Tragbare Multisensorsysteme unterstützen effektiv die Erfassung von DB Regio Werken als Grundlage für 3D-Modelle und eine ArcGIS Indoors Integration.
ARC-Greenlab GmbH, Halle 3 | Stand: C3.030
Mit dem NavVis VLX 3 erfasste Punktwolke aus dem DB Regiowerk Neubrandenburg.
Quelle: Fotos: ARC Greenlab GmbH
Im Auftrag der Deutschen Bahn werden seit Ende 2023 von der ARC-GREENLAB GmbH und ihren Partnerfirmen 21 Werkshallen der Regionalbahn in ganz Deutschland mit dem Mobile Mapping System NavVis VLX 3 erfasst. Das Hauptziel besteht darin, 3D-Punktwolken dieser Werkshallen zu erstellen. Insgesamt handelt es sich um die Erfassung einer Fläche von 170.000 Quadratmetern. „Die Durchführung des Projekts stellte ARC-GREENLAB vor einige besondere Herausforderungen. Dazu gehören die Koordination mit den verschiedenen Werksleitern, um geeignete Termine für die Aufnahme zu vereinbaren, sowie die Sicherstellung der Zugänglichkeit zu den Werkshallen während der Aufnahmeprozesse“, sagt Alexander Schulz, Teamleiter Vermessung. Als Endprodukt erhält der Auftraggeber die erstellten 3D-Punktwolken im Koordinatensystem DB REF.
Ganzheitliche Digitalisierung
Dieses Projekt zielt darauf ab, mit dem NavVis-Multisensorsystem eine präzise und umfassende Erfassung der Werkshallen in kürzester Zeit zu ermöglichen. Zunächst war das Hauptziel der Erfassung nur die Erstellung georeferenzierter Punktwolken mit zugehörigen 360° Panoramafotos. Im Projektverlauf kam die Anforderung hinzu, auf Grundlage der erfassten Daten 3D-Bestandsmodelle im Detailgrad LoD 200 zu erstellen. Diese Modelle können anschließend in ArcGIS Indoors überführt werden, um die erfassten Daten effizient zu verwalten und zu nutzen. Die Umsetzung dieses Ansatzes wurde anhand der Werkshalle in Magdeburg beispielhaft getestet.
Vermessungstechniker bei der Erfassung einer Halle mit dem tragbaren Multisensorsystem VLX 3.
Quelle: Fotos: ARC-Greenlab GmbH
Der NaVis VLX 3 ist ein hochpräzises, tragbares 3D-Mapping-System, das im Zuge dieses Projektes für die detaillierte Erfassung der Werkshallen verwendet wurde. Es nutzt vier LiDAR-Sensoren, die eine 360-Grad-Umgebungserfassung ermöglichen, kombiniert mit hochauflösenden Kameras für visuelle Details.
Für die Georeferenzierung werden im Inneren der Werkshalle Passpunkte vermarkt, die über zuvor im Außenbereich eingemessene GPS-Punkte im UTM-System verortet werden können. Die GPS-Punkte werden aus dem inneren der Halle tachymetrisch angepeilt.
Die Passpunkte fließen dann in die Auswertung der Punktwolken ein, sodass die Gebäude an das übergeordnete Koordinatensystem angeschlossen sind. Die erfassten Punktwolken-Daten wurden im Anschluss an den Innendienst für die geplante Erstellung der 3D-Modelle übergeben.
Was schlussendlich in dem 3D-Modell dargestellt werden sollte, war bei Projektbeginn noch nicht vollständig ausformuliert. Die entsprechenden Anforderungen und Lösungswege wurden daher in der Folge gemeinsam von ARC-GREENLAB und den jeweiligen Ansprechpartnern beim Auftraggeber erarbeitet. Aufwand und Nutzen wurden gegeneinander aufgewogen und am Ende stand die Entscheidung vorerst kein semantisches Objektmodell des Projekts zu entwickeln. Hauptaugenmerk sollte die detaillierte geometrische Abbildung aller architektonischen Elemente der Halle sein.
