3D Vermessung im Bestand

Im Auftrag des jährlich erscheinenden Magazines Baufuchs wurde durch unser Büro ein Presseartikel über 3D Bauaufnahmen mittels terrestrischen Laserscanner.

Arbeiten an bestehender Bausubstanz bilden im Hochbau unseres Kulturkreises den weitaus größten Teil aller Bauaufgaben. Unzählige alte, aber auch neuere Gebäude bedürfen einer energetischen, bau- oder sicherheitstechnischen Überarbeitung bzw. Anpassung.

Umbauten, Sanierungen und Modernisierung mit z.T. massiven Eingriffen in die Substanz, aber auch einfache gestalterische Maßnahmen an der Oberfläche gilt es zu planen und umzusetzen. Die Gründe eine Bearbeitung sind dabei genauso unterschiedlich wie die Bauwerke, ihre Bauherren oder die jeweilige Gebäudenutzung.

Was aber unabhängig vom Objekt für das Arbeiten am, im und mit dem Bestand gleichermaßen wichtig ist, ist eine individuelle, fundierte und zielgerichtete Bestandserfassung.

Je nach Typus und Umfang der Aufgabe gestaltet sich die Auswahl und Tiefe der Untersuchungen. Die Palette reicht von einfachen visuellen und maßlichen Bestandserfassung bis zu komplexer Bauforschung, Bauwerksdiagnostik mit -Analytik und präzisen verformungsgerechten Aufmaßen.

Geben Bauforschung und Bauwerksdiagnose meist sehr spezielle Informationen des Bauwerks wieder, so sind die objektkonkreten Messdaten als Grundlage sämtlicher weiteren Planungen und für verlässliche Kostenermittlungen unerlässlich.

Bei der Bearbeitung relativ junger Bauwerke ist es möglich und meistens auch ausreichend auf bestehende Planungen zurück zu greifen. Vorhandene Pläne werden dann durch einfache Messmethoden überprüft und ggf. angepasst.

Aufwendiger, und ohne technische Hilfsmittel i. a. nicht mehr möglich, gestalten sich solche grundlegenden maßlichen Bestandserhebungen an größeren und stark verformten Bauten.

Bei solchen, in der Regel, historischen Bauten liegen Bestandspläne nur selten vor. Aber auch wenn Pläne vorliegen, sind diese aufgrund von Rückbauten, Erweiterungen, Überformungen oder Grundrissänderungen zumeist für eine weitere Planung unbrauchbar und nicht zu verwenden.

Zur Planungsvorbereitung muss in solchen Fällen eine planungsrelevante Bauaufnahme durchgeführt werden. Maßstäbliche Planungsunterlagen (unterschiedlicher Genauigkeitsstufen 1 - 4), welche den Baubestand und die konstruktiven Zusammenhänge des Bauwerks wiedergeben und auf deren Grundlage Zeichnungen für die Baueingabe und Ausführungszeichnungen angefertigt werden können, müssen erstellt werden.

Bis vor wenigen Jahren mussten zeit- und kostenintensive Vorortzeichnungen über ein ins Gebäude konstruiertes orthogonales Messsystem auf Karton aufgetragen und dann digital übernommen werden. Technische Messeinrichtungen waren enorm kostenintensiv und vom Laien nicht zu bedienen.

Um wirtschaftlich vertretbare Aufmaße auch bei durchschnittlichen Bauaufgaben zu erhalten, waren neue Methodiken und Messabläufe gefragt.

Als vielversprechend wurde die Methode des 3 D – Laserscanning weiterentwickelt. Mittlerweile haben namhafte Hersteller Geräte auf den Markt gebracht, die sowohl preislich als auch vom Handling her für einen breiten Einsatz angelegt sind.

Das heutige Laserscanning ermöglicht eine schnelle und kostengünstige Vermessung bestehender Gebäude, Bauwerke und deren Einrichtungen in dreidimensionaler Form. Für den Hochbau typische Anwendungsbereiche sind das verformungsgerechte Aufmaß, das Fassadenaufmaß, die Schadens-kartierung und die Gebäudedokumentation z. B. zur Beweissicherung.

Laserscanner erfassen in kürzester Zeit die gesamte sichtbare Umgebung und speichern sie im digitalen Modell dreidimensional ab. Der 3D-Scanner dreht sich horizontal und um seine eigene Achse und tastet in wenigen Minuten (je nach Auflösung) die Oberflächengeometrie eines Messgegenstandes berührungslos ab. Je nach Modell des Scanners werden Millionen Messpunkte farbig oder schwarzweiß erfasst und bilden das Bauwerk, den Raum, das Bauteil, aber auch die Umgebung mit größter Präzision ab. Der Erfassungsbereich der sichtbaren Punkte reicht bei modernen Geräten von wenigen cm bis mehreren hundert Metern.

