Erschließung des Scan-to-BIM-Prozesses durch 3D-Laserscanning für präzise BIM-Modelle

Die Bauindustrie hat in relativ kurzer Zeit einen bedeutenden Transformationsprozess durchlaufen, in dessen Verlauf viele technologische Fortschritte die bisherigen Methoden und Arbeitsabläufe grundlegend verändert haben. Der Scan-to-BIM-Prozess ist eine solche Innovation, die einen revolutionären Ansatz für die Objekt erfassung vor Ort bietet. Er verbindet die physische und digitale Welt der Architektur und des Bauwesens, indem er hochpräzise Lasermessdaten in detaillierte Gebäudeinformationsmodelle umwandelt und dabei ein bisher unerreichtes Maß an Transparenz und Genauigkeit erreicht.

Die Kombination aus 3D-Laserscanning und BIM verändert die Art und Weise, wie gebaute Umgebungen dokumentiert, entworfen und betrieben werden. Dieser Ansatz ist besonders wertvoll für Arbeiten an bestehenden Projekten, bei denen herkömmliche Messmethoden bei weitem nicht so genau sind. Die Erstellung hochpräziser digitaler Zwillinge bestehender Gebäude ist zu einer unverzichtbaren Funktion für jedes moderne Bauwerkzeug geworden, von komplexen industriellen Nachrüstungen bis hin zu Projekten zur Erhaltung historischer Gebäude.

Allerdings ist die Beziehung zwischen BIM und Scantechnologie nach wie vor sehr komplex und erfordert eine Vielzahl spezieller Geräte, Software, Methoden usw. Dieser Artikel soll alle Arten von Informationen über den Scan-to-BIM-Prozess liefern und damit eine wertvolle Informationsquelle für Neulinge und Experten auf diesem Gebiet schaffen.

Was ist der Scan-to-BIM-Prozess?

Der Weg von der physischen Struktur zum digitalen Modell besteht aus mehreren spezialisierten Schritten, die die Lücke zwischen virtueller Darstellung und Realität schließen. Im Kern ist Scan-to-BIM ein Prozess, bei dem präzise Messungen, die mit modernsten Geräten erfasst wurden, in informationsreiche 3D-Modelle umgewandelt werden, die als Grundlage für verschiedene Entwurfsentscheidungen sowie für die Bauplanung und das Facility Management dienen können.

Grundlagen von Scan-to-BIM

Scan-to-BIM bezieht sich in der Regel auf den Arbeitsablauf der Umwandlung von Laserscandaten (die typischerweise in Form von Punktwolken erfasst werden) in parametrische Gebäudeinformationsmodelle, die sowohl geometrische als auch nicht-geometrische Informationen enthalten. Es handelt sich um einen intelligenten Prozess, bei dem Millionen von Messpunkten in datenreiche 3D-Objekte umgewandelt werden, die die realen Bedingungen mit erstaunlicher Genauigkeit darstellen können.

Die Scan-to-BIM-Methodik entstand durch die Weiterentwicklung von BIM als intelligentem Modellierungsansatz in Verbindung mit dem Aufkommen der hochauflösenden Vermessung mittels Laserscanning. Viele traditionelle Dokumentationen basierten auf 2D-Zeichnungen und manuellen Messungen, während Scan-to-BIM komplexe digitale Darstellungen liefern kann, die alle physikalischen Eigenschaften eines Gebäudes mit herausragender Präzision erfassen.

Jeder Scan-to-BIM-Prozess besteht aus drei grundlegenden Phasen:

1. Datenerfassung durch Scannen
2. Punktwolkenverarbeitung mit Registrierung
3. Modellerstellung durch Interpretation der Punktwolkendaten

Jede Phase erfordert spezielles Fachwissen und Technologie, weshalb Scan-to-BIM ein multidisziplinäres Unterfangen ist, das Vermessung, Datenverarbeitung und virtuelle Bauelemente umfasst.

Wie passt 3D-Laserscanning in den BIM-Prozess?

3D-Laserscanning ist einer der grundlegendsten Schritte im Scan-to-BIM-Workflow. Mit speziellen Laserscannern werden Rohdaten erfasst, die später verarbeitet und in ein BIM-Modell umgewandelt werden können. Spezielle Laserscanner senden pro Sekunde Tausende von Laserimpulsen aus und messen die Zeit, die jeder Impuls benötigt, um von einer Oberfläche zurückgeworfen zu werden. Das Ergebnis ist eine räumlich genaue Koordinatenkarte aller sichtbaren Oberflächen im Erfassungsbereich des Scanners.

Außerdem werden Abweichungen zwischen den physischen und digitalen Dimensionen des Projekts reduziert, indem eine sogenannte Punktwolke erstellt wird, eine Sammlung von Millionen oder Milliarden von Messpunkten, die zusammen die genauen Abmessungen und Positionen aller sichtbaren Elemente liefern. Jeder dieser dichten Datensätze enthält nicht nur Informationen über die allgemeine Form des Objekts, sondern auch über Materialübergänge, Oberflächenbeschaffenheit, geometrische Unregelmäßigkeiten und viele andere Informationen, die mit herkömmlichen Mitteln bisher nicht erfasst werden konnten.

Moderne Scan-Workflows umfassen in der Regel mehrere verschiedene Scanpositionen, um Schatten, Verdeckungen und andere potenzielle Probleme zu vermeiden, die die Genauigkeit des Scans beeinträchtigen könnten. Nach Abschluss aller Scanvorgänge wird ein Registrierungsprozess gestartet, der mehrere separate Scanergebnisse zu einem einzigen Koordinatensystem „zusammenfügt“ und so die oben erwähnte Punktwolke erstellt, die als digitale Grundlage für zukünftige Entwicklungen dienen kann. Diese Grundlage wird dann von BIM-Fachleuten verwendet, um komplexe Modelle zu erstellen, wobei die Scanergebnisse sicherstellen, dass alle virtuellen Elemente so präzise wie möglich mit den realen Gegebenheiten übereinstimmen.

Wie entwickelt sich der Scan-to-BIM-Prozess mit neuen Technologien weiter?

Die Scan-to-BIM-Landschaft entwickelt sich bis heute weiter, wobei die Zahl der automatisierten Aufgaben dank der Einführung von Technologien der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens drastisch zunimmt. Mit solchen Systemen lassen sich nun mit minimalem menschlichem Eingriff die gängigsten Bauelemente in einer Punktwolke identifizieren, wie Türen, Wände, Rohre, Strukturelemente usw. Allein diese Veränderung trägt dazu bei, die Zeit für die Umwandlung von Rohscandaten in ein intelligentes BIM-Modell erheblich zu verkürzen.

Tragbare/mobile Scanlösungen sind ein weiterer wesentlicher Vorteil in diesem Bereich, da sie Techniker weniger abhängig von statischen, auf Stativen montierten Systemen machen. Mit Drohnen-Scannern, Handgeräten und sogar Smartphone-basierten Photogrammetrie-Verfahren können nun Informationen an bisher unzugänglichen Orten erfasst werden, wodurch der Einsatzbereich des Laserscannings über seine traditionellen Grenzen hinaus erweitert wird.

Reality Capture ist eine weitere Technologie, die in diesem Zusammenhang von großem Vorteil ist und sich in Richtung Echtzeit-Verarbeitung und -Visualisierung entwickelt. Die Lücke zwischen Scannen und Modellierung verringert sich mit der Zeit, wobei bestimmte Plattformen bereits eine sofortige Punktwolkenregistrierung mit vorläufiger Objekterkennung direkt vor Ort anbieten. Diese Kombination aus Erfassungs- und Verarbeitungsfunktionen beschleunigt die Entscheidungsfindung und ermöglicht reaktionsschnellere Produktionsabläufe, was insbesondere bei zeitkritischen Renovierungsarbeiten von Bedeutung ist.

