Schnelle Rekonstruktion eines historischen Gebäudes mittels Laserscanning

Autoren: Mikhail Anikushkin, Sergey Kotelnikov

Die Sanierung verwinkelter Altbauten nach modernen Standards ist eine Herausforderung. Je komplexer das Gebäude, desto höher der Messaufwand. Zudem sind manuelle Messungen meist ungenau und unvollständig, weil es in solchen Gebäuden viele schwer zugängliche Stellen gibt.

Gibt es also eine bessere Möglichkeit zur Durchführung einer Bestandsdokumentation?

Die Sanierung eines 100 Jahre alten historischen Gebäudes mitten im Stadtzentrum von Moskau wäre wohl zu einer unendlichen Geschichte geworden, hätte der Bauträger, KR Properties, sich nicht an die 3D-Laserscanning-Spezialisten von Trimetari Consulting gewandt. Das Laserscanning- Unternehmen erfasste den aktuellen Bestand in Form von Punktwolkendaten, aus denen 3D-Modelle generiert wurden. Diese dienten als Basis für den Umbau eines verfallenen zweistöckigen Gebäudes, in dem sich früher eine Weinhandlung samt Weinkeller befand, in exklusive Loftwohnungen.

Historische Gebäude: Mit Laserscanning in drei Schritten zu BIM

Als verantwortlicher Umbauplaner musste das Architektur- und Ingenieurbüro Alllevels feststellen, dass das Kellergeschoss des historischen Gebäudes einen komplizierten Grundriss aufwies und die Wände uneben und alles andere als lotrecht waren. Weil Alllevels schon seit 2013 Erfahrungen mit Gebäudedatenmodellierung (BIM) sammelt, wusste das Unternehmen, dass Laserscanning in diesem Fall die beste Messmethode war, und holte Trimetari Consulting LLC ins Boot.

Gemeinsam wurde beschlossen, das Projekt in drei Schritten umzusetzen:

• Erfassung eines Laserscans des Gebäudes

• Datenverarbeitung zur Erstellung eines 3D-BIM-Modells und von Panoramaansichten

• Sanierung

Arbeit im Feld und Vorbereitung: Zehnmal schneller

Für die Fläche von 7.000 Quadratmetern dauerte die Erfassung von Keller, Erd- und Obergeschoss sowie dem Dach mit zwei terrestrischen Laserscannern drei Tage. Die Leica ScanStation P20 erwies sich aufgrund ihrer hohen Messgeschwindigkeit, Genauigkeit und der Möglichkeit zur Erfassung von Panoramabildern als hervorragende Lösung. Einer Schätzung der Architekten zufolge hätte die Messung mit herkömmlichen Methoden mindestens einen Monat gedauert.

Nach der Registrierung der Daten mit der Leica Cyclone REGISTER-Software zur Registrierung und Georeferenzierung von Laserscandaten in einem gemeinsamen Koordinatensystem wurden die Daten sowohl als Kugelpanoramen in Leica TruView als auch als farbige Punktwolken in Autodesk exportiert.

3D-Modell für Architekten, TruView-Panoramen für Ingenieure

Die erste und wichtigste Aufgabe bei der Datenverarbeitung ist die Erstellung eines Bestandsmodells des Gebäudes in Autodesk Revit. Um den Vorgang zu beschleunigen, wurde das Leica CloudWorx for Revit-Plug-in verwendet. Es diente zur Automatisierung der Modellierung der Strukturen, zur effizienten Visualisierung und Erstellung von BIM-Modellen aus großen Punktwolken-Datensätzen und zur Generierung von 2D- und 3D-Plänen mit Autodesk Revit.

Punktwolken und Bestandsmodelle ermöglichen eine genaue Kalkulation der Sanierungskosten. Ein nützliches Tool in Autodesk Revit erlaubt die Unterteilung des Sanierungsvorhabens in verschiedene Phasen, denen bestimmte Arbeiten – wie das Abtragen oder Neuerrichten von Objekten – zugeordnet werden. So können sämtliche Arten von Arbeiten in einer einzigen Datei in einem vollständigen BIM-Modell mit exakter Dokumentation und genauen Spezifikationen zusammengeführt werden. Alle neuen Objekte werden der Phase "Neue Konstruktion" zugeordnet, alle bestehenden der Phase "Vorhanden". Bei Bedarf kann auch angegeben werden, dass ein Objekt abgetragen wurde. So kann das Projekt nicht nur in seinen verschiedenen Phasen dokumentiert werden, es können auch Spezifikationen und dreidimensionale Ansichten hinterlegt werden.

Praktisch war, dass sich viele einfache Messaufgaben schon mithilfe von Kugelpanoramen in TruView lösen ließen. Diese Software zur Anzeige, Auswertung und Zusammenarbeit auf der Grundlage von digitalen Daten der Realität erwies sich bei der Erfassung der im Keller verlegten Versorgungsleitungen als besonders wertvoll.

„Für mich persönlich war dies das erste Sanierungsvorhaben, das am Ende nicht noch eine Abschlussmessung erforderte. Alle Informationen, die wir benötigten, konnten wir TruView oder der Punktwolke entnehmen. Die einmalige Messung vor Ort war für das gesamte Projekt ausreichend“, erinnert sich Alexander Sokolow, der leitende Architekt von Alllevels.

Die Software erlaubt die Anzeige von Panoramen verschiedenster Laserscanner, die Durchführung von Messungen und das Einfügen von Anmerkungen, was Teamwork und Absprachen mit dem Kunden sehr erleichtert. Die Ingenieure können Details im Büro in den Kugelpanoramen ansehen und messen, was den Arbeitsaufwand erheblich reduziert.

Neuer Zeitplan für die Sanierung

Die Sanierung dieses historischen Gebäudes ist ein Musterbeispiel dafür, wie georäumliche Vermessungstechnologien für Bauvorhaben genutzt werden können. Dank Laserscanning und Punktwolkensoftware ließ sich das Projekt in nur drei Monaten abschließen – sehr viel schneller, als dies beim Einsatz herkömmlicher Methoden der Fall gewesen wäre:

• Datenerfassung im Feld nur drei statt 30 Tagen

• Erstellung des 3D-Modells in einem statt drei Monaten

• Abschluss der gesamten Planung binnen zwei statt vier Monaten

Die abschließende Phase der Datenverarbeitung und der Erstellung der Pläne und Modelle ist traditionell mit einem hohen Zeitaufwand verbunden – insbesondere, wenn zusätzliche Messungen und Berechnungen erforderlich sind. Diese Probleme lassen sich durch Laserscanning lösen, sodass nicht nur der Messvorgang automatisiert werden kann, sondern die Datenprodukte auch in einem geeigneten Format vorliegen.

Laserscanning ist eine für Architekten und Planer äußerst spannende Technologie, die ihnen die folgenden Vorteile bietet:

• Große Genauigkeit und Detailtreue

• Geschwindigkeit

• Hoher Automatisierungsgrad bei der Arbeit im Feld

• Direkte Schnittstelle zur CAD-Umgebung

Ein BIM-gestütztes Sanierungs- und Modernisierungsvorhaben auf der Grundlage von Laserscanning-Daten lässt sich nicht nur schnell und genau umsetzen, sondern ermöglicht zusätzlich neue, innovative Workflows und unterstützt die Interaktion zwischen den einzelnen Akteuren.