Kulturerbe4D – Digitale stadträumliche Vermittlung von anthropogenen Einflussfaktoren und Schutzmaßnahmen zu baulichem Kulturerbe
Projektdurchführung
Friedrich-Schiller-Universität Jena Juniorprofessur für Digital Humanities mit Schwerpunkt Bild- und ObjektdatenLeutragraben 1
07743 Jena
Zielsetzung
Im Gegensatz zu etablierten Ansätzen wie 3D-Darstellungen zielt 4D auf die 3D-Darstellung von zeitlichen Entwicklungen ab und macht somit kultur- und denkmalgeschichtliche Veränderungen visuell greifbar. Es ermöglicht daher eine unmittelbare und intuitive Vorstellbarmachung von Gebäuden, Landschaften und damit verbundenen zeitlichen Prozessen.
Vor diesem Hintergrund zielt das hier beantragte Vorhaben darauf ab, die Vielfalt und Veränderungsprozesse von Baudenkmälern im Stadtkontext insbesondere für Kinder und Jugendliche, darüber hinaus jedoch auch für Bewohner und Touristen virtuell sicht- und erlebbar zu machen. Ein kulturhistorisches Informationsinteresse im Sinne einer „virtuellen Stadtführung“ und eines „visuellen Geschichtsbuchs“ soll dabei mit der Vermittlung von Wissen zu Denkmälern und zu anthropogenen Einflussfaktoren und Schutzmaßnahmen verbunden werden.
Kernzielgruppe im Rahmen des Vorhabens sind Jugendliche im Alter von ca. 12 Jahren, eine spätere Ausweitung auf andere Zielgruppen ist möglich.
Der Projektansatz basiert auf der Entwicklung einer technologischen Pipeline zur hochautomatisierten Erstellung von 4D-Stadtmodellen anhand von Bildquellen. Diese ermöglicht die browserbasierte 4D-Modellerstellung und Visualisierung auf Mobilgeräten, welche wiederum durch Informationsinhalte zu anthropogenen Einflussfaktoren angereichert wird, die im Rahmen von Lehrveranstaltungen durch Studierende sowie durch Initiativen zur Stadtgeschichte erstellt wurden. Dieses Informationsangebot adressiert Touristen und Bewohner als Rezipienten. Mit den benannten Schwerpunkten bietet das beantragte Vorhaben gleich mehrere gleichermaßen technologisch wie auch inhaltlich-didaktisch unikale Ansätze.
Das Projekt zielt auf die Entwicklung und Anpassung einer mobilen Browseranwendung sowie deren Anreicherung mit Wissensinhalten ab, welche folgende Anforderungen erfüllen:
1. Eine standortabhängige Anzeige von Denkmälern im Stadtraum.
2. Die Anzeige von zeitlichen Veränderungen der Denkmäler sowie der umgebenden Stadtlandschaft.
3. Der Zugang zu Informationen zur Bedeutung, historischen Entwicklung und Genese der Denkmäler.
4. Die Wissensvermittlung zu relevanten anthropogenen Einflussfaktoren und Schutzmaßnahmen.
Welchen Beitrag leistet das Vorhaben zur Umweltentlastung? Durch den skalierbaren und übertragbaren Projektansatz mit einem Fokus auf die Einbeziehung von Studierenden sowie perspektivisch auch Schülern ist eine Auseinandersetzung mit Kulturerbe und Stärkung des Kulturerbebewusstseins in diesen für eine zukünftige Entwicklung wichtigen Gruppen gewährleistet. Das Vorhaben zielt durch die anvisierte Gestaltung von Wissensinhalten durch Schüler und Studierende zum einen auf eine enaktive Vermittlung von Kulturerbeinhalten in Schul- und Hochschulbildung ab. Zum anderen dienen die erstellten Informationsressourcen im Sinne eines historischen Stadtführers der Information und Wissensvermittlung zu baulichem Kulturerbe einer Stadt gegenüber Touristen und Bewohnern. Durch die gestaltende Auseinandersetzung mit Kulturerbe bei der Erstellung der Informationsinhalte durch Studierende und Schüler sowie die Nutzung dieser Angebote durch Touristen und Bürger ist perspektivisch ein nachhaltiges und wertschätzendes Bewusstsein und Verhalten insbesondere in zukünftigen Generationen erwartbar.
