Photogrammetrische Auswertung an einem 3D-Monitor

Aufnahme des Frankonia-Brunnens vor der Residenz in Würzburg

(Studierende des 7. Semesters im Wintersemester 2008/2009)

Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Ansgar Brunn, Dipl.-Ing. (FH) Helmut Werthmann

Im Rahmen der Vorlesung Terrestrisches Laserscanning (TLS) des WS 2008/09 an der Hochschule Würzburg-Schweinfurt, wurde am 22.10.2008 und am 12.11.2008 der Frankonia-Brunnen vor der Würzburger Residenz vom Semester V7 mit dem Laserscanner „Mensi GS 200“ aufgenommen. 

Die Datenauswertung sollte in folgenden Bereichen durchgeführt werden:

  • Photodokumentation des Brunnens
  • Erstellung eines 3D Modells (mit vorausgehender Marktanalyse)
  • Brunnenbemaßung
  • Ansicht der einzelnen Scans
  • Erstellung von Schnitten (Horizontal-, Vertikal-, und Spezialschnitte)
  • Spezielle Geometrien der Figur

Die Ergebnisse dieser Auswertung sind auf dieser Webseite zu Präsentationszwecken zusammengestellt.

Historisches zum Frankonia-Brunnen

Anlass für den Bau des Frankonia-Brunnens war der 70. Geburtstag von Luitpold Karl Joseph Wilhelm Ludwig von Bayern, ab 1886 Prinzregent. Daher beschloss die Stadt Würzburg im Jahre 1891 den Bau eines Brunnens. Finanziert wurde dieser einerseits aus privaten Spenden andererseits aus Beiträgen der Stadt und des Landrates.

Da der Prinzregent eine Statue von sich für die alleinige Gestaltung des Brunnens ablehnte, wurde lediglich ein Medaillon mit einem Brustbild am Brunnensockel angebracht. Auf dem Sockel selbst thront die Frankoniastatue als Verkörperung Frankens. In der linken Hand hält sie die fränkische Sturmfahne, das Wappenbild des ehemaligen Hochstiftes der Stadt Würzburg. In der rechten Hand ist ein Lorbeerkranz zu sehen, der symbolisch an den Prinzregenten übergeben wird. Am Fuße des Sockels ragen drei Postamente mit jeweils einer Bronzefigur eines Künstlers hervor, welche die Frankoniastatue an drei Seiten flankieren. Dabei handelt es sich zum einen um Walther von der Vogelweide, berühmter Minnesänger des Mittelalters und vermutlich in Würzburg begraben, zum anderen um Tilman Riemenschneider, verantwortlich für viele Figuren und Altäre in Würzburg. Die dritte Statue repräsentiert Matthis Gothart Nithart, zur damaligen Zeit Grünewald genannt. Er steht für die Stadt Aschaffenburg, seiner wahrscheinlichen Geburtsstadt. Der Sockel selbst steht in einer mit Wasser gefüllten Brunnenschale, deren Umfang drei aneinanderstoßende Kreisbögen beschreiben.

Als Bauort wurde der Platz vor der Residenz in Würzburg gewählt, in welcher der Prinzregent geboren wurde. Die offizielle Einweihung erfolgte drei Jahre nach Planungsbeginn am 4. Juni 1894. In der heutigen Zeit dient der Brunnen oftmals als Treffpunkt für Touristen vor einer Residenzbesichtigung.#

Quelle: Dettelbacher Werner: Würzburg eine Stadt der Brunnen. Stadtwerke Würzburg AG 1985

Erstellung eines 3D-Modells

Ein Ziel der Laserscanneraunahme des Frankonia-Brunnens ist die Erstellung eines virtuellen 3D-Modells. Es soll einem Internetnutzer, vor oder nach einem realen Besuch in Würzburg, der reale Eindruck des Frankonia-Brunnens in einer virtuellen Welt ermöglicht werden.

Zur Erstellung des Modells wurden zunächst einige Softwareprodukte auf Ihre Einsatztauglichkeit in diesem speziellen Projekt getestet. Danach wurde dann das eigentliche 3D-Modell erstellt. 

Softwareuntersuchungen

Einzelne mindestens in einer Testversion frei freiverfügbare oder im Studiengang vorhandene Softwareprogramme wurden daraufhin untersucht, ob sie für eine Erstellung eines 3D- Modells des Frankoniabrunnens die notwendigen Eigenschaften besitzen, beziehungsweise, ob sie generell für die Auswertung der Übung geeignet sind.

3D-Modell

Das 3D-Modell wurde dann mit Geomagic Studio 10 erstellt. Aufgrund der großen Datenmengen kann hier nur ein reduziertes Modell angeboten werden. Wer Interesse an einem höher aufgelösten Modell hat, sollte sich an die Autoren wenden.

3D-Modell des Frankonia-Brunnens zum Download (20 MB)

Frankonia-Brunnen mit Bemaßungen

Geometrische Beziehungen

Kreise Wasserbecken „Oberkante“
Kreise Wasserbecken „Oberkante“

  1. Blau: Scanwolke
  2. Grün: Umkreis um Beckenaußenrand
  3. Rot: Umkreis durch Dreiecksspitzen
  4. Schwarz: 3 konzentrische Kreise definieren den Beckenaußenrand
    Radius: ca. 3,79 m
  5. Schwarz: 3 konzentrische Kreise definieren den Beckeninnenrand

  • Radius: ca. 3,64 m
  • Rot und Grün besitzen den gleichen Mittelpunkt
  • M entspricht auch dem Sockelmittelpunkt
  • Genauigkeit: 1 - 2 cm

Rechtecke „Unterer Sockel“
Rechtecke „Unterer Sockel“

  1. Blau: Schnitt durch Scanwolke
  2. Grün: Ausrichtung eines Sockels
  3. Rot: Umkreis schneidet alle 6 Eckpunkte
  4. Schwarz: geometrische Grundlage: Rechtecke Längenmaße:
    Front: ca 0,68 m
    Seite : ca 2,37 m
    Sockel stehen in einem Winkel von 120° Grad zueinander
  5. durch die Schnittlinien ergibt sich ein Stern mit 6 Spitzen, dessen Mittelpunkt (M) dem der Beckenkanten entspricht

  • Genauigkeit: 1 - 2 cm

Dreiecke Verbindung Wasserbecken und Sockel
Dreiecke Verbindung Wasserbecken und Sockel

  1. Blau: Scanwolke
  2. Grün: Dreieckswinkel bei Schnitten durch die Sockelmitten und den Beckenrand ergeben sich 6 Dreiecke mit fast gleichen Winkeln
    a: 45,25°
    b: 74,65°
    c: 60,10°
  3. Rot: Linie vom Rand durch den Mittelpunkt zu den gegenüberliegenden Dreiecken
  4. Schwarz: Dreiecke, die jeweils durch Kippen über eine Seite das nächste ergeben

  • Genauigkeit: 5 - 10 cm

Kreise und Rechtecke: Kleine Sockel
Kreise und Rechtecke: Kleine Sockel

  1. Blau: Scanwolke
  2. Orange: Scanwolke mit Schnitt durch kleine Sockel
  3. Grün: Verbindung vom Brunnenmittelpunkt zu den Mittelpunkten der Beckenrandkreise,
    die Zentren der 3 Kreise liegen bis auf wenige cm in den Zentren der kleinen Sockel
  4. Rot: kleine Sockel mit den Seitenlängen:
    Front: 0,56 m
    Seite : 1,19 m
  5. Schwarz: 3 konzentrische Kreise

  • Genauigkeit: 1 - 3 cm