Bilder erleben und erforschen – das Online-Forschungswerkzeug des Projektes HistStadt4D

Im Rahmen des Kolloquiums in Digital Cultural Heritage der Universität zu Köln haben Jonas Bruschke M.Sc. und Dipl.-Ing. Cindy Kröber das Projekt HistStadt4D und den zugehörigen Prototypen des UrbanHistory4D-Browsers stellvertretend für ihr neunköpfiges, interdisziplinäres Projektteam, in einer guten Stunde inklusive Fragerunde, vorgestellt. Die Nachwuchsforschungsgruppe wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert, das Projekt läuft seit 2016 und noch bis Ende April 2021.

Jonas Bruschke studierte an der Hochschule für Technik und Wirtschaft in Dresden Medienentwicklung und promoviert seit 2016 als Teil der Nachwuchsforschungsgruppe HistStadt4D. Er befasst sich in dem Projekt mit der Erforschung und Entwicklung von Ansätzen zur interaktiven Informationsverknüpfung und Präsentation unter Verwendung von browserbasierten 4D-Schnittstellen.

Cindy Kröber hat an der Technischen Universität Dresden Geodäsie studiert. Ihre Schwerpunkte sind die Informationswissenschaft, Informationszugang über 3D-Visualisierungen und –Anwendungen und Benutzerinteraktionen. Im Projekt beschäftigt sie sich unter anderem mit der Fragestellung wie Forscher Bildarchive nutzen.

Was ist UrbanHistory4D? Und welche Ziele werden im Projekt verfolgt?

UrbanHistory4D (UH4D) ist ein browserbasiertes Tool zur Bildanalyse mittels historischer Aufnahmen und photogrammetrischer Analyse, um durch die Verknüpfung der historischen Bildquellen und der 3D-Modelle einen räumlichen Bezug zur heutigen Situation herzustellen. Die HistStadt4D-Forschungsgruppe hat sich zunächst auf die baugeschichtliche Entwicklung der Stadt Dresden für die Umsetzung ihres Georeferenzierungstools fokussiert. Das Tool vereinfacht durch die gekoppelte Bereitstellung einer historischen Karte sowie einer integrierten Bildquellensuchmaschine die räumliche Verortung der Fotografien. Dies ermöglicht eine Interaktion mit den Gebäuden. So lässt sich beispielsweise erkennen, welches das meistfotografierte Gebäude ist oder welche Perspektiven am häufigsten verwendet wurden.

Abb. 1: Screenshot des Urban History 4D-Browsers, Quelle: http://4dbrowser.urbanhistory4d.org/#!/search?from=1799-11-20&to=2020-12-28&modelDate=1822-08-06&undated=true

Hauptzielsetzung ist es, ein Werkzeug für Wissenschaftler zu entwickeln, welches den Zugang zu und die Arbeit mit historischen Bildern verbessert. Dies wird insbesondere durch die Bündelung von Informationen an einem Ort erreicht, sowie durch nützliche Nutzerfunktionen erleichtert. Dabei liegt der Fokus des Projekts im Bereich der Stadt- und Architekturgeschichte.

Entwicklung und Forschung mit Zielgruppenfokus

Die Hauptzielgruppe bilden Historiker und Kunsthistoriker mit einer Ausrichtung in stadt- und baugeschichtlicher Forschung. Normalerweise suchen diese in Bildrepositorien mithilfe von Metadaten nach relevanten Quellen, wobei die Qualität der dort eingepflegten Metadaten für die Qualität der Ergebnisse ausschlaggebend ist. Dies setzt bereits ein sehr gutes Wissen über das gesuchte Objekt voraus. Im Urban History 4D-Browser wird ein räumliches Suchen ermöglicht, sodass Ergebnisse direkt über die relevanten Objekte gefunden werden und keine Kenntnis der Metadaten notwendig ist.

Außerdem wurde das Tool für eine verbesserte Nutzerfreundlichkeit mit räumlichen Informationen zu den Gebäuden, Daten zu Blickrichtung des Fotografen und weiteren Daten angereichert. Dabei stehen verschiedene Visualisierungsoptionen zur Verfügung, welche je nach Anforderung des Nutzers frei gewählt werden kann. Es gibt zum Beispiel die Option, sich eine Heatmap, eine Service Heatmap, eine Vector Field Darstellung oder diverse animierte Partikel auf der Karte darstellen zu lassen.

  • Die Heatmap bietet im Vergleich zur einfachen Darstellung der Kameraausrichtung eine nutzerfreundliche Abbildung der Fotografenausrichtung.
  • Die Service Heatmap zeigt auf dem ausgewählten Gebäude die meistfotografierten Bereiche an.
  • Die Vector Field Visualisierung zeigt die Blickrichtung vom Fotografen auf das Gebäude auf.
Abb. 2: Screenshot der Heatmap im Urban History 4D-Browser, Quelle: http://4dbrowser.urbanhistory4d.org/#!/search?from=1799-11-20&to=2020-12-28&modelDate=1822-08-06&undated=false

Einblicke in die Zielgruppenanalyse

Einen kleinen Einblick in die Bedarfserhebungen für das UH4D-Tool liefert Cindy Körber, indem sie diesen Bereich kurz skizziert. Nutzer aus der Kunstgeschichte und den Digital Humanities wurden in Bedarfserhebungen, mittels Workshops, Fokusgruppen und Experteninterviews, mit einbezogen. Die Ergebnisse werden zur Optimierung und Weiterentwicklung des Tools genutzt.