Arbeitsschritte
Arbeitspaket 1 – Technologische Vorbereitung und Erprobung:
Dieses Arbeitspaket dient der technologischen Einrichtung der Informationsumgebung und Vorbereitung der technologischen Workflows zur Modellerstellung, der Erprobung und kontinuierlichen Verbesserung gemeinsam mit AP2. Meilensteine dieses Arbeitspaketes sind die initiale technische Bereitstellung des 4D-Informationssystems (M1) sowie dessen verbesserter Variante (M2).
Arbeitspaket 2 – Konzeptuell-inhaltliche Vorbereitung und Erprobung:
Eine Entwicklung von inhaltlichen Modulen und deren Erprobung erfolgt im Rahmen von zwei Lehrveranstaltungen (WiSe 2020/2021, SoSe 2021) mit Studierenden an der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Dabei werden durch die beteiligten Studierenden Inhalte insbesondere mit Schwerpunkt einer Veranschaulichung der Veränderung von baulichem Kulturerbe und der Wirkung anthropogener Umwelteinflüsse vorbereitet und die Informationsumgebung eingestellt. Im Arbeitspaket werden diese Kurse vorbereitet und durch den Bearbeiter in inhaltliche Leitlinien zur nutzerspezifischen Inhaltsgestaltung überführt (M3), durchgeführt (M4) sowie nachbereitet und in ein auf andere Städte übertragbares Schema überführt (M5). Es sind Lehrveranstaltungen zu folgenden Orten geplant:
- Jena Time Machine: Im Wintersemester 2019/2020 fand an der FSU Jena gemeinsam mit dem Stadthistoriker Jenas sowie der Thüringischen Universitäts- und Landesbibliothek ein Seminar zur Stadtgeschichte Jenas statt, bei welchem ausgewählte historisch bedeutsame Orte und Denkmäler inhaltlich aufbereitet und in eine digitale Anwendung eingebracht wurden. Diese Informationsinhalte dienen gemeinsam mit dem seit 2007 unter Beteiligung von 260 Personen entwickelten und voraussichtlich 2020 als digitales inhaltliches Informationsangebot bereitgestellten Lexikon zur Jenaer Stadtgeschichte als inhaltlicher Grundstock für die Untersetzung des 4D-Modells des historischen Jenas mit Informationen. Im Rahmen des hier beantragten Projektes werden diese Inhalte im Rahmen eines Seminars im Wintersemester 2020/2021 exemplarisch zielgruppengerecht auf-bereitet, mit dem 4D-Modell verknüpft sowie um Informationen zu anthropogenen Einflussfaktoren ergänzt.
- Dresden Time Machine: Derzeit 15 Forschungs-, Gedächtniseinrichtungen und Firmen haben sich zu einer Plattform zur Stadtgeschichte Dresdens zusammengeschlossen, welche unter Federführung der Stadt unter anderem als Leitprojekt der Kulturhauptstadtbewerbung 2025 dient. Gemeinsam mit dem Stadtmuseum Dresden werden im Rahmen einer studentischen Lehrveranstaltung im Wintersemester 2020/21 ausgewählte Denkmäler zielgruppengerecht aufbereitet, mit dem 4D-Modell verknüpft sowie um Informationen zu anthropogenen Einflussfaktoren ergänzt.
- Studentische Lehrveranstaltung zur webgängigen Darstellung von anthropogenen Umwelteinflüssen: Anhand konkreter Szenarien werden in einem Seminar im Sommersemester 2021 Inhaltsmodule zu relevanten anthropogenen Einflussfaktoren entwickelt. Diese Szenarien werden auf Basis aktueller Berichte und Befunde (bspw. IPCC-Berichte, ICOMOS-Berichte) entwickelt – Beispiele können sein: Immission durch Luftschadstoffe, Hochwasserereignisse, Temperaturextreme. Die Inhaltsmodule zeigen kurz und prägnant Ursachen, Wirkung sowie generelle und individuelle Um-welt- und Denkmalschutzmaßnahmen auf.
Arbeitspaket 3 – Verwertung:
Im Rahmen des Arbeitspaketes werden die Disseminierung der Projektergebnisse in (1) kommerzielle Angebote, (2) in nicht-kommerzielle Initiativen sowie (3) unterstützende Dienstleistung für nicht-kommerzielle Initiativen entwickelt. Ergebnisse sind die Erstellung eines Disseminierungskonzepts, die kontinuierliche Disseminierungsdurchführung sowie die Entwicklung eines Angebots von unterstützenden Dienstleistungen.
