Reality Capture Spezialisten von DiConneX haben eine vollständig interaktive digitaler Zwilling einer Ikone der deutschen Polarforschung geschaffen, die durch NavVis Technologie.
Der Eisbrecher "Polarstern" ist ein Wahrzeichen der deutschen Polarforschung und seit 1982 das Flaggschiff des Alfred-Wegener-Instituts. Im September 2019 startet Polarstern die bisher umfangreichste Forschungsexpedition in die Arktis, das multidisziplinäre MOSAiC-Projekt.
Ziel der Expedition ist es, den Einfluss der Arktis auf das globale Klima besser zu verstehen. Für die Dauer des Projekts werden Wissenschaftler aus 17 Nationen über ein Jahr lang gemeinsam auf der Polarstern leben. Das Schiff wird in einer der unwirtlichsten Regionen der Welt auf dem Arktischen Ozean fest verankert sein.
Als Teil der umfangreichen Vorbereitungen für das Forschungsprojekt, NavVis Mapping Partner DiConneX wurde vom AWI beauftragt, die Polarstern digital zu erfassen. Mit innovativen Methoden powered by NavViskartiert und scannt DiConneX das Schiff, um eine digitaler Zwilling zu erstellen, so dass die Forschungsaktivitäten auf dem Schiff besser koordiniert werden können.
Insgesamt 600 internationale Teilnehmer, davon die Hälfte Forscher, werden an der Mission teilnehmen. Viele an Bord der Polarstern sind aus der ganzen Welt angereist, um wissenschaftliche Ausrüstung im Wert von mehreren Millionen Dollar zu nutzen; der virtuelle Zugang zum Schiff im Vorfeld ihrer Reise (und unabhängig vom Standort) ermöglicht ihnen eine effektivere und sicherere Planung ihrer Expeditionen.
Mehr über die mächtige Polarstern
Das 1982 in Dienst gestellte Flaggschiff des Alfred-Wegener-Instituts hat bereits mehr als 1,5 Millionen Seemeilen bzw. rund 2,7 Millionen Kilometer zurückgelegt (Stand 2014). Und es ist bis heute einer der leistungsfähigsten Forschungseisbrecher der Welt.
Die Polarstern ist in der Regel mehr als 310 Tage im Jahr im Einsatz und legt durchschnittlich 92.600 Seemeilen zurück. Mit seinen 20.000 PS starken Motoren kann der Eisbrecher problemlos durch bis zu 1,5 m dickes Eis navigieren. Er ist in der Lage, bei Temperaturen von bis zu -50 Grad Celsius zu arbeiten, und ist gut gerüstet, um lange Winter tief im Eis der Polarmeere zu verbringen.
Copyright: Alfred-Wegener-Institut / Stefan Hendricks
Wie DiConneX eine digitaler Zwilling der Polarstern erstellt hat
Die optimale Gelegenheit, die Polarstern digital zu scannen, bot sich während einer Überfahrt von Bremerhaven nach Südafrika im Herbst 2018, wo das Schiff zum Auftanken in Las Palmas Halt gemacht hatte. Innerhalb eines begrenzten Zeitfensters nahm DiConneX nur die besten Werkzeuge für diese Aufgabe mit.
Das Team führte die Kartierung und das Scannen innerhalb der Polarstern mit einem NavVis M6-Indoor-System mobiles Mapping durch, mit Unterstützung durch terrestrischer Laserscanner (TLS).
"Bei diesem Projekt haben wir die NavVis M6 eingesetzt, um 80 % des Schiffes zu erfassen und zu digitalisieren", erklärt Jörg Jungedeitering, Geschäftsführer von DiConneX. "Im Vorfeld hatten wir mit etwa 50 % geplant, aber mit der NavVis M6, der Manövrierfähigkeit und den Möglichkeiten, den Kopf abzusenken, haben wir es dann geschafft, 80% des Schiffes damit zu digitalisieren."
"Mit der NavVis M6, der Manövrierfähigkeit und den Möglichkeiten, den Kopf abzusenken, ist es uns gelungen, 80 % des Schiffes zu digitalisieren."
