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18. ALTBERGBAU - KOLLOQUIUM Wieliczka 2018
Erste Erfahrungen mit dem handgeführten Laserscanner ZEB-REVO bei Vermessungsarbeiten im Altbergbau am Südtiroler Schneeberg
Diana Hößelbarth, Oliver Richter, Cornelius Martin, Thomas Martienßen1 Marcus Wandinger2
1Institut für Markscheidewesen und Geodäsie, TU Bergakademie Freiberg
2Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung Bayern
ZUSAMMENFASSUNG: Über 800 Jahre lang, bis vor vier Jahrzehnten, existierte am Schneeberg in Südtirol intensiver Abbau im Tief- und Tagebau auf Blei, Zink und Silber. Noch heute sind die Zeitzeugen des Abbaus unverkennbar zu sehen und im Rahmen des Landesmuseums Bergbau Südtirol zu besichtigen. Diese als Grundlage für künftige wissenschaftliche Arbeiten zu dokumentieren, ist ein Ziel markscheiderischer Vermessungen. Dazu wurde im Jahr 2018 im Rahmen eines Komplexpraktikums am Schneeberg auf ca. 2300 m Höhe von Studierenden des Studiengangs Markscheidewesen und angewandte Geodäsie der TU Bergakademie Freiberg unter anderem der Handscanner ZEB-REVO der Firma GeoSLAM eingesetzt und getestet. Der folgende Text stellt zuerst das Bergwerk am Schneeberg vor und konzentriert sich anschließend auf die Handhabung des Handscanners ZEB-REVO. Erste Genauigkeits-untersuchungen werden angestellt, indem die Messergebnisse des Instrumentes mit den Resultaten eines terrestrischen Laserscanners (VZ-400i) gegenübergestellt werden. Mit einer Bewertung der Erfassung eines wohl spätmittelalterlichen untertägigen und nur schwer zugänglichen Örterbaus schließt der Beitrag ab. ABSTRACT: For over 800 years, until four decades ago, intensive mining of lead, zinc and silver ores existed at Schneeberg in South Tyrol. Even today, the witnesses of the mining are clearly visible and can be visited as part of the Landesmuseum Bergbau Südtirol. Documenting these as the basis for future scientific work is one of the objectives of undertaking mine surveying in that area. For this purpose, the ZEB-REVO hand-held scanner from GeoSLAM was used and tested in 2018 at Schneeberg at an altitude of approx. 2300 m as part of a complex internship by students of the university course Mine Surveying and Applied Geodesy of TU Bergakademie Freiberg. The following text first introduces the Schneeberg Mine and then focuses on the operation of the ZEB-REVO handheld scanner. Initial accuracy studies are made by comparing the measurement results of the instrument with the results of a terrestrial laser scanner (VZ-400i). The article closes with an evaluation of the operation of the instrument for the survey of a well-medieval small stope being difficult to access.
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18. ALTBERGBAU - KOLLOQUIUM Wieliczka 2018
1 Das Bergwerk am Schneeberg in Südtirol – über 800 Jahre Bergbaugeschichte
Heute als bedeutender Standort des Landesmuseums Bergbau in Südtirol, früher als größtes
Erzbergwerk Tirols mit über 140 km untertägigem Streckennetz – so ist bzw. war das Bergwerk am
Schneeberg zwischen Sterzing und Meran bekannt. Schon um 1235 wird im Bozner Notarbuch das
„argentum bonum de Sneberch“, das „gute Silber vom Schneeberg“, erwähnt, womit
höchstwahrscheinlich das hier betrachtete Bergwerk am Schneeberg gemeint war. Die Blei-Zink-
Silber-Lagerstätte auf einer abgeschiedenen Hochalm im Hinterpasseier in den südlichen Stubaier
Alpen war so bedeutend, dass sich hier in ca. 2300 bis 2400 m Meereshöhe während der über 800
Jahre währenden Bergbaugeschichte die höchstgelegene Dauersiedlung Europas entwickeln konnte:
St. Martin am Schneeberg mit verschiedenen Wohnhäusern, eigener Kirche, Gasthaus, einem kleinen
Hospital und einer Schule. Auch im Winter, wenn die Siedlung von den umliegenden Tälern völlig
abgeschnitten war, konnte so der Erzabbau untertage weitergeführt werden. Und nicht umsonst galten
die Schneeberger Knappen als die besten Skifahrer der Gegend.
Abb. 1: Wohl die früheste Darstellung des Bergwerks am Schneeberg findet sich im Schwazer Bergbuch 1556 (Tiroler Landesmuseum Ferdinandeum, Sign. Dip. 856). Deutlich sind die im Ausstreichen der verschiedenen Klüfte übereinander angelegten Stollen zu sehen. Mehrere Gebäude sind ebenfalls dargestellt, darunter die „Fleischpank“ (Metzgerei), womit ihre Bedeutung für die Ernährung der damaligen Siedlung am Schneeberg unterstrichen wird. Ebenso fällt die Maultierkolonne auf, die das Erz von den Gruben über die im Hintergrund gelegene Scharte hinüber in den Bereich von Ridnaun-Sterzing säumt, von wo das Erz weiter zu den Hütten bei Schwaz gebracht wurde.
