Bauwerke digital erfassen – aus Fotos werden präzise 3D-Modelle
4K-Fotos aus unterschiedlichen Perspektiven bilden die Basis einer photogrammetrischen Berechnung. Das Zusammenspiel aus professionellen RTK-Drohnentechnik, überdurchschnittlicher Hardwareleistung und diversen Softwaremöglichkeiten, entsteht ein digitales Abbild Ihres Bauwerkes. Bild ist KI genriert!
Für wen ist eine Photogrammetrie eigentlich sinnvoll?
Im Prinzip für alle, die ohne Einwirkung in das Gebäude den aktuellen Istzustand hochauflösend erfassen möchten, Maße entnehmen wollen und in der Projektvorbereitung mit anderen Projektbeteiligten über den aktuellen Zustand sprechen wollen, ohne jeweils zum Bauwerk fahren zu müssen. Eine Absprache mittels Viewer (3D Mesh) bringt enorme Vorteile. Aber auch die resultierende Punktwolke bildet die Basis für Planableitungen und Maßentnahmen. Der riesige Vorteil ist, dass man das Gebäude "vermessen" kann, ohne dass sich Personen in Gefahr bringen müssen oder Preisintensiv Krane oder Gerüste aufgestellt werden müssen.
Welche konkreten Vorteile habe ich durch die Photogrammetrie?
1. Komplexe Strukturen und große Flächen können in verhältnismäßig kurzer Zeit erfasst und später im Backoffice ausgewertet werden. 2. Die Erfassung ist Großflächig, somit mit Kontext und nicht nur punktuell 3. Bei guter Planung und ggfls. Passpunkten sind sehr hohe Genauigkeiten erreichbar. Diese ist ausreichend für typische Bau-, Erd- und Bestandsvermessungen. 4. Es ist möglich georeferenzierte Orthofotos zu erstellen sowie 3D Modelle in hoher Detailauflösung für Inspektion und Planung 5. Gefahrstellen können sicher erschlossen werden. Niemand muss mehr unnötig aufsteigen auf Türme oder Dächer um eine Sichtung vorzunehmen 6. Unnötige Kosten für Gerüste oder Krane sowie Sicherungsposten entfallen für den Flug. 7. Es gibt keine Berührungen mit dem Baukörper.
Wie funktioniert eigentlich die Photogrammetrie?
Die schematische Darstellung zeigt neun Einzelaufnahmen, die mit einer Bildüberlappung von etwa 70 % angeordnet sind. Jede farbige Fläche steht für ein Foto, die Nummern 1 bis 9 kennzeichnen die jeweiligen Bildpositionen. In der Mitte entsteht ein Kernbereich, der von allen neun Bildern vollständig überdeckt wird – dort liegt eine 100 %ige Überlappung vor. Diese Anordnung verdeutlicht, dass eine hohe Überlappung notwendig ist, damit jeder Punkt im Objektbereich in mehreren Bildern sichtbar ist und von der Photogrammetrie‑Software sicher erkannt und ausgewertet werden kann. Aus Qualitätsgründen planen wir unsere Flüge mit einer noch höheren Bildüberlappung und arbeiten in der Praxis mindestens mit 80 % Überlappung in Flug‑ und Quer‑richtung. Dadurch verbessern sich Stabilität, Genauigkeit und Vollständigkeit der resultierenden Punktwolken und 3D‑Modelle insbesondere in komplexen Bereichen. Zudem fliegen wir so oft wie möglich im Oblique Mode. Dies bedeutet das die Kamera in eier geplanten Route (spezielle Kategorie) auch bilder in Neigung nach links und rechts erstellt und so die perspektivische Ansicht verbessert und die Details in der Schräge stärkt. Wir beschrieben geht das allerdings nur in der "spezielle Kategorie", da in der offenen Kategorie keine autonomen Flüge erlabt sind.
Worin unterscheiden sich eignetlich das klassische GPS (GNSS) Signal von dem viel erwähnten RTK Signal?
