Computerunterstützte Dokumentation

Computerunterstützte Dokumentation restauratorischer Untersuchungen am Beispiel der Raumschale des Kaisersaals der Residenz Würzburg, Aufsatz Restauro 5/2000, S.332-335.

Deckenfresko im Kaisersaal, nördliche Hälfte mit Rasterung und Kartierung der Hohlstellen und Risse

Die Notwendigkeit zur Dokumentation konservatorischer und restauratorischer Maßnahmen am Bau wird in den letzten Jahren erfreulicherweise seitens öffentlicher Auftraggeber zunehmend erkannt und unterstützt. Trotz knapper werdender Mittel ist die Einsicht gewachsen, dass Einsparungen bei der Aufzeichnung von Untersuchungsergebnissen und erfolgten Maßnahmen letztlich fatale Folgen haben können. Vorausschauende Planung besonders im Hinblick auf spätere restauratorische Eingriffe verlangt nach exakter und ausreichender Dokumentation. Über Umfang und Art lässt sich freilich streiten. Denkt man an die großen Mengen beschrifteter Folien, Fotos, Gutachten, Analyse-, Befund- und Arbeitsberichte, ihre fachgerechte und sichere Archivierung sowie an die Zugänglichkeit und "Bedienungsfreundlichkeit" (sprich Handhabbarkeit und Lesbarkeit) sind Zweifel an Dokumentationen bis ins Detail an jedem Quadratzentimeter Wandfläche angebracht.

Umfangreiche konservatorische und restauratorische Leistungen, wie die 1999 abgeschlossene Restaurierung des Antiquariums in der Münchner Residenz haben gezeigt, dass eine Kartierung der Wandmalerei (Zustand, Schäden, Maßnahmen, maltechnische Beobachtungen, usw.) im Maßstab 1:10 ausreichend ist, wenn bestimmte repräsentative Schadens- und Maßnahmestellen zusätzlich detailliert dokumentiert werden. In jedem Fall hinterlassen sorgfältig ausgeführte Großrestaurierungen Unmengen an Dokumentationsmaterial, auf die nur in digitaler Form relativ rasch zurückgegriffen werden kann. Im Hinblick auf eine effiziente Auswertung und Weiterverarbeitung geht demnach kein Weg an der Arbeit mit dem Computer vorbei. Voraussetzung ist eine möglichst zukunftsträchtige Software sowie eine einfache Systematik bei der Datenerstellung und -verwaltung.

Ausschnitt, Kartierung der Putzplomben, Hohlstellen und Risse

Bei aller Computereuphorie sollte jedoch bedacht werden, dass eine digitalisierte restauratorische Dokumentation nicht ausreicht, zumal die heute verwendeten Datenträger und Datensysteme für eine langfristige Archivierung noch nicht geeignet erscheinen. Der Rückgriff auf konventionelle Archivalien, also geschriebene oder gedruckte Texte, Tusche- und Stiftzeichnungen sowie Schwarzweißfotos, bleibt unverzichtbar.

Die Befunduntersuchungen im Kaisersaal der Würzburger Residenz

Die 1995 von einem Restauratorenteam der Bayerischen Schlösserverwaltung durchgeführte Untersuchung des großen Gewölbefreskos im Treppenhaus der Residenz Würzburg ergab, dass seit den Nachkriegsrestaurierungen an verschiedenen Stellen der Wandmalerei erneut Schäden aufgetreten waren (1). Angesichts des überaus wertvollen Bestandes sollten daraufhin auch die Tiepolofresken im Kaisersaal untersucht werden. In den Sommermonaten der Jahre 1997 und 1998 wurde wiederum von den Münchner Restauratoren der Schlösserverwaltung eine Zustandserfassung vorgenommen, die im Zusammenhang mit umfassenden klimatischen und naturwissenschaftlichen Untersuchungsergebnissen eine Grundlage für notwendige Restaurierungsplanungen und die entsprechende Kostenermittlung darstellt.

Bearbeitung am Bildschirm mit Arc-View (Detailausschnitt), Darstellung der Tagwerksgrenzen, Ritzungen, Hohlstellen und speziellen makroskopischen Fotoausschnitte (Übereinanderlegen verschiedener Layer)

Um den Einsatz digitaler Technik für die künftige Arbeitsdokumentation vorzubereiten, sollten bereits im Stadium der Voruntersuchungen, entsprechende Daten erarbeitet werden. Zunächst stand die Frage nach Beschaffung geeigneter Hard- und Software. In kritischer Abwägung zwischen Wünschenswertem und Notwendigem wurden zwei Laptops (IBM, Think Pad 380D), ein PC (Arctebis Targa, TO Premium Pro 2000) mit Monitor, Tastatur, etc. sowie ein Digitalisiertablett (Wacom, Ultrapad A3) beschafft. Als Software kam Arc-View GIS, ein Computerprogramm der Firma ESRI zur Anwendung. Zum weiteren Verständnis seien an dieser Stelle einige mit der Digitalisierung und Kartierung zusammenhängende Fachbegriffe erläutert.