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Im Wesentlichen unterscheidet man drei Betriebsepochen des Bergbaus am Schneeberg. In den ersten
Jahrzehnten erfolgte aus tagnahen Grubenbauen die Gewinnung von Silbererzen, die durch das
Passeiertal zur Münzprägung nach Meran transportiert wurden, damals die Hauptstadt der Grafschaft
Tirol. Diese erste Epoche währte aber nur kurze Zeit.
Schon bald gerieten die Bleierze in den Fokus, die dringend bei der Fahlerzverhüttung des in
Nordtirol aufblühenden Silberbergbaus in Schwaz benötigt wurden, wie auch das Schwazer Bergbuch
1556 berichtet [1]. Nun mussten die Bleierze zunächst mittels Maultieren über die 2700 m hohe
Schneebergscharte und weiter durch das Ridnauntal und über den Brennerpass bis nach Nordtirol
transportiert werden. In dieser zweiten Epoche lebten im 15. und 16. Jahrhundert an die tausend
Menschen am Schneeberg, die in den Bergwerken und Bergschmieden, als Säumer und Pferde- bzw.
Maultiertreiber arbeiteten – oder beispielsweise als Metzger in der schon im Schwazer Bergbuch
genannten „Fleischbank“, der höchsten Metzgerei Europas, die erst vor wenigen Jahren archäologisch
ausgegraben wurde. Damals waren die Wohnstätten nahe den jeweiligen Stollen gelegen, verstreut
über die mehrere Quadratkilometer große Hochalm.
Abb. 2: Markscheidestufe von 1739 im Karlstollen, angebracht wohl im Zusammenhang mit einer Befahrung von Joseph von Leitner, zu jener Zeit kaiserlicher Verweser zu Sterzing, auf den die Initialen IVL hinweisen könnten. (Foto: Marcus Wandinger, 2015)
In diese zweite Epoche fiel die Anlage des Karlstollens, eines gut 1,6 km langen Erbstollens. Solange
sich am Schneeberg der Abbau auf die Sohlen oberhalb der Stollen des Seemooser Reviers
beschränkte, konnte das Grubenwasser durch diese abgeführt werden, also insbesondere den Peter-
Stollen, dessen Mundloch mit 2206 m am tiefsten der Seemooser Hauptstollen liegt. Sobald jedoch
der Abbau in größere Teufen vordrang, mussten andere Wege der Wasserhaltung gesucht werden.
Wasserheber, die mittels Eimern oder Ledersäcken das Wasser auf Fahrten nach oben trugen oder
manuell Pumpen bedienen mussten, kamen bald an ihre Grenzen. Versuche mit einer Wasserkunst,
die ein Orgelbauer aus Zinn anfertigte, und andere Pumpwerke scheiterten nach kurzer Zeit [2]. So
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blieb es zunächst bei einem Kricklzug, einer Pumpe mit manuellem Antrieb, die pro Arbeitsschicht
immerhin gut 20.000 l Wasser 100 m hoch heben konnte [3]. Da auch dies langfristig nicht
ausreichend war, wurde schließlich 1660 auf Geheiß von Erzherzog Ferdinand Karl von Österreich-
Tirol (1628–1662) in etwa 2030 m Meereshöhe der Karl-Stollen (auch Karl-Hauptbau genannt)
angeschlagen, der somit rund 170 m tiefer liegt. Die ersten 40 Jahre wurde er in reiner Handarbeit
(Schrämarbeit mit Schlägel und Eisen) aufgefahren, bis ab 1680 Schwarzpulver eingesetzt wurde.
Anstelle der geplanten 34 Jahre dauerte es infolge unerwartet harten Gesteins und eines
Wassereinbruchs 90 Jahre, bis der Stollen die Lagerstätte erreicht hat, und sechs Jahre später konnte
der Durchschlag zu den höher gelegenen Grubenbauen vollzogen werden. Dieser Stollen mit
mehreren historischen Markscheidestufen [4] ist heute einer der Höhepunkte bei den Besucher-
befahrungen und dient auch heute noch als einer der Wasserlösungs- und Wetterstollen.
