos und dem Vi-
deo nutzen zu können, ist eine möglichst vollständige
Georeferenzierung der Fotos und Videosequenzen nö-
tig. Dabei wird nicht nur die möglichst genaue Position,
sondern auch die Ausrichtung der Kamera ermittelt.
Da Kameras zum Zeitpunkt der Aufnahmen nicht über
GPS-Module verfügten und die Metadaten noch in ana-
loger Form aufgezeichnet wurden, kann für eine Geore-
ferenzierung der Mediendateien im Wesentlichen nur der
U.S. Army 1945
Bildinhalt herangezogen werden. Hilfreich sind hierbei
bereits
referenzierte, eindeutig identifizierbare Objekte
wie Gebäude, Zäune, Berge und Gesteins-/Oberflächen-
formationen aber auch der Schattenwurf der abgebilde- Abb. 8: Filmmaterial der U.S. Army mit Massivbauten im
ten Objekte. Hintergrund
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sprechen nicht der im GIS verwendeten Einheit. Eine Um- Objekten und das Integrieren von Zeugenberichten sowie
stellmöglichkeit in der 3D‑Grafiksoftware, beispielsweise wissenschaftlicher Dokumentationen kann der Umfang
in Meter, ist aber in der Regel vorhanden. Somit ist es der Annahmen aber minimiert werden.
letztlich möglich, die im GIS erstellten Vektordaten im- Für die Modellierung der Objekte steht eine große
portieren zu können. Bandbreite an Funktionen zur Verfügung. Bei Gebäuden
Die für die 3D‑Modellierung in diesem Projekt favori wird in der Regel als Würfel begonnen, der unter anderem
sierte 3D‑Grafiksoftware ist Blender (www.blender.org). durch Skalierung, Teilung, Extrusion, usw. modelliert
Blender ist eine freie 3D‑Grafiksuite zum Modellie- wird. Hilfreich kann beispielsweise auch der Spiegel-Mo-
ren, Texturieren und Animieren von Körpern. Sie stellt difikator sein, der es erlaubt, ein Objekt nur zur Hälfte zu
einen großen Funktionsumfang
zur Verfügung. Dieser lässt sich
durch Add-ons und Skripte zu-
sätzlich erweitern. Eine Erweite-
rung im GIS-Kontext ist Blender-
GIS (https://github.com/domlysz/
BlenderGIS), das Werkzeuge für
den Umgang mit Geodaten be-
reitstellt. Damit ist es unter an-
derem möglich, Shapefiles unter
Verwendung des ursprünglichen
Koordinatensystems zu importie-
ren. Die Objekte werden dann im
Blender-Koordinatensystem be-
reitgestellt und können bearbei-
tet werden. Außerdem bestehen
mit BlenderGIS Möglichkeiten
der Einbindung von OpenStreet-
Map- oder Google-Hintergrund-
karten, des Imports georeferen- Abb. 9: Vorgehensweise mit 3D-Grafiksoftware (Blender) am Beispiel eines Zaunes
zierter Rasterdaten sowie zur
Delaunay-Triangulation und zur Erstellung von Voro modellieren und entsprechend zu spiegeln, was bei den
noi-Diagrammen. BlenderGIS ermöglicht es somit, die Typen-Gebäuden anwendbar ist. Für Zäune oder Gleise
verschiedenen im GIS erstellten Vektordatenebenen lage- bietet sich beispielsweise der »Array«- und »Curve«-Modi-
richtig in Blender weiterverarbeiten zu können. fikator in Verbindung mit dem »Shrinkwrap«-Modifikator
Im konkreten Beispiel können die Bodenpunkte der an. Letzterer bewegt die 2D‑Polylinie aus den GIS-Vek-
klassifizierten Laserscandaten lage- und höhenrichtig tordaten auf das TIN und gibt dieser letztlich eine Hö-
importiert werden. Die Geländeerstellung als TIN (Trian- henkomponente. Mit den beiden weiteren Modifikatoren
gulated Irregular Network) erfolgt innerhalb von Blender ist es möglich, ein Teilelement wie einen Zaunpfeiler zu
mit BlenderGIS durch Delaunay-Triangulierung. Somit erstellen, dieses Objekt entlang einer Polylinie zu de-
ist das Gelände bereits hinreichend gut rekonstruiert. formieren (»Curve«-Modifikator) und zu vervielfachen
Falls erforderlich, können die Objekte in Blender ange- (»Array«-Modifikator). Die Abb. 9 zeigt einen beispielhaf-
passt werden. Die Modellierung der weiteren Elemente ten Workflow für die Erstellung einer Videoanimation in
wie Gebäude, Wachtürme oder Zäune erfordert die Nut- Blender unter Verwendung der in Abb. 3 aufgeführten
zung weiterer Funktionen. Die im GIS erzeugten Vektor- Datensätze.
