Der Netzbetreiber NEW Netz verfolgt eine umfassende 3D-Strategie für die Vermessung und Leitungsdokumentation. Zentraler Bestandteil dieser Strategie sind die mit Pix4D erzeugten Punktwolken.
Beispiele für Punktwolken aus dem NEW-Netz. Die Daten werden in einer zentralen Plattform gehostet. Fotos: NEW Netz GmbH
Der regionale Verteilnetzbetreiber kann auf eine lange Tradition der dreidimensionalen Vermessung zurückblicken. Bereits im Jahr 2012 beauftragte der Versorger vom Niederrhein eine Befahrung durch ein Mobile-Mapping-Fahrzeug durch einen externen Dienstleister. 3D-Punktwolken von ausgesuchten Anlagenabschnitten wurden sogar schon vor 2010 per terrestrischem Laserscanner erstellt.
Die langjährigen positiven Erfahrungen mit der Technik führten im Laufe der Zeit zu einem massiven Ausbau der 3D-Datenerfassung. Das langfristige Ziel besteht darin, das gesamte Versorgungsgebiet in 3D abzubilden. Dadurch sollen Planungen beschleunigt und der Außendienst reduziert werden. Damit reagiert der Versorger auch auf den Fachkräftemangel im Bereich Netzmanagement. Versorger sind heute dazu aufgefordert, mit immer weniger Mitarbeitern die gleiche Leistung zu erbringen. „Die Digitalisierung verspricht dabei große Vorteile, vor allem die Verlagerung der Planungsarbeit ins Büro, die Verfügbarkeit der kompletten As-Built-Dokumentation und daraus resultierend weniger Vor-Ort-Termine“, sagt Thorsten Jansen, Gruppenleiter bei der NEW Netz in Geilenkirchen. Vor-Ort-Besuche, händische Aufmaße oder Planungen können so digital und vom Büro aus erledigt werden – und das schnell und zuverlässig. Die Erfahrungen zeigen, wie wertvoll dabei reine 3D-Punktwolken sind. „Die 3D-Punktwolke ist der eigentliche Datenschatz. Sie liefert den höchsten Informationsgewinn und kann je nach Anwendung optimal ausgenutzt werden“, so Jansen.
Als der Versorger im Jahr 2022 ein entsprechendes Instrument suchte, um auch die Hausanschlüsse, die Tiefbauarbeiten und andere lokale, meist unterirdische Teilstrukturen zu erfassen, war demnach ein Instrument gefragt, das nicht nur genaue 3D-Punktwolken erstellen konnte, sondern auch die Möglichkeit bot, daraus maßgeschneiderte, vektorisierte Pläne zu erzeugen. Darüber hinaus sollte die 3D-Punktwolke direkt und effizient in die Workflows des Versorgers eingebunden werden können. NEW hat beispielsweise die Vision, aus der Summe der einzelnen Punktwolken KI-basiert eine möglichst komplette Netzdokumentation zu erstellen.
Flexibler Umgang mit Punktwolken gefordert
Die Software PIX4Dcatch läuft auf einem iPhone, das, mit einem zusätzlichen GNSS-Empfänger, eine genaue Ortung bietet. Foto: Pix4D SA
Die Wahl fiel auf das Programm „PIX4Dcatch” des Schweizer Herstellers PIX4D. PIX4Dcatch ist eine Software, die auf einem iPhone läuft und dieses in ein hochgenaues Vermessungsgerät für 3D-Daten verwandelt. Dazu muss lediglich eine zusätzliche GNSS-Antenne angebracht werden. PIX4D unterstützt alle gängigen Marken; bei NEW kommen Antennen von Emlid zum Einsatz. Über die iPhone-Kamera werden Bilddaten erfasst, aus denen PIX4Dcatch auf Basis eines Photogrammetrie-Workflows 3D-Punktwolken der aufgenommenen Szene erstellt. Die Daten werden in die Cloud hochgeladen und können auf einer PIX4D-Plattform weiterverarbeitet werden.
NEW Netz besitzt die Enterprise-Lizenz von PIX4Dcatch und kann daher die API des Unternehmens nutzen, um die Systemlandschaft zu individualisieren. Damit können Prozesse automatisiert werden, etwa ein automatisierter wöchentlicher Download aller Projekte in die PIX4Dcloud. „Im Unterschied zu anderen Herstellern hat die NEW Netz bei PIX4D den Vorteil gesehen, dass die primäre Punktwolke im Zentrum des Workflows steht und demnach auch langfristig den meisten Nutzen stiften kann”, sagt Jansen.
Heute sind 3D-Punktwolken bei der NEW Netz omnipräsent und werden für verschiedenste Aufgaben genutzt. Der Bestand der bestehenden Infrastruktur wird im gesamten Netz genau vermessen. Bei der Dokumentation und Planung steht etwa die Erfassung von Rohrleitungen im Vordergrund. Die Kollisionsprüfung unterstützt bei der Planung neuer Leitungen oder Anlagen. Die aus den Punktwolken abgeleitete Modellierung bildet die Grundlage für die Erstellung von 3D-Modellen oder BIM-Daten. Befliegungen durch UAV dienen der Thermografie, bei der Solaranlagen geprüft oder Leckagen in Wärmenetzen detektiert werden.
