Bestandsvermessung am Rheintunnel Basel

Wie erstellt man aus einer 3D-Bestandsvermessung entsprechende Modelldaten f├╝r die Weiterverwendung in BIM-Modellen? Die AKG Software hat daf├╝r im Rahmen eines Tunnel-Gro├čprojektes in der Schweiz ein strukturiertes Verfahren entwickelt.

Um die Schweizer Autobahn A2 im Umfeld von Basel zu entlasten, soll bis vor-aussichtlich 2036 der Rheintunnel Basel gebaut werden. Daf├╝r wurden bereits Bestandsmodelle als Planungsgrundlage f├╝r das Projekt, das sich an der BIM-Methode orientiert, erstellt. Daf├╝r waren die Vermessungsabteilung des Bau- und Verkehrsdepartements Kanton Basel-Stadt zust├Ąndig. Auftraggeber ist das Schweizer Bundesamt f├╝r Strassen (ASTRA). Das Unternehmen AKG Software hat unterschiedliche Aufgaben im Rahmen eines Customizing-Auftrags erhalten: Als Dienstleister hat es die Aufgabe, Bruchkanten aus den 3D-Punktwolken abzuleiten und gro├čfl├Ąchige DGM zu erzeugen. Zudem sollen Volumenk├Ârper f├╝r Stra├če und Kanal erstellt werden, die dann einem kantonalen BIM-Projektraum bereitgestellt werden. Als Grundlage f├╝r die Auswertung standen Daten aus verschiedenen Quellen zur Verf├╝gung: Airborne Laserscanning (ALS), Mobiles Laserscanning (MLS), Erg├Ąnzungsmessungen, Stereovideo-/Kamerasysteme sowie hochaufl├Âsende Orthophotos unter anderem aus Drohnenbefliegungen.

Straffer Zeitplan

Insgesamt galt es, im Zeitraum von sechs Monaten, rund 50 km Bestand auszuwerten. Als Auswertungssystem wurde unter Ber├╝cksichtigung der Datenweitergabe VESTRA INFRAVISION auf DWG-Basis festgelegt. Da im Kanton Basel-Stadt alle jemals erfassten Punktwolken in einer PostgreSQL-Datenbank vorliegen, entschied man sich mithilfe einer daf├╝r bereitgestellten Anwendungsschnittstelle (API), die Punktwolkendatenbank projektspezifisch abzufragen. Die resultierende ÔÇ×handlichereÔÇť und projektrelevante Punktwolkendatei wurde anschlie├čend mit der VESTRA INFRAVISION Punktwolke zur weiteren Verwendung in VESTRA aufbereitet.

Bestandsmodell des Horburgtunnels, an den der neue Tunnel angeschlossen werden wird. Hier wurden 3D-Laserscans ├╝berlagert. Foto: AKG Software Consulting GmbH

Im Zuge der Projektplanung wurde ein f├╝r das Projekt passender Workflow entwickelt, mit dem man pr├Ązise, schnell und zuverl├Ąssig Bruchkanten aus den bereitgestellten Punktwolken ableiten kann. Im Wesentlichen l├Ąsst sich dieser Workflow in vier Phasen aufteilen:

