AKG Software: BIM-konformes 3D-Modell als Grundlage fĂŒr Erhaltung und Bewirtschaftung von Tunneln

Das gesamte Infrastruktursystem in Deutschland und Europa unterliegt immer stĂ€rkeren Verkehrsbelastungen, die hĂ€ufig zu langen Staus und Verlustzeiten fĂŒr die Verkehrsteilnehmer fĂŒhren. „Gerade in diesem Kontext zeigt sich, dass die regelmĂ€ĂŸige PrĂŒfung und Erhaltung der Infrastrukturbauwerke eine wachsende Bedeutung erhalten mĂŒssen“, sagt Dr.-Ing. Rico Steyer vom CAD-Systemhaus AKG Software. „Tunnel sowie andere Ingenieurbauwerke gehören zu den besonders sensiblen und sicherheitsrelevanten Bestandteilen unseres Verkehrssystems.“ Bauliche MĂ€ngel wie Risse oder WassereinbrĂŒche wĂŒrden ein besonders großes Risiko darstellen, fĂŒhrt der Experte weiter aus.

Um die Sicherheit und Befahrbarkeit von Tunneln zu gewĂ€hrleisten, sind durch den Gesetzgeber regelmĂ€ĂŸige Kontrollen vorgeschrieben. Diese teuren und teils langwierigen ZustandsĂŒberwachungen werden durch unterschiedliche Messsysteme vorgenommen. „Durch dieses Vorgehen entstehen vielfach Daten unterschiedlichen Formats, die hĂ€ufig zueinander weder einen geometrischen noch einen fachlichen Bezug haben“, erklĂ€rt Steyer. „Der Grad der Digitalisierung ist in diesem Kontext noch immer recht gering. In Zukunft wird die Digitalisierung im Sinne eines durchgĂ€ngigen Prozesses von der Bauplanung bis hin zur Unterhaltung eines Objekts beziehungsweise zum Erhaltungsmanagement eine immer bedeutendere Rolle spielen.“

Projektansatz und Workflow

Die Elaborarium SL bereitet im Rahmen des OpOrTunIty-Forschungsprojekt die erfassten Daten fĂŒr die Weiterverarbeitung im AKG-System VESTRA INFRAVISION auf.  Foto: AKG Software

Die Elaborarium SL bereitet im Rahmen des OpOrTunIty-Forschungsprojekt die erfassten Daten fĂŒr die Weiterverarbeitung im AKG-System VESTRA INFRAVISION auf. Foto: AKG Software

Um diesen Problemstellungen zu begegnen und einen weiteren Schritt in die digitale Zukunft gehen zu können, ist AKG Software Mitglied eines internationalen Forschungsteams, das sich mit der Entwicklung eines Tunnelinspektionssystems befasst. Rico Steyer dazu: „Die Idee hinter dem Projekt, das den Namen ‚OpOrTunIty‘ (Operation Oriented Tunnel Inspection System) trĂ€gt, ist die Entwicklung eines Systems, an dessen Ende ein BIM-konformes 3D-Modell entsteht, das wiederum als Grundlage fĂŒr die Erhaltung und Bewirtschaftung eines Bauwerks dient.“ Der Forschungsansatz des Konsortiums besteht also in der Entwicklung eines integrierten Prozesses zur Tunnel-ZustandsĂŒberwachung von der Datenerfassung, der automatisierten Analyse und Aufbereitung dieser Daten bis hin zur Übernahme in ein BIM-konformes Datenmodell.

Grundlage dieses Workflows ist ein vom Fraunhofer IPM entwickeltes neuartiges Multisensor-System, das hochauflösende und georeferenzierte Aufnahmen der Tunnelgeometrie sowie der OberflĂ€chenbeschaffenheit und Feuchtigkeit der Tunnelwand in nur einem Messgang ermöglicht. Dabei erfasst ein Hochgeschwindigkeitsscanner, der mit mehreren Lasern unterschiedlicher WellenlĂ€ngen ausgestattet ist, die Tunnel­oberflĂ€che. „Damit können auch Risse und Fehlstellen mit sehr geringer Ausdehnung von weniger als 1 Millimeter erkannt und dargestellt werden“, berichtet Rico Steyer. „Zudem erkennt eine zusĂ€tzliche multispektrale Messeinheit die WassereintrĂ€ge auf der OberflĂ€che der TunnelwĂ€nde.“

Die so erfassten und durch die beiden Projektpartner Amberg Technologies AG und Elaborarium SL aufbereiteten Daten werden anschließend durch eine neu zu entwickelnde Schnittstelle in das AKG-Tiefbausystem VESTRA INFRAVISION importiert und in ein BIM-konformes 3D-Modell konvertiert. „Um dabei einen durchgĂ€ngigen Datenfluss gewĂ€hrleisten zu können, sind neue Fachobjekte zu erstellen, die mit gegebenenfalls schon vorhandenen nationalen und internationalen Fachobjektkatalogen abzugleichen sind“, fĂŒhrt AKG-Experte Steyer aus. Zur weiteren Bearbeitung des Tunnels mĂŒssten die Daten dann so aufbereitet werden, dass das georeferenzierte 3D-Modell und die damit verbundenen Attribute in Softwaretools fĂŒr die Betriebsphase – sogenannte Erhaltungsmanagementsysteme – ĂŒbergeben werden können.

Positiver Ausblick

„Das Multisensor-System zur TunnelĂŒberwachung wird die Inspektion von Tunnelbauwerken kĂŒnftig vereinfachen“, gibt Rico Steyer einen positiven Ausblick. „Die Messdaten aus einem einzigen Sensorsystem sind digital verfĂŒgbar und können BIM-gerecht genutzt werden.“ Im Ergebnis des OpOrTunIty-Forschungsprojekts entstehe somit ein durchgĂ€ngiger Prozess von der Datenerhebung durch das Multisensor-System ĂŒber die Aufbereitung der Punktwolkendaten und Analyse der TunneloberflĂ€che zur Erkennung von Fehlstellen bis hin zur Übergabe der Daten und zugehörigen Informationen (Merkmale sowie Attribute) fĂŒr die Aufbereitung eines BIM-konformen 3D-Modells.

„Alle Komponenten dieses Gesamtprozesses sind darĂŒber hinaus so aufeinander abgestimmt, dass ein durchgĂ€ngiger Workflow bis zur Übergabe der Modelldaten in die Betriebs­phase eines Tunnels erreicht wird“, berichtet Steyer. Nichtsdestotrotz seien die Komponenten auch separat nutzbar, so der Experte: „Alle Bestandteile des Gesamtprozesses können auch ‚stand-alone‘ eingesetzt werden. Dies ermöglicht den Import weiterer externer Daten. Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde damit ein Beitrag zur Anwendung der BIM-Methodik in der Betriebsphase eines Infrastrukturbauwerks geleistet.“

Das OpOrTunIty-Forschungsprojekt wird im Rahmen des Eurostars-Projekts durch die EuropÀische Union kofinanziert. Neben AKG Software sind das Fraunhofer IPM, die Amberg Technologies AG sowie Elaborarium SL an OpOrTunIty beteiligt. (jr)

www.akgsoftware.de