3D-Rekonstruktion des Schillerbrunnens im Essener Stadtwald: Ein vergessenes Denkmal wird digital
Einleitung
Mitten im Essener Stadtwald, ein paar Meter unterhalb der Wittenbergstraße und für viele Spaziergänger kaum sichtbar, liegt ein Stück Stadtgeschichte im Laub: der Schillerbrunnen. Wir haben das Denkmal mit einem terrestrischen Laserscanner erfasst und daraus zwei sehr unterschiedliche 3D-Rekonstruktionen abgeleitet – eine messbare Punktwolke und ein atmosphärisches 3D Gaussian Splat.
Beide sind unten interaktiv eingebettet, und der direkte Vergleich ist aufschlussreicher, als man erwartet: Das eine Verfahren misst, das andere zeigt. Dieser Beitrag erklärt, wie die Aufnahme eines Bodendenkmals im Wald abläuft, worin sich die beiden Darstellungen unterscheiden – und warum es sich lohnt, beide zu behalten.
Foto: TERRAMETRIK Geodatensysteme
Ein Denkmal, das der Wald fast verschluckt hätte
Die Geschichte des Brunnens beginnt mit einem Jubiläum. Zum Gedenken an den 100. Todestag Friedrich Schillers entstand 1905 auf Anregung des Essener Stadtverordneten Justizrat Dr. Heinz Niemeyer im neu erworbenen Stadtwald der sogenannte Schillerhain – und mit ihm dieser Brunnen.
Geschaffen hat ihn der Münchener Bildhauer Fritz Behn; geschenkt wurde er der Stadt vom Essener Theaterdirektor Hans Gelling.
Eingeweiht wurde die Anlage im Mai 1905 – seit 1991 steht der Schillerbrunnen unter Denkmalschutz.
Bemerkenswert ist, was danach passierte. Ursprünglich gehörten eine Bronze-Gesichtsmaske und zwei Bronzereliefplatten – eine Tellszene und eine Glockengruppe, ebenfalls von Behn – zur Ausstattung.
Sie wurden wahrscheinlich in der NS-Zeit eingeschmolzen und später durch Betonabgüsse ersetzt. Auch die Umgebung veränderte sich grundlegend: Der einst auf Straßenniveau errichtete Brunnen liegt heute, nach der Erhöhung der Wittenbergstraße, deutlich tiefer und mitten im Wald. Über die Jahre geriet er dadurch beinahe in Vergessenheit. 2024 wurde eine erneute Restaurierung abgeschlossen.
Genau diese Kombination macht den Brunnen zu einem idealen Kandidaten für eine digitale Rekonstruktion: ein Objekt mit Materialwechsel (Naturstein, Betonabguss), mit Verwitterungsspuren – und mit einer Geschichte, die im Original nur noch fragmentarisch ablesbar ist.
Der Schillerbrunnen im Originalzustand mit Sitzgruppe und Bronzereliefplatten, wenige Jahre nach Errichtung, Foto: Postkartenrepro
Warum ein Laserscanner und keine Kamera allein?
Photogrammetrie – also 3D-Rekonstruktion aus vielen überlappenden Fotos – funktioniert hervorragend, wenn Licht und Textur mitspielen. Im Wald sind diese Bedingungen nicht immer gegeben. Unter dem Kronendach herrscht ein hartes, fleckiges Licht mit tiefen Schatten, das Bildabgleich und Merkmalserkennung massiv erschwert. Moos sowie feuchte und gleichförmige Oberflächen liefern zusätzlich schlecht verwertbare Bildmerkmale.
Ein terrestrischer Laserscanner (TLS) ist davon unabhängig. Er misst aktiv: Der Sensor sendet Laserimpulse aus und berechnet aus der Laufzeit des reflektierten Signals die Entfernung zu jedem getroffenen Punkt – millionenfach pro Sekunde, im Dunkeln genauso zuverlässig wie im Gegenlicht. Das Ergebnis ist eine Punktwolke: ein dichtes Koordinatengitter aus Millionen von Messpunkten, das die Geometrie des Objekts in ihrer tatsächlichen, metrischen Größe abbildet. Kein Modell im Maßstab „ungefähr", sondern eine Messung.
Die Farbe kommt trotzdem von einer Kamera. Die im Scanner integrierte 48-Megapixel-Kamera nimmt nach jedem Scandurchgang ein sphärisches Panorama auf, dessen Pixel anschließend auf die Messpunkte projiziert werden. Aus grauen Koordinaten wird so eine farbige, fotorealistische Punktwolke – mit dem Vorteil, dass Geometrie und Farbe aus derselben Position stammen und exakt zueinander passen.
