Vom 3D-Laserscan zum CAD-Bestandsplan

Bevor ein bestehendes Gebäude vermessen wird, sollte fest­stehen, welche CAD-Bestandspläne für die weitere Planung benötigt werden. Grundrisse, Schnitte und Ansichten stellen unter­schiedliche Anforderungen an die Daten­erfassung. Auch der gewünschte Planinhalt und Detaillierungs­grad sollten deshalb bereits bei der Vorbereitung berücksichtigt werden.

Für einen Grundriss müssen beispiels­weise Räume, Wand­verläufe, Öffnungen und weitere relevante Bauteile ausreichend erfasst sein. Sollen zusätzlich Schnitte und Ansichten erstellt werden, sind weitere Informationen zur Höhen­entwicklung, zu Geschossbezügen, Fassaden und Dachbereichen erforderlich. Entscheidend ist deshalb nicht, möglichst viele Daten zu erfassen, sondern die für die späteren Plan­unterlagen relevanten Bereiche ausreichend zu dokumentieren.

Auch der Umfang der Außen­aufnahme hängt von der Planungs­aufgabe ab. Für die Auswertung des Gebäudes selbst können Aufnahmen der Gebäude­hülle erforderlich sein. Je nach Projekt können darüber hinaus beispiels­weise Außen­anlagen, Zufahrten, Stellplätze, Neben­gebäude, Mauern, Treppen, Gelände­verläufe oder angrenzende Straßen­bereiche Bestand­teil der Bestands­unterlagen sein.

Aus den Anforderungen an die späteren CAD-Bestands­pläne ergeben sich damit wesentliche Vorgaben für das Messkonzept und die Daten­erfassung vor Ort.

Nicht der Laserscan bestimmt den Bestandsplan – der benötigte Bestandsplan bestimmt die Datenerfassung.

Für die Erstellung von CAD-Bestandsplänen werden Gebäude häufig sowohl von innen als auch von außen erfasst. Die Innen­aufnahmen dokumentieren Räume, Wandverläufe, Öffnungen und weitere sichtbare Bauteile. Die Außen­aufnahmen ergänzen diese Informationen um Fassaden, Gebäude­höhen, Dach­bereiche und die äußere Gebäude­geometrie.

Werden Innen- und Außen­aufnahmen in einen gemeinsamen räumlichen Bezug gebracht, lässt sich die Gebäude­geometrie zusammen­hängend auswerten. So können beispiels­weise Wand­stärken abgeleitet, die Lage und Ausbildung von Fenster­öffnungen und Fenster­nischen nach­vollzogen oder Dach­auf­bauten in Schnitten und Ansichten berücksichtigt werden.

Wie umfangreich die Erfassung dafür ausfallen sollte, hängt von den benötigten Bestands­plänen und der vorhandenen Gebäude­situation ab. Bereiche, die durch Bauteile, Einbauten, Vegetation oder andere Hindernisse verdeckt sind, können in der späteren Punktwolke nur ein­geschränkt oder gar nicht dokumentiert sein. Bei der Wahl der Scanner­stand­punkte ist deshalb insbesondere darauf zu achten, welche Gebäude­bereiche für die spätere Auswertung ausreichend sichtbar sein sollen.

Die abgestimmte Innen- und Außen­aufnahme schafft damit eine zusammen­hängende geometrische Grundlage für die weitere Auswertung des Gebäudes.

Ein Beispiel aus der Praxis

Dachgeometrie für Bestandspläne erfassen
Die vollständige Erfassung eines Daches kann bei einer Gebäude­vermessung mit erheblichem Aufwand verbunden sein. Vom Boden aus sind Dach­flächen, Gauben und andere Aufbauten häufig nur eingeschränkt sichtbar. Große Entfernungen, Dach­neigungen, Reflexionen oder ungünstige Sicht­verhältnisse können die Aufnahme zusätzlich erschweren.

Für die spätere CAD-Auswertung muss jedoch nicht zwangsläufig jede Dach­fläche vollständig erfasst sein. Werden beispiels­weise Schnitte durch das Gebäude benötigt, können gezielt erfasste Teil­bereiche bereits ausreichende Informationen über Dach­neigungen, Höhen und den konstruktiven Verlauf liefern. Auch Gauben oder andere Dach­aufbauten lassen sich je nach Aufgaben­stellung aus geeigneten Scanner­stand­punkten erfassen und in den Bestands­plänen berücksichtigen.