Ende des 18. Jahrhunderts ging die Nachfrage nach Blei langsam zurück, doch im 19. Jahrhundert
rückte die bislang unbeachtet gebliebene Zinkblende in das Interesse und führten zur dritten und
letzten Blütezeit des Schneeberger Bergwerks. Eine grundlegend neue Vermessung, ausgehend von
einer Triangulation im Jahre 1880, erlaubte erstmals einen vollständigen Überblick über das
komplexe Grubengebäude am Schneeberg [5]. In dieser dritten Blütezeit wurde ab 1874 eine
deutliche Verbesserung des seit jeher problematischen Erztransports erreicht: Ein ausgeklügeltes und
in dieser Art und diesem Umfang europaweit einmaliges System von nahezu horizontalen
Pferdebahnstrecken und zum Teil sehr steilen, an die Berghänge angeschmiegten Bremsberganlagen
mit mehreren dazwischen angeordneten Erzkästen (Zwischenlager als „Puffer“ für eventuelle
Transportunterbrechungen) ersetzte die alten Saumpfade und war bis etwa 1920 in Betrieb, als eine
Materialseilbahn errichtet wurde. Nur ein Bremsberg (hier als Wassertonnenaufzug) im Revier
Seemoos war noch bis 1967 in Betrieb.
Abb. 3: Mittlerer Abschnitt des Lazzacher Bremsbergs mit dem Bergbaulehrpfad.
(Foto: Dr.-Ing. Franz R. Schlosser, 2014)
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In dieser dritten Blütezeit konzentrierte sich das Leben auf die Knappensiedlung St. Martin am
Schneeberg – neben dem Herrenhaus der k.u.k. Grubenverwaltung (heute alpines Schutzhaus) und
der Kirche Maria Schnee entstanden mehrere Knappenkauen als Arbeiterwohnhäuser und ein
Frauenhaus für die ledigen Frauen, eine Schule, ein kleines Krankenhaus, eine zentrale
Bergschmiede, eine Werkstatt, und auch Schießstand und Kino für die Freizeit fehlten nicht. Im
Schneebergarchiv dokumentieren einige historische Fotos das damalige Leben in dieser
Knappensiedlung (Abb. 4 ff.).
Abb. 4: Postkarte aus der Zeit vor 1920. Schneebergarchiv des Landesmuseums Bergbau Südtirol.
Abb. 5: Kaisertag (17. August) 1913 am Schneeberg. Vorne: Hutmann und zugleich Schützen-hauptmann Wallnöfer an der Gitarre, Hutmann Peter Lechner als Mundschenk und Hutmann Lapper an der Violine. Dahinter von links: Pfarrer Kössler aus Rabenstein und Bergrat Feuchter (mit Brille), flankiert von zwei Bergleuten. Schneebergarchiv des Landesmuseums Bergbau Südtirol.
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Abb. 6: Blaskapelle vom Schneeberg vor der großen Knappenkaue. Die Gleise führen vom Mundloch des Martinstollens (im Erdgeschoss des Gebäudes, hinter den Personen) zum Erz- und Haldensturz. Schneebergarchiv des Landesmuseums Bergbau Südtirol.
So war das Knappendorf St. Martin am Schneeberg von Leben erfüllt, bis im Juni 1967 in einem
Arbeiterwohnhaus ein Brand ausbrach, der wegen des noch gefrorenen Löschteichs nicht wirksam
bekämpft werden konnte. Der Bergbaubetrieb dort oben wurde 1967 stillgelegt und die
Knappensiedlung St. Martin verwaiste. Manche Gebäude wurden abgebrochen, andere verfielen. Der
Betrieb erfolgte nun an auf der anderen Seite der Schneebergscharte, durch einen neuzeitlichen
Unterfahrungsstollen, dem „nur“ 2000 m hoch gelegenen, über 3 km langen Poschhausstollen im
Lazzachertal, einem Seitental des Ridnauntals bei Sterzing. Dieser Stollen war leicht aus dem Tal mit
einer Personenseilbahn erreichbar.
Doch trotz der enormen Investitionen und Neuerungen konnte der allmähliche Niedergang des
Bergbaus nicht aufgehalten werden. Die hohen Gestehungskosten eines Bergwerks im Hochgebirge
konnten mit den ständig fallenden Blei- und Zinkpreisen auf dem Weltmarkt nicht mehr konkurrieren.
1979 wurde die Gewinnung eingestellt, es wurden dann lediglich noch Explorationsbohrungen
durchgeführt, die aber 1985 auch eingestellt wurden.
