Virtueller Laserscanner-Simulator zur Digitalisierung der Unterrichtsumgebung

Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Software-Tools zur Erstellung von simulierten Massendaten von Objekten, die mit einem terrestrischen Laserscanner aufgenommen werden. Diese Instrumente erzeugen 3D-Punktwolken von verschiedenen Stationen, die weiter registriert (georeferenziert) und zu übergeordneten Informationen wie 3D-Modellen, Architekturzeichnungen, Orthophotos oder Karten verarbeitet werden müssen.
Personen Prof. Dr.-Ing. habil. Dr. h.c. Thomas Luhmann (Leitung) [IAPG, Jade Hochschule] Dr. Darius Popovas [IAPG, Jade Hochschule] Dr. Julia Gorkovchuk [KNUCA, Ukraine] Dr. Denys Gorkovchuk [KNUCA, Ukraine] Prof. Dr. Mona Hess [Universität Bamberg] Dr. Maria Chizhova [Universität Bamberg] Mykola Trehub [Dnipro University of Technology]		Mittelgeber Deutscher Akademischer Austausch Dienst (DAAD)

Das Projekt wird im Rahmen des DAAD-Programms zur Unterstützung der Internationalisierung ukrainischer Hochschulen 2019-2021 (Phase 1) und 2021-2023 (Phase 2): Digitale Zukunft gemeinsam gestalten: Deutsch-Ukrainische Hochschulkooperationen gefördert.

Weitere Informationen finden Sie auf der Website: http://vrscan3d.com/ und auf dem Youtube-Kanal: https://www.youtube.com/channel/UCNpChpZzutYr_I-_U5OuE-Q

Das im Projekt entwickelte Programm eines virtuellen Laserscanners hat beim ISPRS-Kongress 2022 in Nizza den ersten Preis im CATCON-Wettbewerb gewonnen. Weitere Informationen finden sich hier.

Ukrainische Hochschulen, die Kurse mit Bezug zur Digitalisierung in der Ingenieurpraxis (z.B. Geoinformationswissenschaften, Katasterwesen, Geodäsie) anbieten, sollten ihre Studenten entsprechend den modernen Bedürfnissen und Anforderungen des professionellen Marktes ausbilden. Allerdings mangelt es vielen Lehrenden an Wissen, zudem leiden die Universitäten unter veralteter Ausrüstung (Hard- und Software), unzureichender IKT-Infrastruktur und mangelnden Finanzen für notwendige Investitionen. Die Universitätslehrpläne in der Ukraine müssen aktualisiert werden, um diese neuen Technologien zu berücksichtigen. Zu diesem Zweck sind geeignete Werkzeuge und Daten bereitzustellen, da sonst weder Lehrenden noch Studierende realistische Chancen haben, sich rechtzeitig an neue Methoden anzupassen, und sie werden nicht in der Lage sein, selbst zur Weiterentwicklung beizutragen.

Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die Digitalisierung in zwei großen Projektteilen abzudecken:

• Entwicklung einer virtuellen Umgebung zur Erstellung und Verarbeitung von digitalen 3D-Scandaten
• Digitales Lehr- und E-Learning-Material mit interaktiven Werkzeugen und praktischen Übungen

Teil 1 wird durch die Entwicklung eines virtuellen Systems gelöst, das es den Benutzern ermöglicht, realistische Daten zu erstellen, ohne dass ein reales Messgerät vorhanden ist. Der virtuelle Scanner wird auf bestehenden Open-Source-Softwarepaketen basieren. Dies ermöglicht es den Benutzern, die Software kostenlos zu nutzen und zukünftige Entwicklungen innerhalb der Open-Source-Gemeinschaft durchzuführen. Er wird Teil eines allgemeinen E-Learning-Konzepts sein, das sowohl in den ukrainischen als auch in den deutschen Partneruniversitäten umgesetzt werden soll.

Teil 2 wird durch ein integriertes Lehrkonzept abgedeckt, das interaktive Lernwerkzeuge (sowohl für Lehrende als auch für Studierende) und praktische Übungen (z.B. Projektwochen, Sommerschulen) umfasst, bei denen die theoretische und virtuelle Ausbildung mit praktischen Erfahrungen mit realen Geräten und Daten verbunden wird. Ein Ergebnis der experimentellen Arbeit ist zusätzliches E-Learning-Material, das auf den Erfahrungen und Ergebnissen der Projektarbeit basiert. Zusätzlich finden internationale studentische Projektwochen statt.

Projektziele 2021-2023:

• Erweiterung der Funktionalität der VRscan3D-Software: Es ist geplant, die aktuelle Version der Software zu optimieren und einige neue Funktionen zu implementieren. Diese Optimierung wird eine höhere Simulationsgeschwindigkeit, eine benutzerdefinierte Scannersimulation und eine verbesserte Rauschsimulation umfassen. Die erweiterte Funktionalität wird die Anwendung von Gamification des Lernansatzes und die automatische Bewertung der Qualität des virtuellen Scans ermöglichen.
• Integration der entwickelten Software VRscan3D in die Ausbildung: Es ist geplant, die Integration in die Ausbildung in drei Schritten durchzuführen: 1) Erprobung der Software durch ukrainische Studenten, 2) Entwicklung des Lernkurses "Terrestrisches Laserscanning auf Basis von VRscan3D" und 3) Einbeziehung der Nutzung von VRscan3D und des entwickelten Kurses in das Fernstudium an ukrainischen Partneruniversitäten.
• Nachhaltigkeit: Das große Interesse an dem entwickelten Simulator zeigt, dass das Tool auch über die Projektteilnehmer hinaus ein großes Potenzial für den Einsatz in der universitären Lehre hat. Alle Daten und Dokumente werden in einem von der projektleitenden Universität bereitgestellten Cloud-Service gespeichert. Sie werden über die Projektlaufzeit hinaus, d.h. für einen zukünftigen Zeitraum, für alle Hochschulen zugänglich sein. Es wird erwartet, dass Lehrende und Studierende den virtuellen TLS-Simulator und die daraus resultierenden Ergebnisse für eine nachhaltige Lehrplanentwicklung und -modernisierung an allen beteiligten Hochschulen kontinuierlich nutzen und verbessern. Der letzte Schritt wird die Erstellung von neuem digitalem Lehrmaterial mit praktischen Übungen (unter Verwendung von VRscan3D) für eine verbesserte Lern- und E-Learning-Umgebung in mehreren Sprachen sein. Dieses Lehrmaterial ist nicht nur für die ukrainischen Partneruniversitäten, sondern auch für Universitäten in Deutschland und anderen Ländern wertvoll.
• Einbindung weiterer ukrainischer Partner: Die Technische Universität Dnipro wird sich als neuer ukrainischer Partner an dem Projekt beteiligen und die Projektergebnisse in ihre Lehrpläne integrieren. Dies wird die Nachhaltigkeit des Projekts weiter erhöhen.
• Verbreitung der Software: Während der Verbreitungsphase wird eine Internetplattform für die Verfügbarkeit der Software, den Support, das Benutzerforum usw. eingerichtet. Die Software wird weiterhin über Social-Media-Plattformen und wissenschaftliche Veröffentlichungen, Konferenzen und Workshops beworben.

Projektpartner

• Kiewer Nationale Universität für Bau und Architektur (KNUCA), Fakultät für Geodäsie und Landmanagement, Ukraine
• Universität Bamberg, Institut für Archäologie, Denkmalpflege und Kunstgeschichte, Deutschland
• Dnipro University of Technology, Ukraine

Fördervolumen

400.000 €