PIX4Dcatch wurde zunächst von der Vermessungsabteilung genutzt
Anders als viele andere 3D-Vermessungstools ist PIX4Dcatch darauf ausgelegt, auch von Laien im Bereich der Vermessung genutzt zu werden. Heute wird die Anwendung bei der NEW Netz jedoch noch vorwiegend von Vermessungsspezialisten genutzt. „Es ist noch wichtig, dass die Qualität der Punktwolken von Spezialisten geprüft und bewertet wird und die Anwendung in der ersten Phase fachkundig gestaltet wird“, so Jansen. Einzelne Bereiche, wie etwa mobile Mitarbeiter aus dem Bereich Abwasser, nutzen das iPhone bereits ausschließlich für Dokumentationen. Langfristig soll die Nutzung durch Vermessungslaien immer mehr erfolgen, gerade um den Herausforderungen des Fachkräftemangels zu begegnen. „Wir sind wie der gesamte Markt in Deutschland und wahrscheinlich auch weltweit mit der Situation konfrontiert, dass es nicht genügend Vermessungsspezialisten gibt, um die notwendigen Arbeiten zeitnah auszuführen“, sagt Jansen. Ziel der 3D-Strategie ist es daher auch, mit weniger Personal eine höhere Effizienz zu erreichen.
Die NEW Netz
Die NEW Netz GmbH betreibt Strom-, Gas-, Trinkwasser- und Straßenbeleuchtungsnetze in West-Nordrhein-Westfalen. Das Versorgungsgebiet umfasst 18 Kommunen. Die derzeit kanpp 700 Mitarbeitenden bewirtschaften eine Netzlänge von ca. 10.000 Kilometern für Strom, 4.100 Kilometern für Gas und 3.000 Kilometern für Trinkwasser, inklusive des dazugehörigen Messstellenbetriebs. Hinzu kommen 2.450 Kilometer Kabel für die Straßenbeleuchtung und 51.000 Beleuchtungsstandorte. Die Abteilung Vermessung & Dokumentation umfasst insgesamt 36 Mitarbeitende, die sich auf drei Unterabteilungen verteilen. Dies sind die Ingenieursvermessung (12 Mitarbeitende), die Leitungsvermessung & Dokumentation (16 Mitarbeitende) sowie das Geodatenmanagement (8 Mitarbeitende).
PIX4Dcatch bietet Vorteile bei der Abrechnung von Tiefbauarbeiten, die sich auf die Volumenberechnung der Erdarbeiten beziehen. In diesem Bereich sind ungenaue Abrechnungen branchenübergreifend üblich, da sich die genauen Mengen nur schwer bestimmen lassen und die Gräben zum Zeitpunkt der Abrechnung wieder verfüllt sind. Anders ist die Situation, wenn eine Punktwolke vorliegt: Aus dieser kann das Volumen eines Grabens genau und ohne viel Aufwand bestimmt werden. „Unsere Bauaufsicht hat erstmals objektive Daten zur Überprüfung der Abrechnungen der Bauunternehmen“, beschreibt Jansen die Situation. Es gebe daher auch viele, die sich diese Form der Transparenz nicht wünschen, aber die Vorteile überwiegen. Die Volumenberechnung ist ohnehin „nur” ein Nebenprodukt einer sauberen, vollständigen und genauen Dokumentation. Im Bereich Abwasser nutzen bereits alle fünf in diesem Bereich tätigen Unternehmen die App für das Einmessen der Hausanschlüsse und die 3D-Erfassung von Schächten.
Vor diesem Hintergrund ist auch zu verstehen, warum die Punktwolke als „Rohdatensatz“ eine so große Rolle spielt. „Dort sind alle Informationen enthalten und man kann nie wissen, in welchen späteren Phasen man welche Informationen daraus noch benötigt. Daher hat die NEW Netz mit 3DPointHub (Hersteller: Point Cloud Technology) eine webbasierte Datenbank aufgebaut, in der alle Punktwolken dauerhaft gespeichert werden. Dort können sie auch visualisiert und ausgewertet werden, beispielsweise für automatisierte KI-basierte Klassifikationen. Das Vermessungsprojekt wird zunächst jedoch auf der PIX4D-Plattform durchgeführt. Die erfassten Daten werden in der PIX4Dcloud hochgeladen und dort ausgewertet, beispielsweise um einen neuen Hausanschluss aufzunehmen. In der PIX4D-Plattform gibt es für NEW derzeit keine Beschränkungen beim Datenvolumen. Anschließend werden die Daten für die GIS-Dokumentation und andere konkrete Verwertungszusammenhänge aufgearbeitet, d. h., die Daten werden vektorisiert, es werden Marker gesetzt oder andere Modellierungen durchgeführt. Nach Abschluss des ursprünglichen Vermessungsprojekts werden die Daten in den üblichen Datenformaten (LAZ, LAS) auf 3DPointHub geladen.
Augmented Reality im Test
Derzeit testet NEW Netz Funktionen aus dem Bereich Augmented Reality für PIX4Dcatch. Dazu entnimmt das Unternehmen Daten zu den Leitungsverläufen aus dem Netzinformationssystem, passt die Höhendaten an und projiziert den Verlauf der Leitungen auf die Smartphone-Ansicht. PIX4Dcatch sorgt dafür, dass die Leitungen an der richtigen Stelle eingeblendet werden. Mit dabei sind Methoden des Geofencings, über das je nach Standort der Nutzenden entsprechende Daten automatisiert aus dem GIS für die mobilen Applikationen bereitgestellt werden. „In einzelnen Projekten arbeiten wir mit dieser Funktion bereits, aber bis zum breiten Rollout fehlen noch einige Entwicklungsarbeiten“, sagt Jansen.