In Usability-Tests mit den verschiedenen Personas und realistischen Aufgaben wird die Nutzung des Tools untersucht, um mögliches Verbesserungspotential zu erkennen. Hierbei gewonnenes Feedback wurde bereits genutzt, um zum Beispiel das farbliche Design und die Zeitachse zu optimieren.

Ganz im Sinne der Verbesserung stand auch eine kurze interaktive Umfrage über das Mentimeter, vor der abschließenden Fragerunde mit dem Plenum. Dies ist besonders zu Zeiten von Zoom-Meetings im aktuellen Corona-Lockdown eine gelungene Art der Kommunikation und wurde positiv vom Plenum aufgenommen.

Abb. 3: Screenhot der Menti-Umfrage, Quelle: Laila Abazzouh

Fragerunde

Disclaimer: Die Fragen und Antworten wurden anhand einer Mitschrift festgehalten und es wurde paraphrasiert, deshalb ist eine Unvollständigkeit nicht ausgeschlossen.

Q1: Wie offen ist das System hinsichtlich Weiterentwicklung bzw. wie sieht die mittel- bis langfristige Planung von HistStadt4D aus?

A1: In erster Linie ist der UC4D-Browser ein Prototyp, der geschaffen wurde, um Historikern eine Arbeitserleichterung zu bieten. Es wird bereits mit Testdaten einer weiteren Stadt gearbeitet und es gibt Ideen zur Öffnung des Tools über ein Userinterface für eine langfristige Entwicklung, aber noch keine konkreten Weiterentwicklungspläne. Allerdings macht sich das Team bereits Gedanken über zukünftige Anschlussprojekte, da man sich in der Endphase des Projekts befindet.

Q2: Es wurden SfM (Structure from Motion) bzw. Photogrammetrie erwähnt, heißt das, dass die Fotos aus den Archiven mittels SfM automatisch mit 3D-Modellen verbunden werden?

A2: Ziel ist es dies zu automatisieren, die bestehende Technologie funktioniert sehr gut bei modernen Fotos, aber hat Schwierigkeiten bei der Verwendung von historischen Bildern. Daher wird in dem aktuellen Prototyp manuell gearbeitet.

Q3: Wie wird der Abstand bei der Vector Field Visualisierung bestimmt?

A3: Der Abstand ist abhängig von der virtuellen Kamera und man erhält eine feinere Auflösung, wenn man sich nähert.

Q4: Was genau müsste für den Einsatz in einem anderen Projekt passieren bzw. ist der 4D-Browser offen oder frei?

A4: Aktuell gibt es zwei Versionen des UC4D-Browsers, die Produktivversion (basiert auf Inglot/Liu-Framework für Zeitachsenanalyse und Angular.js) aus der Präsentation und eine Entwicklungsversion in der bereits mit anderen Frameworks (D3- und Sweet.js) gearbeitet wird. Der Code der alten Version liegt auf Github, ist aber wahrscheinlich für eine Weiterverwendung nicht ausreichend dokumentiert.

Q5: Werden die Bilder lokal abgelegt oder bereits aus Repositorien bezogen bzw. werden externe Schnittstellen genutzt?

A5: Aktuell werden die Bilder noch lokal abgelegt und es werden keine externen Schnittstellen genutzt, da es sich noch um eine ‚überschaubare‘ Menge handelt.

Die Fragerunde wurde damit beendet, dass ein Teilnehmer von einem Bug in der Zoomfunktion berichtete, welches sich nicht mehr reproduzieren ließ. Das Feedback wäre an dieser Stelle willkommen gewesen. Generell war die Präsentation sehr kollegial und informativ, wie schon in vorherigen Sitzungen.

Im Anschluss an die Fragerunde erkundigte sich Jonas Bruschke nach der Arachne Datenbank des Deutschen Archäologischen Instituts (DAI), welche mittlerweile weltweit genutzt wird.

Ein kurzer Ausblick auf Ziele und Weiterentwicklung

Zukünftige Zielsetzung ist es aus den architektonischen Fotografien 3D-Modelle über photogrammetrische Methoden zu generieren, welches aktuell manuell vorgenommen wird.

Es gibt Überlegungen das Projekt HistStadt4D zu nutzen, um historische Fotografien auch für Laien bzw. Nicht-Historiker auffindbar und zugänglich zu machen und Inhalte mittels Augmented Reality (AR) ansprechend zu vermitteln. Das zugehörige Konzept existiert bereits und die ortsbasierte AR-Anwendung wird aktuell in Würzburg entwickelt. Dennoch soll das Tool vorrangig ein Forschungswerkzeug bleiben. Leider gab es nicht die Möglichkeit, über den AR-Projektzweig Details zu erfahren, aber vielleicht gibt es die Möglichkeit das Würzburger-Team für eine zukünftige Präsentation zu gewinnen.

Die Entwicklungen des Projektes können auf der Projekt-Homepage nachverfolgt werden und besonders im Hinblick auf die zukünftigen Umsetzungen der potentiellen Weiterentwicklungen, der Öffnung des Projekts und auch im Hinblick auf ein mögliches Anschlussprojekt lohnt es sich, diese im Blick zu behalten.

Sidenote: Bei Interesse an einer Zusammenarbeit kann man sich gerne bei der Forschungsgruppe melden. Hier geht es zu den Kontaktdaten des Teams.

Zur Autorin: Laila Abazzouh hat an der Universität zu Köln im Bachelor Medieninformatik und Medienkulturwissenschaften studiert. Zurzeit studiert sie in Köln Informationsverarbeitung im Master und hat zwischen ihren Studien im Bereich Product Experience eines Kölner Unternehmens gearbeitet.


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