Vermessung ein Technologieüberblick

Vermessung – ein Technologieüberblick

Vermessungen finden in den unterschiedlichsten Bereichen und Branchen ihre Anwendung. Ohne eine Vermessung und die genaue Ausrichtung der Baustellen und Gebäude können keine Projekte gestartet werden. Gleichzeitig begleitet die Vermessung jede Phase eines Bauprojektes, dass Vermessungen für jegliches Vorhaben besonders wichtig macht. Auch im Hinblick auf die wachsende Digitalisierung von Gebäuden spielen Vermessungen eine große Rolle. Im folgenden Text erhalten Sie einen Überblick über aktuelle Technologien und ihre speziellen Anwendungsgebiete.

Tachymeter (Totalstation) – Vermessung von Zielpunkten

Zu den aktuellen Technologien der Vermessungen zählt nach wie vor der elektronische Tachymeter. Dieser ist mit einem elektrooptischem Entfernungsmesser und einem Winkelmesssystem ausgerüstet, dass es ermöglicht eine polare, räumliche Punktaufnahme anzuwenden. Polar bedeutet, dass gleichzeitig eine Strecke und Richtung gemessen werden kann. Ein Mikroprozessor berechnet dabei die Horizontalstrecke und den Höhenunterschied zwischen dem aktuellen Standpunkt und dem Zielpunkt. Über das Display können die aufgenommenen Daten in einem internen Speicher gesichert werden. Aus dieser Messung können dreidimensionale Koordinaten entnommen werden. Das Ergebnis besteht aus einzelnen Punkten, die das gemessene Objekt grob repräsentieren. Eine Darstellung mittels einer detaillierten Punktwolke, ist zu aufwendig, da jeder einzelne Punkt vermessen werden müsste. Deshalb werden nur für den Verwendungszweck wichtige Punkte dargestellt. Bekannte Hersteller wie Leica, verwenden ein Tachymeter hauptsächlich im Bereich der Industrie und im Bauwesen. Ein einfaches Beispiel für die Anwendung eines Tachymeters ist die Vermessung eines Grundrisses, wenn ein neues Gebäude gebaut werden soll. Wir, bei DiConneX, nutzen das Tachymeter zur Erfassung der Passpunkte und Slam Ancher mithilfe derer wir die Punktwolken und digitalen Zwilling millimetergenau referenzieren.

Terrestrische Laserscanner (TLS) – stationäre Strecken- und Richtungsmessung am Boden

Der terrestrische Laserscan ist ein stationäres 3D-Messverfahren. Mit der automatischen Messtechnologie wird vom Scannerstandpunkt ein Laserstrahl in alle umgebenden Raumrichtungen freigegeben, welcher Winkel und Strecken misst. Im Detail sendet die Laserquelle einen Laserstrahl auf einen verbauten Spiegel. Dieser rotiert in hoher Geschwindigkeit, wodurch der Strahl auf das zu messende Objekt gelenkt wird. Daraufhin wird der Laserstrahl vom Objekt zurück zur Laserquelle geführt. Auf diese Weise kann der Messweg berechnet werden. Der gesamte Laserscanner rotiert ebenfalls um 180°, um eine Fläche vollständig erfassen zu können. Häufig wird von mehreren Standpunkten gemessen, um das Gebäude oder Objekt genauer darstellen zu können. Das Objekt wird später durch die große Anzahl von Messpunkten detailliert, in einer 3D-Punktwolke wiedergegeben. Gleichzeitig wird von dem Objekt ein Panoramafoto gemacht, wodurch es möglich ist die Punktwolke zu färben und eine Farb-Digitalisierung zu erstellen. Nach der Vermessung, werden die Daten mithilfe einer Software ausgewertet und in ein 3D-Modell umgewandelt. Daraus können Informationen über Volumen-, Massen- und Abstandsberechnungen abgelesen werden. Durch die hohe Messgeschwindigkeit, ist eine hohe Punktdichte und somit eine detaillierte, flächenhafte Erfassung möglich.