Der Schneeberg verwaiste zunächst, einige Häuser verfielen oder wurden eingeebnet. Es blieb ein
mehrere Quadratkilometer großes Hochgebirgsareal mit unzähligen Spuren des Bergbaus aus über
acht Jahrhunderten, mit einer Fülle an montanarchäologischen Bodendenkmälern, wie man sie selten
woanders finden wird. Der erhaltene Gebäudebestand mit Herrenhaus und Gasthaus (die heute als
Schutzhütte dienen), Schule (heute Wohnhaus des Alm-Hirten), Schmiede, Werkstatt (heute
Schauraum) etc. stellt ein einzigartiges Denkmal alpiner Montangeschichte dar. So verwundert es
nicht, dass 1991 neues Leben am Schneeberg entstand, indem er Teil des heutigen Landesmuseums
Bergbau Südtirol wurde. Dessen vier Standorte (das Bergwerk am Schneeberg, das Bergbaumuseum
an der Schneeberger Erzaufbereitung im Ridnauntal, das Kupferbergwerk Prettau mit
Besucherbergwerk und heilklimatischen Therapiestollen, und das Museum Kornkasten) bilden heute
einen Anziehungspunkt für Touristen ebenso wie für Experten. Der Schneeberg ist seit Jahren
Gegenstand montanarchäologischer Forschung [6], und es fanden bereits zwei montanhistorische
Symposien am Schneeberg statt [7]. Außerdem hat der Schneeberg auch seine Qualität als
akademisches Lehrbergwerk unter Beweis gestellt [8]: Im Juni 2018 fand die zweite Kampagne des
jeweils einwöchigen „Markscheiderischen Komplexpraktikums“ von Studierenden und Betreuern des
Instituts für Markscheidewesen und Geodäsie der TU Bergakademie Freiberg am Schneeberg statt,
tatkräftig unterstützt vom Landesmuseum Bergbau und vom Hüttenwirt der Schneeberghütte und
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seinem Team. Die dabei erlangten neuen Erkenntnisse über den Bergbau am Schneeberg werden dem
Landesmuseum Bergbau zur Verfügung gestellt.
2 Bewertung des Handcanners ZEB-REVO
2.1 Aufbau der Hardware
Der ZEB-REVO ist ein handgeführter Laserscanner kombiniert mit einer inertialen Messeinheit
(IMU), welcher vom Messenden händisch durch den Raum geführt wird. Dabei rotiert der Laserkopf
mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Hz, so dass in Kombination mit der Bewegung des Messenden
das System ständig seine Raumlage ändert. Bei einer maximalen Reichweite von 30 m eignet sich
der ZEB-REVO für die Aufnahme von Innenräumen. Das Vorgängermodell ZEB1 wurde 2014 einst
genau für diesen Anwendungsfall konzipiert. Die Lasereinheit ist in der Lage, 43.200 Punkte/Sekunde
zu erfassen. Sein Sichtfeld beträgt 360° x 270°. Wird der Handscanner aufrecht gehalten, beträgt die
Auflösung vertikal 1,8° und horizontal 0,625°. Die Laserklasse 1 ermöglicht ein augensicheres
Arbeiten. Verzichtet man auf die Ausbaustufe RT (Real Time), ist der ZEB-REVO in der
Schutzklasse IP64 zertifiziert. Der ZEB-REVO wiegt 1 kg und ist über ein Kabel mit der Registrier-
und Batterieeinheit verbunden, die bequem geschultert werden kann. Abb. 7 zeigt das Handgerät im
Einsatz. In [9] werden die technischen Parameter gelistet.
Abb. 7: Unter-Tage-Aufnahme mit dem ZEB-REVO (Foto: Marcus Wandinger, 2018)
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2.2 Arbeitsweise der Software
Ohne detailliert auf die Beschreibung der Software und die benutzten Algorithmen einzugehen,
werden hier einige wichtige Grundlagen vermittelt, um den ZEB-REVO in der Praxis richtig zu
handhaben, damit brauchbare Ergebnisse erzielt werden.
Wie der Name des Herstellers „GeoSLAM“ des ZEB-REVO schon verrät, stammt die Entwicklung
des Systems aus der Robotik. Dort werden seit vielen Jahren SLAM-Algorithmen entwickelt und
verfeinert. SLAM steht für „Simultaneous Localization and Mapping“, was bedeutet, dass die eigene
Positionsbestimmung und die Kartierung (Erfassung) der Umgebung gleichzeitig stattfinden. Die
verwendeten Algorithmen können dabei deterministischer und probalistischer Natur sein. Letztlich
besteht die zu lösende Aufgabe darin, die Umgebung zu kartieren und gleichzeitig den Weg des
Messenden innerhalb der erzeugten Karte nachzuvollziehen.
Im Ablauf der Messdatenprozessierung, egal ob diese in Echtzeit (Real Time) oder in der Nach-
bearbeitung (Postprozessing) stattfindet, muss der SLAM-Algorithmus ständig entscheiden, ob er die
Informationen (Messwerte), die er bekommt, als eine ihm bekannte Umgebung wahrnimmt, oder ob
er eine neue Teilumgebung dem Bestehenden hinzufügen muss. Kommt es hier zu Zuordnungs-
fehlern, wirkt sich dies auf den Verlauf des Pfades des Messenden aus und auf die Interpretation und
Zuordnung weiterer Teilumgebungen. So kann sich ein Zuordnungsfehler theoretisch unbegrenzt
ausweiten. Grob falsche Ergebnisse können die Folge sein.