Die Aufgabe bestand darin, alle Bereiche zu erfassen, die für wissenschaftliche Forscher von entscheidender Bedeutung sind, um ihnen die Möglichkeit zu geben, ihre Expeditionen vorab zu überprüfen und zu planen. Dazu gehörten der Maschinenraum, Forschungsräume, Gemeinschaftsbereiche, die Brücke und die Krankenstation.
"Durch ein fahrendes Schiff, enge Gänge und flache Decken waren die Bedingungen anders als in einem Industriegebäude", sagt Jungedeitering. "Mit dem NavVis M6 waren wir in der Lage, die besten Ergebnisse in einer schwierigen Umgebung zu erzielen."
Neben der Manövrierfähigkeit gab es auch Vorteile in Bezug auf den Zeitaufwand für die Arbeit insgesamt.
"Wir haben mit vier Tagen geplant", sagt Jungedeitering, "aber am Ende haben wir nur zweieinhalb Tage gebraucht, und nach vier Wochen waren wir dann fertig und hatten das Modell online."
Copyright: Alfred-Wegener-Institut / Martina Wöckener
Integration von Scandaten von mehreren Geräten
DiConneX hat auch ein intuitives Werkzeug für AWI mit einer benutzerdefinierten Schnittstelle auf der Grundlage von NavVis IndoorViewer bereitgestellt, einer webbasierten 3D-Gebäudevisualisierungssoftware, mit der Forscher mit Laserscandaten als vollständig immersive digitale Gebäude interagieren können.
Hier befinden sich auch die verbleibenden 20 % des Reality Capture Prozesses, die nahtlos in die von der M6 erfassten Scandaten integriert sind. NavVis M6.
"Die anderen 20 % haben wir mit einem TLS-Scanner durchgeführt und diese Daten dann im IndoorViewer zusammengeführt. NavVis IndoorViewer zusammengeführt", so Jungedeitering weiter.
"Die TLS-Scans bieten uns die Möglichkeit, die Panoramabilder über E57-Dateien darzustellen und übersichtlich in NavVis IndoorViewer. Das funktioniert hervorragend, und wir haben gute Erfahrungen gemacht."
Virtueller Zugang zur Unterstützung der logistischen Planung
NavVis IndoorViewer eignet sich perfekt für den Fernzugriff auf die Polarstern von jedem Ort der Welt aus. Die Seite digitaler Zwilling des Forschungsschiffs stellt sicher, dass alle notwendigen Informationen jederzeit über eine intuitive Weboberfläche zugänglich sind.
Die digitale Darstellung ermöglicht es nun, alle wesentlichen Bereiche zu begehen, Entfernungen zu messen und Informationen über bestimmte Räume und Bauteile auf der Polarstern abzurufen. Von überall auf der Welt. Von jedem Gerät mit einem Webbrowser.
"Durch ein fahrendes Schiff, enge Gänge und flache Decken waren die Bedingungen anders als in Industriegebäuden. Mit dem NavVis M6 waren wir in der Lage, die besten Ergebnisse in einer schwierigen Umgebung zu erzielen."
Auf diese Weise erhalten die Wissenschaftler einen wertvollen Einblick in die Lebenssituation, die Technik und den Platzbedarf für ihre Instrumente, lange bevor sie an Bord gehen.
Durch die bessere Zugänglichkeit können die Teilnehmer ihre Kosten um ein Vielfaches senken, und zwar lange vor Beginn eines Projekts auf der Polarstern. Seit der Freischaltung wurde die weltweit erste digitaler Zwilling eines Forschungsschiffs bereits mehr als 2.500 Mal von Forschern aufgerufen.
Der Hauptvorteil liegt hier in der Reduzierung der Reisekosten. Und natürlich ist diese Form der "Fernplanung" auch ein wichtiger Anwendungsfall für den Hochbau und das Facility Management.
Copyright: Alfred-Wegener-Institut / Mario Hoppmann