(1) Disseminierung in kommerzielle Angebote: Die entwickelten technologischen Komponenten und inhaltlichen Vorgehensweisen werden mit Hilfe der Digital Management Agency (DMA) für eine weitere kommerzielle Verwertung genutzt. Dies erfolgt zum einen durch die aktive Einbindung des DMA-Partners 3Dkosmos.de, zum anderen durch die Beteiligung der DMA an einem Beirat.
(2) Disseminierung in Initiativen und Infrastrukturen: Zur Disseminierung der Projektergebnisse in eine größere Nutzercommunity erfolgt bereits während der Projektlaufzeit eine enge Zusammenarbeit mit dem Time-Machine-Verbund, der europäischen Forschungsbibliothek Europeana sowie der Deutschen Stiftung Denkmalschutz.
(3) Unterstützende Dienstleistungen: Die Nutzung der entwickelten Angebote beispielsweise durch Kommunen wird durch ein komplementäres Serviceangebot im Sinne eines managed service befördert. Dafür wird die Agentur 3Dkosmos über die gesamte Projektlaufzeit in den Erstellungs-prozess und die Formulierung und Kontrolle entsprechender Anforderungen eingebunden. Eine Bereitstellung der Services erfolgt bis zum Zeitpunkt M6.
Ergebnisse
Die im Rahmen des Projektes gesetzten Ziele konnten vollständig erreicht werden.
Die Darstellung dieser Ergebnisse ist in drei Kategorien untergliedert. Zuerst wird die entwickelte Applikation im Detail beschrieben. Anschließend wird die Erstellung generischer Schadensfaktoren für Gebäude dokumentiert. Zuletzt werden die Lehrveranstaltung und deren Ergebnisse im Rahmen von Stadttouren dargestellt.
Sowohl die Applikation als auch die angebotene Lehrveranstaltung dienten zur Vermittlung von Wissen über Umwelteinflüsse auf Baudenkmäler welches dann über die erstellten Stadttouren an Bürger und Touristen weitergegeben wird.
1. Applikation
Im Rahmen des Projektes ist eine 4D-Browser Applikation entstanden in die verschiedenen Inhalte eingepflegt wurden.
Der Aufruf der (Browser-)Applikation zur Erkundung der Städte Jena und Dresden kann über https://4dcity.org durchgeführt werden.
Die Applikation ist für die Verwendung als VR-Anwendung im Stadtumfeld gedacht. Sie läuft auf mobilen Endgeräten, die ca. neuer als 4 Jahre sind und benötigt mobiles Internet, um Daten in Echtzeit zu laden. Des Weiteren ist eine Positionierung mit GPS und Orientierungssensor möglich. Um sich die direkte Umgebung mit der überlagerten VR-Komponente anzeigen zu lassen, wird auf die (Smartphone-)Kamera zugegriffen.
Als Datengrundlage dienen historische Fotografien, 3D-Modelle, Geländemodelle, Points-of-Interest sowie die zugeordneten Schadensfaktoren.
Die Applikation beinhaltet eine Startseite, ein Tutorial und die Hauptansicht, die über ein Ringmenü per Touchscreen gesteuert werden kann.
Mit diesem Menü kann auf die erstellten Stadttouren zugegriffen werden, die dazu dienen denkmalschutzrelevante Themen näherzubringen.
Dazu werden die Nutzenden von Ort zu Ort geleitet.
2. Schadensfaktoren für Gebäude
Zur inhaltlichen Beratung im Bereich schädigender Umwelteinflussfaktoren auf Baudenkmäler konnte Frau Dr. Elise Spiegel (Care-for-Art) im Rahmen einer Honorartätigkeit beschäftigt werden.
Durch Frau Spiegel wurden 10 generische Schadensfaktoren ermittelt und Handlungsmöglichkeiten aufgezeigt, um diesen entgegenzuwirken.
Zudem wurde für jeden Schadensfaktor eine zielgruppengerechte Kurzbeschreibung mit Icons entwickelt. Die Ergebnisse wurden im Rahmen eines studentischen Seminares präsentiert.
Die erstellten Schadensfaktoren sind Physikalische Kräfte, Feuer/Brand, Diebstahl & Vandalismus, Dissoziation, Wasser (Flut /Starkregen), Licht & Strahlung, objektschädigende Temperatur, objektschädigende relative Feuchte, Biologischer Befall, Schadstoffe.