Die Einzelscans verschiedener Standorte werden vom Rechner über Referenzpunkte zu einem räumlichen Gesamtmodell zusammengefügt. So können selbst große und komplizierte Bauwerke und Strukturen präzise bis ins Detail aufgenommen und dokumentiert werden.

Aus den Laserscanner-Ergebnissen lassen sich mit der entsprechenden Software und durch einfache Bearbeitung, Volumen, Flächen, Grundrisse und Schnitte, vollständige und vor allem aktuelle Pläne und Ansichten von enormer Genauigkeit ableiten.

Gegenüber dem händisch durchgeführten Aufmaß bietet ein digitales 3D Aufmaß für eine genaue Gebäudevermessung erhebliche Vorteile. Durch den 3D Laserscanner werden sichtbare, auch kleinste Details des Gebäudes abgetastet und in Form einer Punktwolke festgehalten.

Nachdem die als Punktwolke gespeicherten Daten in ein CAD – Programm übertragen, eingepflegt und zu einem mehrdimensionalen Modell umgewandelt worden sind, können an jeder gewünschten Stelle Schnitte gelegt und nach Belieben Maße genommen werden. Das ausgearbeitete 3D Modell kann in unterschiedlichster Form z. B. als IFC-Datei, DWG- oder DXF-Datei übergeben oder weiter-bearbeitet werden.

Neben den gescannten Messpunkten liefern die meisten auf dem Markt befindlichen 3D- Scangeräte auch 360° Fotopanoramen, welche für die ganzheitliche Bauaufnahme anschaulich ergänzen und eine spätere Bearbeitung oder Dokumentation erleichtern.

Die detaillierte dreidimensionale Visualisierung ermöglicht dem Architekten neben vielen neuen Ansätzen bei der Planung auch eine kundenorientierte Darstellung wie z. B. die „virtuelle Begehung“ des Gebäudes durch den Bauherrn. Auch hier bietet das 3D-Scanning einen deutlichen Mehrwehrt zur konventionellen Bauaufnahme

© FARO Technologies Inc.

Zusammengefasst und im Vergleich zu anderen Messmethoden liegen die Vorteile und Alleinstellungsmerkmale des 3D-Laserscanning in der Vollständigkeit der Messdaten, der überragenden Genauigkeit der Messmethode, einer ganzheitlichen Aufnahme des Bestandes und der Multifunktionalität der Datenauswertung. Die beim Scannen erzeugten Punktwolken können aus hunderten von Einzelscans bestehen und theoretisch unbegrenzt fortgeführt werden. Lagerichtig zu- und aneinander gefügt ermöglichen sie eine umfassende Dokumentation des aufgenommenen Objektes. Die Analyse des Objektes gelingt in allen Bereichen (Verformung, Tragwerk, Mängel, Schäden etc.) deutlich besser als mit üblichen Messmethoden. Nach dem Scan besteht bereits eine umfängliche Dokumentation der tatsächlichen Gegebenheiten vor Ort. Die Auswertung kann später und nach Erfordernis erfolgen.

Planungsfehler aufgrund unzureichender maßlicher Bestandsinformationen können minimiert werden. Auswirkungen auf Entwurf, Ausführung, Baukosten und Bauzeiten als Verkettung von sich negativ auswirkenden Unwägbarkeiten können bereits in einer sehr frühen Phase reduziert oder eingedämmt werden.

Ungeachtet der im Vorfeld getroffenen Ausführungen, der dargestellten positiven Auswirkungen auf den Bauablauf und der herausragenden technischen Eigenschaften bei einer relativ unkomplizierten Bedienung von 3D-Laserscanning ist festzustellen, dass es bei einfachen Geometrien nach wie vor leichter und kostengünstiger, ist den Bestand durch klassische Aufmaßmethoden zu dokumentieren.

Da aber nicht jeder Bauherr ohne weiteres beurteilen kann, welche Grundlagen für seine Baumaßnahme sinnvoll und notwendig sind, wie diese ermittelt und welche Auswirkungen diese auf den weiteren Planungs- und Bauablauf haben können ist die Beratung durch Bausachverständige (Architekten, Behörden, Denkmalamt etc.) auch schon für die Wahl der Bestanderhebung zu empfehlen.