Zur Wiederinbetriebnahme der historischen Berliner Siemensbahn hat ARC-Greenlab die Infrastruktur via 3D-Laserscanner vermessen und alle Informationen über ArcGIS GeoBIM zusammengeführt.
3D-Laserscan der Stützen des Stahlviadukts aus verschiedenen Perspektiven. Foto: ARC-GREENLAB GmbH
Das Laserscanning ist insbesondere bei der Vermessung von Infrastruktur eine sehr effiziente Technologie, bei der sich ein Teil des Arbeitsaufwandes in den Innendienst verschiebt. Dass Technik auch kosteneffizient sein kann, zeigt ein anspruchsvolles Vermessungsprojekt in Berlin. Die Hochbahnstrecke der Siemensbahn im Nord-Westen der Stadt wurde von Siemens & Halske als S-Bahn-Strecke gebaut, ist knapp 100 Jahre alt und seit 1980 stillgelegt. Der Streckenabschnitt soll im Zuge des Projektes „i2030“ im Jahr 2029 zum 100. Geburtstag der Siemensbahn wieder in Betrieb gehen. Daher sind Sanierungsmaßnahmen und ein barrierefreier Ausbau der Bahninfrastruktur nötig. Die Planung gestaltet sich als anspruchsvoll, da der zentrale Streckenabschnitt mit einer Länge von 4,5 km unter Denkmalschutz steht.
Im Auftrag der von der Deutschen Bahn beauftragten Ingenieurgemeinschaft Siemensbahn, bestehend aus der KREBS+KIEFER Ingenieure GmbH und der Sweco GmbH, vermisst ARC-GREENLAB das markante historische Stahlviadukt rund um den Haltepunkt Wernerwerk auf einer Länge von 800 m. Auf Basis der Vermessungsdaten entstehen hochdetaillierte 3D-Bestandsmodelle (LOD 400) nach der BIM-Methodik. Dafür müssen die Modelle einzelne detaillierte Bauteile enthalten, die für die Werk- und Montageplanung, zur Fertigung sowie zur Ableitung von Kennwerten ausreichen.
Der Digitale Zwilling bildet die Grundlage für weitere Entscheidungs- und Planungsprozesse im Projektverlauf. Aufgrund des hohen Detailgrads können Kennwerte für die Fertigung von Bauteilen abgeleitet werden, etwa auch eine Kostenfeststellung der benötigten Ressourcen für die Sanierung.
Auf Basis des Projekts wird zudem eine ArcGIS GeoBIM Anwendung mit Verbindung zur Autodesk Construction Cloud (ACC) umgesetzt. Durch diese Verbindung von GIS und BIM können Infrastrukturprojekte in ihren räumlichen Kontext eingebunden werden. „Der ganzheitliche Blick mit ArcGIS GeoBIM ermöglicht allen Beteiligten eine transparentere und effektivere Kommunikation. So können Zeit eingespart, Kosten reduziert und die Nachhaltigkeit von Bauprojekten verbessert werden“, sagt Fabian Götzel, Teamleiter CAD & BIM bei der ARC-GREENLAB GmbH.
Vermessung des Stahlviadukts
Die Vermessungen begannen mit der Erstellung des Festpunktfeldes. Auf dem Boden des Baufeldes wurden alle 40 Meter Passpunkte angebracht und eingemessen. Das oberirdische Festpunktfeld auf den Bahnviadukten wurde dichter gespannt. Die Erfassung der 48 Teile des Stahlvia- dukts wurde mit dem Laserscanner Leica RTC360 ausgeführt und erfolgte sowohl auf dem Viadukt als auch darunter. Jede einzelne Stütze des stählernen Bahnviadukts musste aus sechs verschiedenen Richtungen gescannt werden, da viele zu erfassende Bauteile sonst nicht sichtbar gewesen wären. Zusätzlich wurden Empfangsgebäude und Treppen sowie der Bahnsteig mit Überdachung des Haltepunkts Wernerwerk mit diesem Verfahren erfasst. Insgesamt waren etwa 1.200 Scans nötig.
Mit der Software Leica Cyclone Register 360 wurden Scanner-Standpunkte verknüpft, Punktwolken georeferenziert und Messdaten in einer ReCap Projekt Datei (.RCP-Format) sowie im Leica-eigenen Format (.LGS-Format) exportiert und der Innendienstbearbeitung übergeben. Für die photogrammetrische Erfassung aus der Luft kommt die Drohne DJI Phantom 4 RTK zum Einsatz. Die Kabel- sowie Abwasserschächte wurden mit dem Tachymeter Leica TS16 vermessen. Die Auswertung der Tachymeterdaten erfolgte mit der Vermessungssoftware gl-survey von ARC-GREENLAB.
Hochdetaillierte BIM-Modelle
Im nächsten Schritt modellierten die technischen Zeichner mit dem Programm Revit 2022 Digitale Zwillinge der 8 bis 29 m langen und eingleisigen Bahnviadukte mit zwei Richtungsfahrbahnen auf Grundlage der Vermessungsdaten. Alle Bauteile wurden dabei akribisch mit dem Detailierungsgrad LOD 400 nach- gebildet. Die Besonderheit der Modellierung lag in der Idealisierung von Länge und Höhe der Eisenbahnviadukte, da sich der Stahl in den knapp 100 Jahren verformt hat. Zudem sind viele Bauteile direkt an den Stützenfußpunkten schwer einsehbar.
Parallel zur Modellierung wurde eine Dokumentation von Deformationen angefertigt und eine Kollisionsprüfung durchgeführt. Die fertigen 3D-Bestandsmodelle wurden dem Auftraggeber als IFC-Datei zur weiteren Planung bereitgestellt.
Übersicht für alle
Mit der Fertigstellung der 3D-Bestandsmodelle stehen die Grundlagen für eine ArcGIS GeoBIM-Anwendung bereit. Zunächst werden die Daten in ArcGIS Pro aufbereitet und anschlie- ßend in ArcGIS Online veröffentlicht. Im nächsten Schritt wird dort ein ArcGIS GeoBIM Projekt aufgesetzt und die projezierten und georeferenzierten Revit- und CAD-Dateien in eine Szene importiert.
Aus den Revit-Dateien werden Gebäude-Szenen-Layer-Pakete (.slpk) erstellt. „Um den räumlichen Kontext besser zu verstehen, wird eine Karte mit projektrelevanten Geodaten wie Flächennutzungsplänen, Bebauungsplänen, einem digitalen Geländemodell, 3D-OpenStreetMap-Daten, Projektplänen und ALKIS eingerich- tet“, sagt Janis Müller, Teamleiter GIS bei der ARC-GREENLAB GmbH.
Letztendlich ist das Projekt mit allen relevanten Daten in die ArcGIS GeoBIM Anwendung integriert und zur Verwendung bereit. Mit dem ArcGIS GeoBIM Viewer können sich alle Beteiligten eine Übersicht zum Projekt verschaffen. „Es wird schnell ersichtlich, wo die zu modellierenden Abschnitte liegen“, so Müller. Der Editor von ArcGIS GeoBIM dient zum Informationsaustausch. Anhand von vorgefertigten Notiz-Layern können Kommentare erstellt und Dokumente wie PDFs, Fotos, ZIP-Dateien und weitere angehängt werden.
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