Die Stadt Essen schafft ein Mobile Mapping Fahrzeug an, bei dem Photogrammetrie, 3D-Laserscanning und Mobile Multisenorik zu einem Gesamtsystem integriert sind. Lieferant ist die Firma AllTerra-Deutschland / Trimble.
Die treibenden Kräfte hinter der Investition (v.l.): Dr. Frank Knospe (Leiter Amt für Geoinformation, Vermessung und Kataster), Dieter Schmitz (Co-Dezernent Geschäftsbereich Umwelt und Bauen) Hans-Jürgen Best (Stadtdirektor) und Rainer Wienke, Leiter Amt für Straßen und Verkehr. Foto: sig Media GmbH & Co. KG
In Sachen Mobile Datenerfassung ist die Stadt Essen ein Vorreiter. Schon vor 16 Jahren beauftragte die Stadt eine Befahrung der Hauptverkehrsstraßen zur systematischen Erfassung von Zustandsdaten der Straßenoberfläche. Nun erweist sich die Ruhrgebietsmetropole ein weiteres Mal als Pionier. Am 15. Mai stellt die Stadt die Beschaffung eines eigenen Messfahrzeugs vor. Damit ist Essen die erste Großstadt Deutschlands, die nicht auf die Beauftragung externer Dienstleister setzt, sondern in das nötige Equipment für die Eigenleistung investiert. Das Amt für Geoinformation, Vermessung und Kataster soll dabei als Dienstleister für andere städtische Ämter fungieren.
Ausschlaggebend für die Idee, ein eigenes Fahrzeug zu beschaffen, waren die Kostenentwicklungen beim Straßenbau bei der Stadt Essen. Die Stadt prognostiziert, dass sich die Systemkosten durch bessere Ausschreibungen, höhere Qualität beim Straßenbau und kürzere Sperrzeiten bereits in zwei Jahren amortisiert haben. Ein Beispiel stach besonders heraus. So hatte eine Straßenerneuerung Probleme bereitet, weil man bei Tiefbauarbeiten auf historische Gemäuer gestoßen war. „Wir hatten zwar zuvor Aufnahmen mit einem Georadar machen lassen, dies jedoch nur an bestimmten Stellen“, berichtet Dr. Frank Knospe, Leiter des Amtes für Geoinformation, Vermessung und Kataster. Die Problemstellen im Untergrund fielen quasi durchs Raster, wodurch ein ungeplanter Kostenanstieg entstand. Somit kam zunächst die Idee auf, ein Georadar auf einem Fahrzeug für die systematische Erfassung einzusetzen, ganz nach dem Vorbild der Straßenbefahrung.
Vor allem forcierte dies die Zusammenarbeit der Ämter. Es entstand eine Kooperation, die im Bereich der Straßenbefahrung in Deutschland in so enger Form selten auftritt. „Somit haben wir einen rekordverdächtigen kurzen Zeitraum zwischen Idee und Beschaffung, ungefähr sechs Monate, realisieren können“, freut sich Schmitz. Für die interne Überzeugung berechnete er in Kooperation mit verschiedenen Ämtern wie etwa auch dem Geschäftsbereich Umwelt und Bauen den Return on Invest. Dieser gab den Ausschlag für die Bewilligung der Mittel. Im Gegensatz zu einer Beauftragung von Dritten für die Vermessungsdienstleistungen liegen für die Stadt Essen die Vorteile auf der Hand. „Das Amt für Geoinformation, Vermessung und Kataster fungiert als interner Dienstleister. „Alle anderen Ämter, allen voran natürlich erstmal das Straßenamt, sind unsere Kunden“, beschreibt Knospe die Aufgabe. Dabei kann die Stadt ohne aufwändige Ausschreibungen die Befahrungen ad hoc durchführen und beliebig verdichten. Dies gilt für zielgerichtete Erfassungen von Teilgebieten genauso wie für die Erfassung innerhalb von vorgegebenen Zyklen, aus denen sich dann sehr belastbare historische Daten ableiten lassen, etwa für die Entwicklung des Straßenzustandes je nach Nutzung der Straßen. Daraus lässt sich eine Informationsbasis aufbauen, aus der wir eine vorausschauende Erhaltungsplanung aufsetzen können, um so die finanziellen Mittel optimal einsetzen zu können“, beschreibt Rainer Wienke, Leiter des Amtes für Straßen und Verkehr.
