Autobahnvermessung mit Mobile Mapping für BIM-Modelle der Verkehrsinfrastruktur

Bestandsdaten für Umbauplanungen der Autobahn

Problemstellung

Die A4 zwischen dem Dreieck Nossen und weiter in Fahrtrichtung Bautzen stößt häufig an ihre Kapazitätsgrenzen. Daher stehen Ideen zu einem weiteren Ausbau bzw. Umbau im Raum. Hierfür werden aktuelle Bestandsdaten benötigt. Im Rahmen der Digitalisierung soll eine BIM-konforme Bestandvermessung und Modellierung durchgeführt werden.

Für diese Aufgabenstellung wurde eine Ausschreibung erstellt; die VIC GmbH wurde für ein Teilstück der Autobahn A4 angefragt und beauftragt. Die Verkehrs- und Ingenieurbau Consult GmbH NL Dresden (VIC GmbH) ist als langjähriger Partner der Deutsche Einheit Fernstraßenplanungs- und -bau GmbH (DEGES) mit Planungs- und Vermessungstätigkeiten beauftragt.

Projektanforderungen

Nachfolgende Themenschwerpunkte sind Bestandteil der Ausschreibung:

  1. Ein BIM-Modell des Autobahnabschnitts als finales Produkt (Grundlage der Ausbauplanung)
  2. Verwendung von Bestandsdaten
  3. Erfassung zusätzlicher 3D-Daten, um die Aufgabenstellung BIM-konform zu gewährleisten
  4. Modellierung der Bauwerke und Streckenbereiche mit unterschiedlichem Level of Detail (LOD)
     

Durchführung der Vermessung mit verschiedenen Messsystemen

Ausgangslage

In dem betreffenden Autobahnabschnitt befinden sich viele Brückenbauwerke. Die Straßenlage ist bereits durch die Schlussvermessung ausreichend bekannt. Die damals erfassten Brückeninformationen reichen jedoch nicht für eine BIM-konforme Modellierung. Daher ist hier eine zusätzliche Scandatenerfassung erforderlich.

Datengewinnung mittels Laserscanning

Die VIC GmbH fragte hierzu die Laserscanning Europe GmbH an, mit welchen Scan-Verfahren die Vermessung der Fahrbahn und Brücken am besten realisiert werden kann.

Ursprünglich sollten nur terrestrische Scans eingesetzt werden. Für die Brückenbereiche im Verkehrsraum der Autobahn wäre dies aber sehr aufwendig gewesen. Ohne die temporäre Sperrung von Fahrspuren der Autobahn hätten die Vermessungstechniker nicht sicher arbeiten können. Das Team von Laserscanning Europe machte deshalb den Vorschlag, das Verfahren des mobilen Laserscannings zusätzlich einzusetzen. Aus einem früher – für ein anderes Bundesland – durchgeführten Evaluationsprojekt waren die Leistungsfähigkeit des Verfahrens und die am Markt befindlichen Systeme schon bekannt.

Daher wurde die Firma TopScan GmbH aus Rheine als Partner für das Projekt angefragt. Die TopScan GmbH gehört zu den Pionieren im Bereich Airborne und Mobile Laserscanning in Deutschland und verfügt über sehr viel Erfahrung.
Die Firma verwendet den Teledyne Optech Lynx Mobile Mapper. Der Lynx ist ein bewährtes High-End-Mobile-Mapping-System, welches durch gute Systemkomponenten, zwei exzellente Laserköpfe und eine leistungsstarke Auswertesoftware besticht. Um diese Komponenten voll auszuschöpfen, benötigt es aber einige Projekterfahrung. Natürlich kann man das System auch nur „durch Knöpfchen drücken“ einsetzen; aber wenn eine hohe Genauigkeit gefordert ist, braucht es Verständnis über die verwendeten Sensoren und Messverfahren. Mit den richtigen Voraussetzungen können genaue und hochdetaillierte Punktwolken mit 80 km/h Geschwindigkeit aufgenommen werden. Dadurch kann das Messfahrzeug im fließenden Verkehr „mitschwimmen“ und stört nicht den Verkehrsfluss.

Aus den Scandaten des mobilen Laserscannings sind somit bereits wesentliche Grundstrukturen von Brückenbauwerken BIM-konform modellierbar.

Mobile-Mapping-System: Teledyne Optech's Lynx

Kombination verschiedener Messverfahren

Um die Aufgabenstellung entsprechend der Ausschreibung zu lösen, wurde final eine Kombination verschiedener Messverfahren eingesetzt. Die Grundlagenvermessung für das Messpunktfeld erfolgte mittels GPS, Tachymetrie und Nivellement. Für den Feldvergleich der Bestandsdaten wurden GPS und Tachymetrie verwendet. Die Erfassung der Bauwerke fand durch terrestrisches und mobiles Laserscanning statt.

Die Grundlagenvermessung hat hierbei einen besonderen Stellenwert. Die präzise Anlage des Lage- und Höhennetzes bildet die Grundlage für die Verknüpfung aller weiteren Messverfahren.

Die Verwendung der Netzpunkte ermöglicht die Auswertung und Georeferenzierung der terrestrischen und Mobile-Mapping-Daten. Alle Datenquellen werden in ein einheitliches Koordinatensystem mit hoher Genauigkeit zusammengeführt.

 

Fazit: Ergebnisse und Ausblick

Die Ergebnisse der Messverfahren passten auf Anhieb zueinander; nur bei einem Bauwerk hatte sich ein Markierungsfehler in die Auswertung eingeschlichen. Dieser wurde schnell aufgedeckt und im Anschluss konnte das restliche Projekt zügig zusammengerechnet werden.

Für die Projektbeteiligten war die firmenübergreifende Zusammenarbeit eine große Herausforderung. Durch sehr gute Kommunikation und Koordination konnten unbeliebte Sperrungen der Fahrbahn vermieden werden und für den Vermesser wurden viele Tage im Außendienst gespart.

Die finalen Scandaten dienen als Grundlage für die Modellierung der Bauwerke in Autodesk Revit. Für die Erstellung des Gesamtmodells werden zusätzliche Daten eingearbeitet. Vorhandene Bauwerkszeichnungen ergänzen die Modellierung in „nicht sichtbaren“ Bereichen. Brückenaufbauten, Fundamente, Bohrpfähle, etc. können somit modelliert (aber nicht überprüft) werden.

Bei der Verwendung des mobilen Laserscannings für die gesamte Ausbaustrecke könnten die Modellierer durch die kluge Kombination der Bestandsdaten mit den Mapping-Daten viele Informationen entsprechend den Anforderungen der Leistungsbeschreibung entnehmen. Zeitaufwendige Arbeiten im Außendienst (z. B. Bestimmung der Höhen von Schildern, Bäumen, Masten, Leitsystemen und Lärmschutzwänden) verbunden mit kostenintensiven Sperrungen der Fahrbahn könnten vermieden werden. Entgegen stehen dabei aber die ebenfalls zeitaufwendige Verdichtung des Lage- und Höhennetzes, die Datenmengen und Berechnungszeiten.

 

 

Können wir auch Sie bei Ihrem Vermessungsprojekt unterstützen? Kontaktieren Sie uns einfach telefonisch unter +49 (0)391 6269960 oder per Mail an info@laserscanning-europe.com.

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