Einsatz eines Geo-Informationssystems (GIS)

Um konventionelle Methoden schriftlicher und bildlicher Aufzeichnung, also Texte, Graphiken, Kartierungen, fotographischen Aufnahmen, etc. mit den neuen Möglichkeiten digitaler Technik im Sinne einer besseren Verknüpfungsfähigkeit und späteren Auswertungserleichterung zu verbinden, sollte für die restauratorische Dokumentation ein geeignetes System zur Anwendung kommen. Auf Empfehlung und in enger Zusammenarbeit mit dem Ingenieurbüro Grindel Würzburg wurde ein Geo-Informationssystem (GIS) als Hilfsmittel eingesetzt. Es handelt sich dabei um eine Sammlung von Computerprogrammen, die in der Lage sind, Sachdaten verschiedener Datentypen logisch und auch in der räumlichen Position zueinander zu verwalten. Ziel einer derartigen Datenverwaltung ist es, alle Informationen zu einem Projekt gewissermaßen zu zentralisieren und zur weiteren Erkenntnisfindung durch sinnvolle Verknüpfung weiterzuentwickeln. Die bei einer restauratorischen Dokumentation anfallenden Bild- und Textdaten können durch die Programmwerkzeuge eines GIS gespeichert und verknüpft werden (2).

Georeferenzierte Bilddaten

Bearbeitung am Bildschirm mit Arc-View(Detail), Kartierung von Schäden an der Malschicht (Übereinanderlegen verschiedener Layer)

Grundlage für die Texteinträge und Kartierungen war eine photogrammetrische Abwicklung sämtlicher Bereiche der Raumschale in ebener Projektion, bzw. Abwicklung der Gewölbe auf Regelkörper, also Figuren, deren exakte Oberflächenkoordinaten relativ einfach mathematisch zu bestimmen sind (z.B.: Kugel, Zylinder, Kegel). Zur Lokalisierung jeder Befundstelle wurde ein quadratisches Raster von 1m Abstand über die Raumschale gespannt. Die Ausrichtung grafischer Daten von Oberflächen in ein definiertes Koordinatensystem, vereinfacht gesagt, die Zuordnung exakter Koordinaten für jeden Punkt der Gewölbe- und Wandflächen, wird als Georeferenzierung bezeichnet. Die georeferenzierten Bilddaten wurden als Arbeitskopien DIN A3 im Maßstab 1:10 ausgedruckt, lagen aber auch unmittelbar auf dem Bildschirm des PC vor.

Kartierung mittels Arc-View GIS

Mit der Software Arc-View GIS können Tabellen, Vektoren- und Rasterdaten zusammengesetzt verarbeitet und so die unterschiedlichen Daten in ihrer Gesamtheit betrachtet und ausgewertet werden. Detailfotos können ebenfalls in komprimierter Form direkt im GIS aufgerufen werden, bzw. mit einer Digitalkamera in das Informationssystem übernommen werden, wobei eine Prüfung der Haltbarkeit der Daten zu empfehlen ist. Die Eingabe in Arc-View GIS wurde durch neu erstellte Hilfsprogramme in einer GIS-internen, objektorientierten Programmiersprache "Avenue", speziell auf die Anforderungen der Zustandsdokumentation angepasst, um eine teilautomatisierte Eingabe zu ermöglichen (3). Hierbei werden die Eintragungen in den Bilddaten verschiedenen sogenannten Objektklassen zugeordnet und die zugehörigen Kommentare aus der Stichwortliste durch Auswahl direkt in die Datenbank übernommen.

Kartierungsebenen (Layer)

Die Kartierung gliedert sich in verschiedene Ebenen, auf denen restauratorische Beobachtungen zu jeweils einer speziellen Thematik vermerkt sind. Folgende, auch als Layer oder Hauptklassen bezeichneten Kartierungsebenen wurden bei der Untersuchung der Tiepolofresken im Kaisersaal aufgestellt:

• Bestand Träger (der Malschicht, also Putz oder Stuck),

• Schäden Träger,

• Bestand Malschicht,

• Schäden Malschicht,

• Maltechnische Beobachtungen,

• Fotoaufnahmen besonderer Befundstellen.

Auf jeder Ebene können diverse Signaturen (spezifische Phänomene wie Salzausblühungen oder biogener Befall) in gut unterscheidbaren Symbolen (Dreiecke, Kreise, Pfeile, Schraffuren, etc.) dargestellt werden. Auch Linien und Flächen sind mittels "Mausklick" einfach über die Bildfläche zu legen und die unmittelbar dazugehörigen Textinformationen in der automatisch aufgerufenen Datenbank abzuspeichern. Die auf den einzelnen Kartierungsebenen farblich gut zu unterscheidenden Symbole, Flächen und Linien können problemlos übereinandergelegt werden, um Abhängigkeiten verschiedener Ursachen und Schäden leichter erkennen zu können. Dieses unkomplizierte Übereinanderlegen von "digitalen Folien" (Layern) und die automatische "Verschneidung" der Daten mit Bildung neuer Layer aus den Beziehungen untereinander ist ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichem Hantieren mit transparenten Kartierungen.

