ArchEyeAutomatic: UAV-Based Documentation of Monuments in Archaeology

Die Feldarchäologie ist eine Wissenschaft, bei der die Forschungsobjekte während der Ausgrabungen oft zerstört werden. Historische Denkmäler sind häufig durch Verwitterung und andere Umwelteinflüsse gefährdet. Daher ist die Dokumentation im ersten Fall unerlässlich und im zweiten Fall ein entscheidender Teil des Konservierungsprozesses. Aktuelle Dokumentationsmethoden nutzen zunehmend die Datenerfassung im 3D-Raum, so dass es sinnvoll ist, auch die Bauwerksdokumentation auf die dritte Dimension auszuweiten. Die vorliegende Dissertation setzt das Projekt ArchEye fort, das bei seinem Start im Jahr 2009 eine der ersten Anwendungen von Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) für Dokumentationsaufgaben in der Archäologie darstellte und eine der ersten Anwendungen der Multikoptertechnologie aus dem Hobbybereich war. Es zeigte bereits die vielfältigen Einsatzszenarien kleiner Drohnen in der Archäologie. Die Erfahrungen aus diesem Projekt machten deutlich, dass eine weitere Automatisierung die Effizienz der Dokumentation steigern könnte. Die vorliegende Arbeit greift dieses Thema auf, indem sie über das traditionelle 2D-Photostitching hinausgeht und sich auf die 3D-Datenerfassung mit Structure from Motion (SfM) durch UAVs konzentriert. Die Erfahrungen mit dem terrestrischen Ansatz aus der Magisterarbeit des Autors mit dem Titel "Vom Foto zum 3D-Modell: Open-Source-Nahbereichsphotogrammetrie im Einsatz für die Archäologie" bilden eine weitere Grundlage dieser Arbeit. Von Anfang an war es das geplante Ziel dieser Arbeit, eine vollständige Methode für diesen Ansatz zu realisieren, denn zum einen erfordert eine umfassende 3D-Dokumentation mit UAVs und SfM spezifische Aufnahmestrategien. Zum anderen erfordert die Analyse der resultierenden 3D-Daten Werkzeuge und Kenntnisse darüber, was damit erreicht werden kann. Die Grenzen der vorgeschlagenen Methode werden anhand der einzelnen Schritte aufgezeigt. In dieser Dissertation werden daher neben den technischen Bereichen der Datenerfassung auch UAVs und SfM, aber auch Software und Methoden zur Dokumentation vorgestellt und an mehreren Beispielen erläutert. Um die Qualität der Ergebnisse dieses Ansatzes zu untersuchen, wird ein Vergleich mit anderen 3D-Aufnahmeverfahren durchgeführt und verifiziert.