Im letzten Winter hat Niklas Wolfram, B. Eng. OTH Regensburg, eine Bachelorarbeit über die effiziente Gestaltung der Baufortschrittskontrolle mit Hilfe von modernen Technologien erforscht. Dabei wurden vor allem die Möglichkeiten zur Aufnahme von Innenräumen untersucht. Der externe Betreuer war Dipl.-Ing. Willi Almesberger von IAGV.
Effiziente Baufortschrittskontrolle im Innenraum mittels moderner Technologien – Vergleich von Laserscanner, LiDAR & UAV/Drohne
Bei der Baufortschrittskontrolle wird der aktuelle Istzustand mit dem geplanten Sollzustand verglichen. Dabei spielen Ebenheitskontrollen, Toleranzkontrollen und Prüfungen der lichten Höhen und Weiten eine wichtige Rolle. Der Istzustand wird häufig noch durch Begehungen vor Ort geprüft, kann aber inzwischen auch digital festgehalten werden. Dafür wurden im Zuge der Arbeit drei verschiedene Aufnahmearten durchgeführt und im Anschluss miteinander verglichen.
Zu Beginn wurde ein terrestrischer Laserscanner verwendet, um ein dreidimensionales Gebäudemodell zu erstellen. Dafür wurde das BIM-Programm Autodesk Revit zur Auswertung der erzeugten Punktwolke benutzt. Das 3D-Modell wurde anschließend mit einem, auf dem iPad Pro erfassten, LiDAR-Scan abgeglichen und auf Ihre Wirtschaftlichkeit und Effizienz untersucht. Zusätzlich wurde die Nutzung von UAVs (unmanned aerial vehicle) im Innenbereich getestet und wiederum mit zuvor genannten Techniken verglichen.
Als Referenzobjekt wurde ein Wohngebäude des Baugebiets Candis II in Regensburg verwendet. Dabei wurden jeweils das Erdgeschoss und erste Obergeschoss im Rohbau analysiert. Anhand dieser Datengrundlage wurden sämtliche Möglichkeiten und Probleme der Technologien gegenübergestellt und mit einem Ausblick in die Zukunft ergänzt.
Terrestrischer Laserscanner
Zur Aufnahme wurde zuerst ein Trimble X7 inklusive Tablet, Stativ, Akkus, Ladegeräte, Taschen und der Trimble Perspective Software verwendet. Pro Raum sind je nach Größe und Raumaufteilung mindestens ein bis mehrere Standpunkte erforderlich. Die Anzahl der Standpunkte ist abhängig von der jeweiligen Verwinkelung und Größe der Räume. Es muss darauf geachtet werden, dass jede Seite einer Fassade und jede Teilfläche aufgenommen wird. Für jeden Standpunkt benötigt der Laserscanner 5 Minuten reine Scanzeit. Die Zuordnung der gescannten Punktwolke zur Gesamtpunktwolke dauert weitere 1-2 Minuten. Somit wurden insgesamt 40 Scans benötigt und eine Zeit von rund 4 Stunden beansprucht. Anschließend konnte die Punktwolke in Autodesk ReCap importiert und bearbeitet werden.
Zuletzt kann man die ReCap-Datei dann auch in Revit inspizieren:
LiDAR-Scan
Zur Erfassung mittels LiDAR-Scans wurde in dieser Arbeit ein iPad Pro der 4. Generation verwendet. Hierfür gibt es zwar noch keine offiziellen Applikationen von Apple selbst, dafür aber viele verschiedene Apps im App-Store, wie die 3D Scanner App mit denen die Erstellung eines 3D-Gebäudes möglich ist. Mit dieser App konnte das Gebäude bedienerfreundlich aufgenommen werden, sodass man schon in der App ein 3D-Modell zur Verfügung hat.
Dieses kann man anschließend wieder in Autodesk ReCap und Revit importieren:
UAV
Zuletzt wurde die Verwendung von UAVs getestet. Dabei wurde die DJI Mavic Air 2 verwendet. Diese wird durch einen Controller in Verbindung mit einem Smartphone und der DJI Fly-App gesteuert. Zu erwähnen ist hierbei, dass die Hinderniserkennung für enge Passagen ausgeschaltet werden muss, da die Drohne sonst nicht weiterfliegt. Dadurch ist man aber auch nicht mehr vor Kollisionen geschützt und sollte somit zuvor schon Erfahrungen mit dem Fliegen haben. Auf der Drohne wurde zudem eine 360-Grad-Kamera, die Insta 360 sphere, installiert und somit hatte man als Ergebnis 360-Grad-Aufnahmen des ganzen Gebäudes.
Hier eine Auswahl der in der Bachelorarbeit bewerteten Kriterien:
| Terrestrischer Laserscanner | LiDAR-Scan | UAV | |
| Zeitaufwand | 4 Stunden | 20 Minuten | 10 Minuten |
| Datenmenge | 35 GB | 900 MB | 3,5 GB |
| Genauigkeit | <1 mm | 4 cm | – |
| Verwendung | Detailliertes 3D-Modell | Schnelles 3D-Modell | 360-Grad-Bildanalyse |
| 3D-Modell | Ja | Ja | Nein, nur Bildanalyse |
| Erreichbarkeit schwieriger Punkte | Nur Stellen, die vom Boden aus sichtbar sind | Nur in 5 Meter Entfernung | Ja, auch Brücken, Schächte… |
| Datenverarbeitung | Viele Möglichkeiten (z.B. Revit) | Viele Möglichkeiten (z.B. Revit) | Nur Bildbearbeitung in Insta360 oder anderen Tools |
| Ebenheitskontrolle, lichte Weite und Höhe möglich? | Ja (sehr präzise) | Ja, aber nur mit 4 cm Genauigkeit | Nein, nur in Kombination mit LiDAR |
Fazit
Insgesamt kann man feststellen, dass jede der getesteten Methoden Vor- und Nachteile mit sich bringt. Je nach Verwendungszweck und Baustellenart sollte also individuell entschieden werden, welche Technologie eingesetzt werden soll.
Bei Baustellen mit schwer zugänglichen Bereichen empfiehlt sich somit meistens eine Drohne.
Wenn es schnell gehen muss und keine millimetergenauen Maße erforderlich sind, ist ein Scan mittels LiDAR am Handy oder iPad zu empfehlen.
Sollten jedoch präzise Daten erforderlich sein, ist der terrestrische Laserscanner noch der bewährte Weg.
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