Bergbau & Altbergbau in 3D 
mit 12 Jahre Rückblick - Wo es noch eine Vision war
Photogrammmetrie & Lidar – Erstellung von virtuellen Grubenrissen
Von dem damaligen Traum bis hin zur Wirklichkeit
Für die 3D Rekonstruktion von Grubengebäuden existieren verschiedene Ansätze die wir alle verwenden und teils auch kombinieren
3D-Rekonstruktion aus Fotos von alten Bergwerken ist schon etliche Jahre ein Traum von vielen Bergbau Enthusiasten. Schon vor über 12 Jahren hatten wir auch diesen Traum gehabt und versucht diesen umzusetzen bzw. zu realisieren. Angefangen haben wir mit Bundler und weiteren vielen Hilfsprogrammen. Die damaligen ersten Versuche scheiterten an vielen Problemen wie zum Beispiel mit gut ausgeleuchteten Fotos von Untertage. Die damaligen Taschenlampen hatten halt nicht die heutige Leuchtkraft. So mussten viele Langzeitfotos gemacht werden. Die vielen Fotos ergaben dann ein weiteres Problem, die Rechenleistung der vorhandenen Pc`s reichte nicht aus. Erste nach dem wir eine große Grafikworkstation uns zugelegt hatten konnte es weiter gehen. Da kam aber dann kurze Zeit später schon ein neues Problem aus der Arbeitsspeicher war zu gering. Die früheren Photogrammmetrie Programme waren noch nicht so ausgereift wie heute und sie brauchten extreme Rechenleistung und großen Arbeitsspeicher, da reichten selbst 128 GB-Ram nicht aus. Zum Glück konnte man das durch virtuellen Arbeitsspeicher über SSD Festplatten ausbügeln. Doch diese wurden so extrem belastet das diese nach einigen Monaten bereits ´den Geist aufgaben. Bis endlich ein neues Programm auf den Markt brachte drehte man sich im Kreise und kam nicht weiter mit der Erstellung von 3D-Bergwerken, Bis Agisoft eine Software für Windows herausbrachte mit der dann vieles vereinfacht wurde. Die Berechnungen wurden schneller und benötigten nicht mehr so viel Arbeitsspeicher. Der Traum ein altes Bergwerk zu rekonstruieren rückte näher. Doch es vergingen weitere Jahre bis die verschiedenen Softwares immer besser wurden. Bei Agisoft waren wir dafür auch ein wenig beteiligt. Durch bessere Fotos, bessere Ausleuchtung und neuerer Prozessoren sowie Grafikkarten konnte man immer größere Strecken berechnen lassen. Mittlerweile kann man ein kleineres Bergwerk mit mehreren Sohlen in rund 6.500 Fotos in ungefähr 48 Stunden zu einem 3D-Modell berechnen.
Anfangsschwierigkeiten in der Untertage Fotogrammmetrie
• Scharfe Fotos zu erstellen
• Gut ausgeleuchtete Fotos zu bekommen, ohne große Schatten
• Anzahl an Fotos, wie viele Fotos werden Meter benötigt
Zu wenige Fotos lassen Berechnungen abbrechen und zu viele Fotos lassen die Rechenzeit in die Höhe katapultieren. Des Weiteren war die Frage welches Objektiv bzw. welche Brennweite die perfekteste ist. Hier wurde lange Zeit getüftelt und ausprobiert. Bis man eigene Erfahrungswerte bekam für die 3-D Rekonstruktion von untertägigen Strecken und Abbauhallen. Selbst die Lichtfarbe der Taschenlampen bzw. der Beleuchtung spielt eine große Rolle für ein gutes Ergebnis.
- Tutorial: Kleine Anleitung zur Erstellung von einem 3D-Modell
- Tutorial: Erstellung eines 3D-Bergwerkes
Massenhafte Probleme tauchten immer wieder auf
• Ungenügende Rechenleistung
• Zu geringer Arbeitsspeicher
• Keine Leute die sich dafür interessierten, mit denen man sich hätte austauschen können
Beispiel einer damaligen Berechnung zu heute
Untertägige Bunkeranlage
6981 Fotos (fotografiert in mehreren Tagen)
Berechnungszeit bis zum 3D-Modell
- 504 Stunden (genauer gesagt 3 Wochen)
Das Ergebnis sah dann so aus: (bleibt gespannt - in kürze zeigen wir es Euch)
Die gleichen Fotos im Jahr 2024 berechnet
- 28 Stunden
und das Ergebnis, trotz nicht perfekter Fotos, sieht so aus: (bleibt gespannt - in kürze zeigen wir es Euch)
Man erkennt sehr deutlich wie sich die Software weiter entwickelt hat und die moderneren Prozessoren und Grafikkarten mittlerweile leisten. Metashape hat im Vergleich zu früheren Versionen des Programms die Verarbeitungszeit und die Qualität von Aufnahmen verbessert. In dieser Version werden nun Community-Daten verwendet, um die Algorithmen und das maschinelle Lernen zu verbessern. Theoretisch verbessert sich das Photogrammetrie-Programm also im Laufe der Zeit – je häufiger es seine User verwenden, desto besser wird es.