Cloud-basierte Kollaborationsplattformen verändern weiterhin die Art und Weise, wie Teams mit Scandaten interagieren, und ermöglichen es mehreren Beteiligten, auf dieselben Punktwolkeninformationen zuzugreifen, diese zu kommentieren oder Modelle zu entwickeln. Ein solcher verteilter Workflow-Ansatz trägt dazu bei, traditionelle Disziplinen-Silos zu beseitigen und die Projektabwicklungsmethoden besser zu integrieren, um das volle Potenzial der Bestandsdaten auszuschöpfen.

Wichtige Komponenten eines Scan-to-BIM-Workflows

Die robuste Implementierung von Scan-to-BIM erfordert eine sorgfältige Koordination zwischen Hardware und Software, die von erfahrenen Fachleuten überwacht werden muss. Die Hardwarekomponenten bestehen aus verschiedenen Varianten von Scannern, die von statischen terrestrischen Laserscannern bis hin zu mobilen Kartierungssystemen reichen. Bei der Laserscanner-Hardware stehen mehrere Optionen zur Auswahl, wobei jede Kategorie ihre eigene Balance zwischen Geschwindigkeit, Genauigkeit und Mobilität bietet.

Das Software-Ökosystem umfasst eine Reihe von Spezialtools für unterschiedliche Ziele, darunter

• Extraktion von Merkmalen und Objekterkennung zur Identifizierung und Klassifizierung von Bauelementen in der Punktwolke.
• Qualitätssicherungssoftware zur Überprüfung der Genauigkeit des BIM-Modells anhand der Scandaten.
• Funktionen zur Registrierung und Bereinigung von Punktwolken, zum Abgleichen mehrerer Scans untereinander und zum Entfernen von Rauschen oder unerwünschten Daten.
• BIM-Authoring-Plattformen mit Unterstützung für Punktwolkenreferenzierung und Modellerstellung.

Der menschliche Faktor ist ebenfalls wichtig im Scan-to-BIM-Workflow, da erfahrene Fachleute während der Punktwolkenkonvertierung unzählige interpretative Entscheidungen treffen müssen, insbesondere wenn es um komplexe Geometrien, versteckte Elemente, mehrdeutige Merkmale usw. geht. Solche Entscheidungen erfordern ein hohes Maß an Fachwissen und technischen Kenntnissen über die Hardware und Software in diesem Bereich sowie ein praktisches Verständnis verschiedener Bauweisen oder Gebäudesysteme.

Was sind die Vorteile von Laserscanning in BIM?

Die Laserscanning-Technologie in BIM-Workflows bietet erhebliche Vorteile, die über einfache Verbesserungen der Messgenauigkeit hinausgehen. Diese Vorteile wirken sich auf mehrere Dimensionen des Bauprozesses aus und umfassen qualitative Verbesserungen der Teamzusammenarbeit, quantifizierbare Verbesserungen der Ressourcennutzung und vieles mehr. Wenn alle Beteiligten über die Vorteile von Scan-to-BIM informiert sind, können sie die Anfangsinvestition in fortschrittliche Scantechnologie besser rechtfertigen und Implementierungsstrategien entwickeln, um die Kapitalrendite zu maximieren.

Verbesserung der Genauigkeit mit Laserscanning-Technologie

Herkömmliche Messmethoden führen häufig zu kumulativen Fehlern, die sich im Laufe eines Projekts summieren und später zu teuren Nacharbeiten und Änderungsaufträgen führen. Laserscanning kann dieses Problem vollständig vermeiden und mit moderner Scantechnologie eine Genauigkeit im Submillimeterbereich erzielen, um ein zuverlässiges räumliches Gerüst zu schaffen, das Maßunsicherheiten bei Renovierungs- und Sanierungsprojekten reduziert.

Diese Genauigkeit ist auch bei Strukturen, die sich im Laufe der Zeit verschoben, gesetzt oder auf andere Weise verändert haben, sowie bei historischen Gebäuden, die renoviert werden sollen, von großem Vorteil. Der Zugriff auf die tatsächlichen Bestandsbedingungen anstelle von idealisierten oder approximierten Abmessungen hilft Planern und Bauunternehmern, verschiedene strukturelle Unregelmäßigkeiten zu berücksichtigen, die sonst zu Konflikten bei der Bauausführung führen könnten.

Zeit- und Kosteneffizienz bei Bauprojekten

Durch den Front-Loading-Charakter des Laserscannings werden Ressourcen in die frühen Phasen eines Projekts verlagert, in denen Änderungen viel einfacher umzusetzen sind. Auch wenn die Anfangsinvestition in eine solche Technologie zunächst hoch erscheinen mag, kann allein die drastische Reduzierung teurer Feldarbeiten die Kosten mehr als ausgleichen.

Abgesehen von direkten Einsparungen bei den Baukosten kann die Technologie dazu beitragen, Projektzeitpläne zu beschleunigen, indem sie viele zeitaufwändige traditionelle Messverfahren überflüssig macht. Die Tatsache, dass die meisten modernen Messungen mit einem kleinen Team von Scannern in wenigen Stunden oder Tagen durchgeführt werden können, ist im Vergleich zu herkömmlichen Methoden, bei denen große Teams von Vermessungsingenieuren wochenlang komplexe strukturelle Elemente manuell dokumentieren müssen, einfach verblüffend.

Diese Effizienzvorteile wirken sich sogar bis zu einem gewissen Grad auf den Koordinationsprozess aus. Alle Beteiligten haben nun Zugriff auf dieselbe genaue Darstellung der bestehenden Gegebenheiten, wobei durch das Scannen viele potenzielle Quellen für Fehlinterpretationen und Missverständnisse beseitigt werden.

Verbesserung der Zusammenarbeit zwischen den Beteiligten

Eine einzige Quelle für alle Informationen, die Disziplinenübergreifend ist, verändert die Art und Weise, wie die Projektbeteiligten miteinander interagieren. Dies wird durch die Existenz von BIM-Modellen ermöglicht, die aus Punktwolkendaten erstellt werden. Die umfassenden Informationen, die durch Laserscanning gewonnen werden, bieten allen Projektbeteiligten eine einheitliche Referenzgrundlage, die sich deutlich von den herkömmlichen Dokumentationsmethoden unterscheidet.

Ein solcher gemeinsamer Informationsworkflow hat noch viele weitere Vorteile:

• Facility Manager erhalten Zugang zu präzisen Dokumentationen der Gebäudesysteme für die zukünftige Verwendung.
• Planungsberater können ihre Modelle anhand derselben räumlichen Referenz überprüfen.
• Kunden erhalten genauere Visualisierungen der Entwürfe im Verhältnis zu den aktuellen Gegebenheiten.
• Bauleiter können Fertigungsmaße bereits vor der Ankunft der Materialien auf der Baustelle überprüfen.

Die visuelle Natur von Punktwolkendaten ist ebenfalls von Vorteil, da sie komplexe räumliche Beziehungen visualisiert, die mit herkömmlichen Dokumentationsmethoden nur schwer zu vermitteln sind, und so eine fundierte Beteiligung von Endnutzern und Projektverantwortlichen ermöglicht.

Verbesserte Visualisierung mit 3D-Laserscanning-Technologie

Die hohe Qualität der Laserscandaten eröffnet völlig neue Möglichkeiten für eine immersive Projektvisualisierung mit hoher Kundenbindung. Mit modernen Punktwolkenverarbeitungswerkzeugen lassen sich auf einfache Weise fotorealistische Darstellungen bestehender Räume erstellen, die als leistungsstarke Kommunikationsmittel dienen und es den Beteiligten ermöglichen, sich in komplexen Umgebungen zu orientieren, ohne den Standort physisch besuchen zu müssen.

Diese Visualisierungen sind auch für die Entwurfsphase von großem Vorteil, da vorgeschlagene Änderungen im Kontext der gescannten Umgebung betrachtet werden können. Designteams können überzeugende Vorher-Nachher-Vergleiche erstellen, um ihre Entwürfe effektiv zu kommunizieren und nicht-technischen Beteiligten räumliche Zusammenhänge verständlich zu machen, sodass diese fundiertere Entscheidungen in der Entwurfsprüfung treffen können.

