Vermessung von Abwasserschächten mit einem Laserscanner

Messumgebung

Bei der Messumgebung handelt es sich um Schächte, die als Zugang für Wartung und Reinigung des Abwasserkanal-Systems dienen. Die Schächte haben in der Regel einen Durchmesser zwischen 600 mm und 800 mm und sind mit eisernen oder gemauerten Trittstufen versehen, die den Ein- und Ausstieg für Personen erleichtern.

Problem- & Aufgabenstellung

Um den Zustand der Schächte zu dokumentieren, ist eine Inspektion der Schachtanlage erforderlich. Dies kann durch speziell geschultes Personal mittels Sichtprüfung erfolgen. Dabei ist jedoch der Einstieg einer Person in den Schacht notwendig. Die Person ist aufwendig durch weiteres Personal und Sicherheitsequipment (CO2-Messgerät, Dreibein mit Abseiltechnik, Klettergeschirr, spezielle Arbeitskleidung, etc.) zu schützen, um Personenschäden zu vermeiden.

Ein Ansatz, um den Personeneinstieg in die Schächte zu vermeiden, ist die Vermessung mit einem Laserscanner. Durch den Einsatz eines Kurbelstativs kann der Laserscanner in den Schacht herabgelassen werden. Referenzkugeln (Kugel-Targets) an der Oberfläche in der Nähe des Schachtes werden von dem Laserscanner ebenfalls erfasst und nachträglich tachymetrisch oder mittels GNSS-Messung eingemessen, um so eine Georeferenzierung sicherzustellen.

Equipment

Das folgende Equipment wurde für die Vermessung der Schächte eingesetzt:

Ablauf der Vermessung

  1. Öffnung des Schachtes und ggf. Absicherung der Örtlichkeit.
  2. Aufstellen des 2-Way-Stativs über der Schachtmitte. Das Stativ sollte nur ungefähr horizontiert werden, damit der Scanner mittig in den Schacht herabgelassen werden kann.
  3. Montage des Scanners mit Hilfe des Überkopfadapters am 2-Way-Kurbelstativ.
  4. Einschalten des Scanners und Aktivierung der Wireless-Remote-Verbindung.
    Anlegen eines Projekts und Einstellen der entsprechenden Parameter im Scanner.
  5. Um mit dem untersten Scan im Schacht zu beginnen, wird der Scanner Stück für Stück heruntergelassen. Dies erfolgt entweder mit der Handkurbel oder auf schnellerem Wege mit einem Akkuschrauber. Nach und nach werden die Stangensegmente des 2-Way-Stativs nachgesteckt, um so die notwendige Tiefe im Schacht zu erreichen. Anschließend wird der Scanvorgang mit Hilfe eines Smartphones über die Remote-Verbindung gestartet. Nach dem der Scan fertiggestellt wurde, kann eine Vorschau betrachtet werden.
  6. Weitere Scans folgen nun entlang der gesamten Höhe des Schachtes: etwa alle 1 – 2 m ein Scan. Je nach Weiterverarbeitung der Scandaten ist dieser Abstand aber flexibel wählbar.
  7. Der oberste Scan wird etwa 0,5 m oberhalb der Oberfläche durchgeführt. In diesem Scan werden auch die Referenzkugeln (mindestens 3 Stück) gut verteilt um die Schachtöffnung herum platziert, sodass sie für den Laserscanner sichtbar sind. Nach erfolgtem letztem Scan kann der Scanner ausgeschaltet und demontiert werden. Das 2-Way-Stativ kann abgebaut und der Schacht wieder verschlossen werden.
  8. Für eine Georeferenzierung müssen nun die Kugelpositionen z. B. mit einem GNSS-Empfänger eingemessen werden. Alternativ kann dies auch tachymetrisch erfolgen, vorausgesetzt man findet bekannte Anschlusspunkte ausreichender Güte in der Nähe.

Das Aufmaß ist nun abgeschlossen. Ein routinierter Mitarbeiter benötigt dafür max. 1 Stunde.

Ablauf der Auswertung

  1. Sicherung der Scandaten und der GNSS-Punkte
  2. Verknüpfung der einzelnen Scans miteinander. Dies erfolgt automatisiert in der Software FARO SCENE mit Hilfe der Cloud-2-Cloud-Registrierung. Das Ergebnis nach erfolgreicher Verknüpfung ist eine 3D-Gesamtpunktwolke, also ein digitales Abbild des vermessenen Schachtes.
  3. Die Georeferenzierung erfolgt ebenfalls in der Software FARO SCENE. Zunächst werden die Kugelmittelpunkte der im letzten (obersten) Scan platzierten Referenzkugeln ermittelt. Dies gelingt automatisch mit Hilfe des Suchalgorithmus in der FARO SCENE Software. Beim Import der GNSS-Punkte ist darauf zu achten, dass vorher der Höhen-Offset zwischen dem Kugelmittelpunkt und dem mit dem GNSS-Empfänger ermittelten Bodenpunkt berücksichtigt wurde. Dann erfolgt eine 3D-Transformation, die die Scandaten an denen mit GNSS-Referenzpunkten ausrichtet.
  4. Die Aufbereitung der Scandaten inkl. Georeferenzierung ist nun abgeschlossen. Ein routinierter Mitarbeiter benötigt für diesen Prozess max. ½ Stunde.
  5. Die Gesamtpunktwolke kann nun exportiert werden und z. B. in der Software PointCab oder einer CAD-Software weiterverarbeitet werden.

 

Vermessung eines Abwasserschachts mittels Laserscanner und GNSSVermessung eines Abwasserschachts mittels Laserscanner (1) und GNSS (2)

 

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