Überschrift
Laserscanning
Das Laserscanning ist ein Messverfahren wobei Oberflächen mit einem Laserstrahl automatisierte zeilen- oder rasterartige abgetastet werden. Die Oberflächen werden dreidimensional erfasst, woraus 3D modellierte Abbildungen, terrestrische Orthophotos und weitere 2D Zeichnungen (Ansichten, Schnitte) je nach Anforderungen erzeugt werden können.
Durch ein terrestrisches Laserscanning ist es möglich, Gebäude und Fassaden oder eingeschränkt zugängliche Objekte positionsgenau zu erfassen. Das Verfahren stellt oft eine sinnvolle Ergänzung zu den herkömmlichen Messverfahren dar, da es berührungsfrei arbeitet und große Mengen an Messpunkten in kurzer Zeit erzeugt werden. Die Erfassung komplexer Strukturen wird so ermöglicht.
Die Stärke dieser Messtechnik ist die berührungsfreie Erfassung (auch in absolut dunkler Umgebung), großflächiger sowie detailreicher Objekte mit geringen Aufnahmezeiten. Das Ergebnis der Aufnahme mit dem Laserscanner sind koordinierte Punktwolken mit Graustufen- oder Farbintensitäten.
Funktionsweise
Durch den Einsatz eines 3D-Laserscanners erfolgt das automatisierte, rasterartige Abtasten von sichtbaren Objektoberflächen mit einem Laserstrahl, um diese in digitaler Form dreidimensional mit hoher Genauigkeit zu erfassen. Das Verfahren arbeitet berührungsfrei, ist unabhängig vom Tageslicht und erzeugt in kurzer Zeit riesige Mengen von Messpunkten (Punktwolken).
Die beim Laserscanning gewonnenen dreidimensionalen Punktwolken verfügen über eine homogene Genauigkeit in allen drei Koordinatenachsen und bilden den Zustand des erfassten Objekts detailgenau und maßstabsgerecht zum festgelegten Zeitpunkt der Messung ab, was für die Beweissicherung ausschlaggebend ist. Die hochauflösende, exakte Erfassung komplexer Strukturen wird somit ermöglicht.
Durch die Verknüpfung einer großen Anzahl von Einzelscans können auch große Objekte dreidimensional erfasst werden, die sowohl in der Lage, wie auch in der Höhe ausgedehnt sein können. So ist bspw. die vollständige Messung vielgeschossiger Gebäude realisierbar.
Alle gemessenen Innenräume, Treppenhäuser etc. können mit der erfassten Außenfassade in einem gemeinsamen Koordinatensystem verknüpft werden. Die Bestimmung von Wand- und Deckenstärken wird möglich, welche nicht direkt messbar sind.
Die hochgenaue und zuverlässige Messung ausgedehnter, dreidimensionaler Strukturen wie mehrgeschossiger Gebäude erfordert hunderte von Einzelscans. Diese exakt und zuverlässig zueinander auszurichten und zu einer Gesamtpunktwolke zu verknüpfen, stellt eine fortgeschrittene Anwendung des Laserscannings dar, welche unser Büro beherrscht und anbietet.
Die Einzelpunkte können über Graustufen- oder Farbintensitäten verfügen. Zusätzlich zu der Punktwolke kann der Laserscanner hochauflösende Fotos erstellen, mit deren Hilfe die dreidimensionale Punktwolke eingefärbt wird.
Messgenauigkeit
Die erreichbare Messgenauigkeit und der Detailgrad des aufzunehmenden Objekts richten sich nach den Vorgaben des Auftraggebers. Entsprechend der gewählten Messinstrumente und des vor Ort betriebenen Messaufwandes lassen sich hohe Messgenauigkeiten erreichen, welche sich im Millimeterbereich bewegen.
Die Vorteile von 3D-Laserscannern
Durch die schnelle Erfassung aller sichtbaren Objekte kann der Messaufwand vor Ort enorm reduziert werden. Der Zeitaufwand für die örtliche Messung ist erheblich kleiner als ein tachymetrisches oder per Hand durchgeführtes Aufmaß. Jedes für den Laserscanner sichtbare Detail wird erfasst. Nachmessungen für die Erfassung zusätzlich benötigter Details können entfallen, falls sie in den Scans bereits abgebildet sind.
