In Deutschland gibt es immer weniger Bauland, rund 80 Prozent der Bauprojekte finden deswegen im Bestand statt. Oft sind hier Tragstruktur und Beton technisch noch in Ordnung, aber Fassaden energetisch nicht mehr auf dem aktuellen Stand und müssen ertüchtigt werden. Umbauten betreffen auch gezielte Umnutzungen z.B. von Büro- zu Wohnbauten. Eine akkurate Erfassung des Bestandes ist Grundlage für Planungssicherheit bei diesen Umbauten. Früher zog man dafür mit Maßband und Lasermessgeräten durch die Gebäude und vermaß sie manuell. Die Dokumentation erfolgte auf Papier. Mit Laserscannern können Bestandserfassungen heute schneller, präziser und wirtschaftlicher durchgeführt werden. Die Messung erfolgt automatisiert und liefert statt Einzelpunkten das Komplettaufmaß. Beim terrestrischen Scan ist der Scanner hierfür auf einem Stativ montiert und dreht sich einmal um die eigene Achse. Ein Laserstrahl scannt alle Oberflächen der Umgebung in einem Raster und gibt die Messwerte an die Scannereinheit zurück – eine Million Punkte pro Sekunde sind möglich. Intensität und Punktdaten hängen von der Reflexion ab. Gleichzeitig werden Kameraaufnahmen integriert. Aus diesen Daten entsteht eine Punktewolke als 3D-Abbildung. Mit Fotodaten kann sie eingefärbt werden, um Rückschlüsse auf die Qualität von Baumaterialien zu erlauben. Jeder Einzelscan umfasst eine 360 Grad-Abbildung der Umgebung dieses Standortes.
Laserscan: schneller und präziser
Die Technologie macht es nicht nur möglich, Bestandsdaten vollständig zu erfassen, sondern auch, die großen Datenmengen, die dabei erzeugt werden, zu speichern und zu verarbeiten. Denn schon eine Aufstellung mit mittlerer Auflösung erzeugt in vier Minuten rund 30 Millionen Messpunkte der Umgebung. Gerade komplexere Aufmaßprojekte umfassen zudem mehrere hunderte Einzelscans. Am Ende kann die entstehende Punktwolke leicht 100GByte groß werden, was eine entsprechende Rechenleistung der Systeme erfordert. Die erzeugten Daten können dann beliebig reduziert und aus einer 3D-Wolke 2D-Extraktionen gezogen werden. Der digitale Zwilling erlaubt vollständige geometrische Transparenz: Es ist möglich, verformungsgerechte Grundrisse, Ansichten oder Schnitte in den gewünschten Höhenlagen zu extrahieren. Die räumliche Situation kann gedreht werden, um jeden beliebigen Blickwinkel zuzulassen. Ein Laserscanner arbeitet zudem deutlich schneller als eine händische Vermessung: Wo die Vermessung z.B. eines alten Gehöfts früher ein Zweierteam zwei Wochen im Handaufmaß beschäftigte, kann es mit dem Laser in zwei Tagen erfolgen. Der Scan macht es zudem möglich, über 100m entfernt zu messen. So können auch gefährliche Umgebungen, etwa von einsturzgefährdeten Gebäuden oder Fabrikanlagen von einem sicheren Standort aus aufgenommen werden.
Zahlreiche Anwendungsfälle
Die Einsatzmöglichkeiten des Laserscannings sind vielfältig. Der Sanierungsbedarf lässt sich leichter ermitteln: Bei Bauwerken wie Brücken kann die Tragfähigkeit komplett statt nur punktuell auf die Durchbiegung hin untersucht werden. Bei der Huntebrücke in Osnabrück sollte etwa nur der Überbau abgetragen werden, doch der Scan brachte verdrehte Pfeilerreihen hervor, was zum Komplettabriss führte. Ganz allgemein können vorliegende Pläne überprüft und korrigiert und damit Probleme in der weiteren Bauausführung z.B. bei Statik oder Wandstärken verhindert werden, da die wahre Geometrie bekannt ist. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Dokumentation historischer Gebäude für Denkmalschutz oder Restaurationsmaßnahmen. Bei der gotischen Marienkirche in Osnabrück wurde z.B. die Kippung von Wänden oder die Schiefstellung von Stützen erfasst. So kann ein Statiker bei der Sanierung historischer Bauwerke unterstützt werden. Auch komplexe geometrische Situationen etwa von Industrieanlagen, die händisch nicht mehr zu erfassen sind, können mit einem Scan präzise abgebildet werden. Hier finden oft Umbauten statt, um alte Anlagen zu modernisieren und an neue Erfordernisse anzupassen. Potenzial bietet zudem die Vermessung mit Drohnen aus der Luft: Damit können z.B. Rotorblätter von Windkraftanlagen untersucht werden, wofür in der Vergangenheit Industriekletterer notwendig waren. Die Daten von terrestrischen Scans und von Drohnen können zusammengeführt werden, wodurch ein lückenloses Modell entsteht, das auch verschattete oder schwer zugängliche Bereiche wie Türme und Dachflächen genau visualisiert. Weitere Anwendungsmöglichkeiten der Scantechnologie reichen vom virtuellen Durchflug oder einer virtuellen Begehung, über Schulungen von Arbeits- und Brandschutzmaßnahmen am Modell bis hin zu digitaler Wartung und Facility Management: Virtuelle Touren können hierfür mit Betriebsanleitungen oder Dokumenten wie Videos, Fotos und Link hinterlegt werden.
Baufortschrittskontrolle
Ein zentraler Einsatzbereich liegt in der Baufortschrittskontrolle: Egal, ob Stahlbau oder Betonkonstruktion – mit einem Scanner kann die Baustelle überwacht und damit Vergleiche zwischen der Planung und den tatsächlichen (Um)bauten sowie der Umsetzung gezogen werden. Fehler wie Abweichungen in den Maßen werden früher erkannt und Bauzeiten können reduziert werden. Gleichzeitig dient der Scan als Beweissicherung. Zwar ist die Baufortschrittskontrolle via Scans zunächst mit Zusatzkosten verbunden, doch diese werden mehr als nur ausgeglichen: Durch die Transparenz reduzieren sich die Baukosten und die steigende Nachfrage zeigt, dass das Potenzial in der Praxis erkannt wurde. Je größer und komplexer das Projekt, je mehr beteiligte Gewerke und je enger die Zeitfenster, desto größer der Nutzen. Und die Entwicklung schreitet voran: So geht der Trend in Richtung mobiles Scanning, das über einen beweglichen Sensor in einem Rucksack erfolgen kann. Zudem sind die Preise für die Laserscantechnologie gefallen, während die Qualität besser geworden ist.
