Bauingenieurwesen
Vermessungsgebiet
30.10.2018

Studiengang

Allgemeiner Ingenieurbau (M.Eng.)

Projektbeschreibung

Um ein Unternehmen gegen den stetig vorhandenen und immer größer werdenden Wettbewerbsdruck zu rüsten, wird es zunehmend notwendig die Unternehmensstruktur prozessorientiert zu organisieren und über Analysen und ständige Optimierungen die Effizienz der einzelnen Vorgänge hoch zu halten. Auch das Aufgabengebiet der Vermessung unterliegt dabei einem ständigen Wandel durch fortlaufende Verbesserung. So hat sich in den letzten Jahren neben der konventionellen, terrestrischen Vermessung die luftgestützte Vermessung mithilfe von UAVs (unmanned aerial vehicle – unbemanntes Luftfahrzeug) als eine konkurrenzfähige Methode etabliert. Im Zuge ihrer Masterarbeit war es nun für die beiden Studierenden Stefan Feuerer und Tobias Stegmaier die Aufgabe, für diesen noch verhältnismäßig neuen Workflow einen Prozess zu entwickeln, diesen zu analysieren und zu optimieren, um im Anschluss das Prozessmodell in die Prozessstruktur eines Unternehmens integrieren zu können.

Beteiligte Personen

  • Prof. Dr.-Ing. Reinhold Weber (Betreuer)
  • Stefan Feuerer (M3)
  • Tobias Stegmaier (M3) 
 

UAV-basierte Photogrammetrie
Bei der luftgestützten Vermessung werden Mengen über photogrammetrische Berechnung ermittelt. Das UAV befliegt dabei eine vorgegebene Fläche, währenddessen die montierte Kamera Bildaufnahmen mit vordefinierten Abstand und Überlappung erstellt. Die eingesetzte Photogrammetriesoftware errechnet im anschließenden Post-Processing aus den einzelnen Aufnahmen eine Punktwolke, welche die Oberfläche des beflogenen Gebiets mit hoher Genauigkeit abbildet. Zur Georeferenzierung der Ergebnispunkte werden eingemessene Passpunkte in den Aufnahmen benötigt, deren Standorte zuvor durch GNSS-Einmessung ermittelt wurden. Mithilfe dieser bekannten Standorte auf den Bildern, kann die Punktwolke in das gewünschte Koordinatensystem transformiert werden, wodurch alle zugehörigen Punkte absolute Lage- und Höhenkoordinaten erhalten. Aus dieser Punktwolke kann im Anschluss ein Digitales Geländemodell erzeugt werden, womit verschiedenste Flächen oder Massen zur weiteren Nutzung ermittelt werden können.

Passpunktzuordnung in der Punktwolke
Passpunktzuordnung in der Punktwolke
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
 

Prozessmanagement
Zur Aufstellung des bauindustriellen Vermessungsablaufs in Form eines Prozessmodells, wird die derzeitige, sich in der Testphase befindliche Vorgehensweise der luftgestützten Photogrammetrie betrachtet, analysiert und hinsichtlich Schwachstellen untersucht.

Schematische Darstellung des Prozessmodells
Schematische Darstellung des Prozessmodells
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
 

Prozessoptimierung
Die festgestellten Defizite können sowohl technischer Natur sein, beispielsweise Probleme mit der Flugzeit des Fluggeräts oder zu langen Rechenzeiten, als auch Schwachpunkte im Arbeitsablauf bedeuten. Um die Effizienz des derzeitigen Ablaufs zu steigern, werden diese Punkte einer Optimierung unterzogen und als künftige, verbesserte Vorgehensweise in standardisierter Form in die übergeordnete Prozesslandkarte des Unternehmens integriert.

Untersuchung der Auswirkung von erwärmten Akkus auf die Flugzeit:

 
Untersuchung der Auswirkung von erwärmten Akkus auf die Flugzeit
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
Untersuchung der Auswirkung von erwärmten Akkus auf die Flugzeit
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
 

Gegenüberstellung verschiedener Vermessungsmethoden
Vergleichend werden der UAV-Mengenermittlung die konventionellen Vermessungsmethoden am Beispiel einer GNSS-Aufnahme gegenübergestellt. Hierbei kommt es vor allem auf die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bestehend aus Kosten- und Zeitaufwandsevaluierung sowie die jeweilige erreichbare Genauigkeit an.

Vergleich der digitalen Geländemodelle:

 
luftgestützte Vermessung
Luftgestützte Vermessung
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
satellitengestützte Vermessung
Satellitengestützte Vermessung
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
 

Eingliederung in die BIM Soll-Prozesskette
Um die für den flächendeckenden Einsatz aufbereitete Vermessungsmethode zukunftsfähig zu gestalten, ist die Eingliederung in die geplante BIM (Building Information Modeling) Soll-Prozesskette Teil der Abhandlung. Anhand der definierten Anwendungsfälle werden Eingliederungsmöglichkeiten in die BIM-Methodik aufgezeigt.

 
 Impressionen eines beflogenen Steinbruchs
Impressionen eines beflogenen Steinbruchs
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
 3D_Ergebnismodell des beflogenen Steinbruchs
3D-Ergebnismodell des beflogenen Steinbruchs
(Bild: Stefan Feuerer/Tobias Stegmaier)
Verwendeter Multikopter Microdrones md-1000
Verwendeter Multikopter Microdrones md-1000