Herder-Expertise 13: Wie aus Forschung ein Unternehmen entsteht – Physik in der Praxis

Wie lassen sich aus Fotos präzise 3D-Modelle gewinnen? Wie können Landschaften, Gebäude oder Gelände allein aus Bildern vermessen werden? Und wie wird aus einem wissenschaftlichen Forschungsthema schließlich ein Unternehmen?

Diesen Fragen widmete sich am 16. März 2026 die Herder-Expertise 13 – die Vortragsreihe der GFH – mit Dr. Christoph Strecha aus Lausanne (Schweiz). Der Wissenschaftler und Unternehmer sprach am Herder-Gymnasium über seinen Weg von der physikalisch-informatischen Forschung zur Gründung des international tätigen Unternehmens Pix4D (https://www.pix4d.com/de/). Grundlage seines Vortrags war die Frage, wie aus vielen einzelnen Bildern räumliche Modelle, Karten und digitale Oberflächen entstehen können, die die Realität möglichst genau abbilden.

Die Veranstaltung wurde in enger Zusammenarbeit mit Herrn Urbanowski (Fachbereichsleitung Naturwissenschaften und Fachverantwortlicher für Physik) vorbereitet.

Vom Sehen zum Messen

Dr. Strecha eröffnete seinen Vortrag mit einer Einführung in die Photogrammetrie – die Gewinnung exakter Messdaten aus Fotografien. Grundlegend ist ein Prinzip, das jedem vertraut ist: Unser räumliches Sehen entsteht, indem das Gehirn zwei leicht unterschiedliche Blickwinkel zu einem dreidimensionalen Eindruck zusammenführt. Die Photogrammetrie greift dieses Prinzip auf, überträgt es in den technischen Kontext und macht es rechnerisch exakt nutzbar.

Indem viele überlappende Bilder aus unterschiedlichen Perspektiven analysiert und miteinander in Beziehung gesetzt werden, lassen sich daraus dreidimensionale Modelle rekonstruieren. Auf diese Weise entstehen nicht nur 3D-Modelle von Gebäuden oder Landschaften, sondern auch digitale Geländemodelle und sogenannte Orthomosaike – geometrisch entzerrte, maßstabsgetreue Luftbildkarten, die sich direkt für Vermessung und Planung verwenden lassen.

Was zunächst abstrakt erscheinen mag, wurde im Vortrag anhand konkreter Beispiele und Visualisierungen nachvollziehbar vermittelt.

Wie die Idee der Photogrammetrie entstand

Ein Blick in die Geschichte zeigt, dass die Photogrammetrie aus einem sehr konkreten praktischen Bedürfnis heraus entstanden ist. Eine zentrale Figur ist der deutsche Architekt Albrecht Meydenbauer, der heute als einer der Begründer dieses Fachgebiets gilt. Ihn leitete nicht nur wissenschaftliche Neugier, sondern vor allem die Frage, wie sich Bauwerke sicher und zugleich präzise vermessen lassen.

Besonders nachvollziehbar ist in diesem Zusammenhang eine historische Aufnahme des Wetzlarer Doms. Meydenbauer markierte dort später die Stelle, an der er 1858 bei Vermessungsarbeiten beinahe abgestürzt wäre. Dieses Erlebnis führte für ihn zu der zentralen Frage, ob Vermessung auch aus der Distanz möglich sein könnte – ohne das Risiko direkter körperlicher Gefahren.

Aus diesem Impuls heraus entwickelte sich die Idee, Fotografien nicht nur als Abbild, sondern als Messgrundlage zu nutzen. Meydenbauer prägte dafür den Begriff der „Messbildkunst“ – ein Ansatz, der den Übergang vom bloßen Sehen zum reproduzierbaren Messen markiert und die Grundlage moderner photogrammetrischer Verfahren bildet.

Wie aus Bildern ein 3D-Modell aufgebaut wird

Besonders anschaulich wurde das eigentliche Verfahren der Photogrammetrie im zweiten Teil des Vortrags. Vereinfacht ausgedrückt besteht die Idee darin, eine Vielzahl überlappender Fotos desselben Objekts oder Geländes aufzunehmen. In diesen Bildern identifiziert die Software danach automatisch markante Punkte und Strukturen – etwa Kanten, Ecken oder Texturen – und erkennt, welche davon in mehreren Aufnahmen übereinstimmen.

Auf dieser Grundlage werden die Bilder zueinander in Beziehung gesetzt: Die Positionen der Kameras im Raum werden rekonstruiert, Blickrichtungen berechnet und die Lage der erfassten Punkte trianguliert. Schritt für Schritt entsteht so aus zweidimensionalen Einzelaufnahmen ein dichtes räumliches Punktfeld (Punktwolke), das schließlich zu einem vollständigen 3D-Modell verdichtet wird.