Taucht mit uns ein in die 3D visualisierte Unterwelt
Von den Anfängen der 3D-Rekonstruktion im Altbergbau bis zur Whats-App Gruppe „3D-Vermessung im Altbergbau“ und dann dem „3D Scanning Stammtisch“, welcher hauptsächlich, rund um dem Altbergbau gewidmet ist vergingen fast 12 Jahre. In dieser Zeit hat sich vieles geändert. Die Kameras, die Taschenlampen bzw. die generelle Beleuchtungstechnik, aber auch die Softwareentwicklung im Bereich 3D-Rekonstruktion hat sich stark verbessert. Das Angebot verschiedener Softwaren in Bereich Photogrammetry hat sich mittlerweile ebenfalls deutlich erweitert. Zudem ist neben dieser Technologie noch das Lidar-Verfahren auf den Markt gekommen (es wurde erschwinglicher und es gab endlich System stabile Programme). Auch das große Problem mit der Rechenleistung und dem ewigen Arbeitsspeicherproblem hat sich über die Jahre stark gebessert. Das liegt mitunter an den deutlich verbesserten Softwaren und auch an den heutigen modernen PC-Systemen mit deutlich mehr Rechenleistung. Die Prozessoren sowie die GPU`s haben einen enormen Leistungssprung in den letzten Jahren gemacht, aber auch im Bereich Arbeitsspeicher hat sich viel getan. Hier ist Hauptmerklich der Preis deutlich gefallen und die Geschwindigkeiten haben sich mehr als verdoppelt.
So ist es seit unseren ersten Anfängen in der Fotogrammmetrie vor über 10 Jahren nun möglich komplette Bergwerke zu digitalisieren.
Zu diversen Beispielen von untertägigen Stollenanlagen >hier klicken<
3D Scanning Stammtisch
Auf dem ersten „3D Scanning Stammtisch“ in Thalheim am 20.01.2024 stellten einige Ihre Arbeiten und Erfahrungen aus dem Bereich der Fotogrammmetrie und dem neueren Lidar-Scann Verfahren vor. Diese Arbeiten oder aber auch Ergebnisse waren beeindruckend, nein faszinierend und läuten eine neue Ära in der Dokumentation von alten Bergwerken ein. Jeder hatte über die Jahre ganz eigene Erfahrungen gemacht und sich eigene Lösungen von den immer gleichen Problemen welche alle haben gesucht und teils gefunden. Ein reger Austausch an Erfahrungen und Tipps fand statt und es wurden gemeinsame Lösungen gesucht. Eins stand bereits nach wenigen Stunden fest. Die damalige Vision vom Team Minehunters ist mittlerweile Realität geworden. Es ist absolut möglich ganze Bergwerke zu digitalisieren bzw. von ihnen eine 3D-Rekonstruktion zu erstellen. Es sind dennoch leider immer noch viele Hürden zu überwinden. Jeder einzelne hat für sich eine Möglichkeit gefunden komplexe Grubengebäude Übertage aber auch Untertage zu 3D-Modellen zu erstellen. Aber auch jeder hatte weitere großartige Ideen umgesetzt, die zusammen ein faszinierendes und einzigartiges Gesamtkonzept ergeben, welches gemeinsam nun ausgearbeitet und umgesetzt wird.
Der Stammtisch hat sich daher einige Ziele vorgenommen
Ein paar Beispiele:
1. Verbesserung der Qualität & dabei Reduzierung der Bearbeitungszeit
2. Verringerung der Fehler bei Scans
3. Vereinfachung der Scans (Technik Optimierung)
4. Erhebliche Reduzierung der Berechnungszeit durch Stückelung
5. Präsentation Methoden (Diverse Viewer auf PC, Tablet oder Handy)
6. Virtuelle Präsentation über VR-Systeme
7. Software Verbesserung einiger Programme
3D-Modell Bild in Fotorealistischer Qualität von außen eines Bergwerkes
3D-Modell Bild in Fotorealistischer Qualität von innen eines Bergwerkes
Der 3D-Scanning Stammtisch, zu den Seiten den Stammtischen >hier klicken<,
wird sich nun weiterhin über die Whats-App Gruppe rege austauschen und weiter an den generellen Problemen arbeiten und die Lösungen und Ideen auf weiteren Stammtischen vorstellen. Gemeinsam werden wir die, so denken wir, kleinen Hürden in naher Zukunft lösen.
Wir suchen noch weitere ambitionierte Mitmenschen die sich selbst mit einem der beiden Rekonstruktionsverfahren im Altbergbau intensiv auseinandergesetzt haben.
Des Weiteren sucht unser Stammtisch Besucherbergwerke oder aber auch Bergbauvereine mit einem Stollensystem für weitere Scans und auch Versuche für unsere Optimierung der 3D-Rekonstruktion und Erstellung von detailgetreuen Grubenrissen und virtuellen Führungen (für z.B. Behinderte Menschen)