Das Visualisierungspotenzial wird durch fortschrittliche Reality-Capture-Plattformen, die nun auch Virtual und Augmented Reality unterstützen, noch erweitert. So können Wartungstechniker beispielsweise mit ihren Mobilgeräten Gebäudesysteminformationen über reale Ansichten legen und so verschiedene versteckte Elemente bei Serviceeinsätzen leichter lokalisieren.

Verwendung eines 3D-Laserscanners für Scan-to-BIM

Eine sorgfältige Planung, eine akribische Ausführung und die richtige Auswahl der Ausrüstung sind für die erfolgreiche Durchführung eines Scanvorgangs unerlässlich. Zwar wird die Technologie mit der Zeit immer benutzerfreundlicher, doch sind für optimale Ergebnisse nach wie vor ein strukturierter Ansatz und ein solides Verständnis der grundlegenden Scanprinzipien erforderlich.

Auswahl des richtigen Laserscanners für Ihr Projekt

Bei der Auswahl eines Laserscanners ist es niemals richtig, sich standardmäßig für die fortschrittlichste oder teuerste Option zu entscheiden. Jede Entscheidung sollte in erster Linie von den spezifischen Projektanforderungen bestimmt werden, wobei eine Reihe von Faktoren für jede einzelne Entscheidung von entscheidender Bedeutung sind: die erforderliche Genauigkeit, die Größe und Komplexität der zu erfassenden Umgebung, die beabsichtigte Verwendung der resultierenden Daten, die Umgebungsbedingungen usw. Weniger anspruchsvolle Projekte können von der Geschwindigkeit und Flexibilität mobiler Scansysteme profitieren, während Projekte zur Dokumentation von Kulturgütern oft eine Genauigkeit im Submillimeterbereich erfordern, die nur hochwertige stationäre Scanner bieten können.

Die Reichweite ist ein weiterer wichtiger Faktor, insbesondere bei großen oder komplexen Objekten. Bestimmte Scanner sind besser für Präzision im Nahbereich in engen Räumen optimiert, während andere Details in Entfernungen von über 300 Metern erfassen können. Die Sichtfeldkapazitäten folgen derselben Logik, wobei verschiedene Geräte unterschiedliche Eigenschaften bieten, die von einer begrenzten Abdeckung des Blickwinkels bis hin zu nahezu vollständigen sphärischen Daten reichen.

Weitere Faktoren, die unter bestimmten Umständen ebenso wichtig sind, sind die Umweltbeständigkeit, die Akkulaufzeit, der Stromverbrauch, die Tragbarkeit und die Kosten. Der optimale Scanner für ein bestimmtes Projekt ist immer ein Kompromiss, und erfolgreiche Teams verfügen oft über mehrere Scannersysteme, um unterschiedliche Anwendungsfälle und Situationen abzudecken.

Schritte im Scanprozess

Ein effektives Scannen beginnt immer mit einer gründlichen Planung und Vorbereitung. Vor dem Einsatz der Geräte ist immer ein vorläufiger Rundgang erforderlich, um potenzielle Herausforderungen wie reflektierende Oberflächen, Zugangsbeschränkungen, dynamische Elemente usw. zu ermitteln. Dieser Schritt wird oft als Erkundungsphase bezeichnet und dient als Grundlage für die Entwicklung eines systematischen Plans für die Scanpositionen, um eine vollständige Abdeckung bei möglichst geringer Anzahl von Aufbauten zu gewährleisten.

Die Zielplatzierung ist ein kritischer Bestandteil der meisten Scan-Workflows, insbesondere bei zielbasierten Registrierungsmethoden. Referenzmarker vor Ort dienen als gemeinsame Punkte über mehrere Scans hinweg und helfen so bei der genauen Ausrichtung während der Verarbeitung. Diese Ziele sollten in unterschiedlichen Abständen und Höhen über den gesamten Scanbereich verteilt sein, um die Sichtbarkeit aus den meisten Winkeln zu gewährleisten und symmetrische Muster zu vermeiden, die zu Unklarheiten bei der Registrierung führen könnten.

Der Scanvorgang selbst umfasst die richtige Konfiguration der Scandichteeinstellungen, je nachdem, wie detailliert das Modell sein muss. Weitere wichtige Aspekte sind die sorgfältige Dokumentation jeder Scanposition und die richtige Stabilität der Ausrüstung während der Datenerfassung. Glücklicherweise bieten viele moderne Scanner Feldvisualisierungsfunktionen, mit denen die Vollständigkeit der Abdeckung vor Beginn eines Scans überprüft werden kann, wodurch das Risiko teurer erneuter Besuche vor Ort zur Behebung von Lücken in der Abdeckung verringert wird.

Die Nachbearbeitung vor Ort ist ebenso wichtig wie die anderen Schritte in diesem Prozess. Dazu gehören vorläufige Registrierungsprüfungen, um eine ausreichende Überlappung zwischen benachbarten Scans zu überprüfen, sowie Protokolle zur Sicherung der erfassten Informationen. Eine umfassende Dokumentation der Metadaten dient auch als wertvoller Kontext für das Verarbeitungsteam und liefert wichtige Kontextdetails und einen klaren Prüfpfad für Qualitätssicherungszwecke.

Integration von Punktwolkendaten in BIM-Software

Es sollte nicht besonders überraschen, dass die Umwandlung von rohen Scandaten in nutzbare Punktwolken in einer BIM-Umgebung ein mehrstufiger Prozess ist. Die Registrierung ist die erste wichtige Phase. Dabei werden mehrere Scans im selben Koordinatensystem ausgerichtet. Dies kann mithilfe zielbasierter Methoden, Cloud-to-Cloud-Algorithmen oder hybriden Ansätzen erfolgen, die beide Methoden kombinieren.

Nach der Registrierung der Punktwolke muss diese häufig bereinigt und optimiert werden, um die visuelle Klarheit zu verbessern, das Datenvolumen auf ein überschaubares Maß zu reduzieren und Störsignale zu entfernen. Hier werden viele Verarbeitungsaufgaben durchgeführt, darunter

• Erstellen vereinfachter Netzdarstellungen für eine bessere Navigationsleistung.
• Segmentieren von Informationen in logische Bereiche oder Gebäudesysteme.
• Einrichten geeigneter Koordinatensysteme, die auf die Projektanforderungen abgestimmt sind.
• Herausfiltern von Ausreißern und Streupunkten, die durch Interferenzen oder Randeffekte entstanden sind.
• Anwenden von Farbinformationen aus externen Bildern oder integrierten Fotos.

BIM-Plattformen unterscheiden sich oft erheblich darin, wie gut sie direkte Punktwolken unterstützen, aber potenzielle Leistungsbeschränkungen erfordern in fast allen Situationen eine sorgfältige Vorbereitung. Großprojekte lassen sich oft am besten mit einem gekachelten Ansatz darstellen, bei dem nur die relevanten Teile der Punktwolke geladen werden, sodass der Zugriff auf den gesamten Datensatz möglich ist und gleichzeitig die Reaktionsfähigkeit des Systems erhalten bleibt. Andere Unternehmen hingegen halten spezielle Middleware-Lösungen für die bessere Option, da diese die komplexen Punktwolkendaten separat verwalten und bei Bedarf leichtgewichtige Referenzobjekte für die BIM-Umgebung bereitstellen.

Der letzte Schritt des Integrationsprozesses besteht darin, eine präzise Ausrichtung zwischen der Punktwolke und der BIM-Umgebung herzustellen. Einige Ansätze extrahieren wichtige Referenzebenen und -linien, die als direkte Modellierungshilfen dienen, während andere die Punktwolke als rein visuelles Referenzmaterial beibehalten.

Welche Arten von Laserscannern werden häufig verwendet?

Der Markt für Laserscanner hat sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt, und mehrere Hersteller bieten spezialisierte Lösungen für verschiedene Einsatzbereiche und Projektanforderungen an. Kenntnisse über die Stärken und Grenzen der einzelnen Hardwarekategorien können Projektteams dabei helfen, die für ihren Kontext am besten geeignete Option auszuwählen.

