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detaillierte Gebäudeerfassung: Gebäudehülle 06_2014, terra vermesseungen
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Bestandspläne sind vielfach ungenau oder nicht vorhanden. Deshalb wird oftmals das 3D-Laserscanning als
Gebäudevermessung bei Sanierungen oder Umbauten eingesetzt.
DETAILLIERTE ERFASSUNG
Das moderne Verfahren des 3D-Laserscanning dient der digitalen räumlichen Erfassung von
Landschaften, Gebäuden oder komplexen Bauteilen. Man setzt es zur Gebäudevermessung
bei Sanierungen oder Umbauten ein. Mit seinem hohen Detaillierungsgrad ist das Verfahren
vor allem für Planungsbüros von grossem Nutzen.
Korrekte Bestandspläne sind die Vor-aussetzung
für präzise Bauunterlagen.
Entwürfe und fortführende Sanierungs-oder
Umbaumassnahmen entstehen auf
dieser Grundlage. Bestandspläne sind
vielfach ungenau oder nicht vorhanden.
Diese Ausgangslage ist oft der Anlass für
eine digitale Gebäudevermessung mit
3D-Laserscanning.
Der Kundenkreis umfasst sowohl Archi-tekturbüros,
Ämter, Gemeinden und Un-ternehmer
als auch private Bauherren, für
die eine Vermessung in den unterschied-lichsten
Planungsphasen hilfreich sein
kann. Üblicherweise wird ein Vermes-sungsbüro
vor der eigentlichen Planung
FOTO: TERRA VERMESSUNGEN AG
hinzugezogen. Nicht selten werden die
Dienste auch in fortführenden Baupha-sen
in Anspruch genommen. Mit der
Ermittlung und Dokumentation des je-weiligen
Ist-Zustands lassen sich bei-spielsweise
Ausführungsfehler rechtzeitig
erkennen. Die anfallenden Kosten zur
Vermessung eines Gebäudes orientieren
sich gewöhnlich an der Grösse des Baus,
der Lage, Zugänglichkeit, Anzahl der in
Auftrag gegebenen Pläne und dem De-taillierungsgrad.
Hohe Informationsdichte
Laserscanning bedeutet das Abtasten
oder Abrastern von Oberflächen oder
Objekten. Nur wenige Minuten sind not-wendig,
um einen 3D-Scan einer Umge-bung,
bestehend aus mehreren Millionen
Punkten, zu erstellen. Dafür werden die
aufgenommenen Punkte zu Flächen
vermascht. Der 3D-Laserscanner zeich-net
Bauteile mit den unterschiedlichs-ten
Formen und Oberflächen auf, aus
denen sich exakte Flächenmodelle und
Messkoordinaten bestimmen lassen. 3D-Volumenmodelle
sowie Schnitt-, Grund-riss-
oder Fassadenpläne in 2D-gerechter
Form sind jederzeit in hoher Informa-tionsdichte
abrufbar, die anschliessend
dem Ingenieur- oder Architekturbüro
zur Verfügung gestellt werden. Für die
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Mit dem Orthobild respektive «Röntgenbild» können massstabsgetreue
Abbildungen direkt in CAD hinterlegt werden.
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Bearbeitung werden von den Planungs-büros
die bewährten Vektorgrafiksysteme
eingesetzt.
Aus den 3D-Daten können auch zusätz-liche
Informationen abgeleitet werden,
die bei einer einfachen Gebäudevermes-sung
nicht erfasst werden, beispielsweise
Wandstärken, Formen und Dimensionen
von Stützen.
In drei Dimensionen
Nach einer Bedarfsanalyse und Definition
des Messauftrages verläuft die eigent-liche
Vermessung vor Ort recht zügig.
Dabei ist die Aufnahme des gesamten
Objektes empfehlenswert. Im Nachgang
werden oftmals Bereiche in die Planung
einbezogen, welche im Vermessungs-vorgang
noch nicht relevant waren. «Bei
einer Sanierung wissen die Auftraggeber
zu Beginn des Projektes noch nicht ge-nau,
wie der Umbau aussehen soll. Wir
empfehlen daher, das gesamte Bauwerk
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mit 3D-Laserscanning zu erfassen. Basie-rend
auf diesen Daten liefern wir dem
Kunden genau die von ihm benötigte
Auswertung», erläutert Gabriele Kadner
von Terra Vermessungen AG.
Werden bei einer Gebäudeerfassung ge-wisse
Teilbereiche erst zu einem späte-ren
Zeitpunkt aufgenommen, wird sich
eine erneute Aufnahme in den Kosten
stärker niederschlagen als eine Gesamt-vermessung.
Im Mittelpunkt der digitalen Erfassung
steht ein 3D-Laserscanner. Vor allem Un-ternehmen
aus den Bereichen Architek-tur,
Bau, Sanierung und Denkmalpflege
greifen zunehmend auf dieses Verfah-ren
zurück. Unregelmässige geometri-sche
Aufbauten können somit ebenfalls
erfasst werden. 3D-Laserscanner über-zeugen
mit einer hohen Präzision und
einem hohen Detaillierungsgrad bei Ab-weichungen
von lediglich 1 cm.
