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Die Kanti Wil eins zu eins abgebildet: Ein 3D-Modell als Maturaarbeit

Der Schüler Damian Halter erstellte für seine kommende Matura ein 3D-Modell der Kanti Wil. Für sein Werk musste er das Gebäude mit einer Drohne aus der Luft fotografieren und diese Fotos zusammenfügen – was keine einfaches Vorhaben bedeutete.
Nicola Ryser
Das Original: Damian Halter konstruierte die Kanti Wil mit einem 3D-Modell nach.Bild: Nicola Ryser

Das Original: Damian Halter konstruierte die Kanti Wil mit einem 3D-Modell nach.
Bild: Nicola Ryser

Damian Halter besitzt zwei Passionen: Handball und Geografie. Schnell war für den Gymnasiasten klar, in welche Richtung seine Maturaarbeit gehen soll: «Ich entschied mich für Letzteres, auch weil ich ein eher neues Thema kennen lernen wollte.» Das neue Thema war die Luftbildfotogrammetrie, ein Gebiet der Geodäsie. «Hierbei geht es darum, die Erde und auch Gebäude zu vermessen. Das funktioniert mithilfe der Aufnahme und Auswertung von Bildern aus der Höhe», erklärt er.

Für seine Arbeit wollte Halter per Luftbildfotogrammetrie ein 3D-Modell erstellen. Einblicke in diese Arbeit hatte er zuvor zur Genüge gemacht: «Mein Vater konstruiert geschäftlich 3D-Modelle, beispielsweise für Aushube.» Es kam die Frage auf, was Halter genau abzubilden gedachte. Zuerst plante er, seinen Wohnort Märwil oder alle Kirchen im Kanton Thurgau zu modellieren. «Ich realisierte jedoch schnell, dass der Aufwand dafür den Rahmen sprengte.» Schliesslich entschied er sich für das Gebäude, in welchem er fast täglich ein- und ausging: die Kanti Wil.

Das Modell: Mit dem 3D-Modell zeigt Halter alle äusserlichen Seiten der Schule auf. Dies ist die Perspektive aus nordwestlicher Richtung. Bild: PD

Das Modell: Mit dem 3D-Modell zeigt Halter alle äusserlichen Seiten der Schule auf. Dies ist die Perspektive aus nordwestlicher Richtung. Bild: PD

In der Folge musste sich Halter viel Theorie aneignen und entscheiden, wie detailgetreu sein Werk werden soll. «Es existieren fünf verschiedene Gebäudemodelltypen, welche verschiedene Stufen der Genauigkeit definieren.» Sehe man bei LOD (Level of Detail) 0 nur den Grundriss, kämen bei LOD1 und LOD2 Stockwerke und Dachformen hinzu. Halter entschied sich für den Modelltyp LOD3, das auch Türen und Fenster – jedoch noch keine Innenräume (LOD4) – abbildet. Das setzte Fotos aus der Luft voraus. «Hierfür konnte ich die Drohne eines Kollegen benutzen.»

Beim zweiten Versuch hat es geklappt

Für den Gymnasiasten waren die Drohnenflüge denn auch die Hauptherausforderung seiner ganzen Arbeit. Für die vier Flüge mit der Drohne, alle am gleichen Tag, musste er per App zahlreiche Parameter bestimmen, darunter die Winkel der Kamera und die Flughöhe. Die Einstellungen mussten dabei stimmen, denn:

«Dadurch wurde die Flugroute berechnet und die Drohne flog so automatisch. Ich musste sie manuell nur zum Landen bringen.»

Kantischüler Damian Halter

Kantischüler Damian Halter

Beim ersten Versuch gelangen jedoch nicht alle Bilder. «Die Nord- und Südfassade konnten nicht abgebildet werden. Ich musste die Parameter anpassen und einen zweiten Versuch starten», erklärt Halter. Obwohl auch da nicht alles optimal verlief – das Sonnenlicht variierte an dem Tag stark – konnte er die Aufnahmen für das Modell nutzen. «Schliesslich hatte ich 420 Bilder der Kanti Wil, die zusammengefügt werden mussten.»

Zu viel für den Hauscomputer

Das Zusammenfügen der Bilder erfolgte mit der Software Photoscan, das gemeinsame Bildpunkte erkennt und jedes Bild so ausrichtet, wie es geschossen wurde. «Mithilfe von Algorithmen wurden die Bilder zusammengetragen und das Modell erstellt.» Auch hier musste Halter kurzum einen neuen Anlauf nehmen, nachdem das Prozessieren der Fotos zu viel Rechenleistung vom Hauscomputer beanspruchte. Mit einem anderen Computer hat es dann aber geklappt, das 3D-Modell wurde nach einer Woche Rechenleistung fertiggestellt.

Die Ähnlichkeit ist frappierend: Grundriss, Fassaden, Dächer, Türen, Gläser, der Innenhof, fast alles stimmt überein. Damian Halter ist sehr zufrieden, erkennt aber noch Verbesserungspotenzial: «Vor allem bei den Fenstern und Eingängen bin ich nicht so richtig rangekommen, darum sind sie nicht ganz perfekt abgebildet.»

Die Arbeit sei jedoch ein guter Einblick in die Materie gewesen. Schliesslich wolle er in Zukunft in eine ähnliche Richtung gehen. «Mein Ziel ist es, Bauingenieur zu werden. Da ist es gut, dass ich schon Erfahrungen im Modellieren und Konzipieren von Gebäuden gesammelt habe.» Und was passiert mit seinem jetzigen Modell? Halter schreibt in seiner Arbeit:

«Eine mögliche Anwendung wäre, das Modell in ein Stadtmodell der Stadt Wil zu integrieren.»

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