Einführung in die Schlüsseltechnologien: 3D-Laserscanning, BIM-Modelle und Punktwolken
3D-Laserscanning:
3D-Laserscanning nutzt Laserlicht, um die Abstände und Positionen von Millionen von Punkten auf Objektoberflächen zu messen, um digitale 3D-Modelle der Umgebung zu erstellen. Diese Methode ist ideal für die präzise und schnelle Erfassung der physischen Bedingungen von Gebäuden oder Geländen, da sie komplexe Formen und Strukturen mit hoher Genauigkeit erfassen kann.
Der Prozess der Bestandsaufnahme mit 3D-Laserscanning:
Die Bestandsaufnahme beginnt mit der Planung der Scanaufgaben und der Auswahl geeigneter Scannerstandorte, um eine vollständige Erfassung zu gewährleisten. Die Scans erzeugen Punktwolken, die detaillierte X, Y, Z Koordinaten und Farbinformationen enthalten.
Die Punktwolken sind zudem im Gauß-Krüger-System georeferenziert, was eine exakte Positionierung des Gebäudes in Lage und Höhe auf dem Grundstück ermöglicht. Oftmals befinden sich Gebäude nicht genau dort, wo sie vermutet werden – dasselbe gilt für Grenzmauern und andere Elemente auf dem Grundstück. Auch den Grundstücken zugewandte Fassaden der Nachbarhäuser werden erfasst und können bei der Planung berücksichtigt werden. Als quasi Nebenprodukt des Scans entstehen an jedem Scanpunkt 360-Grad-Farbbilder, die mit einer mitgelieferten Software von jedem Bearbeiter auch während späterer Planungsprozesse eingesehen werden können. Diese Bilder verhindern, dass weitere Besichtigungen des Gebäudes notwendig sind, falls Fragen oder Themen auftauchen, die zunächst als nicht wichtig erachtet wurden, wie z.B. die Positionen von Steckdosen, Heizkörpern oder die Putztüre des Kamins.
Was ist BIM?
Building Information Modeling (BIM) ist eine fortschrittliche Methode im Bauwesen, die über die 3D-Modellierung hinausgeht, indem sie digitale Modelle von Gebäuden mit umfassenden Informationen zu Massen, Flächen, Materialspezifikationen und Kosten anreichert. Diese Modelle unterstützen den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes.
Mehr als 3D: Die Dimensionen von BIM:
BIM geht über die reine Darstellung der räumlichen Dimensionen 3D (Länge, Breite, Höhe) hinaus:
4D (Zeit): BIM-Modelle können Zeitpläne integrieren, um die Bauphasen und den Projektfortschritt zu visualisieren.
5D (Kosten): BIM ermöglicht die Kostenkalkulation in Echtzeit, indem es automatisch die Mengen aus den Modellen extrahiert und mit den Einheitspreisen multipliziert.
6D (Nachhaltigkeit): BIM unterstützt die Analyse von Energieeffizienz und anderen Nachhaltigkeitsaspekten.
7D (Facility Management): Nach der Fertigstellung des Gebäudes können BIM-Modelle für das Gebäudemanagement, einschließlich Wartung und Umbauten, verwendet werden.
Erstellung von BIM-Modellen mit Autodesk Revit auf Basis von 3D-Scans:
Autodesk Revit ist eine der führenden BIM-Softwarelösungen, die speziell für die Modellierung von Gebäudeinformationen entwickelt wurde. Die Integration von 3D-Scandaten in Revit ermöglicht es, präzise und detaillierte BIM-Modelle bestehender Strukturen zu erstellen. Dieser Prozess umfasst mehrere Schritte:
Import der Punktwolken: Zunächst werden die Daten aus den 3D-Scans in Revit importiert. Revit unterstützt den Import von Punktwolken, was die Grundlage für die Modellierung bildet.
Modellierung auf Basis der Punktwolken: Mit den importierten Daten als Referenz beginnen die Anwender, die Architektur-, Struktur- oder auch MEP-Elemente (Mechanik, Elektrik, und Sanitär) des Gebäudes in Revit zu modellieren. Diese Methode ermöglicht eine außerordentlich genaue Nachbildung der bestehenden Bedingungen – „as-built“ Modell oder digitaler Zwilling.
Analyse und Dokumentation: Sobald das Modell erstellt ist, können Benutzer verschiedene Analysen durchführen, wie z.B. Massenermittlungen, Energieanalysen oder Strukturanalysen. Außerdem erleichtert Revit die Erstellung von Bauzeichnungen und Dokumentationen direkt aus dem Modell.