Ein terrestrischer Laserscan kommt in zahlreichen Bereichen zum Einsatz. Unter anderem in den Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus, der Architektur- und Landvermessung. Darunter können die zu messenden Objekte einzelne Bauteile sein, aber auch komplette Gebäude oder Fassaden. Ergebnisse einer solchen Messung sind meist Schnitte, Ansichten, Oberflächenreliefs und BIM-Modelle. Bekannte Hersteller eines Laserscanners sind Faro, Leica Trimble oder Riegl. Bei DiConneX kommen die TLS Scanner hauptsächlich zur Erfassung enger Bereiche, in z.B. Technik Bereichen eines Gebäudes oder zur millimetergenauen Erfassung von industriellen Anlagen zum Einsatz.

Photogrammetrie – Vermessung von Objekten mithilfe von Bildern

Die Photogrammetrie ist ein Verfahren, mit dem Objekte vermessen werden. Die Vermessung wird nicht direkt am Objekt vorgenommen, sondern indirekt über Bilder. Aus diesen Bildern können Informationen entnommen werden, die es ermöglichen die räumliche Lage bzw. die dreidimensionale Form des Objektes zu bestimmen. In der Regel werden dazu spezielle Messkameras verwendet, die eine berührungslose Rekonstruktion der Objekte ermöglichen. Bei einer Aufnahme werden zahlreiche Bilder erstellt. Anhand der Schnittpunkte dieser Bilder können Daten des Objektes berechnet werden. Es ist ebenfalls möglich die Vermessung mittels einer Handykamera durchzuführen, jedoch wird die Qualität des späteren Modells dementsprechend schlechter ausfallen. Eine Messung im Bereich der Photogrammetrie fällt ist den Arbeitsbereich eines Vermessungsingenieurs.

Die Aerophotogrammetrie ist ein Teilbereich der Photogrammetrie, bei dem Messbilder aus der Luft aufgenommen werden. Eine Luftbildmessung wird unter anderem mit Flugzeugen, Helikoptern oder Drohnen durchgeführt. Die Vermessung mit Drohnen ist für uns die wichtigste Vorgehensweise aus der Photogrammetrie. Bei dieser Vermessung wird das Gelände streifenweise abgeflogen. Dabei werden Bilder erstellt, die später zu einem Modell zusammengefügt werden. Ein mehrfaches Fliegen und Messen ermöglicht es Änderungen an dem Zielobjekt zu dokumentieren und darzustellen, wie zum Beispiel den Fortschritt eines Gebäudes. Durch die mobilen Träger können unter anderem Straßen vermessen werden, ohne den Verkehr zu stoppen oder stören. Außerdem ist es möglich schwer zugängliche Orte zu vermessen und später virtuell darzustellen. Beispielsweise können so Brücken, Gebäude oder Windkraftanlagen abgebildet werden.

Airborne Laserscanning (ALS)

Bei dem Airborne Laserscanning wird die Technologie auf ein Flugobjekt angebracht, um daraufhin mittels Laserstrahl die Oberfläche des Objektes abzutasten. Dieser Vorgang wird auch “light detection and ranging”, kurz LiDAR genannt. Bei diesem Verfahren wird das Gelände ebenfalls streifenweise und mit bewussten Überlappungen abgeflogen, sodass das gesamte Gelände vermessen werden kann. Bei einem Messvorgang wird die Distanz zwischen dem erfassten Punkt auf der Erdoberfläche und dem Sensor ermittelt. Dabei erzeugt der Laserscanner schon während dem Abfliegen Millionen von Messpunkten.

Digitale Vermessung von Gebäuden

Drohnen sind für uns eine wichtige Technologie, um Gebäude und Baustellen zu erfassen. Damit ist es möglich Bereiche zu vermessen, die sonst schwer zugänglich sind. Es können so gesamte Projekte erfasst werden, wo ein terrestrischer Laserscanner an seine Grenzen gelangt.

