Im BLOG-Artikel Scan-to-BIM – der Weg vom physischen zum digitalen Modell haben wir festgehalten, wie aus einer Punktwolke ein digitales Gebäudemodell entsteht. Doch warum nutzen wir solche Punktwolken und was steckt eigentlich hinter dieser Methode, Gebäude aus Punktwolken zu modellieren?
Im folgenden Artikel werden wir einen kurzen Einblick in die Anfänge der Gebäudevermessung geben und in weiterer Folge darauf eingehen, warum für unsere Arbeit die moderne Laser-Scan-Technologie essentiell ist.
Die Geschichte der Gebäudevermessung
Beginnen wir zuerst mit einer kurzen, geschichtlichen Einführung der Gebäudevermessung. Gebäude werden schon seit langer Zeit vermessen, die Techniken und Methoden haben sich im Laufe der Zeit allerdings stark verändert. Früher wurden Gebäude oft recht einfach mit Werkzeugen wie Zollstöcken und Winkelmessern vermessen. Diese Methoden waren jedoch eher ungenau. Im 19. Jahrhundert wurde dann die Triangulationstechnik eingeführt, die es ermöglichte, Entfernungen und Winkel mit höherer Präzision zu messen. Doch auch diese Methoden haben ihre Grenzen in Bezug auf die erforderliche Genauigkeit und Zeit. Nach und nach wurden immer weitere Vermessungstechnologien entwickelt und eingesetzt, wie zum Beispiel der Theodolit, der Tachymeter oder die Totalstation, die in der Gebäudevermessung hauptsächlich um die Jahrtausendwende ihren Einsatz fanden.
Theodolite, Tachymeter und Totalstationen – Vermessung in den 2000er Jahren
Theodolite und Tachymeter sind optische Instrumente. Das bedeutet, dass sie Licht in Form von Lichtwellen nutzen, um Messungen durchzuführen. Sie werden zur Vermessung von Winkeln und Entfernungen verwendet, während eine Totalstation ein optoelektronisches Instrument ist, das Winkel wie ein Theodolit und Entfernungen elektronisch und gleichzeitig messen kann.
Erfasste Daten von Theodoliten und Tachymetern müssen manuell in die CAD-Software eingegeben werden, was neben Zeit und Geduld auch spezielle Kenntnisse und Fähigkeiten erfordert. Die Daten der Totalstation können nach der Messung sofort elektronisch verarbeitet werden. Allerdings ist die Messung zeitaufwändig und daher nicht effizient. Es musste also eine Lösung her und diese ist Gebäudevermessung mittels Laserscanning.
Laser-Scan-Technologie
Die ersten Laserscanner wurden in den 1960er Jahren entwickelt und waren hauptsächlich für militärische Zwecke und die Raumfahrt bestimmt. Sie wurden verwendet, um Entfernungen zu messen und die Oberflächengeometrie von Gebäuden und Geländeformen zu erfassen. In den 1970er Jahren begannen Wissenschaftler und Ingenieure damit, Laserscanner für zivile Anwendungen zu entwickeln, insbesondere für die Vermessung von Gebäuden und Landschaften.
Vom Laser zur Punktwolke
Beim Laserscanning sendet der Scanner kontinuierlich einen Laserstrahl aus, der auf die Oberfläche des zu scannenden Objekts trifft. Der Strahl wird reflektiert und von einem Empfänger im Scanner erfasst. Durch die Zeitmessung des Laserstrahls von der Ausgabe bis zur Rückkehr kann die Entfernung zur Oberfläche berechnet werden. Die Winkelkoordinaten werden durch ein integriertes theodolithisches System gleichzeitig miterfasst. Nun wiederholt der Laserscanner diese Scan-Vorgänge an unterschiedlichen Positionen, um weitere Messdaten zu sammeln. So ergibt sich nach Abschluss des Scannens eine Vielzahl an Messdaten, die in Form einer Punktwolke zusammengeführt werden und so das Ausgangsmodell für die Modellierung eines 3D-Modells bilden. Die Punktwolke wird in eine CAD-Software eingepflegt und unsere 3D-Modellierer modellieren nach diesen Daten den digitalen Zwilling des Gebäudes.
Punktwolke als präzises Modellierungsinstrument
In der Gebäudevermessung hat sich im Laufe der Jahre eine Fülle an Vermessungstechnologien entwickelt. Dabei hat sich die Laser-Scan-Technologie als besonders effektiv erwiesen, da die Messgenauigkeit im Vergleich zum Zeitaufwand sehr hoch ist. Durch die Generierung von Punktwolken ist es möglich, millimetergenaue digitale 3D-Modelle zu modellieren und so der Realität so nahe wie mit keinem anderen Werkzeug zu kommen. Dies kommt dem aktuellen Trend der Nachhaltigkeit in der Bauwirtschaft zugute.
Sie interessiert das Thema 3D Modellierung (BIM) und möchten mehr darüber erfahren oder Sie haben konkrete Fragen? Über einen gemeinsamen Austausch freuen wir uns sehr!
Michael Danklmaier, Miviso Co-Founder Email: michael.danklmaier@miviso.com Tel.: +43 664 4563309
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