Für eine schnelle Zuordnung und Lösung dieser Mehrdeutigkeiten wird die Graphentheorie
benutzt. Für den Messenden ist hier wichtig zu wissen, dass sich die Rückkehr in eine bereits bekannte
Umgebung, auch als Kreisschluss bezeichnet, stabilisierend auf die Prozessierung auswirkt. Dies
beschleunigt sowohl die Lösungsfindung als auch die Qualität und Genauigkeit des Endergebnisses.
Aus diesem Grund ist anzustreben, immer wieder Bekanntes in den Messpfad einzubinden und den
Pfad am Ende zu schließen.
Der Hersteller empfiehlt das Einschalten des Systems in einer Ruheposition, bei der sich die IMU
initialisieren kann. Im Anschluss beginnt die Messung. Man kehrt am Ende zum Startpunkt zurück
und schließt in der gleichen Ruheposition die Messung ab. Später, im Innendienst, werden die
Rohdaten des ZEB-REVO prozessiert.
2.3 Anwendung des ZEB-REVO unter Tage
Für den Einsatz des ZEB-REVO am Schneeberg wurden zwei Anwendungsfälle betrachtet. Einmal
sollte das Instrument für Aufnahmen des 1,6 km langen Karlstollens und einmal für einen ca. 50 x 30
m großen, mehrfach verzweigten alten Abbau verwendet werden.
Um eine Genauigkeitsbetrachtung anstellen zu können, wurden im Karlstollen die Messergebnisse
des ZEB-REVO den Ergebnissen eines RIEGL-Laserscanners VZ-400i gegenübergestellt. Beide
Anwendungsbeispiele wurden so vorbereitet, dass von der übertägigen Situation aus Polygonzüge
nach unter Tage gelegt wurden. Für eine dauerhafte Vermarkung, die auch künftigen Arbeiten dienen
soll, wurden in die Firste Edelstahlbolzen eingelassen. Für die Signalisierung der Referenzpunkte
wurden beim Einsatz des ZEB-REVO auf Empfehlung des Herstellers 10 cm große Kugeln benutzt
(Abb. 8). Diese wurden beim Laserscanning so aufgenommen, dass man diese später eindeutig aus
der Punktwolke detektieren kann.
Vergleicht man nun die Ergebnisse der Kugelpositionen aus der Detektion in der prozessierten
Punktwolke des ZEB-REVO mit den bekannten Koordinaten, ergaben sich deutliche Abweichungen.
Aus der Ausgleichung der Polygonzüge ergab sich eine Genauigkeit der Firstpunktkoordinaten von
durchschnittlich 8 mm in Lage und 3 mm in der Höhe. Die Differenzen betrugen aber mehrere
Dezimeter, was der Sensibilität des SLAM-Verfahrens zuzuschreiben ist.
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Abb. 8: Referenzkugeln (Foto: Marcus Wandinger, 2018)
Am Beispiel des alten Abbaus können aus 5 Messreihen (Schleifen) über 6 Referenzpunkte an 48
Differenzen zwischen dem Polygonzug den Ergebnissen des ZEB-REVO mittlere Abweichungen in
der Lage von 4,3 cm und in der Höhe von 3,2 cm abgeleitet werden.
Im zweiten Beispiel des Karlstollens wurde, wie sich später herausstellte, die Länge der einzelnen
Schleifen zu optimistisch gewählt. Sie betrugen bis zu 200 m und die Messzeiten bis zu 20 Minuten.
Der Hersteller empfiehlt für eine Schleife eine Messzeit von 10 Minuten. Für den Vergleich mit den
Daten des VZ-400i wurde ein Teilabschnitt des Karlstollens zwischen den Polygonpunkten PP2 und
PP5 verwendet. Seine Länge beträgt ca. 160 m. Zwischen den vier Polygonpunkten ergaben sich
dabei Abweichungen in den Distanzen bis zu 40 cm. Das Datenblatt des Herstellers [9] gibt als
absolute Positionierungsgenauigkeit für eine Schleife bei 10 Minuten Messzeit 3-30 cm an.
Berücksichtigt man die für den SLAM-Algorithmus ungünstige Form des langgestreckten
Karlstollens, ist dies ein durchaus realistisches Ergebnis. Es zeigt aber auch, dass man für angestrebte
Genauigkeiten unter einem Dezimeter ohne bekannte Passpunkte in Form von Kugeln nicht
auskommt.