Die wesentlichen Sensorik-Elemente des Fahrzeug sind 3D-Laserscanning und photogrammetrische Verfahren (Trimble MX8 auf dem Dach) sowie das Georadar am Heck. Fotos: sig Media GmbH & Co. KG
Die Anwendungsvielfalt ist jetzt bereits groß, ob nun die Dokumentation des Straßenraums und der Verkehrsschilder, der Beleuchtungsanlagen oder der Vegetation: Es gibt vielfältige kommunale Aufgaben, die von dem Datenpool rund um die Straße profitieren sollen. „Wir haben einen Lernprozess vor uns, wie man die Daten am besten auswertet, nutzt und in die einzelnen Fachbereiche übergibt, um so den maximale Nutzen zu erzielen“, ist Knospe überzeugt: Eine Lernkurve also, die nicht realisierbar wäre, würden die einzelnen Befahrungen jedes Mal extern beauftragt werden.
Auch in die Datenauswertung hat die Stadt Essen investiert. Zwei junge Mitarbeiter, die sich im Rahmen eines dualen Studiums auf die geodätische Datenauswertung spezialisiert haben, wurden übernommen und sind ab sofort für die Erstellung der Datenprodukte aus den Befahrungsdaten zuständig. Die zerstörungsfreie Erfassung liefert zum Beispiel Informationen zu Asphaltdeckschicht, Binderschicht, Asphalttragschicht und der ungebundenen Tragschicht in Lage und Tiefe, die für Ausschreibungen und die Festlegung von Mengengerüsten genutzt werden können.
Schlüsselübergabe: Volker Wegener (re.) von AllTerra übergibt offiziell den Schlüssel an Oberbürgermeister Thomas Kufen. Foto: sig Media GmbH & Co. KG
So lassen sich etwa Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Straßenoberfläche und des Untergrundes herstellen. Die Einsatzschwerpunkte sollen nach Angaben der Stadt drei Phasen von Bauprojekten betreffen: Umfassende Grundlagen für Ausschreibungsunterlagen, Abnahme von Baumaßnahmen und Prüfen möglicher Gewährleistungsansprüche. „Wir setzen ein systematisches Controlling für Bauprojekte auf, wodurch sich immense Kosteneinsparungen ergeben werden, etwa durch Minderung von Nachträgen und vorausschauende Planung“, sagt Wienke.
Zumal die Stadt Essen in diesem Jahr auch die Erfassung der Straßenzustandsdaten, die bisher ein externer Dienstleister aus Essen durchgeführt hat, von dem Haupt- auf das Nebenstraßennetz erweitert hat, um so für die gesamte Stadt ein systematisches Straßenerhaltungsmanagement zu realisieren. Die dazu notwendige Datenerfassung fällt ab sofort unter die Ägide des Geo-Amtes.
Das Fahrzeug wurde aufgebaut von der Firma AllTerra- Deutschland, einem Vertriebspartner von Trimble, von dem das Kernsystem, ein Trimble MX8, stammt. Das System kann 1.100.000 Laser-Messpunkte in der Sekunde produzieren und nimmt darüber hinaus den gesamten Straßenraum mit Kameras auf, aus denen 360° Ansichten entstehen. In Fahrzeugnähe erreicht man bei Geschwindigkeiten von 50 Stundenkilometern eine Punktdichte von mehr als 1.500 Punkten pro Quadratmeter. So werden Straßenzustand, Rauigkeit, Schlaglöcher, Neigung, Spurrillen, Durchfahrtshöhen und Lichtraumprofile erfasst und stehen zeitnah zur Verfügung. Hinzu kommt die Integration des Georadars, das sich am Heck das Fahrzeug in einem bestimmten Abstand von der Fahrzeugkarosse befindet, damit das sensible Messradar nicht gestört wird. Die Sensorik stammt von dem kanadischen Unternehmen GSSI.
Ebenso geht die Stadt bei der Bereitstellung der Daten innovative Wege. Damit alle Mitarbeiter der Stadt möglichst schnell und einfach auf die Daten zugreifen können, wird die AllTerra-Anwendung Scan2Map eingeführt (siehe Business Geomatics Nr. 2/2017, S.4) . Die bisher in einem Testprojekt aufgenommenen Daten werden bereits auf einem von AllTerra in Deutschland betriebenen Server als Internet- Dienst bereitgestellt. Mitarbeiter könne per Browser auf die Befahrungsdaten zugreifen und dort zum Beispiel einfache Messungen durchführen. „In Sekundenschnelle weiß man zum Beispiel, dass die Ampel 4,06 Meter hoch ist oder die Durchfahrthöhe einer Brücke nur 3,96 Meter”, beschreibt Knospe. Durch Plug-Ins kann die Anwendung auch in verschiedene GIS- und CAD-Systeme integriert werden.