3. Lehrveranstaltung und entwickelte Stadttouren
Im Rahmen des Projektes wurden zwei Lehrveranstaltungen mit dem Namen Praxisseminar "Kulturerbe digital vermitteln" durchgeführt.
Ziel war die Entwicklung von Stadttouren in Dresden und Jena über den Zeitraum des Seminars unter Anleitung. Dabei sollte die Komponente des Denkmalschutzes mit bedacht werden.
Die Themen wurden von den Studierenden (teilweise in Kleingruppen) entwickelt, die anschließend eigene Texte zu verschiedenen Stationen der Stadttouren verfassten.
Als letzten Schritt wurden die Texte nach redaktioneller Aufbereitung in die Anwendung eingepflegt.
Für Jena wurden dabei vier verschiedene Stadtrundgänge mit einer Gesamtzahl von 21 Stationen erstellt. Für Dresden wurden zwei weitere Touren mit 12 Stationen erstellt. Die Stationen können über Points-of-Interest (POIs) angewählt werden.
Im Rahmen eines Testlaufs in einer Schule konnten zudem weitere POIs mit kurzen Texten von Schülern (8-10 Jahre) erstellt werden.
Öffentlichkeitsarbeit
1. Veröffentlichungen im Rahmen des Projektes
Im Rahmen des Projektes wurden die Ergebnisse auf zwei Konferenzen veröffentlicht. Zudem wurden zwei Zeitschriftenbeiträge bei „The Photogrammetric Record“ und im „ISPRS International Journal of Geo-Information“ publiziert.
2. Arbeit mit Kooperationspartnern
Die Kooperationspartner wurden laufend etwa halbjährlich über die Projektfortschritte informiert.
Zudem wurden die Ergebnisse umfassend bei der DBU vor Projektabschluss vorgestellt und evaluiert. Kleine Ergänzungen konnten dann noch im Rahmen der Restlaufzeit eingearbeitet werden.
Die weitere Disseminierung und Öffentlichkeitsarbeit erfolgte durch die Agentur 3DKosmos.
3. Disseminierung und Öffentlichkeitsarbeit durch die Agentur 3DKosmos
Ein Verwertungskonzept wurde in Abstimmung mit dem Projektkonsortium projektbegleitend entwickelt. Elemente der Konzeptentwicklung sind: Bestandsaufnahme, Stakeholder, Marktanalyse, Strategieformulierung, Erprobung und Umsetzung. Als methodisches Hilfsmittel wurden Business Model Canvas verwendet. Hauptzielrichtung einer Verwertung sind:
• Disseminierung in kommerzielle Angebote (Priorität 1)
• Disseminierung in Initiativen (Priorität 2)
• Unterstützende Dienstleistungen (Priorität 3)
Ergänzend wurde während der Projektlaufzeit die Anbahnung von spezifischen Umsetzungprojekten hinzugefügt.
Die erwarteten minimalen Betriebskosten für den Betrieb der Plattform skalieren hochgradig mit dem Betriebsvolumen. Entsprechend sind die im Projekt die folgenden Ziele verfolgt worden:
- Sicherstellung des skalierbaren und sicheren Betriebs: Dafür wurde eine Kooperation mit der Thüringischen Universitäts und Landesbibliothek eingegangen, um die Basisanwendung dauerhaft und kostenfrei als Virtuelle Maschine zu hosten. Eine Einrichtung ist seit 11/2021 in Durchführung. Durch 3Dkosmos wurde die Domain https://4dcity.org erworben, welche perspektivisch auf die ThULB-Ressource verweist. Durch die benannten Maßnahmen ist der dauerhafte Betrieb der Anwendung sichergestellt.
- Konzeption und Capacity-Building für Serviceangebote: Die Servicekonzeption erfolgte in zwei Schritten: In einem ersten Schritt wurden in 12/2020 Präsentationsmaterialien für die Vorstellung bei potentiellen Kunden entwickelt und diese in Produktvorstellungen präsentiert. Als Rückmeldungen aus den Projektvorstellungen wurde festgehalten, dass Serviceanforderungen hochgradig spezifisch und projektgetrieben sind. Die Plattform wird als Produkt auf der Website 3dkosmos.de beworben und ein Portfolio möglicher Services vorgestellt. Eine Entwicklung dieser Serviceangebote erfolgt on demand im Rahmen spezifischer Umsetzungsprojekte.