Als relative Genauigkeit gibt der Hersteller 1-3 cm an. Um diesen Wert beurteilen zu können,
wurden im Karlstollen vier ebene Flächen ausgewählt. Es wurde davon ausgegangen, dass der
Laserscanner VZ-400i, wie auch der ZEB-REVO, diese Bereiche als Ebenen erkennen können. Die
Standardabweichung der Ebenenberechnung soll hier als Maß für die Bewertung des Messrauschens
herangezogen werden, wohl wissend, dass die Ebenheit des Objektes selbst nicht hundertprozentig
gegeben ist und das Ergebnis verfälschen wird. Ausgesucht wurden die Stirnseite eines Stempels im
Ausbau (Durchmesser der Fläche 15 cm), ein Stoßausschnitt einer geschlägelten Wand (Größe 30 x
20 cm), die Oberfläche eines Brettes (Größe 60 x 10 cm) und eine Fluchtwegtafel (Größe 40 x 20
cm). Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse.
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Tab.1: Gegenüberstellung der Ebenenberechnung aus den Daten des VZ-400i und des ZEB-REVO
Objekt
VZ-400i ZEB-REVO
Punktanzahl Stand.Abw.
/ mm /
Punktanzahl Stand.Abw.
/ mm /
Stempel 5428 14.4 474 86.8
Geschlägelter Stoß 419007 3.3 36498 6.9
Brett 4068 1.0 647 7.8
Fluchtwegetafel 22924 1.4 126 15.6
Die folgende Abbildung 9 zeigt in einer seitlichen Ansicht die Darstellung der Ebenenerkennung für
das gescannte Brett. Die weißen Punkte stammen aus der Messung des ZEB-REVO und die blauen
Punkte, die aufgrund der hohen Punktdichte mehr einer geschlossenen Linie gleichen, aus der
Messung mit dem VZ-400i.
Abb. 9: Seitenansicht der Punktwolken des VZ-400i und des ZEB-REVO für das gescannte Brett
Die Ergebnisse der Tabelle 1 bestätigen die vom Hersteller im Datenblatt angegebene relative
Genauigkeit von 1-3 cm.
Neben diesen erreichbaren Genauigkeitsangeben, die den Einsatz des Messsystems relativieren,
muss bei der Betrachtung des ZEB-REVO vor allem auf zwei wichtige Vorteile eingegangen werden.
Abb. 10: 3D Punktewolken des VZ-400i (Blau) und des ZEB-REVO (Weiß)
Zwar ist man mit dem VZ-400i in der Lage, durch eine hohe Punktdichte den Karlstollen sehr
detailliert aufzunehmen, doch ist die Tagesleistung für die Vermessung des Stollens sehr viel
geringer. Für eine möglichst lückenlose Erfassung durch den VZ-400i waren Scannerpositionen im
Abstand von 5 bis 10 m nötig. Dieser „Stop and Go“ Betrieb ist der schnellen Erfassung durch den
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ZEV-REVO weit unterlegen. Die Tagesleistung mit dem VZ-400i betrug 160 m. Im Gegensatz dazu
der ZEB-REVO, der von seiner Messmethode den Mobile-Mapping-Systemen zuzurechnen ist: Hier
konnte eine schnelle und effiziente Erfassung einzelner Stollenabschnitte erfolgen. Dabei lag die
Tagesleistung bei ca. 1100 m.
Hinzu kommt die Vollständigkeit der Punktwolken. Abbildung 10 zeigt dies eindrucksvoll. Gerade
in Bereichen des Ausbaus oder in Störungszonen, wo verwinkelte Nischen die Einsicht erschweren,
zeigen sich in den Daten des VZ-400i deutliche Lücken, währende der ZEB-REVO mit der weiß
eingefärbten Punktwolke sehr viel vollständiger die Situation erfasst. Da der Karlstollen als Wasser-
lösestollen fungiert, ist die Sohle meist feucht, schlammig oder wenige Zentimeter überspült. Wie in
Abbildung 10 zu sehen, kann auch hier der ZEB-REVO noch Daten liefern, während es beim VZ-
400i zu Fehlmessungen oder Lücken kommt.
Legt man keinen Wert auf Detailtreue oder einen hohen Erkennungsgrad, wie sie der VZ-400i
liefern kann (Abb.10), findet man im ZEB-REVO ein geeignetes Instrument, um zum Beispiel die
Stoßkonturen alter Grubenbaue aufzunehmen. Wie dicht und vollständig die Datensätze werden,
hängt letztlich von der Verweildauer, dem Geschick und der Erfahrung des Messenden ab.
3 Erfahrungsbericht ZEB-REVO
3.1 Messung in alten Abbaubereichen
In Vorbereitung der Messungen mit dem ZEB-REVO war es für die spätere Georeferenzierung der
Punktwolke notwendig, mehrere Firstpunkte in den Grubenbauen am Schneeberg zu vermarken.
Abb. 11: Am Schneeberg genutztes Zielzeichen für den Laserscanner ZEB-REVO
(Foto: Cornelius Martin, 2018)
Die Erfahrungen aus dem Karlstollen haben gezeigt, dass ein Polygonzug nötig war, um einige
Referenzpunkte koordinatenmäßig zu bestimmen. Der ZEB-REVO erfasst ausschließlich die
Geometrie von Objekten. Deshalb wurden direkt vor den Messungen Kugeln als Zielzeichen an den
vermarkten Firstpunkten aufgehängt. Diese Kugeln können beliebig groß und aus beliebigen Material
seien. Am Schneeberg wurden Polystyrolkugeln mit einem Durchmesser von 10 cm genutzt (Abb.
