AR-Sandbox

Die Flotron AG in Meiringen verfügt über ihre eigene AR-Sandbox

Mit den eigenen Händen die Welt gestalten, ganze Landschaften formen und Regen erzeugen? Unsere AR-Sandbox ermöglicht es, über Land und Wasser zu bestimmen und nachhaltige Lösungen zu erforschen! Ein echter Sandkasten wird dazu mit einer 3D-Kamera, einem digitalen Projektor und einem leistungsstarken Computer verknüpft.

Dieses innovative Werkzeug ist eine faszinierende und lehrreiche Erfahrung für Menschen jeden Alters – von Kindergartenkindern über Universitätsstudentinnen bis hin zu Museumsbesuchern.

Kontakt:
Lukas Eiholzer
lukas.eiholzer@flotron.ch

Ein Sandkasten wird zum 3D Geländemodell

Die AR-Sandbox und ihre Open-Source-Software wurden von der «University of California, Davis» entwickelt. Weltweit wurden bereits über 850 Stück nachgebaut und eine davon steht neuerdings im Haslital.

Die Augmented Reality (AR) Technologie kombiniert einen echten Sandkasten mit digitalen Informationen zu einem interaktiven 3D-Modell, in dem geographische, geologische, hydrologische und meteorologische Daten anschaulich dargestellt werden.

Eine 3D-Kamera scannt die Sandoberfläche in Echtzeit, ein Computer berechnet die Topografie und ein Projektor färbt den Sand entsprechend der Höhe: grün für Senkungen, braun für Erhebungen. Schwarz angestrahlte Höhenlinien verbinden Punkte gleicher Höhe, so dass der Sandkasten zu einem lebendigen Geländemodell wird und gleichzeitig das Lesen von topografischen Karten und Höhenlinien vermittelt.

Bedienung und Anwendungsmöglichkeiten

Ein Sandkasten, der nicht auf dem Pausenhof steht, sondern mitten im Klassenzimmer! In der AR-Sandbox formen Schülerinnen und Schüler den Sand zu Bergen, graben Flussbette aus und bauen Staudämme mit den Händen und schaffen im farbig beleuchteten Sand immer neue Landschaften. Und während sie «spielen», lernen sie Naturwissenschaften hautnah kennen. Durch Positionierung der Hand über einem Punkt lässt man an der gewählten Stelle virtuellen Regen fallen. Der Projektor färbt den Sand dort blau ein. Mittels einer mathematischen Formel (Saint-Venant-Gleichung) wird die Bewegung des Wassers berechnet und auf dem Sand dargestellt. Man kann somit unmittelbar beobachten, wie sich gefallener Niederschlag in der Landschaft bewegt. Es ist auch möglich einen blauen Knopf an der Seite des Kastens zu drücken und im ganzen Gebiet Regen fallen zu lassen. Mit Spannung lässt sich beobachten, wie sich das Wasser in der selbst kreierten Landschaft verhält. Die Echtzeitberechnung erlaubt es, jederzeit den Sand anders zu formen und die Auswirkungen der veränderten Topografie auf den Wasserlauf zu beobachten. Betätigt man den gelben Knopf, trocknet das ganze Gebiet virtuell aus und neue Gelände- und Regenszenarien können ausprobiert werden.

Die AR-Sandbox vermittelt viel über Hydrologie, ohne dass es langweilig wird. Wie werden Wassereinzugsgebiete durch die Topografie des Landes bestimmt? Welchen Einfluss hat die Stärke des Niederschlags? Wohin fliesst das Wasser und wo sammelt es sich?

Fachkundigere Anwender können auch verschiedene Szenarien für Hochwasserschutz, Staudammbau und Regenwasserablauf ausprobieren. Wie erfolgen Baumassnahmen in Wassereinzugsgebieten nachhaltiger? Wie verwaltet man kostbares Wasser verantwortungsbewusster?

Was hat die AR-Sandbox mit Vermessungswesen zu tun?

Das Scannen des Sandes in der AR-Sandbox und die anschliessende virtuelle Darstellung der Topografie haben direkten Bezug zur Erhebung von Geländemodellen: ähnlich wie in der AR-Sandbox, erfasst die Flotron AG Landschaften aus der Luft sowohl fotografisch (Fotogrammetrie) als auch mit Laserscanning (LiDAR). Unser terrestrisches 3D Mobile Mapping System nimmt sogar beide Datensätze gleichzeitig auf.

Mit den Daten erstellen wir digitale Oberflächenmodelle, in denen neben Gelände und Höhe auch Strassen, Wege, Gebäude und Vegetation dargestellt werden können. Mit unseren hochauflösenden, berührungslosen Aufnahmen vermessen wir sogar Elemente in der Industrie, im Bau und in Gebäuden und vereinfachen Planungen in unzugänglichem Gelände.

Die Modellierung der digitalen Datensätze ist dabei ein eigenes Arbeitsgebiet mit zahllosen Anwendungsmöglichkeiten. Die Interpretation von Bodenbedeckung in Stereobildern und deren Abbildung als Karte, die Erfassung von Dachlandschaften mit kotierten Höhen und deren Darstellung als 3D Stadtmodell oder die Erstellung von Fassadenplänen von Kulturgütern oder komplexen Industriegebäuden sind nur einige Beispiele. Die Daten können auch für Visualisierungen in Fotomontagen genutzt werden und für die Animation von 3D Objekten.

Orts- und raumbezogene Daten (Geoinformationen) sind in unserer heutigen Gesellschaft so wichtig geworden wie nie zuvor. Politische, wirtschaftliche und private Entscheidungen hängen meist davon ab, oft auch unbewusst. Der Nutzen von Geoinformationen und von Modellierungen ist äussert vielfältig und spannend. Die AR-Sandbox zeigt dies am Beispiel der Hydrologie anschaulich und in intuitiver Weise, ohne zu langweilen oder zu komplex zu werden. Ein faszinierendes Werkzeug für Jung und Alt!