Die meisten klassischen Drohnen orientieren sich entweder gar nicht in der Umwelt (klassische Spielzeugdrohnen), optisch oder sogar per GPS bzw. GNSS. Dies ist für die meisten Anwendungen in Bereichen wo man einfach nur Fun haben möchte oder Fotos für ne Feier macht ggfls sogar ein Video dreht, völlig ausreichend. Auch kleine Dächer, die ein Dachdecker oder PV Installateur mit solchen Drohnen befliegt sind einigermaßen maßhaltig. Allerdings muss man wissen, dass die GPS (GNSS) Positionierung die Drohne "nur" auf etwa 2-4m je Achse positioniert. Was bei der Nachberechnung zu immensen Störungen oder gar Fehlern führen kann. Das benannte RTK-Signal ist ein hochgenaues Vermesser Signal welches ein kostenpflichtiger Sonderdienst ist und auf den Drohnen mindestens ein spezelles RTK Modul erfordert. Unsere M4 Serie verfügt über 1 Modul, die Matrice 350 verfügt bereits über 2 Module im die Position noch genauer bestimmen zu können. Und genau heißt in diesem Fall eine Positionsgenauigkeit in der Luft von etwa 10cm in jeder Achse! Dies ist ein himmelweiter Unterschied und ermöglicht dem Piloten und Auswerter auch im Nachgang eine relativ genaue Georeferenzierung. Je nachdem in welchem Koordinatensystem geflogen wird. Wir fliegen unsere Projekte in der Regel in folgenden Koordinatensystemen: Einstellung horizontaer Bezugspunkte: ETRS / UTM Zone 32 N Einstellung vertikaler Bezugspukte: DHHN2016 Der Geoid wäre noch egönzbar falls definiert. Somit können wir auch auf Passpunkte vom Vermessern zurückgreifen die entweder im selben System unterwegs sind oder wir switchen auf ein anderes System, sofern bekannt. Dann lassen sich auch Puntwolken die terrestrisch erstellt wurden (mit Passpunkten) mit der Drohnenbefliegung zuverlässig verknüpfen.
Wie sieht Photogrammetrie in der Praxis aus?
Von der Brückeninspektion bis zum 3D-Modell einer Halle – wir zeigen Ihnen, was mit unseren Drohnendaten wirklich möglich ist. Hier am Beispiel eines historischen Gebäudes. Von links nach rechts sehen Sie zunächst 3 Einzelbilder. Das 4. ist das hochauflösende Mesh und das 5. Bild ist die entsprechende Punktwolke.
Der ROI der Punktwolke oder des Mesh bei ScanKon Solutions
Der Return on Invest der Photogrammetrie setzt dann ein, wenn die Einsparungen bei Vor‑Ort‑Zeit, Rüstaufwand und Folgeterminen größer werden als der zusätzliche Aufwand für Flugplanung, Datenauswertung und Software. Je größer und komplexer das Objekt und je häufiger Daten benötigt werden, desto früher wird dieser Punkt erreicht. Grundlogik für den Auftraggeber Einmaliger Mehraufwand Photogrammetrie verursacht initial mehr Aufwand: Flugplanung, ggf. Genehmigungen, Drohneneinsatz, Bildverarbeitung und Modellierung. Dem stehen geringere Zeiten auf der Baustelle und weniger körperlich aufwändige Arbeiten (z. B. Leitern, Gerüste) gegenüber. Einsparung vor Ort Bei klassischen Aufmaßen dominiert die Vor‑Ort‑Zeit: Laufwege, Ansetzen des Messgeräts, mehrfache Kontrolle, Fotodokumentation. Mit Photogrammetrie wird die Datenerfassung stark komprimiert – meist ein kurzer, strukturierter Einsatz – und der Rest passiert im Büro. → Wirtschaftlich wird es, wenn die eingesparte Vor‑Ort‑Zeit den zusätzlichen Auswertungsaufwand mindestens ausgleicht. Vermeidung von