daten können nur die Lage beschreiben. Für die mög- Um die Vegetation realitätsnah darstellen zu können,
lichst originalgetreue Rekonstruktion sind die weiteren kann auf Add-ons zurückgegriffen werden, die vorgefer-
vorhandenen Unterlagen notwendig. Diese erlauben teil- tigte, einstellbare Objekte wie z. B. Bäume bereitstellen.
weise die konkrete Ausgestaltung von Gebäuden. Hier ist Dies erleichtert diese Arbeit bedeutend, da die eigene Er-
besonders auf die Gebäude hinzuweisen, die auf Basis stellung von ähnlichen aber doch unterschiedlichen Ve-
von Typenplänen gebaut wurden und somit detailgetreu getationsobjekten mit erheblichem Aufwand verbunden
rekonstruiert werden können. Für weitergehende Er- sein kann. Für die realistische Rekonstruktion der Objek-
kenntnisse oder bei Nicht-Standardbauten wird auf das te ist deren Textur von entscheidender Bedeutung. Hier-
Video- und Filmmaterial zurückgegriffen. Hierbei ist es für stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung.
jedoch auch notwendig, teilweise Annahmen zu treffen, Neben der Verwendung von einstellbaren Farben führt
da genaue Angaben zu Maßen oder die konkrete Ausge- insbesondere die Anwendung von Texturbildern, wie
staltung nicht vorhanden sind. Durch das in-Bezug-Set- beispielsweise Holz- oder Steinstrukturen, bei Gebäuden
zen derartiger Objekte zu den bereits rekonstruierten zu realitätsnahen Ergebnissen. Die Zuweisung derartiger
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Fachbeitrag Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte …
torischen IST-Situation wieder. Dadurch eignen sie sich
sehr gut als Referenz für die Validierung der erzeugten
Modelle.
2.3 Verifizierung
Da das erzeugte Modell von der Qualität der Ausgangs-
daten abhängt, ist insbesondere bei historischen Daten
eine Überprüfung der Datensätze wichtig. Da die Daten
nur bedingt durch aktuelle Messungen überprüft wer-
Abb. 10: Ausschnitt aus dem 3D-Modell in Blender den können, ist ein Abgleich der historischen Datensätze
untereinander oft das einzige Mittel zur Validierung. Da-
Materialien kann detailliert bis auf einzelne Objektteile bei sind die speziellen Eigenschaften der Datensätze zu
erfolgen. beachten, beispielsweise wann ein Gedächtnisbericht oder
Im Ergebnis der Modellierung in der 3D‑Grafiksuite Lagerplan erstellt wurde. Ein großer Vorteil des erstellten
entsteht ein 3D‑Modell (Abb. 10), das auf vielfältige Wei- 3D‑Modells ist die freie Positionierung der Kamera beim
se weiter verwendet werden kann. Durch diverse Export- Rendern einer Ansicht. Dadurch kann das 3D‑Modell
möglichkeiten kann das Modell auch langfristig in ver- permanent mit den georeferenzierten, historischen Fotos
schiedene Formate konvertiert und somit für die weitere und Videos abgeglichen werden. Da sich Bilder und Vi-
Nutzung bereitgestellt werden. Das im Projekt erstellte deoaufnahmen gut als valide Referenz eignen, kann so
3D‑Modell kann bei neuen Erkenntnissen aus der histo- die Lage, Größe und Anzahl von Objekten überprüft wer-
rischen Aufarbeitung der Gedenkstättengeschichte stetig den. Abb. 11 und Abb. 12 zeigen exemplarisch eine annä-
fortgeführt und angepasst werden. hernd identische Position mit Blick auf das Lagergelände.
