WAS - ist 3D Laserscanning?
Das Laserscanning ist eine äußerst leistungsfähige und auch faszinierende Art der Vermessung, die es ermöglicht, innerhalb kürzester Zeit Objekte berührungslos und vollständig zu erfassen.
Laserscanner tasten die Oberflächen von sichtbaren Objekten mit einem Raster aus Einzelpunkten ab. Leistungsstarke Scanner erfassen so etwa 2.000.000 Punkte/ Sekunde. Auf diese Art und Weise wird das Messobjekt von verschiedenen Standpunkten aus im Maßstab 1:1 als 3D-Punktwolke abgebildet. So können innerhalb kürzester Zeit auch komplexe Strukturen erfasst werden.
Gleichzeitig werden von jedem Scannerstandpunkt 360°-Rundum-Panoramen erzeugt. Die einzelnen Standpunkte/ Panoramen werden dann wiederum zu einem Ganzen zusammengefügt. Damit entstehen als einfachste Form der Datenauswertung, foto-realistische Darstellungen vom Messobjekt.
WER ? - Einsatz
WOFÜR ? - Nutzen
- Architektur und Ingenieurwesen
- Infrastruktur und Ingenieurbau
- Industrie und Anlagenbau
- Handel und Gewerbe
- Energie- und Versorgungsunternehmen
- Museen und Kultureinrichtung
- Immobilienwirtschaft, Facility Management
- Denkmalschutz
- Flächen- und Mengenermittlung
- Digitale Geländemodelle
- Mietflächenermittlung nach DIN277 und WoFlV
- Kollisionsprüfung
- 3D-Modelle, BIM-Modelle, Digitaler Zwilling
- Erstellen von Plänen (Grundrisse, Schnitte)
- Fassadenansichten
- Virtuelle Rundgänge, Visualisierungen
- Verformungsgerechte Aufmaße
- Planungs- und Dokumentationsgrundlage
WELCHE ? - Datenauswertung
Je nach Anwendungsfall und Genauigkeitsbedarf können verschiedene Laserscanner eingesetzt werden. Etabliert haben sich vor allem mobile (kinematische) Scanner, Handscanner und terrestrische Laserscanner. Wir arbeiten aus Gründen der Genauigkeit, der Zuverlässigkeit und dem technischen Anspruch an die Enddaten derzeit ausschließlich mit terrestrischen Laserscannern.
Die Scanner erzeugen auf jedem Standpunkt eine Punktwolke – und wenn sie sollen, auch ein 360°-Rundum-Panorama. Die Einzelscans werden dann registriert, das heißt, zu einer Gesamtpunktwolke zusammengeführt. Bei Bedarf kann die Gesamtpunktwolke in ein übergeordnetes Lage- und Höhenbezugssystem georeferenziert werden.
Um aus den Punktwolken Zeichnungen oder 3D-Modelle ableiten zu können, werden sie in eine entsprechende Spezialsoftware importiert. Für den Datenaustausch haben sich eine Reihe von Schnittstellenformaten, wie z.B. E57- oder RCP-Dateien etabliert.
Zum Navigieren, einfachen Betrachten und Messen in einer Punktwolke können wir Ihnen einen kosten- und lizenzfreien Viewer bereitstellen.
WIESO ? - Vorteile
Was zeichnet das 3D-Laserscanning im Besonderen aus? Es ist:
• schnell
• umfassend und vollständig
• präzise mit einer hohen Dokumentationsqualität bis ins kleinste Detail
Das besondere beim 3D-Laserscanning ist, dass die gescannten Objekte prinzipiell vollständig und umfassend gescannt werden. Was im Nachgang aber ausgewertet wird, hängt immer von der konkreten Aufgabenstellung ab. Denn es besteht auch später zu jeder Zeit die Möglichkeit, weitere Daten aus der Scannerpunktwolke abzuleiten. Werden zum Beispiel im Rahmen der Sanierungsplanung von Gebäuden im Fortgang der Planung auch Informationen über Art und Größe von vorhandenen Heizkörpern benötigt, können diese Informationen aus den bereits existierenden Scannerdaten abgeleitet werden. Und das ohne weitere Ortsbegehung. Das wiederum bringt:
• eine geringe Fehlerquote
• Zeit- und Kostenersparnis im Zuge der Planung und Koordination
FAQ
Welche Genauigkeiten werden mit einem Laserscanner erreicht?
Die zu erreichende Genauigkeit hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zum einen vom Typ des zum Einsatz kommenden Scanners. Zum anderen von der Entfernung zwischen Scannerstandpunkt und Messobjekt. Scanner für die Vermessung von Objekten aus Industrie und Anlagenbau erreichen zum Beispiel 3D-Punktgenauigkeiten von:
1,9mm bei 10m
2,9mm bei 20m
5,3mm bei 40m
Bei der Aufnahme von Gebäuden sind geringere Genauigkeiten in der Regel ausreichend. Hier kommen kleinere, kostengünstigere Scanner zum Einsatz, die zum Beispiel die folgenden 3D-Punktgenauigkeiten erzielen:
4,0mm bei 10m
7,0mm bei 20m
Wie erreicht man diese hohen Genauigkeiten?
Die Laser arbeiten mit unterschiedlichen Technologien. Bei einigen Lasern kommt das sogenannte Phasenvergleichsverfahren, bei anderen das Impulslaufzeitverfahren zur Anwendung. Manche Laser nutzen auch eine Kombination aus beiden Verfahren.