Terrestrische Laserscanner im Vergleich zu anderen Scantechnologien

Terrestrische Laserscanner sind der branchenweit anerkannte Standard für die meisten Anwendungsfälle im Bauwesen und in der Architektur und bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Datenqualität, Reichweite und Genauigkeit. Diese Systeme sind in der Regel auf einem Stativ montiert und erstellen detaillierte Punktwolken mithilfe von phasenbasierten oder Laufzeitmessungstechnologien. Die stationäre Natur solcher Scanner ermöglicht eine konsistente Datenqualität mit hochgradig vorhersagbaren Ergebnissen und einer Positionsgenauigkeit, die oft im Millimeterbereich liegt. Daher eignen sie sich besonders für Anwendungen mit strengen Präzisionsanforderungen, wie z. B. industrielle Nachrüstungen, Dokumentation von Kulturgütern usw.

Mobile Kartierungssysteme sind ebenfalls seit kurzem in diesem Bereich verfügbar und stellen eine der größten Entwicklungen der Scantechnologie in den letzten Jahren dar. Diese Geräte legen den Schwerpunkt auf eine schnelle Datenerfassung und weniger auf höchste Präzision. Sie reichen von Handgeräten über rucksackmontierte Systeme bis hin zu fahrzeugintegrierten Optionen. Mobile Kartierungshardware kann große Flächen deutlich schneller dokumentieren als herkömmliche stationäre Verfahren, da sie während der Bewegung kontinuierlich Daten erfassen kann. Die Genauigkeit liegt in der Regel im Zentimeterbereich, was jedoch oft als fairer Kompromiss für Anwendungen angesehen wird, bei denen Abdeckung und Geschwindigkeit wichtiger sind als extreme Messgenauigkeit.

Luftbildscanning ist eine sehr praktische Option für die Dokumentation von Standortbedingungen, die vom Boden aus normalerweise nur schwer zu erfassen sind, wie z. B. Dächer, die Umgebung eines Standorts, Gebäudeaußenseiten usw. Drohnenbasierte LiDAR-Systeme sind in dieser Hinsicht besonders interessant, da sie umfassende topografische Informationen erfassen und gleichzeitig eine Umgebungsdokumentation erstellen. Sie sind jedoch oft nicht genau genug, um detaillierte Innenmerkmale zu extrahieren, weshalb drohnenbasierte Optionen häufig mit anderen Optionen kombiniert werden, um bessere Ergebnisse zu erzielen.

Laserbasierte Scanner sind jedoch nicht die einzige Möglichkeit, Dimensionsdaten zu erfassen. Eine weitere wichtige Alternative ist die Fotogrammetrie. Anstelle direkter Lasermessungen werden hier überlappende Fotos verwendet, um Dimensionsdaten zu erfassen. Obwohl diese Methode in der Regel weniger präzise ist als spezielle Laserscannersysteme, haben verschiedene Fortschritte in der computergestützten Fotografie und bei Structure-from-Motion-Algorithmen die Genauigkeit in den letzten Jahren drastisch verbessert. Aufgrund ihrer Kosten und der einfachen Ausstattung eignet sie sich hervorragend für die grundlegende Erfassung der Realität, insbesondere in kleineren Unternehmen, während komplexere Arbeitsabläufe sie mit laserbasierten Methoden kombinieren können, um das Beste aus beiden Welten zu erhalten.

Wichtige Merkmale eines Laserscanners

Die Spezifikationen für die Auflösung und Genauigkeit sind die grundlegenden Parameter für jede Scanoption. Die Auflösung ist die Fähigkeit des Scanners, zwischen nahe beieinander liegenden Merkmalen zu unterscheiden. Die Genauigkeit hingegen ist die statistische Zuverlässigkeit einzelner Messungen (oft ausgedrückt als Standardabweichungswerte bei Referenzabständen). Beide Parameter müssen ausreichend sein, um korrekte Scanergebnisse zu erzielen. Hochauflösende Bilder ohne ausreichende Genauigkeit können zu potenziell unzuverlässigen Punktwolken führen, während Scans mit niedriger Auflösung und hoher Genauigkeit wichtige kleine Merkmale vollständig übersehen können.

Die Reichweite hat einen direkten Einfluss auf die allgemeine Betriebseffizienz, da sie die Anzahl der Scanpositionen bestimmt, die zur Dokumentation einer bestimmten Umgebung erforderlich sind. Moderne Systeme können nutzbare Daten in einer Entfernung von über 300 Metern erfassen, was die Anzahl der Aufbauten bei Großprojekten drastisch reduziert. Allerdings werden die maximalen Reichweitenangaben oft unter perfekten Bedingungen mit stark reflektierenden Zielen gemessen, was in realen Umgebungen nicht immer der Fall ist.

Aus diesem Grund sind sowohl die effektive Reichweite als auch die Mindestreichweite für die Bewertung gleichermaßen wichtig. Erstere steht für die Fähigkeit, architektonische Details von normalen Materialien in der Praxis zu erfassen, während letztere ein sehr wichtiger Faktor für beengte Räume ist, in denen einige Systeme Objekte, die zu nahe am Scanner liegen, möglicherweise nicht erfassen können.

Bestimmte Funktionen für den Arbeitsablauf vor Ort können ebenfalls einen starken Einfluss auf die Datenqualität und Produktivität haben, insbesondere bei Einsätzen in schwierigen Umgebungen oder ohne ausreichende Erfahrung vor Ort. Die Zuverlässigkeit des Einsatzes vor Ort kann durch folgende Faktoren positiv beeinflusst werden:

• Integrierte Neigungssensoren zur Überprüfung der Ausrichtung
• Integrierte Kameras zur Kolorierung von Punktwolken
• Automatische Registrierungshilfe
• Echtzeit-Qualitätsfeedback usw.

An dieser Stelle sollten auch die Akkulaufzeit, die Umweltschutzklassen und die Einrichtungszeit erwähnt werden, da all diese Faktoren die Leistungsfähigkeit der Hardware bei Projekten mit längeren Außeneinsätzen und Scannarbeiten im Freien beeinflussen können.

Beliebte Marken und Modelle von 3D-Laserscannern

Auf dem Markt für professionelle Laserscanner sind mehrere etablierte Hersteller mit jeweils eigenen Produktlinien und einzigartigen Vorteilen vertreten. Leica Geosystems nimmt mit seinen Scannern der BLK-Serie sowie dem Flaggschiffmodell RTC360 eine herausragende Position ein. Dieses Modell kombiniert beeindruckende Geschwindigkeit mit integrierter visueller Trägheitssystemtechnologie, die einen Großteil des Registrierungsprozesses automatisiert. Das Modell BLK360 ist kompakter und nicht so schnell wie das RTC-Modell, bietet dafür aber eine beeindruckende Mobilität und ist eine hervorragende Option für einen breiteren Anwenderkreis.

FARO Technologies ist mit seinen Scannern der Focus-Serie ebenfalls stark im Bausektor vertreten. Sie sind leicht, tragbar und bieten äußerst komfortable Funktionen zur Gebäudedokumentation, die Leistung und Benutzerfreundlichkeit vereinen. Einige der neueren Modelle verfügen außerdem über eine Registrierung vor Ort mit verbessertem visuellen Feedback, das die Überprüfung der Vollständigkeit der Erfassung innerhalb des Arbeitsbereichs erleichtert.

Der X7 Scanner von Trimble ist ein weiterer starker Konkurrent, der den Branchentrend zu Qualitätssicherung und Automatisierung des Betriebs verdeutlicht. Das System minimiert den technischen Aufwand für die Nutzung durch Selbstnivellierung, integrierte Registrierungsüberprüfung, automatische Kalibrierung und vieles mehr. Damit wird eines der historischen Hindernisse für den Laserscanning bis zu einem gewissen Grad beseitigt, da bisher spezielle Fachkenntnisse erforderlich waren, um konsistente Scanergebnisse zu erzielen.

