Wie ein digitaler Zwilling die Geschichte der Kirche offenbart

Die Kirche St. Martin auf Kirchbühl bei Sempach steht seit rund tausend Jahren an ihrem Platz mit Blick auf den Sempachersee. Als eines der wenigen mittelalterlichen Bauwerke der Innerschweiz, das seinen ursprünglichen Charakter über die Jahrhunderte bewahren konnte, ist sie ein wertvolles kulturhistorisches Denkmal. Nun hat dieses besondere Kulturgut einen digitalen Zwilling (digital twin) erhalten.

Hochmoderne Vermessungstechnik im Einsatz

Der Neuenkircher ETH-Doktorand Mathias Häcki führte die Vermessung der Kirche mit modernster Technologie durch. Er verwendete einen Laserscanner, der 2 Millionen Punkte pro Sekunde mit einer Genauigkeit von 1,9mm bei 10 Metern Distanz erfasst. Für die vollständige Erfassung der Kirche waren 228 Scanstandorte nötig. Diese Technik wurde durch ein Verfahren namens Photogrammetrie ergänzt.

Der Sempacher Fotograf Marco Sieber unterstützte das Projekt mit hochauflösenden Bildern des Innenraums. Zusätzlich fertigte Häcki mit einer Drohne mehrere tausend Aufnahmen aus 30 und 60 Metern Höhe an. «Der Laserscanner liefert ein Gerüst, die Photogrammetrie legt sich dann wie ein Mantel darüber und ergänzt die Oberfläche. Damit erhalten wir eine Rekonstruktion der Kirche in sehr hoher Auflösung», beschreibt Häcki das Verfahren gegenüber der «Sempacher Woche» (vollständige Artikel s. unten).

Vom Punktwolkenmodell zum digitalen Zwilling

Aus den Millionen von Messpunkten entsteht zunächst eine dreidimensionale Punktwolke, die ein vollständiges Abbild der Kirche darstellt. Diese wird dann in ein 3D-Modell übersetzt, bei dem die einzelnen Bauteile identifiziert und modelliert werden. Im letzten Schritt werden die Bauteile mit Informationen angereichert – etwa zu deren Alter, Materialität und Baugeschichte.

Der so entstandene digitale Zwilling ist weit mehr als nur ein 3D-Modell. Er bildet eine dreidimensionale Datenbank, die das Bauwerk und den aktuellen Wissensstand repräsentiert. Durch die integrierten Informationen lassen sich die Bauteile nach verschiedenen Kriterien filtern und darstellen – zum Beispiel können die verschiedenen Bauphasen der Kirche farblich hervorgehoben werden.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

Für die 2022 gegründete Stiftung Pro Kirchbühl, die sich für den Erhalt und die Vermittlung dieses Kulturguts einsetzt, eröffnen sich durch den digitalen Zwilling interessante Möglichkeiten.

«In erster Linie geht es darum, den aktuellen Zustand der Kirche, insbesondere der Seccomalereien, festzuhalten. Das hilft uns zu sehen, wo es Mängel und Schäden gibt», erklärt Alexander Lieb, Präsident der Stiftung, gegenüber der «Sempacher Woche». Für die Denkmalpflege und mögliche Restaurierungsarbeiten biete die digitale Kartierung zudem wertvolle Daten.

Auch für die kulturhistorische Vermittlung ist das 3D-Modell ein wertvolles Instrument. «Nicht nur die Wandmalereien, sondern auch die historischen Bauphasen können durch das digitale Abbild vermittelt und dargestellt werden», betont Lieb.

Forschung und Baugeschichte

Durch die Kombination von historischer Bauforschung und moderner Vermessungstechnik entsteht ein wertvolles Werkzeug zur Dokumentation, Erforschung und Erhaltung dieses bedeutenden Kulturguts.

Der digitale Zwilling der Kirche St. Martin sichert nicht nur den aktuellen Zustand für die Nachwelt, sondern bietet auch eine solide Grundlage für zukünftige Renovationsarbeiten und trägt so zum langfristigen Erhalt dieses wertvollen Denkmals bei.