Sollten Bereiche nicht bei der Aufnahme durch den Laserscanner erfasst worden sein, stellt dies kein Problem dar. Scanstandpunkte können auch nachträglich gemessen werden. Diese lassen sich i.d.R. in den bereits vorhandenen Bestand hochgenau dreidimensional einpassen.
Anhand der Punktwolken können Einzelmaße, räumliche Koordinaten, Flächen, Grundrisse, Schnitte, Profile, Oberflächenmodelle, Ansichten, Fassadenabwicklungen, Bestandspläne, Dreiecksvermaschung oder dreidimensionale Objekte erarbeitet werden. Verformte oder beschädigte Bauwerke mit räumlich komplizierten Strukturen werden schnell und detailliert erfasst.
Schwer zugängliche oder gefährdete Bereiche sind messbar, ohne sie betreten zu müssen. Durch die berührungsfreie Arbeitsweise von Laserscannen lassen sich Betriebsunterbrechungen bei der Aufnahme von Produktionseinrichtungen oder technischen Anlagen in den meisten Fällen vermeiden.
Scanprozess / Weiterverarbeitung
Das zu erfassende Objekt wird mit Hilfe eines Referenznetzes aus natürlichen Ebenen, Marken oder Messkugeln strukturiert. Diese Referenzen ermöglichen die Verbindung (Referenzierung) der einzelnen Scanpositionen.
Je nach Genauigkeitsanforderung, Auflösung und Farbeinstellung benötigt der Laserscanner für einen Standpunkt ca. zwei bis 10 Minuten. Die Georeferenzierung (Anbindung) an bestehende Lage- und Höhennetze ist möglich.
Für die Verknüpfung der Einzelscans in einem gemeinsamen Koordinatensystem wird von unserem Büro u.a. das Programm Scantra eingesetzt. Scantra ist nicht auf die Registrierung von Zielmarken angewiesen. In den einzelnen Punktwolken werden senkrecht aufeinander stehende Ebenen detektiert, welche der gegenseitigen Orientierung der Scans dienen. Dies ermöglicht eine hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Orientierung der Einzelscans mittels Blockausgleichung. Unter Umgehung von künstlichen Passpunkten können nachträglich Scans gemessen und hochgenau in die bestehenden, koordinierten Punktwolken eingebunden werden.
Aus einer großen Anzahl von Einzelscans können sich mehrere Milliarden einzelner Messpunkte ergeben. Hieraus werden die vom Auftraggeber benötigten geometrischen Daten abgeleitet und in CAD-Plänen dargestellt.
Der Soll – Ist Abgleich oder die Deformationsanalyse für umfangreiche und komplizierte Anlagen, die Überprüfung der Platzverhältnisse auf Baufreiheit (Kollisionskontrolle) sind durch Verschneidung von 3D CADModellen mit der hochauflösenden Punktwolke zu erreichen.
Bei dem Bestandsaufmaß für Denkmalobjekte ermöglicht das Laserscanning die verformungsgerechte Darstellung baulicher Besonderheiten, komplizierter Geometrien und Fassadendetails. Durch Darstellung im CAD-System oder Herstellung von Messbildern können Auflagen der Denkmalbehörden erfüllt werden.
Durch die schnelle und wirtschaftliche Bestandsdokumentation von Gebäuden ist Laserscanning für das Facility Management sehr geeignet.
Es besteht die Möglichkeit mittels Laserscanning auch verzerrungsfreie, maßstäbliche und hochaufgelöste Messbilder (Orthophotos) zu generieren. Aus den Graustufen- oder Farbinformationen der Punktwolke können Messbilder erzeugt werden.
Unsere Einsatzbereiche für Laserscanning
- Archäologie
- Architektur
- Bestandsdokumentation
- Schadenskartierung
- Beweissicherung
- Fassadenaufmaß
- Verformungsgerechtes Aufmaß
- Denkmalschutz / Denkmalpflege
- Museumsarchive
- Bergbau
- Erfassung unregelmäßig gestalteter Objekte und Hohlräume
- Erdmassenermittlung
- Tunnelbau
- Gebäudedokumentation
- Wohn- und Gewerbeflächen (Grundrissdarstellung)
- Schnittdarstellung
- Erfassung von Haustechnik
- Dokumentation von Industriegebäuden und -Anlagen (As-Built-Documentation)
- Produktionsanlagen
- Lagergebäude
- Verformungsgerechtes Aufmaß
- Fassadenaufmaß
- Schadenskartierung
- Building Information Modeling (BIM)
- Bestandsdokumentation
- Leitungsdokumentation