  1. Achsen und Profilbreiten
    Zun├Ąchst wurden Achsen und Profilbreiten festgelegt. Dies erfolgte durch das Bau- und Verkehrsdepartement Kanton Basel-Stadt. Das vorgegebene Auswertegebiet bestand aus f├╝nf Abschnitten. Diese wurden von ortskun-digen Mitarbeitern des Kantons in insgesamt 125 Achsen mit Profilbreiten von 10 bis 80 m unterteilt. Dies stellt den Grundstein f├╝r das Abrufen und Aufbereiten der Punktwolkenbereiche sowie f├╝r die eigentliche Auswertung dar. Die Dokumentation des Projektfortschritts sowie die Qualit├Ątssicherung waren durch die Aufteilung in Achsen nach Angaben von AKG denkbar einfach.
  2. Datenabruf
    Der Abruf projektrelevanter Daten aus der globalen Punktwolkendatenbank erfolgte ├╝ber eine API. F├╝r jede Achse war ein Achskorridor als Umgrenzung f├╝r die API bereitzustellen, sodass die Punkte der Punktwolke nur in diesem Bereich als Datei zur├╝ckgegeben werden. Dies wurde ├╝ber eine Standard-VESTRA-Funktionalit├Ąt und die Ausgabe einer Excel-Tabelle gel├Âst.
  3. Bruchkantenerfassung
    Die Bruchkantenerfassung erfolgt achsbezogen ├╝ber Querprofile. Diese Methode eignet sich nach Angaben von AKG hervorragend f├╝r Ober- und Untersichten von Ingenieurbauwerken wie Br├╝cken und Tunnel, aber auch f├╝r Bereiche mit abschnittsweise regelm├Ą├čigen Querprofilen. Im Querschnitt von VESTRA INFRAVISION kann f├╝r jede Achse eine Punktwolke tempor├Ąr dargestellt werden. Diese Transformation der Punktwolke auf die Achse geschieht f├╝r jede Querprofilstation ÔÇ×on the flyÔÇť. Mithilfe des Horizontlinieneditors k├Ânnen nun Linienhorizonte auf der Vorlage der Punktwolke digitalisiert werden.
  4. Bruchkantenerfassung im Lageplan
    F├╝r eine achsunabh├Ąngige Erfassung von Bruchkanten ist die 4-View-Lupe ein bew├Ąhrtes Werkzeug. Es gibt hierbei unterschiedliche M├Âglichkeiten der Herangehensweise. Letztendlich ist das Prinzip aber immer dasselbe: Bruchkanten werden in erster N├Ąherung digitalisiert, anschlie├čend wird die exakte Lage- und H├Âhenbestimmung mittels 4-View-Lupe vorgenommen.

Die Verwendung der 4-View-Lupe eignet sich, so AKG, besonders dort gut, wo es einen permanenten Wechsel der Bestandssituation gibt. Man digitalisiert z. B. als erste N├Ąherung in der Lage auf einem hochaufl├Âsenden Orthophoto und vergibt anschlie├čend eine Zirkah├Âhe. Die exakte Lage- und H├Âhenbestimmung erfolgt dann im Nachhinein in der Lupe selbst (Linieneditor). Aus den Bruchkanten wurden f├╝r jeden Projektabschnitt m├Âglichst gro├čfl├Ąchige, thematisch zusammenh├Ąngende DGM berechnet. Dieses Ziel stellte nach Angaben von AKG eine gro├če Herausforderung dar, da im Basler Verkehrsnetz oft mehrere ├╝bereinanderliegende Ebenen f├╝r Fu├čg├Ąnger, Radfahrer, Stra├čenbahn und Autoverkehr vorzufinden sind.

Blick in den erstellten Bestandstunnel Horburg im Abschnitt Klybeck. Foto: AKG Software Consulting GmbH

Ein Blick in die zu Beginn erfasste Tunnelr├Âhre verdeutlicht die Komplexit├Ąt der erstellten Modelle. Die erzeugten DGM wurden zur Qualit├Ątskontrolle und zur kantonsinternen Ver├Âffentlichung an den GeoViewer-Kartendienst und nach Autodesk BIM 360 ├╝bergeben. Im GeoViewer werden alle bestehenden Grundlagendaten (Kataster, Bestandsvermessungen, Punktwolken, Befahrungsvideos, Rhein├╝berwachung, Geb├Ąudetiefen, Orthophotos, Kanalbestand u. v. m.) zentral in einer Datenbank verwaltet.

Die 3D-Datenbankkomponente macht es zudem m├Âglich, BIM-Modelle zu verwalten und anzuzeigen. Aufgrund eines parallel durchgef├╝hrten Customizing-Projektes konnte auch die bestehende Kanaldatenbank (Oracle) in VESTRA INFRAVISION migriert und daraus Volumenk├Ârper f├╝r Sch├Ąchte und Haltungen erzeugt werden. Zur Darstellung von Bestand und Vorplanung wurden in VESTRA INFRAVISION schlie├člich auch die Planungsentw├╝rfe nachkonstruiert und ebenfalls als Volumenk├Ârper bereitgestellt. (sg)

www.akgsoftware.de