Als grundlegende Genauigkeitsstufe wurde LoD 200 vereinbart, wobei das Modell teils weitreichendere Genauigkeiten aufweist, z. B. bezüglich der verbauten Gleisanlagen. Die Modellierung wurde von einem der Modellautoren von ARC-GREENLAB übernommen. Zum Einsatz kam die Autodesk-Software Revit 2023 für die Erstellung der nativen Revit-Datei und der IFC4-Datei. Das Modell wurde auf 2 cm kollisionsgeprüft, wofür die Autodesk-Software Navisworks 2023 genutzt wurde.
Von Revit zu ArcGIS Indoors
Das DB Regio Werk Magdeburg hat als Ergänzung zur Erfassung und Modellierung der Werkshalle zusätzlich ein Projekt zur Implementierung eines Asset-Tracking-Systems mit ArcGIS Indoors von Esri gestartet. Die digitale Komponentenverfolgung soll dazu beitragen die Verwaltung großer Anlagen zu verbessern, eine effiziente Ressourcennutzung zu gewährleisten und die betriebliche Effizienz aufrechtzuerhalten.
Als Grundlage für den Übergang in die ArcGIS-Welt diente das aus dem Laserscanning erstellte 3D-Modell, welches als Revit-Datei gespeichert wurde. Mithilfe von ArcGIS Pro wurde das Tool „BIM in Indoor-Dataset importieren“ eingesetzt, um das Revit-3D-Modell in das Indoors-Datenmodell zu konvertieren. „Diese Konvertierung war von entscheidender Bedeutung, da sie das Architekturmodell in ein mit dem ArcGIS Indoors-Framework kompatibles Format umwandelte und verbesserte räumliche Analyse- und Indoor-Kartierungsfunktionen ermöglichte“, sagt Janis Müller, Teamleiter GIS.
Nachdem das Indoors-Datenmodell erstellt wurde, kann im nächsten Schritt mithilfe der Indoors-Toolbox ein Routing-Netzwerk in ArcGIS Pro eingerichtet werden. Dieses Streckennetz ist für die Bewältigung des komplexen Asset Tracking des DB Regio Werks Magdeburg unerlässlich.
Die Indoors-Toolbox bietet Werkzeuge zum Definieren von Wegen, zum Einrichten von Barrieren und zum Konfigurieren von Zugänglichkeitsoptionen und erstellt so ein umfassendes Indoor-Routensystem, das die reale Umgebung widerspiegelt. Nachdem das Routing-Netzwerk konfiguriert und überprüft wurde, kann das Routing-fähige Indoors-Modell veröffentlicht werden. Dieser Schritt macht das Modell über ArcGIS Enterprise zugänglich und ermöglicht eine nahtlose Integration mit anderen Esri-Tools und -Anwendungen. Das veröffentlichte Modell dient als Grundlage für die Implementierung verschiedener standortbasierter Dienste, einschließlich des Asset Trackings.
3D-Bestandsmodell im Detailgrad LoD 200 in ArcGIS Pro mit Sicht ins Innere der Werkshalle.
Quelle: ARC-Greenlab GmbH
Echtzeit Asset-Tracking
Um die Echtzeit-Asset-Verfolgung zu ermöglichen, muss noch der ArcGIS GeoEvent Server konfiguriert werden. Der GeoEvent Server ist ein Tool, das Streaming-Daten aus verschiedenen Quellen verarbeitet und analysiert. Für das DB Regio Werk Magdeburg soll es so konfiguriert werden, dass es Daten von Sensoren erfasst, die an Ladungsträgern innerhalb des Werksgeländes angeschlossen sind. „Dieses Projekt für die Deutsche Bahn veranschaulicht das Potential der Kombination fortschrittlicher räumlicher Erfassungstechnologien mit Echtzeit-Datenverarbeitung zur Verbesserung der betrieblichen Effizienz und des Ressourcenmanagements“, fasst Janis Müller zusammen.