Ein klassisches Format für die öffentlichkeitswirksa- Abb. 11 zeigt dabei eine auf Basis historischer Einzelauf-
me Präsentation stellt weiterhin die Ausgabe einer Ani- nahmen zusammengeführte Panoramaaufnahme. Im Ver-
mation dar. Diese lässt sich unproblematisch aus dem gleich dazu zeigt Abb. 12 das generierte 3D‑Modell. Da-
3D‑Modell erzeugen. Durch das Setzen verschiedener bei ist zu beachten, dass die Geländeerhebung im linken
Kamera- und Beleuchtungspositionen und dem anschlie- Hintergrund aufgrund der Begrenzung des Modells nicht
ßenden Rendern der Szene können anwendungsspezifi- abgebildet ist. Durch derartige Betrachtungen ergibt sich
sche Animationsvideos erstellt werden. Durch das Ren- die Chance, ggf. Anpassungen an die bereits erstellten
dern der Einzelbilder, also das Berechnen eines Bildes Lagepläne durchzuführen, die sich aufgrund der Betrach-
anhand der im Modell getroffenen Eigenschaften, und tung der 3D‑Perspektive und damit möglicher unzurei-
das anschließende Aneinanderreihen der Bilder, entsteht chender bzw. fehlinterpretierter Ausgangsdaten ergeben.
letztlich der Animationsfilm. Auf diesem Weg entsteht ein iterativer Prozess, der die
Der Einbezug von Fotos und Videos ist nicht nur für ständige Verbesserung der erstellten Präsentationsinhalte
die Ermittlung von Details wie Texturen sinnvoll, son- erlaubt und für die weitere Aufarbeitung der Gedenkstät-
dern gibt auch einen unverfälschten Ausschnitt der his- tenhistorie bedeutsam ist (siehe Abb. 3).
Abb. 11: Eigene Darstellung auf Grundlage von Einzelaufnahmen mit Blick auf das Lagergelände
(Einzelaufnahmen Quelle: Stiftung Gedenkstätten Sachsen-Anhalt)
Abb. 12: Ansicht des 3D-Modells mit Blick auf das Lagergelände von der Position aus Abb. 11
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Kirschke/Wolff, Virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte … Fachbeitrag
3 Fazit und Ausblick Literatur
Bill, R., Walter, K. (2015): Crowdsourcing zur Georeferenzierung alter
topographischer Karten – Ansatz, Erfahrungen und Qualitätsanaly-
Die aus der virtuellen Rekonstruktion des Lagers erzeug- se. In: zfv – Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landma-
te Animation gibt bereits einen Ausblick auf mögliche, nagement, Heft 3/2015, 140. Jg., S. 172–179, 2015. DOI: 10.12902/
neue Informationsprodukte. Sie visualisiert den Zustand zfv-0060-2015.
des Lagers zum Zeitpunkt der Befreiung im Jahr 1945 Broll, W. (2013): Augmentierte Realität. In: Dörner, R., Broll, W., Grimm,
P., Jung, B. (Hrsg.): Virtual und Augmented Reality (VR/AR), S. 241–
und vermittelt so einen digitalen Eindruck, der aufgrund 294.
der fehlenden historischen Bebauung mit Schautafeln Bryson, S. (2013): Call for Participation 1993 IEEE Symposium on Re-
und einzelnen Nachbauten nur schwer zu vermitteln ist. search Frontiers in virtual Reality. Zit. nach: Dörner, R., Jung, B.,
Dabei zeigen die Bearbeitung und die damit verbundene Grimm, P., Broll, W., Göbel, M.: Einleitung. In: Dörner, R., Broll, W.,
Grimm, P., Jung, B. (Hrsg.): Virtual und Augmented Reality (VR/AR),
Auseinandersetzung mit den Ausgangsdaten auch feh- S. 1–31.
lerhafte Daten und Interpretationen auf. Nicht zu unter- Dörner, R., Jung, B., Grimm, P., Broll, W., Göbel, M. (2013): Einleitung.
schätzende Herausforderungen stellen dabei im Bereich In: Dörner, R., Broll, W., Grimm, P., Jung, B. (Hrsg.): Virtual und
der Erstellung der Datenbasis die Recherche und Sich- Augmented Reality (VR/AR), S. 1–31.
