Projektarbeit Digitaler Zwilling

Motivation und Problemstellung

Wasser zählt zu den kostbarsten Ressourcen unseres Planeten. Insbesondere der fortschreitende Klimawandel und die damit einhergehenden Trockenperioden stellen die Landwirtschaft und den Gartenbau vor immense Herausforderungen. Vor diesem Hintergrund gewinnt eine effiziente Wassernutzung massiv an Bedeutung. Die traditionelle, manuelle Bewässerung erweist sich in der Praxis jedoch häufig als ineffizient, da sie auf rein subjektiven Schätzungen basiert. Die Folge ist entweder eine schädliche Überwässerung (Staunässe) oder eine Unterwässerung, die die Pflanzen austrocknen lässt. Eine bedarfsgerechte Steuerung ist manuell kaum realisierbar, da Faktoren wie Bodenfeuchte, Temperatur und Luftfeuchtigkeit sich ständig ändern.

Genau an dieser Schnittstelle setzt die vorliegende Projektarbeit an. Es wurde nicht nur das Ziel verfolgt, die theoretischen Probleme der Ressourcenverschwendung zu verstehen, sondern es sollte eine konkrete, praxistaugliche Lösung entwickelt werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die theoretischen Konzepte des „Internet of Things“ (IoT) und der Datenanalyse praktisch angewendet. Der konkrete Anlass für dieses Projekt ist die Entwicklung und Erprobung eines skalierbaren Prototyps. Um herauszufinden, wie eine automatisierte Bewässerung gesteuert werden kann und wie das System auf veränderte Umweltbedingungen reagiert, werden die Abläufe zunächst im kleinsten Maßstab untersucht. Eine Pflanzbox dient dabei als Testumgebung, um die Sensorik, das Zusammenspiel der Software und die Modellierung des Digitalen Zwillings unter kontrollierten Bedingungen zu analysieren.

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3D Gebäudeaufnahme von Tucherschloss und Hirsvogelsaal in Nürnberg

Im Rahmen des Lehrforschungsprojekts "3D-Laserscanning und photogrammetrische Gebäudeaufnahme von denkmalgeschützten Bauwerken mit historischer und kultureller Bedeutung für die Region" wurden das Tucherschloss und der Hirsvogelsaal von 2 Studentinnen mit einem Laserscanner und einer Drohne aufgenommen. 
Aus den gewonnen Daten wurde ein digitales Raummodell generiert, welches mit einer VR-Brille virtuell begangen werden kann.

Bericht:
3D-Laserscanning und photogrammetrische Gebäudeaufnahme

Akeakamai 3D Cave Survey Hawaii 2017

Im Zuge eines interdisziplinären Projektseminars wurden, in Zusammenarbeit mit der Ruhr Universität Bochum - Arbeitsgruppe Höhlen- und U-Bahn- Klimatologie sowie Studierenden der Humboldt Universität zu Berlin - Geographie, Lavafelder und Höhlen vulkanischen Ursprungs mit Hilfe von luftbildgestützter Fotogrammetrie und 3D-Laserscanning vermessen.

Bericht:
Akeakamai 3D Cave Survey Hawaii 2017

Building Information Modelling (BIM) und Virtual Reality (VR) im Bauwesen

Mit Hilfe von Fördermitteln des Bayerischen Staatsministerium für Bildung, Kultus, Wissenschaft und Kunst sollen Anwendunsszenarien und Arbeitsprozesse zur praktischen Anwendung von BIM und VR im Bauwesen erarbeitet werden. Ziele sind z.B. die virtuelle Begehung von Gebäuden und Baustellen. Für die Durchführung des Projektes wurde eine VR-Brille sowie ein leistungsstarker Rechner angeschafft. Das Projekt wird in Kooperation mit dem Konstruktiven Labor durchgeführt.

Bericht:
Building Information Modelling (BIM) und Virtual Reality (VR) im Bauwesen

Luftbildgestützte Photogrammetrie

In Kombination mit dem Laserscanner lassen sich, mit Hilfe von Luftaufnahmen eines Multikopters, Lücken zwischen Gelände und Gebäude füllen. Der Multikopter ist für großflächige Geländeaufnahmen und Dächer geeignet. Aus den Aufnahmen lassen sich wie beim Laserscanner digitale Geländemodelle mit zugehörigen Texturen errechnen. Diese können im Anschluss mit entsprechender Software und den Laserscandaten zu einem Gesamtmodell vereinheitlicht werden. Anwendungsgebiete sind Geländeaufnahmen, Massenermittlung von Baugruben, Dachflächenaufnahme, Bauwerksdiagnostik. Der Multikopter eignet sich besonders zur Aufnahme von Fotos an unzugänglichen Stellen.

Faro 3D-Laserscanner

Mit dem Laserscanner der Fa. FARO können Geländegeometrien und Gebäude als 3D-Punktwolke aufgezeichnet werden. Die Punktwolke wird mit Programmen wie z.B. Agisoft, Scene und Aspect3D errechnet und bearbeitet. Forschungsinhalte sind die Erstellung von Geometrien auf Basis von Laserscandaten, Massenermittlung, Konservierung historischer Gebäude als 3D-Modell, Höhlenerkundung, Kartografie von U-Bahntunneln, usw.