Besonders hervorzuheben ist hier der Bereich des mobilen Scannings, der in den letzten Jahren eine besonders rasante Entwicklung durchlaufen hat. Ein gutes Beispiel ist GeoSLAM, das seine SLAM-basierten Lösungen (SLAM steht für „Simultaneous Location and Mapping“) eingeführt hat. Diese ermöglichen eine kontinuierliche Erfassung beim Durchlaufen eines Gebäudes, wobei die Scanner der ZEB-Serie dramatische Geschwindigkeitsvorteile bei geringerer Genauigkeit bieten. Leicas BLK2GO ist ein weiteres Beispiel für ein mobiles Gerät mit einer ähnlichen Technologie, und es gibt mehrere andere Alternativen von aufstrebenden Wettbewerbern auf dem Markt, die das Potenzial dynamischer Erfassungsmethoden erweitern.

Wie werden Punktwolkendaten in ein BIM-Modell übertragen?

Einer der schwierigsten Aspekte des Scan-to-BIM-Workflows ist die Umwandlung von rohen Punktwolkendaten in ein intelligentes Modell. Damit wird die Lücke zwischen der rein geometrischen Dokumentation und der informationsreichen Darstellung in BIM geschlossen. Allerdings erfordert dies auch umfangreiches Fachwissen und Erfahrung, um richtig ausgeführt zu werden, ganz zu schweigen von der richtigen Einschätzung des Aufwands, der für einen solchen Prozess erforderlich ist.

Die Umwandlung von Punktwolken in BIM verstehen

Der Prozess der Konvertierung einer Punktwolke in BIM ist im Grunde genommen eine menschliche Interpretation der Scandaten, um verschiedene Gebäudeelemente zu identifizieren und entsprechende parametrische Objekte zu erstellen. Dieser Prozess kann in gewisser Weise unterstützt und automatisiert werden, aber eine vollständig automatisierte Konvertierung ist aus einer Reihe von Gründen, darunter Genauigkeit, Komplexität usw., auf absehbare Zeit noch nicht möglich.

Eine echte BIM-Konvertierung erfordert die Fähigkeit, Punktwolkendaten in erkennbare Gebäudekomponenten mit allen notwendigen Beziehungen und Eigenschaften zu klassifizieren, was weit über das hinausgeht, was eine automatisierte Zeichnung aus Punktwolken leisten kann. Selbst etwas so Einfaches wie eine Wand in einem BIM-Modell ist keine visuelle Darstellung, sondern ein intelligentes Objekt mit einer Vielzahl von Materialeigenschaften, Verbindungen zu benachbarten Elementen, strukturellen Merkmalen und vielem mehr.

Der Interpretationsprozess der Konvertierung folgt in der Regel einem sehr strukturierten Ansatz, der von großräumigen Elementen zu immer detaillierteren Komponenten des BIM-Modells führt. Die grundlegende Abfolge der Schritte bei der Konvertierung sollte wie folgt aussehen:

1. Festlegung der primären Referenzebenen und -flächen, die die Gesamtorganisation des Gebäudes definieren.
2. Identifizierung und Modellierung der größten architektonischen und strukturellen Elemente wie Wände, Balken, Säulen und Böden.
3. Hinzufügen von Übergangselementen und Öffnungen wie Treppen, Fenstern, Türen usw.
4. Einbeziehung von Elektro-, Sanitär- und mechanischen Systemen, wo erforderlich.
5. Verfeinerung des Modells unter Verwendung architektonischer Details und Oberflächen.

Jeder Schritt in diesem Prozess beinhaltet mehrere Entscheidungen darüber, wie die Ist-Situation unter Berücksichtigung der Einschränkungen der BIM-Software (sowohl hinsichtlich der Modellierungsmöglichkeiten als auch der Objektbibliotheken) dargestellt werden soll. Wenn die realen Bedingungen von den idealisierten parametrischen Objekten abweichen (was häufig der Fall ist), müssen Modellierer außerdem eine Entscheidung über den akzeptablen Grad der Vereinfachung treffen, um eine ausreichende Modellgenauigkeit zu gewährleisten und gleichzeitig übermäßig komplexe benutzerdefinierte Elemente zu vermeiden.

Es gibt auch mehrere Modellierungsansätze, die in bestimmten Situationen verwendet werden können, wobei mindestens drei unterschiedliche Methoden als De-facto-Industriestandards hervorzuheben sind. Literales Modellieren ist der Prozess der Erstellung exakter geometrischer Darstellungen der Ist-Zustände mit allen Abweichungen und Unregelmäßigkeiten. Parametrische Annäherung basiert auf der Verwendung von Standard-BIM-Objekten, die an die tatsächlichen Bedingungen angepasst werden, wobei intelligente Datenstrukturen Vorrang vor exakter Geometrie haben. Hybride Ansätze sind ebenfalls recht verbreitet. Sie sind eine Kombination aus benutzerdefinierter Geometrie für unregelmäßige Merkmale und parametrischen Objekten für typische Elemente.

Die beste Option für eine bestimmte Situation hängt von den Verwendungszwecken des Modells sowie von der Art der dokumentierten Struktur und den für den Prozess verfügbaren Ressourcen ab. Die wörtliche Modellierung wird häufig für Denkmalschutzprojekte mit Schwerpunkt auf einzigartigen architektonischen Details gewählt, während Renovierungsentwürfe oft mit parametrischen Objekten erstellt werden, auch wenn dies in bestimmten Fällen mit einer geringfügigen geometrischen Vereinfachung einhergeht.

Herausforderungen bei der Integration von Punktwolkendaten

Die extreme Dichte von Punktwolken stellt BIM-Plattformen, die ursprünglich nicht für die Arbeit mit datenintensiven Referenzen konzipiert wurden, vor eine Reihe von Herausforderungen sowohl bei der Visualisierung als auch bei der Navigation. Selbst die leistungsfähigste Hardware kann durch die Anzahl der Punkte in einer Punktwolke für komplexe Gebäude überfordert sein, was einen sorgfältigen Ausgleich zwischen der Reaktionsfähigkeit des Systems und der Vollständigkeit der Daten erfordert. Viele erfolgreiche Implementierungen von Punktwolken basieren entweder auf heruntergesampelten oder segmentierten Ansätzen, die auf bestimmte Modellierungsaufgaben zugeschnitten sind. Dies ist eine wesentlich effektivere Option als die kontinuierliche Referenzierung des gesamten Datensatzes.

Darüber hinaus gibt es Informationslücken in Punktwolken, die eine Interpolation und professionelle Beurteilung erfordern und entweder durch Verdeckungen oder Scanschatten (Bereiche, die aufgrund von Hindernissen für den Scanner nicht sichtbar sind) entstehen. Solche „blinden Flecken“ sind in beengten mechanischen Räumen sowie innerhalb von Wandkonstruktionen und über abgehängten Decken recht häufig anzutreffen. Glücklicherweise können Modellierer mit ausreichender Erfahrung in diesem Bereich diese Einschränkungen auf verschiedene Weise beheben, beispielsweise durch gezielte destruktive Untersuchungen oder durch die Ermittlung der verborgenen Zustände anhand sichtbarer Hinweise.

Auch die geometrische Komplexität stellt eine erhebliche Herausforderung dar, insbesondere bei organisch gewachsenen oder historischen Strukturen. Viele BIM-Lösungen verwenden parametrische Objekte, die auf idealisierten Formen basieren, mit gleicher Bodenstärke, identischen vertikalen Säulen, perfekt ebenen Wänden und so weiter. Reale Gebäude, die sich im Laufe der Zeit gesetzt oder verändert haben, entsprechen selten solchen streng perfekten Maßen. Dies erfordert oft die Entwicklung von benutzerdefinierten Objekten sowie ungleichmäßigen Extrusionen oder sogar speziellen Workarounds, um zukünftige Wartungsanforderungen, die Verwendbarkeit des Modells und die geometrische Genauigkeit in Einklang zu bringen.