Die Aufnahme im Gelände
Ein einzelner Scanstandpunkt reicht nie. Alles, was der Laser nicht direkt „sieht", bleibt ein Loch im Modell – hinter der Brunnenschale, unter dem überhängenden Gesims, in den tiefen Fugen des Mauerwerks. Solche Abschattungen schließt man nur, indem man den Scanner umsetzt und das Objekt aus mehreren Richtungen umkreist. Für den Schillerbrunnen bedeutete das Standpunkte rings um die Anlage, ergänzt um erhöhte Positionen vom Hang oberhalb, damit auch die Oberseiten der Beckenkante erfasst werden.
Die einzelnen Scans werden anschließend registriert, also über gemeinsame Überlappungsbereiche in ein einheitliches Koordinatensystem zusammengerechnet. Danach folgt die Bereinigung: Laub, Zweige oder der bewegte Bewuchs in der näheren Umgebung werden aus der Punktwolke entfernt. Gerade Vegetation ist im Wald der größte Störfaktor – ein Ast, der sich zwischen zwei Scans im Wind bewegt, erzeugt Geisterpunkte, die von Hand aussortiert werden müssen.
Schließlich entsteht die gesäuberte Punktwolke, die auch um eine Farbtextur ergänzt werden kann. Ein bewusst unspektakuläres, seit Jahrzehnten stabiles Austauschformat, das sich in jeder CAD-, GIS- und 3D-Anwendung öffnen lässt. Genau das ist bei einem Archivdatensatz der Punkt: Er soll auch in vielen Jahren noch lesbar sein.
Gaussian Splatting: der zweite Blick auf dieselben Daten
Eine Punktwolke ist präzise – aber sie sieht selten so aus wie das, was man vor Ort sieht. Kanten wirken zu sauber, feine Strukturen wie Moospolster oder angewitterte Steinoberflächen verschwinden in der Vereinfachung.
3D Gaussian Splatting geht einen anderen Weg. Statt einzelne Messpunkte zu setzen, beschreibt das Verfahren die Szene als eine Wolke aus mehreren Millionen winzigen, unscharfen 3D-Ellipsoiden – den „Splats". Jeder trägt eine Position, eine Form, eine Deckkraft und eine blickwinkelabhängige Farbe. Aus einem Satz kalibrierter Aufnahmen werden diese Eigenschaften so lange optimiert, bis die gerenderte Szene den Originalbildern aus allen Kamerapositionen entspricht. Anders gesagt: Das Modell wird nicht konstruiert, sondern trainiert, bis es dem Sehen standhält.
Der praktische Effekt am Schillerbrunnen ist frappierend. Die Splat-Darstellung gibt Moos, feuchte Steinoberflächen und die diffusen Lichtstimmungen unter dem Kronendach so wieder, wie sie tatsächlich wirken – inklusive der weichen Übergänge zwischen Stein und Bewuchs. Auch die Vegetation ringsum wird hier zum Teil des Bildes. Man steht gefühlt davor.
Der Preis dafür: Splats sind keine Geometrie im messtechnischen Sinn. Man kann sie nicht sauber vermessen, nicht schneiden und nur schwer in einen Restaurierungsworkflow einspeisen. Die Ellipsoide approximieren das Aussehen der Oberfläche, nicht ihre Materialität.
Die interaktiven 3D-Modelle
Die Punktwolke (Variante 1) zeigt, was da ist. Der Splat (Variante 2) zeigt, wie es sich anfühlt, davorzustehen. Drehen Sie den Brunnen, zoomen Sie auf die Inschrift, betrachten Sie die Reliefplatten aus Winkeln, die vor Ort gar nicht einnehmbar sind.
Besonders lesbar wird hier die eingemeißelte Inschrift, ein Vers aus Goethes „Epilog zu Schillers Glocke": WAS DEM MANN DAS LEBEN NUR HALB ERTEILT, SOLL GANZ DIE NACHWELT GEBEN. Im Wald, bei fleckigem Licht und mit Moos in den Buchstabenrillen, ist der Vers oft kaum zu entziffern.
Variante 1 – Punktwolke
Die messbare Rekonstruktion: reine Punktwolken-Geometrie ohne Textur. Einfärbung nach Höhe. Reduzierte Auflösung aus Gründen der Ladeeffizienz.
Das interaktive 3D-Modell können Sie im Desktop-Browser anschauen.
Variante 2 – Gaussian Splat
Die erlebbare Rekonstruktion: der Brunnen, wie er an einem Sommertag im Stadtwald tatsächlich aussieht.
Das interaktive 3D-Modell können Sie im Desktop-Browser anschauen.
Was die Daten leisten – über den visuellen Eindruck hinaus
Ein 3D-Modell eines Denkmals ist kein Selbstzweck. Der eigentliche Wert liegt darin, dass die Aufnahme ein datiertes Referenzmaß schafft.