Eine Live-Demonstration anhand der Herder-Buchstaben machte deutlich, wie genau diese Technologie inzwischen geworden ist: Bereits mit aktuellen Smartphones lassen sich erste 3D-Modelle erzeugen. Damit zeigte sich eindrucksvoll, wie weit sich die Photogrammetrie von einem spezialisierten Forschungsfeld hin zu einer praxisnahen und alltagstauglichen Anwendung entwickelt hat.

Ein wissenschaftlicher Weg mit vielen Stationen

Im zweiten Teil des Vortrags berichtete Dr. Strecha von seinem Werdegang. Nachgezeichnet wurde ein Weg, der von der Schulzeit in Chemnitz über das Physikstudium in Leipzig zu internationalen Stationen in Dublin, Leuven und Lausanne führte – ein Weg geprägt von Interesse, Forschung und Unternehmertum.

Dabei verlaufen wissenschaftliche Karrieren selten geradlinig. Sie entwickeln sich über Umwege, neue Chancen und Entscheidungen – getragen von Neugier, Ausdauer und der Bereitschaft, sich auf neue Themen und Orte einzulassen.

Gerade für die Schülerinnen und Schüler war dieser Teil besonders greifbar: Forschung erschien hier nicht als abstrakte Theorie, sondern als konkreter Lebensweg mit Möglichkeiten, Richtungswechseln und persönlichen Erfahrungen.

Der Moment, in dem Forschung praktisch wird

Ein entscheidender Wendepunkt zeichnete sich um das Jahr 2010 ab. Mit dem Aufkommen erster Drohnen-Startups in Europa entstand plötzlich ein konkretes Anwendungsfeld für Verfahren der digitalen Bildrekonstruktion. Kleine fliegende Kameras konnten in kurzer Zeit große Mengen an hochauflösenden Bildern erfassen – doch erst durch geeignete Auswertungsverfahren wurden diese Daten nutzbar.

Hier zeigte sich, wie sich verschiedene Entwicklungen überlagern: wissenschaftliche Grundlagen, technischer Fortschritt und unternehmerische Initiative. Ein bereits entwickeltes Verfahren traf auf eine neue technologische Situation und gewann dadurch unmittelbare praktische Bedeutung.

Aus Forschung wird Firma

2011 wurde schließlich Pix4D gegründet. Aus einer wissenschaftlichen Fragestellung entwickelte sich ein Unternehmen, das Software zur Erstellung präziser 3D-Modelle, Geländedaten und Orthomosaike aus Bilddaten anbietet. Aber nicht alles funktionierte von Anfang: Das ist auch Forschung in der Praxis. Es dauerte, bis aus der überzeugenden Idee ein funktionierendes Produkt vorlag, das robust, effizient und für verschiedenste Anwender zugänglich ist.

Gerade dieser Übergang – von der theoretischen Lösung zur verlässlichen Anwendung – ist entscheidend. Erst wenn eine Technologie unter realen Bedingungen stabil funktioniert, wird aus Forschung ein Werkzeug, das sich im Alltag bewährt.

Wo diese Technik heute eingesetzt wird

Im weiteren Verlauf zeigte sich, wie breit die Einsatzmöglichkeiten dieser Technologien inzwischen sind. Photogrammetrische Software – etwa die von Pix4D – kommt heute in ganz unterschiedlichen Bereichen zum Einsatz:
• Landwirtschaft (z. B. zur Analyse von Pflanzenbeständen)
• Vermessung und Kartierung (präzise Gelände- und Flächenerfassung)
• Bauplanung (Dokumentation und Fortschrittskontrolle)
• Inspektion technischer Anlagen (etwa bei Brücken, Dächern oder Industrieanlagen)
• Katastrophenhilfe (schnelle Lagebilder nach Naturereignissen)
• öffentliche Sicherheit (Übersicht und Analyse von Einsatzorten)
• Dokumentation von Kulturerbe (digitale Sicherung historischer Bauwerke)
Gerade in dieser Breite wird deutlich, wie eng Grundlagenfächer wie Physik, Mathematik und Informatik heute mit konkreten Anwendungen verknüpft sind – und wie aus theoretischen Verfahren Werkzeuge werden, die in vielen Bereichen des Alltags eingesetzt werden.

Ein Vortrag mit Weitblick

Die Herder-Expertise 13 war damit mehr als ein technischer Fachvortrag. Sie zeigte nachvollziehbar, wie aus einer wissenschaftlichen Fragestellung Schritt für Schritt ein Verfahren für eine konkrete Anwendung – und schließlich ein Unternehmen – entstehen kann.

Für die Schülerinnen und Schüler wurde der Vortrag vor allem zu einem überzeugenden Beispiel: Forschung ist nichts Abgehobenes, sondern eng verbunden mit den Technologien, die unsere Gegenwart prägen und die Zukunft mitgestalten.
Wir bedanken uns herzlich bei Herrn Dr. Christoph Strecha.
Norbert Wartig (GFH)

Bildnachweis
Vortragsfolien von Dr. Christoph Strecha, verwendet im Rahmen der Veranstaltung Herder-Expertise 13 am Herder-Gymnasium.