Bewährte Verfahren für die Erstellung genauer 3D-Modelle

Jeder erfolgreiche Modellierungsprozess sollte mit einer umfassenden Scanplanung beginnen, die die Modellierungsanforderungen berücksichtigt. Wenn die Scan-Teams wissen, wie das Modell in Zukunft verwendet werden soll, können sie sicherstellen, dass die wichtigsten Bereiche angemessen abgedeckt werden, die Auflösungseinstellungen anpassen und den erforderlichen Detaillierungsgrad erfassen, ohne überflüssige Informationen zu speichern. Diese Koordination zwischen den Modellierungs- und Scan-Teams kann bei richtiger Vorbereitung zusätzliche Scan-Sitzungen und teure Nacharbeiten vermeiden.

Die Erstellung eines klaren Modellierungsplans vor Beginn der Produktionsarbeiten kann wichtige Leitlinien für die verschiedenen Phasen des Konvertierungsprozesses liefern. Solche Pläne sollten Folgendes festlegen:

• Workflow-Prozesse für die Qualitätsprüfung anhand von Punktwolkendaten
• Prioritätsreihenfolge für jedes Element und Objekt im BIM-Modell
• Dateiorganisation mit Namenskonventionen und Unterstützung für die Projektzusammenarbeit
• Geeignete LOD-Spezifikationen für Gebäudekomponenten
• Genauigkeitsanforderungen und Toleranzen für verschiedene Verwendungszwecke des Modells

Bei den meisten großen und komplexen Strukturen wird ein phasenweiser Modellierungsansatz verwendet, der sich unter solchen Umständen als am effektivsten erwiesen hat. Anstatt von Anfang an ein hochpräzises Modell zu erstellen, können Teams ein Modell in mehreren „Phasen“ mit zunehmendem Detaillierungsgrad entwickeln, die auf bestimmte Projektmeilensteine abgestimmt sind. So kann beispielsweise ein erstes Massing-Modell frühe Entwurfskonzepte unterstützen, während in der Entwurfsphase nur die primären strukturellen und architektonischen Elemente skizziert werden müssen und für die Bauunterlagen später detailliertere Systeme und Komponenten erforderlich sind.

Die Qualitätsprüfung ist nach wie vor ein wesentlicher Schritt im Modellentwicklungsprozess. Sie muss über einen einfachen visuellen Vergleich zwischen dem Modell und der Punktwolke hinausgehen und quantitative Validierungstechniken umfassen, um die Einhaltung verschiedener Genauigkeitsanforderungen sicherzustellen. Die effektivsten Arbeitsabläufe umfassen regelmäßige Qualitätskontrollen anstelle einer reinen Endkontrolle, sodass systematische Probleme rechtzeitig behoben werden können, bevor sie sich auf den Rest des Modells ausbreiten.

Wie wird 3D-Laserscanning in BIM-Software integriert?

Die Integration von Scantechnologie und BIM-Plattformen wird kontinuierlich weiterentwickelt und verbessert, da immer mehr Softwareentwickler den Bedarf an Punktwolkenunterstützung für Renovierungsprojekte und die Dokumentation erkennen. Durch die zunehmenden Integrationsbemühungen wurde ein komplexer und langwieriger Prozess bereits in eine Kombination aus immer effizienteren Arbeitsabläufen umgewandelt, die die Datengenauigkeit gewährleisten und gleichzeitig die Benutzerfreundlichkeit verbessern. Wie bereits erwähnt, handelt es sich jedoch um einen fortlaufenden Prozess. Daher ist es für Teams, die effiziente Pipelines entwickeln möchten, die die Stärken spezialisierter Tools nutzen und die Auswirkungen problematischer Bereiche minimieren, sehr hilfreich, den aktuellen Entwicklungsstand zu kennen.

Beliebte BIM-Software für die Verarbeitung von Punktwolkendaten

Revit von Autodesk ist die marktbeherrschende BIM-Plattform und verfügt auch über leistungsstarke Punktwolkenfunktionen. Sie kann branchenübliche Punktwolkenformate (RCP und RCS) direkt importieren und bietet Referenzvisualisierungstools, die speziell für das Scannen von Daten entwickelt wurden. Zwar wurde sie ursprünglich nicht als primäre Plattform für die Punktwolkenverarbeitung konzipiert, doch dank ihrer direkten Unterstützung lassen sich viele Workflow-Unterbrechungen bei der Erstellung von Modellen auf Basis von Scandaten vermeiden.

Für die dedizierte Punktwolkenverarbeitung bieten spezialisierte Plattformen wie Leica Cyclone, FARO SCENE und Trimble RealWorks komplexe Toolsets für die Registrierung, Bereinigung und Optimierung von Scans. Viele der speziellen Funktionen dieser Lösungen sind in allgemeinen BIM-Softwareprogrammen nicht enthalten, darunter komplexe Registrierungsalgorithmen, automatisierte Merkmalsextraktion, Netzgenerierung usw. In vielen etablierten Scan-Workflows wird eines dieser Tools für die erste Datenaufbereitung verwendet, bevor die optimierten Punktwolken an eine modellierungsorientierte Plattform übertragen werden.

CloudCompare und ähnliche Open-Source-Plattformen haben ebenfalls als Lösungen für die spezifische Bearbeitung von Punktwolken große Popularität erlangt. Sie bieten leistungsstarke Vergleichs-, Mess- und Analysefunktionen, jedoch ohne Lizenzkosten. Diese Tools bieten Unternehmen mit begrenztem Softwarebudget wertvolle Zusatzfunktionen, auch wenn sie oft nicht nahtlos in BIM integriert sind und andere Funktionen proprietärer Lösungen nicht bieten.

In den letzten Jahren sind auch spezialisierte Middleware-Lösungen mit einem starken Fokus auf Brückenscanning und BIM-Workflows stark in den Vordergrund getreten. Dazu gehören beispielsweise Cintoo Cloud, Scan Essentials und PointCab, die sich als etwas zwischen traditioneller Verarbeitungssoftware und BIM-Plattformen positionieren. Die Hauptspezialisierungsbereiche solcher Tools sind Primitivanpassung, Schnitt-Extraktion und Annotation, alles Aufgaben, die den Modellierungsprozess ohne direkte Punktwolkenbearbeitung effizienter machen.

Datenverarbeitung im BIM-Workflow

Effektive Datenmanagementstrategien sind bei der Verwendung der für umfassende Gebäudescans typischen großen Datensätze praktisch unverzichtbar. Ein hochauflösender Scan eines einzigen Projekts kann mehrere Terabyte an Rohdaten generieren, was sowohl für die Verarbeitung als auch für die Speicherung eine erhebliche Herausforderung darstellt. Daher tendieren Unternehmen zu mehrstufigen Datenmanagementansätzen, die

• die Original-Scandateien für Archive aufbewahren
• bereinigte Punktwolken in voller Auflösung beibehalten
• optimierte Versionen von Punktwolken für den regulären Gebrauch erstellen
• erstellen leichtgewichtige Visualisierungen für allgemeine Referenzzwecke oder die Einbindung von Stakeholdern

Dieser hierarchische Ansatz hilft, ein Gleichgewicht zwischen Datenaufbewahrung und praktischen Leistungsbeschränkungen herzustellen, wobei die Möglichkeit erhalten bleibt, bei Bedarf auf die Originaldaten zuzugreifen und gleichzeitig den für verschiedene Aufgaben erforderlichen Detaillierungsgrad zu gewährleisten.

Die Standardisierung von Formaten ist im Scan-to-BIM-Workflow noch immer ein laufender Prozess. Die Branche hat sich weitgehend auf die Verwendung standardisierter Formate wie E57 für den scannerunabhängigen Datenaustausch geeinigt, aber es gibt immer noch viele proprietäre Datenformate, die aufgrund ihrer Leistungsvorteile bestimmte Workflows dominieren. Eine erfolgreiche Implementierung erfordert immer eine sorgfältige Planung potenzieller Formatübergänge, um Präzisionsverluste oder Datenverluste zu vermeiden, insbesondere beim Wechsel zwischen herstellerspezifischen Plattformen.