Zustandsdokumentation. Verwitterung, Abplatzungen und Rissbildung lassen sich am Modell vermessen, statt sie zu schätzen. Wiederholt man den Scan in einigen Jahren, zeigt ein Differenzvergleich der beiden Punktwolken Materialverlust im Millimeterbereich – lange bevor er mit bloßem Auge auffällt.
Restaurierungsgrundlage. Sollten Bauteile beschädigt werden oder verschwinden, existiert eine exakte geometrische Vorlage. Aus ihr lassen sich Ersatzteile fräsen oder Formen für Abgüsse ableiten. Für ein Objekt, das seine originalen Bronzen bereits einmal verloren hat, ist dieses Argument kein theoretisches.
Vermittlung und Barrierefreiheit. Der Brunnen liegt hangabwärts im Wald, über unbefestigte Wege erreichbar. Wer nicht gut zu Fuß ist, kommt schlicht nicht hin. Das 3D-Modell holt das Denkmal ins Wohnzimmer, in den Unterricht und in den Museumsbildschirm – und lässt sich zudem als Grundlage für 3D-Drucke und taktile Modelle nutzen.
Forschung. Bauforschung, Kunstgeschichte und Denkmalpflege arbeiten am Modell mit echten Maßen: Proportionen, Steinformate, Bearbeitungsspuren. Vieles davon erschließt sich am Datensatz besser als am regennassen Original.
Den Brunnen selbst besuchen
Der Schillerbrunnen liegt im Essener Stadtwald unterhalb der Wittenbergstraße, in Laufweite vom Stadtwaldplatz und gut über die S-Bahn und Buslinien erreichbar.
Er ist Teil des lokalen Denkmalpfads – ein kurzer Abstecher vom Weg, der sich lohnt, gerade weil das Denkmal so unspektakulär im Hang liegt.
Standort: Schillerbrunnen, Wittenbergstraße 109, 45134 Essen-Stadtbezirke II
GPS: 51.42283010454224, 7.019366955611876
Weitere Informationen: Pressemeldung Stadt Essen
Denkmalpfad mit Karte: Bürgerschaft Rellinghausen-Stadtwald e.V.
Häufige Fragen (FAQ)
Was ist ein terrestrischer Laserscanner?
Ein stativgestütztes oder handgeführtes Messgerät, das mit Laserimpulsen die Entfernung zu Millionen von Oberflächenpunkten misst und daraus eine dreidimensionale Punktwolke erzeugt. „Terrestrisch" grenzt es von luft- oder fahrzeuggestützten LiDAR-Systemen ab.
Wie genau ist die 3D-Rekonstruktion?
Terrestrische Scanner erreichen im Nahbereich typischerweise Genauigkeiten im Bereich weniger Millimeter. Für ein Objekt in Brunnengröße heißt das: Fugen, Meißelspuren und Verwitterungskanten sind sicher abgebildet.
Wofür sind die 48 Megapixel?
Nicht für die Geometrie – die kommt vom Laser. Die integrierte 48-MP-Kamera liefert das Farbpanorama, mit dem die Punktwolke eingefärbt und die Grundlage für das Gaussian Splatting geschaffen wird.
Was ist Gaussian Splatting?
Ein Rekonstruktionsverfahren, das eine Szene nicht als Dreiecksnetz, sondern als Wolke aus Millionen kleiner, unscharfer 3D-Ellipsoide („Splats") mit Position, Form, Deckkraft und blickwinkelabhängiger Farbe beschreibt. Diese Eigenschaften werden aus Bilddaten so lange optimiert, bis das gerenderte Ergebnis den Originalaufnahmen entspricht. Das Resultat wirkt sehr fotorealistisch und lässt sich in Echtzeit im Browser darstellen.
Warum gibt es das Modell in zwei Formaten?
Weil beide verschiedene Aufgaben haben. Die Punktwolke ist der maßhaltige Archiv- und Restaurierungsdatensatz und lässt sich vermessen oder für Abgussformen nutzen. Der Gaussian Splat ist der Vermittlungsdatensatz: fotorealistisch, atmosphärisch, aber nicht messtauglich.
Ersetzt Gaussian Splatting den Laserscan?
Nein. Splats geben das Aussehen einer Oberfläche wieder, nicht ihre metrische Geometrie. Für Denkmalpflege, Bauforschung und Restaurierung bleibt die LiDAR-Messung die verbindliche Grundlage – das Splat kommt on top.
Kann ich die Daten nutzen?
Wir sind offen für Anfragen aus Forschung und Denkmalpflege. Teilen der 3D-Modelle nur mit vorheriger Genehmigung.
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