11). Bei der Vermarkung der Punkte und der Befestigung der Zielzeichen musste bedacht werden,
dass die Polystyrolkugeln bei den späteren Arbeiten mit dem ZEB-REVO von jeder Seite gescannt
werden müssen. Nur so kann die Geometrie der Kugeln vollständig erfasst und diese für die
Georeferenzierung genutzt werden. Um dies zu gewährleisten, wurden im Altbergbau am Schneeberg
hauptsächlich Firstpunkte vermarkt und die Kugeln mit einem Distanzstück aufgehängt, welches
durch sein Eigengewicht für eine Ruhelage der Kugeln sorgte.
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3.2 Durchführung der Messungen
Der Laserscanner ZEB-REVO lässt sich leicht zusammenbauen und ist innerhalb weniger Minuten
einsatzbereit. Er hat einen sehr komfortablen Griff und zeichnet sich durch geringes Gewicht aus.
Auch der separate Akku mit der Verarbeitungseinheit ist leicht und handlich und kann bequem in
einem Rucksack auf dem Rücken getragen werden. Die Bedienung des Laserscanners mit nur zwei
Knöpfen ist einfach und nach kurzem studieren der Anleitung kann direkt mit den Messungen
begonnen werden. Das getestete Modell des ZEB-REVO kommt gänzlich ohne Display aus. Dies hat
den Vorteil, dass der Handscanner wesentlich robuster ausfällt (IP 64 zertifiziert). Statt eines Displays
besitzt das Instrument mehrere Kontrollleuchten. Diese geben dem Nutzer durch verschiedene
Farbsignale Auskunft über den momentanen Status des Laserscanners. Problematisch hierbei ist, dass
man oft auf die Kontrollleuchten schauen und aufpassen muss, dass keines der vom Instrument
abgegebenen farblichen Signale verpasst wird.
Zur Initialisierung des Systems muss dieses kurze Zeit ruhig liegen. Da es vor allem im Altbergbau
meist recht nass und nicht gerade sauber ist, musste immer erst ein passender Gegenstand, z.B. die
Kiste eines anderen Instrumentes, zum unterlegen organisiert werden. Nachdem sich der ZEB-REVO
initialisiert hat, wird er aufgehoben und man durchschreitet den zu scannenden Bereich in einem
langsamen Schritttempo. Hierbei ist es für die korrekte Funktion des Laserscanners von Vorteil, eine
Schleife abzulaufen. Der Anfangspunkt eines Messdurchganges sollte also auch der Endpunkt
desselben sein. Trotz des geringen Gewichtes ist es während den Messungen schwierig, den
Handscanner längere Zeit in der Hand zu halten. Allerdings kann man an dafür geeigneten Stellen
das Instrument während des Betriebes an eine weitere Person übergeben, welche die Messung
weiterführt.
Abb. 12: Messung mit dem des ZEB-REVO (Foto: Marcus Wandinger, 2018)
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3.3 Auswertung und Nachbearbeitung
Nach Beendigung des Messeinsatzes wurden die Daten mithilfe eines USB-Sticks übertragen.
Besonders angenehm ist hierbei der einfache Export vom Instrument auf den USB-Stick: Die Dateien
der aktuellen Messung werden mit dem Anstecken des USB-Sticks an den ZEB-REVO automatisch
übertragen. Nachdem nun die Daten auf einen Laptop überspielt wurden, konnten die Punktwolken
direkt mithilfe der mitgelieferten Software prozessiert werden. Die augenscheinliche Betrachtung des
Ergebnisses machte einen guten Eindruck. Die Punktdichte schien für die Aufzeichnung von
Grubenbauen völlig auszureichen, sodass später aus den Punktwolken alle erwünschten weiteren
Daten, wie z.B. Darstellungen im Grund- und Seigerriss, abgeleitet werden können. Anschließend
kann die Punktwolke in der mitgelieferten Software auch georeferenziert werden. Dies gelang
allerdings nicht auf Anhieb. Die für die Georeferenzierung benötigten Kugeln konnten im Bild nur
schwer erkannt werden. Außerdem hatte auch das Computerprogramm offenbar Schwierigkeiten,
diese zu finden. Dies könnte allerdings auch an den hier genutzten Kugeln liegen. Da die mitgelieferte
Software den Autoren nur begrenzte Zeit zur Verfügung stand, konnten am Schneeberg keine
weiteren Versuche der Referenzierung durchgeführt werden. Die Punktwolke wurde nach der
Prozessierung direkt abgespeichert und die Referenzierung schließlich mit der am Institut
hauptsächlich verwendeten Software RiScanPro durchgeführt. Dies war ohne Probleme möglich, da
das Speichern der Punktwolken in einer Vielzahl von gängigen Dateiformaten erfolgen kann.