An dieser Stelle sind auch Vorverarbeitungsprozesse zu erwähnen, da sie sich in unterschiedlicher Weise sowohl auf die Verwendbarkeit der Punktwolke als auch auf die Qualität des resultierenden Modells auswirken. Dazu gehören nicht nur grundlegende Registrierungs- und Reinigungsprozesse, sondern auch Vorgänge wie die Berechnung der Oberflächennormalen, die Rauschfilterung und die Segmentierung, die in vielen Situationen die Erkennung von Merkmalen und die Visualisierungsqualität erheblich verbessern können. Darüber hinaus gibt es bereits mehrere fortschrittliche Klassifizierungsalgorithmen auf dem Markt, die eine automatische Identifizierung und Farbcodierung der wichtigsten Gebäudeelemente innerhalb der Punktwolke ermöglichen, was die anschließenden Modellierungsarbeiten erheblich beschleunigt.

Wie kann 3D-Scanning die Sicherheit bei Renovierungsprojekten verbessern?

Laserscanning hat durch die umfassende Dokumentation des Ist-Zustands, bevor jemand in einer potenziell gefährlichen Umgebung arbeiten muss, einen überraschend starken Einfluss auf die Sicherheitsplanung bei Renovierungsprojekten. Dies ist besonders wichtig in industriellen Umgebungen, wo die genaue Dokumentation von Abständen zu Anlagen, beengten Räumen und Gefahrenquellen über Kopf dank der Verfügbarkeit einer überwältigenden Menge an präzisen Daten zu einer detaillierten Sicherheitsplanung und Risikominderungsstrategien beitragen kann.

Fernaufnahmen sind besonders wertvoll bei der Dokumentation kontaminierter Umgebungen oder baufälliger Strukturen. Moderne Langstrecken-Scanner können instabile Bereiche aus der Ferne dokumentieren, während robotergesteuerte oder andere mobile Plattformen gefährliche Umgebungen navigieren können, ohne Menschenleben zu gefährden. Die daraus gewonnenen Informationen helfen bei der gründlichen Beurteilung der Bedingungen und der Planung, ohne dass Mitglieder des Projektteams unnötigen Gefahren ausgesetzt werden.

Weitere potenzielle Vorteile von Punktwolkendaten im Zusammenhang mit Sicherheitsmaßnahmen sind:

• Unterstützung bei der detaillierten Planung von temporären Schutzsystemen mit hochpräzisem räumlichem Kontext
• Referenzdaten für die Umsetzung technischer Kontrollmaßnahmen auf der Grundlage der tatsächlichen Gegebenheiten
• Virtuelle Standortorientierung und Sicherheitsschulungen anhand präziser Darstellungen der Projektumgebung
• Unterstützung bei der Vorfertigung außerhalb des Standorts, um gefährliche Arbeiten vor Ort so weit wie möglich zu vermeiden

Einsatz von Revizto für die Integration von 3D-Laserscanning

Revizto ist ebenfalls eine praktikable Option für bestimmte Aufgaben im Zusammenhang mit Punktwolkendaten, da es sich um eine wertvolle Kollaborationsplattform mit vielen Funktionen handelt. Es ermöglicht eine intuitive Navigation über integrierte Modelle und zugehörige Scan-Informationen ohne technische Vorkenntnisse, wodurch komplexe räumliche Informationen für Eigentümer, Auftragnehmer und Berater wesentlich leichter zugänglich werden.

Die Plattform erleichtert die Kommunikation über die bestehenden Bedingungen vor Ort über eine vereinfachte Schnittstelle zur Problemverfolgung und Markierung, die direkt mit den räumlichen Positionen innerhalb des zusammengeführten Modells und der Punktwolke verknüpft ist. Diese kontextbezogene Kommunikation trägt dazu bei, Missverständnisse zu reduzieren und eine effektivere Remote-Zusammenarbeit zu ermöglichen, sodass Teammitglieder ohne spezielle Messwerkzeuge oder Besuche vor Ort auf genaue Standorte und Bedingungen verweisen können.

Revizto ist kein primäres Autorentool, sondern ergänzt als Zwischenplattform dedizierte BIM- und Punktwolkenverarbeitungsanwendungen, anstatt diese vollständig zu ersetzen. Der größte Vorteil von Revizto liegt in der Demokratisierung des Zugangs zu komplexen technischen Informationen, wodurch eine gemeinsame visuelle Umgebung geschaffen wird, die eine effektive Kommunikation zwischen allen Projektbeteiligten ermöglicht, auch wenn diese unterschiedliche Softwareplattformen verwenden. Diese Brückenfunktion erweist sich insbesondere bei großen Projekten mit mehreren Beratern als wertvoll, bei denen jeder in einer anderen Autorenumgebung arbeitet.

Welche Rolle spielt Laserscanning in der Bauindustrie?

Die Laserscanning-Technologie hat sich längst über ihre ursprüngliche Anwendung in der Vermessung und Denkmalpflege hinaus entwickelt und ist zu einem wichtigen Bestandteil moderner Bauabläufe geworden. In der modernen Umgebung können Punktwolkendaten Entscheidungen während des gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes unterstützen, von der ersten Dokumentation der Baustelle über die Bauüberprüfung bis hin zum laufenden Facility Management. Die Auswirkungen dieser Technologie auf verschiedene Projekte und Methoden können variieren, aber das Gesamtversprechen bleibt dasselbe: Annahmen durch genaue räumliche Daten zu ersetzen.

Auswirkungen auf bestehende Bauprojekte

Renovierungs- und Umnutzungsprojekte haben wahrscheinlich am meisten von der Einführung des Laserscannings profitiert. Scans beseitigen viele traditionelle Unsicherheitsfaktoren, die solche Projekte seit Jahren behindern, indem sie eine genaue Dokumentation des Ist-Zustands erstellen. Die Technologie ist besonders wertvoll bei Projekten mit komplexen Geometrien, fehlenden Informationen oder mehreren historischen Umbauten, die zu undokumentierten Zuständen geführt haben. In solchen Fällen liefert das Scannen oft wichtige Maßangaben, die mit herkömmlichen Messmethoden unentdeckt geblieben wären.

Neben der Maßgenauigkeit liefert das Scannen auch wichtige Kontextinformationen über die Beziehungen zwischen Gebäudesystemen, die in herkömmlichen Dokumentationen nicht dargestellt sind. Die Visualisierung mechanischer Systeme in ihrem räumlichen Kontext mit allen Aufhängungen, Halterungen und angrenzenden Versorgungsleitungen trägt zu einer sichereren Planung von Nachrüstungen bei und verbessert gleichzeitig die Raumnutzung. Sie kann Teams dabei helfen, potenzielle Konflikte frühzeitig im Entwurfsprozess zu erkennen, wenn die Kosten für deren Behebung noch minimal sind.

Auch Denkmalschutz- und historische Projekte profitieren erheblich von dieser Technologie, insbesondere in Situationen, in denen die Dokumentationsstandards über die in herkömmlichen Bauvorhaben hinausgehen. Lasermessungen und ihre berührungslose Natur tragen zum Schutz empfindlicher historischer Oberflächen bei und ermöglichen gleichzeitig die Erfassung unregelmäßiger Geometrien und einzigartiger architektonischer Elemente mit unglaublich hoher Präzision. Eine umfassende Dokumentation solcher Projekte schafft wertvolle Aufzeichnungen von bedeutenden Bauwerken, die andernfalls möglicherweise nur unzureichend dokumentiert worden wären.

Zukunftstrends im Bereich 3D-Laserscanning und BIM

Die Scantechnologie entwickelt sich weiter und strebt nach mehr Automatisierung und anderen wesentlichen Vorteilen. Die Einführung künstlicher Intelligenz ergänzt zunehmend die menschliche Interpretation im Scan-to-BIM-Prozess. Auch maschinelle Lernalgorithmen finden zunehmend Verwendung und zeigen eine bemerkenswerte Genauigkeit bei der Identifizierung gängiger Bauelemente in Punktwolken, wie Wände, Böden, Säulen, mechanische Komponenten und so weiter. Die Überprüfung durch den Menschen ist in solchen Prozessen nach wie vor unerlässlich, aber der höhere Automatisierungsgrad trägt dennoch dazu bei, den Konvertierungsworkflow zu beschleunigen, sodass eine umfassende Scan-Strategie möglich wird, die auch für eine Vielzahl von Projekten wirtschaftlich rentabel ist.

