Mit dem Blick und der Denke von 3D

14.05.2012

Das Modul Vermessung in der Zielgeraden: Zwei Physik-Informatik-Profile vom Gymnasium Lohbrügge vermessen und modellieren die Sternwarte Bergedorf

Die ermittelten Daten in 3D

Schulschluss einmal anders: „Ihr könnt jetzt schon mal hochgehen, nehmt die Getränke am besten mit und lasst die Rechner einfach so laufen“, sagt Thomas Schramm. Aber kein Schüler steht auf und geht. Alle bleiben am Rechner sitzen, klicken hier und da, blicken fasziniert auf den Bildschirm oder versuchen noch schnell, Daten auf USB-Sticks zu ziehen. „Geil“, sagt Florian und dreht noch einmal per Mausklick die Wolke aus schimmernden roten und blauen Punkten auf seinem Bildschirm. Die Punkte verbinden sich zu einer dreidimensionalen Ansicht eines Kuppelbaus – es ist das Äquatorial, das Gebäude mit dem ältesten Teleskop auf der Sternwarte Bergedorf, das die Schüler vom Gymnasium Lohbrügge (Gyloh) vor vierzehn Tagen mit dem Tachymeter vermessen und einem 3D-Laser gescannt haben.

Präzision und Geduld

Ein aufwändiges Verfahren, wie die Schüler schnell merkten: Ein Professor, zwei wissenschaftliche Mitarbeiter und vier Studenten hatten mehrere Scanner, Tachymeter und „Targets“, schwarz-weiße Kalibrierungsmuster, mit drei Autos vorgefahren und aufgestellt. Die Bedienung der Geräte verlangte Präzision und Geduld gleichermaßen: „Wir mussten die ganze Zeit herumstehen, lange warten und dann den Scanner woanders hintragen, aufstellen, auf Start drücken und wieder nur warten. Da hätte man vielleicht für Klappstühle sorgen können“, regt Ole im Nachgang an. 

Mit dem Blick und der Denke von 3D
Mit dem Blick und der Denke von 3D
Mit dem Blick und der Denke von 3D
Mit dem Blick und der Denke von 3D

Spannende Auswertung

Man hätte allerdings auch die herumstehenden Schüler aus der Schusslinie des Laserstrahls scheuchen können oder die Targets in die richtige Richtung drehen können, kontert Thomas Schramm. „Dann hätten wir heute weniger Mühe, die zu identifizieren.“ Wohlgemerkt, Mühe für den Kopf, nicht für die Beine. Schließlich muss am Tag der Auswertung an der HafenCity Universität niemand stehen: Gleich den Geomatik-Studierenden bearbeiten die Schüler ihre aufgenommen Daten am Rechner. Die kleinere Arbeitsgruppe um Professor Schramm modelliert die Laser-Scans; die Großgruppe um Ingenieur Carlos Acevedo verarbeitet die mit dem Tachymeter gemessenen markanten Gebäudepunkte zu dreidimensionalen Bildern.

Ein Sammelsurium aus Punkten und Linien

Das geht mit einer Software mit dem Namen SketchUp. Carlos Acevedo erklärt vorne am Beamer, wie man mit dem Programm in eine Punktmenge hinein Gebäude modelliert. Aber es ist gar nicht so einfach zu erkennen, auf welcher Ebene die 185 Markierungen liegen, welche die Schüler von der Vermessung des Äquatorials mitgebracht haben. Jendrik sitzt vor einem Netz aus schwarzen Punkten und wilden Linien auf grünem Bildschirm. Man bräuchte schon sehr viel Fantasie, um darauf einen Kuppelbau zu erkennen: „Ich weiß selbst nicht, was ich da gemacht habe“, seufzt der Elftklässler.

Mit dem Blick und der Denke von 3D
Mit dem Blick und der Denke von 3D
Mit dem Blick und der Denke von 3D
Mit dem Blick und der Denke von 3D

Den „Rundherum-Scanner-Blick“ entwickeln

Ein Stockwerk tiefer ist es nicht weniger kompliziert: Jeder der zehn Teilnehmer hat von Professor Schramm andere Scans zugeordnet bekommen, die in ein Netz von Targets, den bekannten Koordinatenpunkten, eingefügt und bearbeitet werden sollen. Dazu müssen sich die Physik-Informatik-Schüler erst einmal räumlich in den „Rundherum-Scanner-Blick hineinfinden“, wie Diplomphysiker Schramm es nennt. Dann sind die Targets auf dem Scan zu identifizieren, das heißt sie möglichst im Zentrum anzuklicken, zu nummerieren und zu registrieren. Die Software vergleicht die in den Scans enthaltenen Marken mit den bekannten Koordinaten und bewertet.

Hektik bringt falsche Daten

„Irgendwas passt hier nicht zusammen“, sagt Jan. Der Report auf seinem Bildschirm meldet bei 15 Targets eine Abweichung von 1.585.253 Millimetern. „Das ist zu viel“, so Thomas Schramm und lässt Jan das mal schnell in knapp 1,6 Kilometer umrechnen. Die hohe Abweichung liegt daran, dass zwei Targets falsch identifiziert wurden. „Das kommt davon, wenn Leute im Bild stehen“, murrt der Professor. Von Anfang an sauber und konzentriert arbeiten, lautet die eine Botschaft aus der Geomatik. Die zweite: „Nicht gleich drauflos klicken, ihr seid alle viel zu hektisch.“

Der Mühe Lohn

Andererseits: ganz ohne das Vorwissen der Nerds wäre das Programm an einem Vormittag kaum zu schaffen gewesen. „Die Schüler sind total fit am Rechner, ich kann da nicht mithalten“, gibt Physiklehrer Tobias Kirsch zu. Insgesamt ist er mit beiden Gruppenergebnissen voll zufrieden: „Die sind konzentriert bei der Sache, das ist ein gutes Zeichen.“ Konzentration und Geduld werden am Ende belohnt. Professor Schramm zeigt den Schülern, wie man die bearbeiteten Scans in 3D exportiert – und sich wie in einem Film durch eine bunte Welt aus Gebäuden und Bäumen bewegen kann. „Cool“, sagt Amin. Das sei eine Menge Arbeit und mühselig gewesen, aber es habe sich gelohnt. „Wir haben etwas zustande gebracht“, freut sich Florian. Ein eigenes Modell in 3D, von dem man den Blick kaum wenden mag. Das ist Schule einfach anders.