Durch die Einbringung der Anwendung in das Portfolio von Innovationsverbünden wie der Digital Management Agency (dma), als Genossenschaft von derzeit 9 KMU, die EU S3-Partnerschaft für Virtual and Smart Cultural Tourism (VSCT) mit 57 europäischen Stakeholdern, und das europäische Local-Time-Machine-Netzwerk mit derzeit ca. 110 Projekten wird eine breite Sichtbarkeit der Anwendung befördert und eine Einbindung in zukünftige Projektvorhaben angebahnt.
11/2020 Registrierung als Local Time Machine Vorhaben
11/2021 Einbindung in das Produktportfolio der dma SCE e.G.
2/2021 Einbindung als Beispielprojekt in die VSCT Präsentationen
Zur Bewerbung der Anwendung gegenüber potentiellen Kunden wurden sowohl Präsentationsmaterialien erstellt, als auch verschiedene Produktvorstellungen durchgeführt.
4/2021 Erstellung eines Produktflyers
1/2021 Erstellung eines Produkt-Screencasts
12/2021 Einpflege und Präsentation auf Website 3dkosmos.de
Produktvorstellungen (Auswahl)
6/2021 Klassik-Stiftung Weimar
7/2021 ThULB Jena
8/2021 DMA SCE i.G. Berlin
11/2020 Stadt Dresden
10/2021 Stiftung Industriekultur Essen
3/2021 EU S3-Event
2/2021 EU Tourism Days
3/2021 EU Macroregional Structures Week
5-7/2021 S3-VSCT Regional Stakeholder Workshops
Disseminierung in Initiativen und Infrastrukturen
6/2021 Klassik-Stiftung Weimar
7/2021 ThULB Jena
11/2020 Stadt Dresden
11/2021 Europeana
11/2021 NFDI4Culture
Beantragte Kooperationsprojekte
Die spezifische Weiterentwicklung der Anwendung sowie begleitender Serviceangeboten soll im Rahmen von Umsetzungsprojekten erfolgen. Hierfür erfolgte eine Beteiligung bzw. Koordination von Projektantragsvorhaben.
7/2020 BMBF-Antrag Mixed Reality Nicht bewilligt
9/2021 BKM-Antrag: Erweiterung um Foto-Einpflege und Event in Jena bewilligt
10/2021 EU Creative Europe: Beispielprojekt zu Weimar In Begutachtung
Konferenzen:
ACM Multimedia 2020 - SUMAC Workshop, Seattle
ACM Multimedia 2021 - SUMAC Workshop, Beijing
CHNT 2020, Vienna
ADHO DH 2020, Ottawa
EUROMED 2020, Nicosia
Time Machine Conference 2021, Vienna
Fazit
Die Ziele des Projektes konnten umfassend erreicht werden. Die ursprünglich gestellte Zielsetzung bauliches Kulturerbe und dessen Veränderung durch Umwelt- und Kulturerbe interaktiv erlebbar zu machen, konnte über die Browser-Applikation realisiert werden.
Denkmäler in der Stadt können nun leicht über automatisch erstellte POIs mittels Wikipedia-Daten identifiziert werden. Weitere Baudenkmäler wurden in den Studierendenseminaren im Detail beschrieben und erlauben Nutzerinnen und Nutzern Geschichtliches aber auch Informationen zu Einflussfaktoren auf diese Baudenkmäler zu erhalten.
In Ergänzung zu den Wikipedia-Daten wurden 10 anthropogene Einflussfaktoren auf Baudenkmäler erarbeitet, die direkt auf der Startseite der Applikation erreichbar sind. Des Weiteren können diese mit simplen Icons und Kurztexten Baudenkmälern in der Stadt zugeordnet werden.
Eine Veränderung dieser Baudenkmäler im Stadtraum mittels zeitlich veränderlicher 3D-Modelle konnte an den Modellstädten Jena und Dresden realisiert werden. Durch die Skalierbarkeit der Anwendung steht einer künftigen Realisierung aller Funktionen in anderen Städten nichts im Weg.
Die Anwendung selbst erlaubt mittels Virtual Reality sich in der Stadt bewegenden Personen eine Darstellung der Umgebung in einem immersiven Umfeld. Mithilfe der Zeitleiste können die Nutzerinnen und Nutzer das sich zeitlich verändernde Stadtbild direkt erleben.
Aufgrund der umfangreichen Disseminierung des Projektes und der Anwendung wurden sowohl die wichtigen Themen des Denkmalschutzes an die Öffentlichkeit weitergegeben sowie eine Folgeförderung des Projektes möglich gemacht.