Die Integration von Scan- und Baurobotik ist ein weiterer interessanter Bereich, der in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen hat. Angesichts der rasanten Fortschritte in der Bauautomatisierung kann eine präzise Bestandsdokumentation den räumlichen Rahmen schaffen, den Robotersysteme benötigen, um unter den aktuellen Bedingungen sicher und effektiv zu interagieren. Diese Verbindung eröffnet viele neue Möglichkeiten, darunter den robotergestützten Abbruch, bei dem bestimmte Elemente mit äußerster Präzision entfernt werden, oder automatisierte Layout-Systeme, die Entwurfsinformationen auf gescannte Oberflächen projizieren.

Mobile und tragbare Scanfunktionen werden weiterentwickelt, wobei eine Reihe kompakter und benutzerfreundlicher Systeme die Erfassung von Informationen wesentlich zugänglicher machen als je zuvor und die Notwendigkeit beseitigen, dass man ein spezialisierter Scan-Techniker sein muss, um solche Tools überhaupt nutzen zu können. Diese Demokratisierung könnte das Scannen auch über die Dokumentation wichtiger Meilensteine hinaus ausweiten und die laufende Bauüberprüfung und sogar die Qualitätskontrolle unterstützen. Wenn die Erfassungstechnologie tragbar und intuitiv genug wird, wird sich das Scannen von einem periodischen Spezialdienst zu einem routinemäßigen Projektdokumentationsprozess entwickeln, der leicht in die täglichen Bauprozesse integriert werden kann.

Dynamisches Scannen ist eine weitere wesentliche Entwicklung für die Branche, bei der die räumlichen Daten von Umgebungen während der Bauphase oder anderweitig in aktiver Nutzung erfasst werden. Beim herkömmlichen Scannen mussten Räume oft geräumt oder Bauarbeiten eingestellt werden, um Bewegungsstörungen zu vermeiden. Die neuen Algorithmen können jedoch leicht zwischen statischen Bauelementen und vorübergehenden Bewegungen unterscheiden, wodurch sich die Anwendungsmöglichkeiten des Scannens auf Bereiche ausweiten, die bisher als unpraktisch galten.

Welche Rolle spielt Revizto bei Scan to BIM?

Die zunehmende Komplexität von Gebäudeinformationen, insbesondere als Kombination aus Punktwolken, BIM-Modellen und 2D-Dokumentation, führt zu erheblichen Herausforderungen bei der Koordination, die mit herkömmlichen Projektkommunikationsmethoden oft nicht bewältigt werden können. Spezielle Kollaborationsplattformen wie Revizto können diese Lücken schließen und Umgebungen schaffen, in denen unterschiedliche Datentypen einfach integriert und von Beteiligten mit unterschiedlichem technischen Hintergrund abgerufen werden können.

Übersicht über die Revizto-Technologie

Revizto fungiert in erster Linie als Integrations- und Visualisierungsumgebung, die Informationen aus mehreren Quellen in einem einzigen 3D-Raum zusammenführt, der bequem navigiert werden kann. Revizto konzentriert sich stark auf die Zusammenführung bestehender Daten in einer koordinierten Referenzumgebung, anstatt eigene Daten zu generieren. Diese einheitliche Visualisierungsfunktion ermöglicht den Beteiligten ein besseres Verständnis der räumlichen Zusammenhänge, insbesondere wenn es darum geht, zwischen bestehenden Gegebenheiten und vorgeschlagenen Maßnahmen zu unterscheiden.

Die Plattform verwendet eine spezielle Datenstruktur, die die Leistung bei der Verwendung der für umfassende Gebäudedokumentationen typischen großen Datensätze optimiert. Anstatt zu versuchen, komplette Punktwolken in voller Auflösung zu laden, verwendet Revizto eine adaptive Ladetechnik, die je nach den verfügbaren Rechenressourcen und der Betrachtungsentfernung einen angemessenen Detaillierungsgrad anzeigt. Auf diese Weise ist es möglich, den visuellen Kontext beizubehalten und gleichzeitig eine reibungslose Navigation auch auf weniger leistungsfähiger Hardware zu ermöglichen.

Im Kern versucht Revizto, eine grundlegende Herausforderung vieler Scan-to-BIM-Projekte zu lösen: die Notwendigkeit, während des gesamten Entwurfs- und Bauprozesses auf Scandaten zuzugreifen, ohne zuvor spezielle Punktwolken-Software beherrschen zu müssen. In diesem Zusammenhang bietet Revizto eine intuitive Benutzeroberfläche mit von Spielen inspirierten Navigationssteuerungen, die komplexe räumliche Daten auch für Personen zugänglich macht, die keine technische Ausbildung in Punktwolkenanwendungen oder sogar traditionellen BIM-Umgebungen haben. Dies ist eine besonders wertvolle Funktion für Eigentümervertreter, Bauunternehmer und Berater, die die bestehenden Gegebenheiten verstehen und darauf reagieren müssen, ohne selbst Experten im Bereich Scannen zu sein.

Häufig gestellte Fragen

Wie wähle ich die richtige Software für die Verarbeitung von 3D-Laserscans in BIM aus?

Ein guter erster Schritt wäre es, die spezifischen Workflow-Anforderungen Ihres Unternehmens zu analysieren, anstatt sich standardmäßig für branchenübliche Plattformen zu entscheiden. Die erfolgreichsten Implementierungen verwenden oft mehrstufige Ansätze mit spezialisierten Tools für verschiedene Funktionen oder Anwendungsfälle. Die Kompatibilität mit dem bestehenden Ökosystem sollte immer im Vordergrund stehen, wobei die Fähigkeiten des Teams und die Komplexität der Software gegeneinander abgewogen und auch die Datenübertragungsprotokolle bewertet werden sollten, um einen nahtlosen Übergang zwischen spezialisierten Anwendungen zu gewährleisten.

Wie hoch ist die Genauigkeit von 3D-Laserscanning in Scan-to-BIM-Projekten?

Die Genauigkeit in Scan-to-BIM-Projekten hängt neben den technischen Spezifikationen des Scanners von mehreren verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören die Registrierungsgenauigkeit, die Interpretation der Modelle und gezielte Vereinfachungsentscheidungen. Die endgültige Genauigkeit des Modells hängt gleichermaßen von der Scan-Genauigkeit und der Methodik ab. Anstatt eine einheitliche Genauigkeit anzustreben, legen erfolgreiche Projekte klare Genauigkeitsspezifikationen für einzelne Bauelemente auf der Grundlage ihrer vorgesehenen Anwendungsfälle fest, wobei die Verifizierungsprozesse sich auf Qualitätskontrollen konzentrieren, die den höchsten Projektwert liefern.

Kann Scan-to-BIM für Infrastrukturprojekte wie Brücken und Tunnel verwendet werden?

Scan-to-BIM-Methoden sind in hohem Maße an verschiedene Situationen anpassbar, darunter lineare Infrastrukturprojekte wie Brücken oder Tunnel, wobei die Arbeitsabläufe auf deren besondere Merkmale zugeschnitten sind. Die Dokumentation von Brücken profitiert in hohem Maße von der Möglichkeit, komplexe Verformungen zu scannen, die sich im Laufe der Zeit entwickeln, während bei Tunnelprojekten häufig spezielle mobile Scansysteme zum Einsatz kommen, um umfassende Daten zu erfassen, während sie sich mit geringer Geschwindigkeit durch solche ausgedehnten linearen Umgebungen bewegen. Groß angelegte Infrastrukturprojekte kombinieren oft mehrere Scan-Ansätze gleichzeitig, wie z. B. terrestrische Systeme mit Luft-LiDAR, um ein integriertes Modell zu erstellen, das sowohl langfristige Anwendungen als auch unmittelbare Bauanforderungen unterstützt.