4 Fazit
Zusammenfassend ist festzustellen, dass sich der Handscanner ZEB-REVO gut im untertägigen
Einsatz bewährt hat. Trotz der widrigen Umgebungsbedingungen am Schneeberg konnten erfolgreich
Messungen im Karlstollen und im Altbergbau durchgeführt werden. Auch schwieriger erreichbare
oder besonders verwinkelte und kleine Grubenbaue wurden verhältnismäßig schnell aufgezeichnet.
Die Bedienung des Instrumentes ist sehr einfach und benutzerfreundlich. Die Messungen erwiesen
sich insgesamt als unkompliziert und konnten deshalb verhältnismäßig schnell realisiert werden. So
konnte mit dem Handscanner ein Teilabschnitt eines Stollens von etwa 200 m Länge innerhalb von
ca. 20 Minuten gescannt werden. Die Übertragung der Messwerte auf einen Laptop und das
anschließende Prozessieren der Punktwolken stellten sich ebenfalls als einfach heraus.
Die Georeferenzierung und die ersten Genauigkeitsabschätzungen haben gezeigt, dass Passpunkte
in Form der mit zu scannenden Kugeln unerlässlich sind, um eine Kontrolle über die prozessierten
Punktwolken zu erhalten. Hier wäre die Software des Herstellers soweit verbesserungswürdig, dass
in den SLAM-Algorithmus und die Prozessierung der Punktwolken diese Passpunktinformationen
mit einfließen können. Da sich die Punktwolken allerdings in mehreren typischen Dateiformaten
abspeichern lassen, konnte die Weiterverarbeitung relativ einfach mit anderen Softwarelösungen
geschehen, was hier mit der Software RiScanPro realisiert wurde.
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5 Literatur
[1] Christoph Bartels, Andreas Bingener & Rainer Slotta, 1556 Perkwerch etc. – Das Schwazer Bergbuch, 2.
Bd.: Der Bochumer Entwurf und die Endfassung von 1556. Textkritische Edition, Bochum 2006 (Veröffentl.
aus dem Deutschen Bergbaumuseum, Nr. 142), hier S. 523. Die dortige Bildunterschrift verweist auf das
Bergrevier Falkenstein bei Schwaz: „Der edle Schneeperg 1556 Pley- unnd Frischwerch. Das Perkhwerch
am Schneeperg ligt in dem Perkhgericht Sterzingen unnd ist Pley- unnd Frischwerch. Wierdet zu dem
Valkhenstainer Ärzschmelzen gebraucht. Und pawen Schmelzer und Gwerkhen von Schwaz, auch Kizpuhl.
Die maistentail daran, hat die ku[nigliche] M[ajestä]t die Fron darbey. Sein die Grueben nahennt ineinannder
verlihen, aber maistails miteinander umb das Maß vertragen.“
[2] Rudolf Tasser: Das Bergwerk am Südtiroler Schneeberg. Bozen: Athesia 1994, S. 100.
[3] Tasser 1994 (Anm. 2), S. 100.
[4] Für eine ausführlichere Beschreibung der Markscheidestufen vgl. Marcus Wandinger: Über das
Markscheidewesen am Bergwerk am Schneeberg. In: res montanarum, Sonderband 2, Leoben 2014, S. 125–
144, hier S. 128 – 131.
[5] Wandinger, 2014 (Anm. 4), hier S. 132–138.
[6] Z.B. Claus-Stephan Holdermann: Geschichte und Technik des Montanwesens am Schneeberg/Moos in
Passeier. Montanarchäologische Grundlagenforschungen zur mittelalterlichen und frühneuzeitlichen
Bergbaugeschichte Südtirols. Ein Forschungsprojekt des Südtiroler Bergbaumuseums – Standortbestimmung
und Perspektiven. In: res montanarum, Sonderband 2, Leoben 2014, 95–112.
[7] Zuletzt fand eine montanhistorische Fachtagung zum Schneeberg im Juli 2014 in Moos in Passeier statt;
die Vorträge dieses Symposiums sind erschienen in: Gemeinde Moos in Passeier & Montanhistorischer
Verein Österreich (Hg.), Blei für Silber – Zink für Messing: Der Bergbau am Südtiroler Schneeberg. res
montanarum, Sonderband 2, Leoben2014.
[8] Pressemitteilung der TU Bergakademie Freiberg vom 25. Juli 2018, online unter https://tu-
freiberg.de/presse/bergwerk-am-schneeberg-als-akademisches-lehrbergwerk (abgerufen am 5.9.2018).
[9] http://geoslam.com/technology/ (abgerufen am 10.9.2018).
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