Das Beispiel zeigt, warum Umfang und Anordnung der Daten­erfassung von der späteren Auswertung abhängen: Entscheidend ist nicht eine möglichst flächen­deckende Erfassung, sondern dass die für die benötigten CAD-Bestands­pläne relevanten geometrischen Informationen ausreichend dokumentiert sind.

Bei der Gebäude­vermessung wird der Bestand von zahl­reichen Scanner­stand­punkten aus erfasst. Jeder einzelne Laserscan bildet zunächst den Bereich ab, der vom jeweiligen Standort aus sichtbar und messbar ist. Damit das Gebäude anschließend zusammen­hängend ausgewertet werden kann, werden die einzelnen Aufnahmen räumlich zueinander ausgerichtet und miteinander verbunden.

Dieser Vorgang wird als Registrierung bezeichnet. Als Ergebnis entsteht eine registrierte Punktwolke, in der die Messdaten der unter­schiedlichen Scanner­stand­punkte in einem gemeinsamen räumlichen Bezug vorliegen. Innenräume, Fassaden, Geschosse und weitere erfasste Bereiche können dadurch gemeinsam betrachtet und ausgewertet werden.

Für die Erstellung von CAD-Bestandsplänen ist dieser räumliche Zusammen­hang besonders wichtig. Grundrisse, Schnitte und Ansichten werden nicht aus einzelnen Scanner­stand­punkten abgeleitet, sondern auf Grund­lage der registrierten Punktwolke. So können beispiels­weise Geschoss­bezüge, Wand­verläufe sowie die Lage von Innen- und Außen­geometrie über­greifend nach­vollzogen werden.

Die registrierte Punktwolke bildet damit die gemeinsame geometrische Grundlage für die weitere Bearbeitung. Im nächsten Schritt werden die für die Bestands­pläne relevanten Informationen aus der Punktwolke ausgewertet und in CAD übertragen.

Nach der Registrierung steht das erfasste Gebäude als zusammen­hängende registrierte Punktwolke zur Verfügung. Für die Erstellung von CAD-Bestandsplänen wird diese räumliche Daten­grundlage gezielt aus unter­schiedlichen Richtungen und in verschiedenen Schnitt­ebenen ausgewertet.

Für Grundrisse werden beispiels­weise horizontale Schnitte durch die Punktwolke gelegt. Vertikale Schnitte ermöglichen die Auswertung von Gebäude­höhen, Geschoss­bezügen, Decken, Dach­verläufen und weiteren Bauteilen. Fassaden und andere Ansichten können aus entsprechenden Blick­richtungen auf die Punktwolke ausgewertet werden.

Welche Schnitte und Ansichten benötigt werden, richtet sich nach den zu erstellenden Bestands­plänen und der jeweiligen Gebäude­situation. Bei komplexen oder unregel­mäßigen Bauteilen können zusätzliche Schnitte hilfreich sein, um deren räumlichen Verlauf besser nach­vollziehen zu können.

Ergänzend können Orthofotos für die CAD-Auswertung genutzt werden. Sie bilden ausgewählte Bereiche maßstäblich in einer zwei­dimensionalen Ansicht ab und können insbesondere bei komplexen oder schwer zu interpretierenden Situationen helfen, geometrische Zusammen­hänge und Bauteil­verläufe besser zu erkennen.

Die Punktwolke liefert die geometrische Grundlage, aus der die relevanten Bauteile und Strukturen abgeleitet werden. Sie wird jedoch nicht automatisch in einen fertigen CAD-Bestands­plan umgewandelt. Im nächsten Arbeits­schritt werden die erfassten Geometrien fachlich beurteilt und in eine geeignete zeichnerische Darstellung übertragen.

Bei der CAD-Auswertung werden die für die Bestands­pläne relevanten Geometrien aus der registrierten Punktwolke abgeleitet. Dabei werden beispiels­weise Wand­verläufe, Öffnungen, Stützen, Decken, Treppen, Dach­geometrien und weitere Bauteile entsprechend der gewünschten Plan­darstellung in CAD übertragen.