Gertloff, K.-H. (2011): Detektion von Bodendenkmälern im Wald mit
tung der historischen und aktuellen Datensätze sowie einem hochauflösenden Geländemodell aus Laserscannerdaten. In:
deren Überprüfung dar. Hierbei zeigen sich bei histori- zfv – Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanage-
schen Daten mitunter Unstimmigkeiten. Zuverlässiger ment, Heft 2/2011, 136. Jg., S. 86–92.
sind vorhandene Foto- und Videoaufnahmen. Im Ideal- Koldrack, N., Bill, R. (2015): Automatisierte Georeferenzierung alter to-
pographischer Karten – Algorithmus und Qualitätsanalyse. In: zfv –
fall weisen Berichte auf Fakten hin, die dann anhand der Zeitschrift für Geodäsie, Geoinformation und Landmanagement,
Fotoaufnahmen nachvollzogen werden können. Nicht zu Heft 5/2015, 140. Jg., S. 290–296. DOI: 10.12902/zfv-0070-2015.
unterschätzen sind zudem technische Herausforderungen Siedler, G. Sacher, G., Vetter, S. (2010): Photogrammetrische Auswer-
wie die nötige Rechenleistung bei 3D‑Modellierung und tung historischer Fotografien am Potsdamer Schloss. www.fokus-
gmbh-leipzig.de/pdf/Handhigh3-Siedler-Potsdam-Stadtschloss.pdf,
3D‑Visualisierung bzw. die nötige Zeit für die Einarbei- letzter Zugriff 01/2018.
tung in die komplexen 3D‑Grafiksoftwareanwendungen. Stahl, A. (2015): NS-Baracken – unbequeme und vergessene Artefakte
Beim Zugang zu den nötigen Daten bzw. bei der Bege- deutscher Vergangenheit. Ergebnisse einer Provenienzforschung
hung des Geländes und der Aufnahme von Passpunkten zum KZ‑Außenlager Langenstein-Zwieberge bei Halberstadt. Denk-
malpflege in Sachsen-Anhalt, Heft 2/2015, 23. Jg., S. 52–77.
können zudem rechtliche Herausforderungen im Weg U.S. Army (1945): Political Prisoners’ Concentration Camp, Langen-
stehen. Die virtuelle Rekonstruktion historischer Objekte stein, Germany. April 18, 1945. https://collections.ushmm.org/
stellt somit trotz des Aufwands ein interessantes und loh- search/catalog/irn1000794, letzter Zugriff 01/2018.
nenswertes Vorgehen dar. Vietze, T., Schneider, D., Maiwald, F. (2017): Untersuchung der Eignung
photogrammetrischer Methoden zur Erzeugung von 3D‑Punktwol-
Für das durchgeführte Projekt ist bereits angedacht, ken aus historischen Bilddatenbeständen. www.dgpf.de/src/tagung/
auf Basis der erstellten, virtuellen Rekonstruktion, wei- jt2017/proceedings/proceedings/papers/43_Pos_DGPF2017_Vietze_
tere innovative Informationsprodukte zu entwickeln. So et_al.pdf, letzter Zugriff 01/2018.
ist angedacht, mittels Augmented Reality einen digitalen
Gedenkstätten-Guide zu entwickeln.
Aus forschungsorientierter Sicht wäre die weitere Kontakt
Untersuchung der Einsatzmöglichkeiten von Photogram- Tobias Kirschke, M. Eng. | Christian Wolff, M. Sc.
metrie zur Erstellung der 3D‑Objekte aus historischen Hochschule Anhalt
Bauhausstraße 8, 06846 Dessau-Roßlau
Aufnahmen interessant, da deren Erzeugung viel Zeit in tobias.kirschke@hs-anhalt.de
Anspruch nimmt. Photogrammetrie wird im historischen christian.wolff@hs-anhalt.de
Kontext aktuell vornehmlich genutzt, um historische Ob-
jekte digital für die Nachwelt zu konservieren. Anwen-
dungen auf historischen Aufnahmen haben die Heraus-
forderung, dass die Rahmenparameter der Abbildungen Dieser Beitrag ist auch digital verfügbar unter www.geodaesie.info.
unbekannt und die Anzahl der Abbildungen begrenzt ist
(vgl. Siedler et al. 2010, Vietze et al. 2017).
Dank
Das Projekt »Virtuelle Rekonstruktion des Lagerbereichs
der KZ‑Gedenkstätte Langenstein-Zwieberge« wurde von
der Stiftung Gedenkstätten Sachsen-Anhalt in Auftrag
gegeben und vom Land Sachsen-Anhalt gefördert. Ein
besonderer Dank gilt den Mitarbeiterinnen und Mit-
arbeitern der »Gedenkstätte für die Opfer des KZ Lan-
genstein-Zwieberge« für die gute Zusammenarbeit und
Unterstützung.
143. Jg. 4/2018 zfv 223
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