Kollaboration und Integration: BIM-Modelle in Revit unterstützen die Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Stakeholdern eines Bauprojekts. Die Modelle können leicht geteilt und integriert werden, um ein kohärentes Gesamtbild des Projekts zu gewährleisten.
In der Regel wird ein begrenzter Umfang an BIM-Leistungen beauftragt, der sich hauptsächlich auf die Erstellung von 3D-Modellen konzentriert. Auch hierbei hängt der Umfang maßgeblich vom gewählten Detailierungsgrad ab.
Level of Detail (LOD) in BIM:
Ein entscheidender Faktor, der BIM von traditionellen Modellierungsmethoden unterscheidet, ist das Konzept des "Level of Detail" (LOD). LOD bezieht sich auf den Detaillierungsgrad und die Genauigkeit der in einem BIM-Modell enthaltenen Informationen. Es gibt verschiedene LOD-Stufen, die den Umfang der Modellierung und die Detaillierung der Informationen in einem BIM-Modell definieren:
LOD 100: Konzeptuelles Design mit groben Massenmodellen ohne detaillierte Geometrie.
LOD 200: Approximative Geometrie mit einigen genauen Maßen und Mengen; geeignet für erste Entwurfsüberlegungen.
LOD 300: Genau modellierte Geometrie entsprechend der architektonischen Pläne mit präzisen Maßen, Materialien und so weiter.
LOD 400: Detaillierte Modellierung einschließlich der Konstruktions- und Montageanweisungen.
LOD 500: Modelle, die exakte Reproduktionen der gebauten Umgebung darstellen, verwendet für Wartung und Betrieb.
Anwendung von LOD bei der Bestandsaufnahme
Bei der Bestandsaufnahme mit BIM ist das LOD-Konzept besonders wichtig. Abhängig vom Zweck der Bestandsaufnahme und den Anforderungen des Projekts kann der erforderliche LOD variieren. Für eine initiale Machbarkeitsstudie könnte ein LOD 200 ausreichend sein, wohingegen für detaillierte Renovierungsarbeiten ein höheres LOD, wie LOD 300 oder LOD 400, erforderlich sein könnte. Die Wahl des LOD beeinflusst sowohl den Umfang als auch den Detailgrad der durch 3D-Laserscanning erfassten Daten und die anschließende Modellierung in BIM-Software wie Autodesk Revit.
Ebenso ist die Anpassung von Zwischenstufen der Detailierungsgrade möglich, um ein optimiertes Ergebnis für den Kunden zu erreichen.
Die Integration von detaillierten Informationen und die Berücksichtigung des LOD machen BIM zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der modernen Bauplanung und -verwaltung. Durch die Anreicherung von 3D-Modellen mit zeitlichen, kostenbezogenen, nachhaltigkeitsrelevanten und betriebsbezogenen Daten ermöglicht BIM eine präzisere Planung, eine effizientere Ausführung und eine effektivere Verwaltung von Bauvorhaben.
Vorteile der Bestandsaufnahme mit 3D-Laserscanning und BIM:
Die Kombination aus 3D-Laserscanning und BIM führt zu einer zeiteffizienten und genauen Erfassung von Bestandsdaten.
Maßgenaue Planungsgrundlage: Unsere präzisen Bestandspläne schaffen die ideale Basis für Ihre weiteren Planungsschritte und helfen, Fehler, die durch veraltete Pläne oder manuelle Messungen entstehen könnten, von Anfang an zu vermeiden.
Zeit- und Kostenersparnis: Reduzieren Sie Ihren Zeitaufwand und erhöhen Sie die Effizienz durch stimmige „as-built“ 3D-Modelle und daraus resultierende Bestandspläne.
Erfassung von Schrägen und Neigungen: Unsere Technologie ermöglicht die detailgetreue Erfassung komplexer Strukturen, bietet eine vollständige und präzise Darstellung Ihres Bestands und zeigt je nach Detailierungsgrad auch vorhandene Neigungen auf.
Informationen jederzeit verfügbar: Zu einem späteren Zeitpunkt können weitere, anfangs vielleicht nicht als wichtig erachtete Informationen, mittels der 360-Grad-Fotoaufnahmen und der Punktwolke in das Modell integriert werden.
Fazit:
Optimieren Sie Ihre Planungsprozesse, indem Sie von Anfang an mit präzisen Plangrundlagen arbeiten. Dies ermöglicht es Ihnen, von einer kostengünstigen initialen Bestandsaufnahme bis hin zur Erstellung eines digitalen Zwillings für das Facility Management, effizient und zielgerichtet vorzugehen.