Dieser Arbeits­schritt besteht jedoch nicht nur darin, sichtbare Punkt­verläufe nachzu­zeichnen. Ein bestehendes Gebäude weist häufig Abweichungen, Verformungen und unregel­mäßige Geometrien auf. Gleichzeitig können einzelne Bereiche durch Einbauten oder andere Bauteile verdeckt und deshalb in der Punktwolke nur teilweise erkennbar sein.

Die Übertragung in CAD erfordert deshalb eine fachliche Interpretation der erfassten Geometrie. Dabei geht es nicht darum, fehlende Informationen anzunehmen oder den Bestand zu idealisieren, sondern die in der Punktwolke vorhandenen Informationen entsprechend der Aufgaben­stellung fach­gerecht zu beurteilen und darzustellen.

Besonders deutlich wird dies bei älteren Gebäuden. Wände können beispiels­weise leicht schräg verlaufen, unterschiedliche Wand­stärken aufweisen oder innerhalb eines Geschosses ihre Richtung verändern. Auch Decken, Treppen oder Dach­konstruktionen entsprechen nicht zwangs­läufig idealisierten, rechtwinkligen Geometrien. Für die weitere Planung ist deshalb entscheidend, solche Abweichungen dort abzubilden, wo sie für das Verständnis des Bestands oder die spätere Nutzung der Pläne relevant sind.

Gleichzeitig muss ein CAD-Bestandsplan lesbar und für die vorgesehene Planung nutzbar bleiben. Nicht jede in der Punktwolke erkennbare Unebenheit wird deshalb als eigene Geometrie in den Plan übernommen. Welche Details dargestellt und welche Geometrien sinnvoll zusammen­gefasst oder vereinfacht werden, hängt von der Aufgaben­stellung und dem vereinbarten Level of Detail (LOD) ab.

Ein Beispiel aus der Praxis

Ein unregelmäßiger Wandverlauf
Auch eine auf den ersten Blick gerade Wand weist in der Punktwolke häufig kleinere Abweichungen entlang ihrer Ober­fläche auf. Bei der fachlichen Auswertung muss deshalb beurteilt werden, welche dieser Abweichungen für die weitere Planung und die vereinbarte Darstellung des Bestands relevant sind.

Je nach Aufgaben­stellung und Detaillierungs­grad kann es sinnvoll sein, den grund­sätzlichen Wand­verlauf vereinfacht darzustellen. Sind dagegen stärkere Verformungen vorhanden oder ist die tatsächliche Geometrie beispiels­weise für geplante Anschlüsse, Einbauten oder konstruktive Maßnahmen von Bedeutung, kann eine detailliertere Abbildung erforderlich sein.

Der vereinbarte Detaillierungs­grad beeinflusst damit, wie differenziert die in der Punktwolke erkennbare Bestands­geometrie in den CAD-Bestands­plan übertragen wird. Die Punktwolke bleibt dabei die geometrische Daten­grundlage; der CAD-Bestands­plan bildet die für die jeweilige Aufgaben­stellung relevanten Informationen in einer geeigneten zeichnerischen Form ab.

Die Punktwolke bildet den Bestand ab – zum Bestandsplan wird sie erst durch die fachliche Auswertung.

Nach der CAD-Auswertung werden die erstellten Grundrisse, Schnitte und Ansichten noch einmal im Zusammenhang geprüft. Dabei können beispiels­weise Geschoss­bezüge, Höhen, Wand­verläufe, Öffnungen und andere geometrische Zusammen­hänge mit der registrierten Punktwolke abgeglichen werden. Auffälligkeiten oder nicht eindeutig erkennbare Bereiche lassen sich so gezielt noch einmal betrachten.

Neben der geometrischen Plausibilität wird kontrolliert, ob die vereinbarten Plan­inhalte und der vorgesehene Detaillierungs­grad berücksichtigt wurden. Je nach Projekt können dabei unterschiedliche Schwer­punkte gesetzt werden. Entscheidend ist, dass die CAD-Bestandspläne die für ihre weitere Verwendung relevanten Informationen nach­vollziehbar darstellen.

Anschließend werden die CAD-Bestands­pläne in den vereinbarten Datei­formaten bereit­gestellt. Abhängig von der weiteren Planung können dies beispiels­weise DWG- oder DXF-Dateien sowie PDF-Dateien für die Ansicht und Abstimmung sein.

Damit stehen die Bestands­pläne als auf die jeweilige Aufgaben­stellung abgestimmte Grundlage für die weitere Planung und Dokumentation zur Verfügung.