Bearbeitung am Bildschirm mit Arc-View (Detail), Randbereich mit salzbelastetem Malschichtträger (Übereinanderlegen verschiedener Layer)

Zunächst wurden bei der Arbeit auf dem Gerüst im Würzburger Kaisersaal die Eintragungen nur auf Arbeitskopien, also Papierblättern als Schwarzweißabbildungen mit Farbstift vorgenommen. In einem zweiten Arbeitsschritt mussten diese Kartierungen im Büro in das Informationssystem des Computers mittels Digitizer (Digitalisiertablett) übertragen und in der angeschlossenen Datenbank mit entsprechenden Kommentaren versehen werden. Umfassendere graphische Eintragungen auf den Arbeitsblättern konnten auch über einen Scanner eingelesen, vektorisiert (Umsetzung von Strichdaten in Linien mit exakter Start- und Endkoordinate) und der Datenbank zugeordnet werden. Dieser relativ hohe Zeitaufwand ließ sich mit wachsender Erfahrung im Laufe der Einarbeitung jedoch erheblich vereinfachen.

Die Eingabe der Kartierungs- und Textdaten in einen mobilen Kleincomputer unmittelbar an der Wandfläche auf dem Arbeitsgerüst erwies sich als zeitsparende und ausreichend genaue Alternative, zumal die Bildinformation des Monitors nur unwesentlich schlechter ist, als auf den Arbeitskopien. Beliebige Ausschnittsvergrößerungen, beispielsweise beim Eintragen von Linien konnten unmittelbar mit der Hohlstelle, dem Putzriss, dem Salzschaden oder einem maltechnischen Phänomen am Objekt verglichen und überprüft werden. Bei für Rolltische und -stühle geeignetem Bodenbelag und ausreichender Stabilität der Gerüste hielten sich Erschütterungen und Behinderungen bei der Arbeit mit dem Laptop in Grenzen und ermöglichten eine zügige Befunderfassung und -bewertung "aus erster Hand" gewissermaßen direkt von der Wand in den Computer. Die Laserdrucke der am PC entwickelten Kartierungen sowie die zugehörigen Textausdrucke (Datenbank) werden konventionell archiviert. Alle Informationen der digitalisierten Kartierungsebenen sind damit als analoge Sicherungskopien vorhanden.

Sicher wird es im Zuge der weiteren Bearbeitung der gesammelten Daten bzw. bei den anstehenden Restaurierungsmaßnahmen im Kaisersaal der Residenz Würzburg Verbesserungen im Umgang mit dem Computerprogramm geben. Doch die 1997 und 1998 gesammelten Erfahrungen mit Arc-View GIS sind vielversprechend. Die für die beschriebenen Untersuchungen angestrebte Transparenz der Datenstruktur und eine Verarbeitung der Daten in Standardformaten sowie ihre hohe Kompatibilität sind hinsichtlich einer langfristigen und sehr komplexen Konservierungsmaßnahme, wie der geplanten Restaurierung aber auch angesichts der zu erwartenden rasanten Weiterentwicklung digitaler Technologien in den nächsten Jahren besonders wichtig.

An einem weiteren Objekt der Bayerischen Schlösserverwaltung, der Restaurierung des Antiquariums der Residenz München (1999), wurde ebenfalls mit Arv-View gearbeitet. Allerdings wurden hier die Befund- und Maßnahmenkartierungen nicht unmittelbar in den Computer eingegeben, wie im Würzburger Kaisersaal.

Matthias Staschull

(1) Im Rahmen einer internationalen Tagung anlässlich des 300-ten Geburtstages Giambattista Tiepolos wurden 1996 erstmals Teilergebnisse dieser Untersuchung einer breiteren Öffentlichkeit vorgestellt (s. M.Staschull: Das Fresko im Treppenhaus der Würzburger Residenz von Giambattista Tiepolo - Voruntersuchungen für eine Restaurierung, in: Atti del Convegno Internazionale di Studi, Giambattista Tiepolo - nel terzo centenario della nascita, Bd.1, S.371-374, Venedig 1998). Zurück

(2) Wichtig ist, dass die Vielfalt der Sachdatentypen in anerkannten Standardformaten vorgehalten und verknüpft werden. Die Verwendung von Standardformaten stellt die Austauschbarkeit der Sachdaten zwischen verschiedenen Computerprogrammen und zwischen verschiedenen Herstellern sicher. Definierte Standards haben auch für die Zukunft eine erheblich verbesserte Austauschbarkeit, da viele Softwarehersteller die Formate mit einer Vielzahl von Programmen unterstützen. Ab einem gewissen Zeitpunkt macht es keinen Sinn mehr, die Software auf einen neuen Standard umzustellen, vielmehr wird der bisher bestehende Standard nur erweitert. Zurück

(3) A.Grindel: Der gemalte Himmel über Franken - Die Aufbereitung restauratorischer Untersuchungsergebnisse in Arc-View GIS, in: ESRI Arc Aktuell Nr.1/1999. Softwaresupport der Fi. ESRI, Kranzberg. W.Liebig: Desktop-GIS mit ArcView, Wichmann Verlag 1997. Zurück