Präzisionsmesstechnik und Verwitterungsmonitoring am Heidenportal des Dom zu Wetzlar
Durch die dreidimensionalen Oberflächenvermessungen im Zuge des Verwitterungsmonitorings am Heidenportal des Wetzlarer Dom konnten Auswertungen und Vergleiche zwischen einzelnen Erfassungsepochen angefertigt werden. Auch im Bereich der Detektion von Deformationen anhand verschiedener flächenhaft arbeitender 3D-Messverfahren sind Untersuchungen erfolgt, die Probleme und Vorteile der beteiligten Messverfahren verdeutlichen.
Motivation
Ziel ist die Langzeitüberwachung einer ausgewählten Fläche am “Heiden Portal” des Wetzlarer Dom’s und die damit verbundene Untersuchung der Verwitterungseigenschaften des dort eingesetzten Sandsteins.
Aktivitäten
Für das Verwitterungsmonitoring wird die zeitlich vor der letzten Messung liegende Messepoche als Referenz verwendet, orthogonale Abstände zur aktuellen Wiederholungsmessung (Messepochen) in gleicher Orientierung (selbes Koordinatensystem) berechnet und die geometrischen Unterschiede in unterschiedlichen Formen dargestellt (farblich visualisierte 3D Darstellung, 2.5D (Graustufen-) Darstellung, Profildarstellung). Es wurden Auswertungsmöglichkeiten in einem GIS-System (QGIS) erwogen und umgesetzt, was den Vorteil hat, alle Auswertungsschritte in einem Werkzeug zu vereinigen und um einige Auswertemöglichkeiten zu erweitern. Zum einen konnten alle 3D-Modelle der einzelnen Messepochen in Form von 2,5D-Darstellungen integriert werden, die dann als Grundlage für unterschiedliche Differenzdarstellungen zwischen den Epochen dienten. Zum anderen lassen sich aus diesen Differenzdarstellungen sehr einfach Profile der Abweichungen und Flächeninhalte bestimmter Abweichungsgrößen ermitteln.
Die Testfläche (4,0 m²) weist ein Relief zwischen Ein und Zehn Zentimeter auf und befindet sich in einer Höhe von 3 m bis 4 m oberhalb des Portaleingangs. Begründet auf der hohen Lage der Testfläche, erfolgten die Vermessungsarbeiten von einem Gerüst aus, welches seitens des Auftraggebers zur Verfügung gestellt wurde.
Mit einer Objektauflösung von 0,5 mm (2007 & 2012) bzw. 0,25 mm (2017) und der Anwendung spezieller Referenzmarken ist die Erfassung eines 4,0 m² großen Bereiches der Testfläche, zu drei unterschiedlichen Epochen, realisiert worden. Speziell zu den Referenzmarken ist zu erwähnen, dass an der Fläche langzeitstabile Bolzen im Mauerwerk versenkt sind, die zur epochenweisen Transformation der Messdaten auf die Erstmessung zu verwenden sind.
Resultate
Aus den drei Messepochen resultieren oberflächenbeschreibende 3D Modelle, die im Vergleich zueinander die zeitlichen Veränderungen visuell dokumentieren (siehe Abbildung 1 bis 2).
Blaue Bereiche kennzeichnen darin Flächen des Abtrags, wohingegen rötliche Bereiche aufquellende Regionen beschreiben. Die grün hinterlegten Flächen stellen stabile Regionen dar, bei denen Veränderungen unterhalb der Messgenauigkeit (0,05 - 0,10 mm) liegen und nicht nachweisbar sind.