Registrierung der Punktwolken
Die Erfassung eines Bauwerkes oder einer technischen Anlage mit Hilfe der Laserscan-Technologie erzeugt bei hoher Komplexität große Datenmengen. Diese Datenmengen können heute mit aktueller Technik sehr gut bearbeitet und gespeichert werden. Aufmaß-Projekte können mehrere hundert Scanner-Aufstellungen mit entsprechender Anzahl von Einzelscans umfassen. Komplexe Anlagen benötigen eine höhere Anzahl von Scan-Aufstellungen, um Scan-Schatten zu vermeiden. Scan-Schatten sind Aufmaß-Bereiche, die durch den Laserscanner in seiner aktuellen Position nicht direkt zur Messung erreichbar sind. Scan-Schatten ergeben sich hauptsächlich durch Anlagen- oder Gebäudeteileteile, die die direkte Sicht auf andere Anlagenbereiche verhindern. Zur Erfassung dieser Bereiche ist dann ein zusätzlicher Scan aus anderer geeigneter Position erforderlich. Die Gesamtgröße der entstehenden Projekt-Datenmenge hängt dabei linear von der Projektgröße und der gewählten Scangenauigkeit ab. Eine effektive Nachbearbeitung der erfassten Punktwolken mit geeigneter Software unterstützt die Reduktion der Datenmengen.
Die erfassten Punktwolken der Einzelscans enthalten immer Überlappungen mit Nachbarscans. Zur Erstellung eines einzigen konsistenten 3D-Punktemodells ist es wichtig, diese Punktwolken miteinander zu verbinden. Dieser Vorgang wird Registrierung genannt. Zu diesem Zweck bieten die Scanner-Hersteller in der Regel auf ihre Scanner zugeschnittene Software-Programme an. Auch Hersteller von CAD-Software haben mittlerweile Registrierungs-Programme im Portfolio, damit die registrierte Gesamt-Punktwolke auch in CAD-Programmen zur Erzeugung von BIM-Modellen weiter genutzt werden kann.
Nutzung von Punktwolken
Zur direkten Nutzung der Punktwolken sind zahlreiche Viewer verfügbar. Punktwolken können, sofern sie auch mit Farbinformationen erfasst wurden, nahezu fotorealistisch betrachtet werden. Das Ermitteln von Abstandsmaßen ist problemlos möglich. Die erzeugten Daten können dann beliebig reduziert und aus einer 3D-Punktwolke 2D-Extraktionen gezogen werden. Es ist somit möglich, verformungsgerechte Grundrisse, Ansichten oder Schnitte in den gewünschten Höhenlagen oder Gebäudeachsen aus der Punktwolke zu extrahieren. Die räumliche Situation kann beliebig gedreht werden. Auch die qualitative Beurteilung von Gebäude- oder Technik-Substanz ist teilweise möglich.
Allgemein können vorliegende Pläne mit Hilfe von Laserscanning und Punktwolken überprüft, korrigiert und damit Probleme in der weiteren Ausführung verhindert werden. Auch beim Bau von Gebäuden oder Anlagen kann verglichen werden, ob die Bauausführung den Plänen entspricht. Fehler wie Abweichungen in den Maßen werden früher erkannt, es kann schneller gegengesteuert und die Kosten der Nacharbeit minimiert werden.
Nutzung von Punktwolken in CAD-Programmen zur Erzeugung von BIM-Modellen
Aktuelle CAD-Programme bieten die Möglichkeit, Punktwolken auch bei großen Datenmengen performant einzulesen und diese im Hintergrund der CAD-Konstruktion als Vorlage zu verwenden. Es sind in der Regel Funktionen im CAD-Programm vorhanden, um Punktwolken durch einen entsprechenden Punktwolkenzuschnitt in der Größe auf den aktuellen Arbeitsbereich einzustellen. Außerdem gibt es unterstützende Funktionen zur Erzeugung von unterschiedlichen CAD-Geometrien direkt aus der Punktwolke. So können zum Beispiel Flächen oder Ebenen identifiziert oder Mittellinien von runden Rohrstrukturen gefunden werden. So ist dann eine präzise Erzeugung von dreidimensionalen Bestands-Geometrien anhand der Punktwolke möglich. Das Hinzufügen von fachspezifischen CAD-Objekten und Attributen auf Basis der Punktwolke erlaubt dann die Erstellung von exakten BIM-Bestandsmodellen.
Zusatzprogramme zur effektiven Nutzung von Punktwolken im BIM-Prozess
Mittlerweile sind am Markt auch weitere spezialisierte Programme verfügbar, die in Punktwolken weitgehend automatisch einfache 3D-Geometrie für Wände, Rohre, Gebäudetechnik oder Stahlbau-Komponenten finden und entsprechende CAD-Objekte erzeugen können. Intelligente Schnittstellen zu am Markt verfügbaren CAD-Programmen ermöglichen die Erzeugung nativer intelligenter CAD-Objekte im Zielsystem.
Außerdem kann das Laserscanning auch projektbegleitend zur Kontrolle im Bau-Ausführungsprozess verwendet werden. Scans während der Bauphase ermöglichen den direkten Vergleich mit der Planung und helfen so dabei, Fehler in der Bau-Ausführung frühzeitig zu finden und für den BIM-Prozess entsprechend zu dokumentieren. Laserscanning wird so ein wichtiger Teil der Qualitäts-, Kosten- und Budget-Kontrolle.
BIM ist heute mehr als die reine Konstruktion von entsprechend detaillierten Modellen mit Objektdaten am Rechner. Es umfasst ergänzend auch ein zentrales Datenmanagement, Kollaboration der beteiligten Gewerke und Firmen sowie die Kostenkontrolle. Laserscanning ist nun auch ein unverzichtbarer und wesentlicher Teil dieser BIM-Prozesse.
Fazit
Die Erfassung des aktuellen Bestands mit Laserscanning bei Neu- und Umbauvorhaben ist essenziell, um die Geometrie genau zu kennen und sicher planen zu können. Auch ein baubegleitender Scan zur Qualitätskontrolle hat sich bewährt. Die 3D-Visualisierung des Scans in der Punktwolke ist darüber hinaus die Basis für vielseitige Nutzungsszenarien. Passende Software kann die technologische Lücke zwischen Punktwolke und CAD-System schließen und die effektive Weiterverarbeitung der Daten im BIM-Prozess gewährleisten.