Berliner Schlosskeller: Konstruktionsprüfung mittels 3D-Punktwolke aus terrestrischen Laserscans

Im Berliner Humboldt Forum sollen die freigelegten Mauern des Schlosskellers der Öffentlichkeit durch einen Besuchersteg zugänglich gemacht werden. Um zu überprüfen, ob die geplante Konstruktion in das Gewölbe passt, hat ARC-GREENLAB eine hochgenaue 3D-Punktwolke aus terrestrischen Laserscans angefertigt.

 

Der historische Schlosskeller des alten Berliner Stadtschlosses: 2009 legten Archäologen den Fund in Berlins Mitte frei. Jetzt sollen Besucher das alte Gemäuer über einen Steg bestaunen können. Foto: arc-greenlab GmbH; pixelio (Rainer Sturm)


Der historische Schlosskeller des alten Berliner Stadtschlosses: 2009 legten Archäologen den Fund in Berlins Mitte frei. Jetzt sollen Besucher das alte Gemäuer über einen Steg bestaunen können. Foto: arc-greenlab GmbH; pixelio (Rainer Sturm)

Vor zehn Jahren hat das Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR) die ARC-GREENLAB GmbH mit der Vermessung des neuen Humboldt Forums in Berlins Mitte beauftragt. Zu diesem Zeitpunkt war der Abriss des Palasts der Republik bereits abgeschlossen – zwischen Ale- xanderplatz und Brandenburger Tor befand sich eine Wiese. Archäologen legten hier die Überreste des historischen Schlosskellers des alten Berliner Stadtschlosses frei. Mittlerweile sind die Bauarbeiten am Humboldt Forum fast beendet. Rohbau, Fassaden und Kuppel sind fertig und auch der historische Schlosskeller ist in den Bau integriert worden.

Nun soll der Fund der Öffentlichkeit durch einen Besuchersteg zugänglich gemacht werden. Dabei sollen einerseits die alten Mauern soweit möglich erhalten bleiben. Andererseits besteht die Pflicht, verschiedene Mindestmaße wie etwa die Durchfahrtsbreiten für den barrierefreien Zugang einzuhalten. Die Planung der Besucherstegkonstruktion basiert allerdings auf alten tachymetrischen Aufmaßen, die bei den ersten Vermessungen für den Neubau des Humboldt Forums erfasst wurden. Ob die daraus erstellte Ausführungsplanung tatsächlich umgesetzt werden kann, sollte noch einmal durch ein Aufmaß der aktuellen örtlichen Situation geprüft werden.

 

Punktwolke als Ausgangspunkt
„Nach mehr als sechs Jahren Bauzeit und technologischer Weiterentwicklung stehen heute andere Messverfahren zur Verfügung“, sagt Frank Seidel, Projektleiter bei ARC-GREENLAB. „Im Bereich der Bestandsaufnahme kommt 3D-Laserscanning durch die Verbesserung der Hard- und Softwaresysteme mittlerweile standardmäßig zum Einsatz.“ So auch in diesem Fall. ARC-GREENLAB erfasste den etwa 40 Meter mal 20 Meter großen Bereich des historischen Schlosskellers mit 24 Scanstandpunkten. Dabei nutzte das Unternehmen den Laserscanner Leica RTC360 zusammen mit der mobilen App Leica Cyclone FIELD 360 und einem außendiensttauglichen Panasonic-Tablet.
Die einzelnen Scans wurden dann durch cloud-to-cloud-Algorithmen in Kombination mit einem Visual Inertial System (VIS), das mit fünf integrierten Kameras und einer Inertial Measurement Unit arbeitet, verknüpft und zu einer Punktwolke zusammengeführt. „Der gesamte Erfassungsprozess wird auf dem Tablet visualisiert und gesteuert. Das Scanprojekt wird direkt im Feld registriert“, erklärt Seidel.

 

Prüfung und Dokumentation
Mit der referenzierten Punktwolke ist die geometrische Information des Raumes in Gänze verfügbar. Für den Ab- gleich der geplanten Stegkonstruktion mit den Bestandsmaßen wurden Punktwolke und 2D-Ausführungsplanung des Besucherstegs im CAD-System dargestellt. „So können wir die Bereiche identifizieren, in denen die Planung mit dem Bestand kollidiert oder Engstellen vorhanden sind“, so Seidel.
Für den Bau des Besucherstegs gilt es, mögliche Kollisionen mit den Mauern des historischen Schlosskellers vorab zu überprüfen. Foto: arc-greenlab GmbH

Für den Bau des Besucherstegs gilt es, mögliche Kollisionen mit den Mauern des historischen Schlosskellers vorab zu überprüfen. Foto: arc-greenlab GmbH

Wo eine Kollision erkannt wird, werden die Bestandsmauern dann im Detail digital erfasst und Vorsprünge, Einzelsteine oder Sockel der Ziegelsteinmauern in der weiteren Planung berücksichtigt. Die Bearbeitung wird dabei durch die Software Leica TruView unterstützt. In ihr können Panoramabilder der Punktwolken standpunktbezogen betrachtet und einfache Messungen durchgeführt werden. „Als Ergebnis wird ein Lage- und Höhenplan zusammen mit der TruView-Dokumentation an die Planer übergeben“, erklärt Seidel.

Die Verwendung von 3D-Laserscanning bietet durch die minimierten Messzeiten vor Ort, den Umfang an geometrischen Informationen und der fotorealistischen Dokumentation wesentliche Vorteile gegenüber herkömmlichen tachymetrischen Verfahren, wie sie bei den ersten Vermessungen des historischen Schlosskellers angewendet wurden, betont Seidel. „Allerdings sind die großen Datenmengen auch eine Herausforderung. Sie führen neben höheren Datenhaltungskosten auch zu Barrieren im Datenaustausch mit anderen Projektbeteiligten. Zudem muss teilweise Spezialsoftware eingesetzt werden, um die Punktwolken darstellen zu können.“ In künftigen Projekten sollen solche Probleme mittels Building Information Modeling (BIM) umgangen werden, wie Seidel erklärt.
„Die Planung der Besucherstegkonstruktion würde zum Beispiel in Zukunft in Form eines 3D-Modells als Teil eines übergeordneten BIM-Projekts vorliegen. Die Kollisionsprüfung könnte so durch Verschneiden des Modells mit der Scanpunktwolke erfolgen.“ (vb)