Mobile Mapping – mobile 3D-Datenerfassung am Boden

Bei dem Mobile Mapping werden Aufnahmen der Objekte mithilfe von mobilen Trägerplattformen am Boden umgesetzt. Um den Außenbereich bemessen zu können, werden meist Autos eingesetzt. Zusätzlich finden in Innenräumen zum Beispiel spezielle Rucksäcke oder Trolleys ihre Anwendung. Ein mobile Mapping System wird meist in der Planung und Dokumentation, der Vermessung und in Verbindung mit der BIM-Methode angewendet.

Ein Beispiel für ein Mobile Mapping System ist der NavVis Trolley M6. Mit dem Trolley ist es möglich Innenräume 3D zu erfassen und somit auch groß angelegte Scanprojekte durchzuführen. Die Vermessung wird mit einem 3D Laser Scanner und sechs hochauflösenden Kameras umgesetzt. Damit ist es möglich 360 Grad Bilder und Sensordaten aufzunehmen. Der Kopf lässt sich stufenlos verstellen, sodass Aufnahmen in flachen Bereichen möglich sind. Diese Daten können direkt am Tablet des Trolleys abgerufen werden, um zu sehen, ob die Umgebung optimal erfasst wurde. Durch einen schnellen Scanvorgang und Bildbearbeitung kann ein Scan zügig abgeschlossen werden.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist der Leica Pegasus Backpack. Mithilfe von fünf Kameras, einer vollständig kalibrierten 360° Sicht und zwei LiDAR-Feinmessinstrumenten erfasst der Rucksack Daten aus der Umgebung. Er ist nicht nur für den Innen- und Außenbereich geeignet, sondern auch für unterirdische Vermessungen nützlich. Der Rucksack synchronisiert dabei Bild- und Punktwolkendaten, wodurch eine umfassende Dokumentation der Umgebung erstellt werden kann. Die Größe des Rucksacks ermöglicht es diesen, als Gepäck am Flughafen aufzugeben. Damit ist eine fortschrittliche, mobile BIM-Dokumentation geschaffen worden.

Handscanner

Mit einem Handgeführten 3D-Scanner sind Scans von sehr kleinen oder schwer erreichbaren Objekten möglich. Zudem kann der Scan als Ergänzung dienen. Diese Objekte sollten eine Größe von 5 – 30 cm haben, um diese virtuell darzustellen. Der Handscanner erfasst mit eingebauten Kameras das Muster und berechnet daraufhin die Geometrie des Objektes. Eine zusätzliche Farbkamera nimmt gleichzeitig die Farbtextur auf. Durch das geringe Gewicht und die Mobilität, die bei herkömmlichen Scannern nicht gegeben ist, sind viele neue Möglichkeiten denkbar. In den meisten Fällen muss der Handscanner mit einem Stromkabel und einem Laptop verbunden sein. Die Ergebnisse können direkt auf dem Laptop begutachtet und später in einer Software weiterverarbeitet werden. Ein Handscanner kann zur Untersuchung oder Dokumentation in den Bereichen der Architektur, Automobilindustrie, Restaurierung und vielen weiteren eingesetzt werden.

Der Bereich der Vermessung ist sehr breit gefächert. Vom Straßenbau, zur Digitalisierung von Objekten, bis hin zur Vermessung von alten Architekturen. Überall werden unterschiedliche Technologien verwendet, die im Prinzip nur eines tun – ein Abbild erstellen. Doch genau diese Verfahren werden immer wichtiger. Gleichzeitig steigen die Möglichkeiten eine Vermessung durchzuführen, wie durch mobile Mapping Systeme. DiConneX hat sich auf die Digitalisierung von Gebäuden und technischen Anlagen spezialisiert. Dabei finden verschiedene Technologien ihre Anwendung, um ein passendes Ergebnis fertig zustellen. Die Kombination aus wichtig und stetig weiterentwickelnd sind ideale Voraussetzungen, um zukunftsweisend zu handeln – und genau das tun wir!