Die Messungen im Aussenbereich finden
bevorzugt bei trockenen Bedingungen
statt. «Starken Regen versuchen wir zu
vermeiden. Nicht zum Schutz unserer
Mitarbeiter, sondern um eine gute Da-tenqualität
und präzise Ergebnisse zu
gewährleisten», erklärt Simon Rickenba-cher
von Terra Vermessungen AG. Das
Gerät ist generell wasserfest. Regen kann
jedoch zu störenden Signalen und Mess-ergebnissen
führen. Der Laserstrahl eines
Laserscanners erfasst jegliche Objekte,
mit denen er in Berührung kommt. Tro-ckene
Witterungsverhältnisse sind daher
für eine gute Datenqualität von Vorteil.
Weiterverarbeitung in drei Stufen
Die Auswertung und Weiterverarbeitung
der Daten ist in drei Varianten mit belie-bigem
Detaillierungsgrad möglich:
· Massstabgerechtes Orthofoto – res-pektive
«Röntgenbild»: Ein Orthofoto
ist eine kostengünstige und schnell
anzufertigende Variante. Diese Dar-stellung
wird bevorzugt von Architek-
Mit einem dreidimensionalen Gebäudemodell werden die Räumlichkeiten
für Bearbeiter und Bauherren greifbar.
FOTO: TERRA VERMESSUNGEN AG
ten als Basis zur Planerstellung für die
Sanierungen und Umbauten genutzt.
Die Grundrisse, Fassadenansichten ge-ben
Auskunft zu den Wandstärken
und der Dimensionierung von Säulen
und Pfosten. Diese Lösung ist für Bau-herren
empfehlenswert, die Gebäude
jeder Grössenordnung umbauen oder
sanieren möchten.
· Pläne nach SIA 400: Eine sinnvolle Va-riante
für kleinere und grössere Pro-jekte.
Die fertigen CAD-Daten sind
kompatibel mit den gängigen Pro-grammen
wie ArchiCAD, AutoCAD und
Vektorworks.
· 3D-Modell: Das dreidimensionale Mo-dell
enthält den konstruktiven Aufbau
eines Gebäudes und macht die Räum-lichkeiten
sowohl für Bearbeiter als
auch den Bauherrn greifbar.
3D-Modelle zeigen Gebäude annähernd
in Fotoqualität und stellen somit ein
wichtiges Hilfsmittel für den Verkauf von
geplanten, jedoch noch nicht gebauten
Immobilien dar. Weiterhin dienen 3D-Mo-delle
der Weiterbearbeitung in CAD und
der Integration in BIM-Prozesse (Building
Information Modelling).
Die Variante dient der Weiterbearbeitung
in CAD und der Integration in BIM-Pro-zesse
(Building Information Modelling).
BIM empfiehlt sich für grössere öffentli-che
Objekte und Grossprojekte, die ein
gutes Zusammenspiel mehrerer Beteilig-ter
in der Planungs-, Ausführungs- und
Betriebsphase erfordern. Dreidimensio-nale
Modelle können mittels tragbarer
Geräte auch auf der Baustelle genutzt
werden.
Sinnvolle Unterstützung
Mit dem Laserscanning können Gebäude
in kurzer Zeit dreidimensional und prä-zise
erfasst werden. Die handlichen
Geräte überzeugen mit einem hohen
Detaillierungsgrad und hoher Präzision,
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bei der die Abweichungen lediglich 2 mm
bis 5 mm betragen. Gemessen wird mit
Laserstrahlen, deren Wellenlängen in 900
Nanometern angegeben sind. Moderne
Laserscanner erfüllen die Sicherheitsnor-men
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bezüglich der Augensicherheit. Die
hohen Rechenleistungen ermöglichen
einen vollständigen 3D-Scan innerhalb
weniger Minuten. Das Verfahren eignet
sich sowohl zur Aufnahme bestehender
Bauten als auch zur Qualitätssicherung
bei Gebäuden in der Ausführung. Bei
entsprechender Verarbeitung der Daten
sind 3D-Modelle ein Bindeglied zwischen
mehreren Projektbeteiligten. Zudem kön-nen
Masse und Distanzen des Objektes
auf einfache Weise ermittelt werden. Vor
der Aufnahme sind die aufzuzeichnen-den
Bereiche zu definieren, um Folge-kosten
zu vermeiden. ■
Morris Breunig
Mit der entsprechenden Weiterverarbeitung können aus den Daten
der Gebäudeaufnahmen 3D-Modelle mit unterschiedlichem Detail-lierungsgrad
entstehen.
FOTO: TERRA VERMESSUNGEN AG
Der virtuelle Rundgang
Während der Messung tastet ein rotie-render
Laser die Umgebung in einem
dichten Punktraster ab. Aus den ge-messenen
Distanz- und Winkelwerten
lässt sich für jeden Messpunkt eine 3D-Koordinate
berechnen. Die so entstan-dene
Punktwolke bildet alle sichtbaren
Objekte in der Umgebung des Scan-ners
hoch detailliert in 3D ab. Gleich-zeitig
werden mit einer Kamera Bilder
aufgenommen, mit denen die Mess-punkte
eingefärbt werden können. So
entsteht eine Darstellung annähernd
in Fotoqualität, die besonders für die
Aufnahme von denkmalgeschützten
Gebäuden oder erhaltenswerten Bau-ten
sinnvoll ist. Mit einer Cloud-Lösung
kann der Nutzer einen virtuellen Rund-gang
durch das Gebäude machen und
einfache Messungen durchführen. So-mit
lässt sich beispielsweise die Höhe
einer Tür überprüfen.