Bei beiden Verfahren werden Lichtimpulse ausgesendet. Dabei ergibt sich beim Impulslaufzeitverfahren über die Ausbreitungsgeschwindigkeit und die Laufzeit die gemessene Distanz. Beim Phasenvergleichsverfahren werden vom Scanner Wellen unterschiedlicher Wellenlänge ausgesandt. Über deren Vergleich und die resultierende Phasenverschiebung wird die Wegstrecke ermittelt.
In welchen Temperaturbereichen können die Scanner arbeiten?
In der Regel können Scanner bei Temperaturen von etwa +5 °C bis +40 °C betrieben werden.
Ist der Laser gefährlich?
Die durch uns eingesetzten Laserscanner sind mit Lasern der Laserklasse 1 ausgestattet. Diese Laser bedeuten aufgrund der geringen Leistung keine Gefahr für die Augen. Die Strahlen sind unsichtbar.
Wie groß sind die Datenmengen, die mit den 3D-Scannern erzeugt werden?
Wesentliche Faktoren für die Datenmenge sind die Auflösung der Scans (also die Punktdichte, mit der gescannt wird), Anzahl der Scanpunkte und die Punktdichte der finalen Punktwolke. Heutzutage steht Software zur Verfügung, die es möglich macht, eine Punktwolke „auszudünnen“. Also zum Beispiel Punktwolken zu erzeugen, in denen die Punktabstände 3mm, 6mm, 8mm – je nach Anwendungsszenario betragen. Je geringer die Punktabstände sind, umso höher ist die Datenmenge. Als Faustregel gilt, dass sich bei Halbierung des Punktabstandes die Datenmenge quadratisch verhält. Unser bislang größtes Projekt beinhaltete ca. 3.500 Scannerstandpunkte. Allein die Scannerrohdaten hatten eine Größe von knapp 1 TB.
Wo hat ein Scanner seine Grenzen?
Herausfordernd kann das Scannen bei schwach oder nicht reflektierenden Flächen sein. Dazu zählen zum Beispiel Objekte aus glänzendem Edelstahl. Hier werden oft nicht ausreichend Signale zum Scanner wieder zurückreflektiert. Damit können für die betreffenden Scanpunkte entweder keine, oft auch nur falsche 3D-Koordinaten, erzeugt werden. Mit Kreidespray (die meisten Sprays verflüchtigen sich nach 24 Stunden) kann an diesen Stellen die Reflexion verbessert werden.
Unter Wasser liegende Objekte lassen sich ebenso nicht scannen.
Was hat 3D-Laserscanning mit Building Information Modelling (BIM) zu tun?
Grundlage für BIM sind 3D-Bauwerksmodelldaten. Aus den durch den Scanner erfassten Punktwolken erstellen wir die (bauteilorientierten) Grundmodelle in der definierten und gebrauchten Detailstufe (LOD – Level of Detail). Mit dem Grundmodell arbeiten dann alle am Vorhaben Beteiligte weiter und pflegen weitere semantische, topologische und geometrische Informationen ein.
Wie lange dauert ein Scanning vor Ort und die nachträgliche Bearbeitung, so dass ich die Daten nutzen kann?
Auf diese Frage lautet die Antwort: „Es kommt drauf an.“ Für die Registrierung der Scannerstandpunkte, also das berechnen einer Gesamtpunktwolke, braucht es je Scantag ca. 1 Tag für die Auswertung. Hinzu kommt noch die Zeit für die Übertragung der Daten vom Scanner/ Tablet auf den Server. Bei großen Datenmengen kann das durchaus mehrere Stunden Zeit in Anspruch nehmen. U.U. kann es die Aufgabenstellung erforderlich machen die Daten von Fehlpunkten, Spiegelungen u. ä. zu bereinigen. Auch die datenschutzkonforme Bereinigung und damit das Entfernen von Personen, Fahrzeugen oder Kennzeichen kann sehr viel Zeit in Anspruch nehmen.
Erfahre ich über das Scanning auch Infos über die Materialität?
Der Scanner „tastet“ die Oberfläche eines Objektes ab und Strukturen werden gut sichtbar. Die Qualität des Ergebnisses hängt dabei zwar u.a. maßgeblich von der Reflexionsstärke des zu scannenden Objektes ab (schwach reflektierende Fläche sind z.B. Edelstahl oder Glas). Doch lässt sich daraus das Material der Oberfläche nicht ableiten. Selbst unter Zuhilfenahme der erzeugten 360°-Panoramen lassen sich Oberflächen nicht zweifelsfrei bestimmen. Bei Fußbodenbelägen z.B. ist es besonders bei den heute verwendeten modernen Materialien nicht ohne abrasive Untersuchungsmaßnahmen möglich, zwischen Parkett, Holz, oder Laminat zu unterscheiden.
Werden auch Profile in Fenstern und Türen durch das Scanning in allen Maßen sichtbar?
Ja, die sichtbaren Profile von Fenstern und Türen an Sprossen, Pfosten, Rahmen oder Türblatt werden durch das Scanning sichtbar und können damit auch bei Bedarf detailliert modelliert oder im Plan dargestellt werden. Profilschnitte, also der Blick ins Innere der Bauteile ist nicht möglich.