Zusatzterminen Klassische Aufmaße liefern genau die Punkte, die gemessen wurden. Wenn später Fragen auftauchen oder weitere Details benötigt werden, ist häufig ein erneuter Termin nötig. Photogrammetrie erzeugt dagegen einen vollständigen Bild‑ und 3D‑Datensatz. Zusätzliche Maße, Ansichten oder Detailpläne können im Büro nachgezogen werden. → Der ROI tritt sehr früh ein, sobald mindestens ein zusätzlicher Vor‑Ort‑Termin entfällt. Mehrfachnutzung des Datensatzes Ein photogrammetrischer Datensatz kann für mehrere Zwecke verwendet werden: Grundrisse, Schnitte, Fassaden, Dachaufmaß, Volumen, Visualisierungen, Dokumentation. Beim klassischen Aufmaß müssten für diese Leistungen teils separate Messungen oder zusätzliche Fotoreihen durchgeführt werden. → Je mehr Leistungen aus einem Datensatz generiert werden, desto stärker sinken die Kosten pro Nutzung. Wann ist Photogrammetrie typischerweise wirtschaftlicher? Bei größeren oder komplexen Objekten Ab einer gewissen Gebäude‑ oder Flächengröße kippt die Bilanz: Das händische Vermessen kostet überproportional Zeit, während die Drohne in ähnlicher Einsatzdauer sehr viel mehr Fläche und Details erfasst. Bei komplexen Dach‑ und Fassadenformen Viele Dachflächen, Gauben, Anbauten und unübersichtliche Fassaden erfordern beim klassischen Aufmaß viele Einzelschritte und Kontrollmessungen. Photogrammetrie bildet diese Komplexität in einem Schritt ab und reduziert Messfehler durch Vergessen einzelner Punkte. Bei wiederkehrenden Projekten oder Monitoring Wenn der Auftraggeber regelmäßig Bestandsdaten, Baufortschrittsstände oder Veränderungen dokumentieren muss, amortisiert sich der Aufbau eines Photogrammetrie‑Workflows schnell. Wiederholbefliegungen kosten deutlich weniger Vorbereitungszeit als immer wieder neue klassische Aufmaße.
Photogrammetrie schön und gut. Aber warum soll ich nicht einfach meinen LiDAR Scanner auf meinem Stativ nehmen?
Eine gute Frage. Wir stellen diese einmal gegenüber und gleidern in 2 Gruppen. Gruppe 1: Vorteile der Drohnen‑Photogrammetrie (Außenbereich) Vorteile Große Flächen in kurzer Zeit Fassaden, Dächer und Umgebung können in wenigen Flugminuten vollständig erfasst werden; der Aufwand für viele terrestrische Scanner‑Standpunkte entfällt. Erreichbarkeit und Sicherheit Hoch gelegene oder schwer zugängliche Bereiche (Dächer, Attiken, Höfe, Innenhöfe, steile Geländesprünge) werden ohne Gerüst, Leiter oder Hubsteiger dokumentiert; das reduziert Risiken und Rüstkosten. Fotorealistische Darstellung Die aus den Bildern erzeugten Punktwolken und Orthofotos sind farbig und texturiert; Risse, Verfärbungen oder Materialwechsel sind direkt sichtbar und können visuell interpretiert werden. Hohe Punktdichte und vollständige Hülle Aus vielen überlappenden Bildern entstehen sehr dichte Punktwolken, die komplette Gebäudehüllen inklusive Umfeld abdecken – geeignet für Orthofotos, Hüllflächenmodelle und 3D‑Visualisierungen. Geringerer Geräteeinsatz vor Ort Ein Pilot mit Drohne ersetzt viele Umsetzungen eines terrestrischen Scanners; die Hauptarbeit verlagert sich in die Auswertung im Büro. Nachteile Abhängigkeit von Licht und Oberfläche Schlechte Lichtverhältnisse, starke Schatten oder homogene, reflexionsarme Oberflächen (z. B. einfarbige WDVS‑Flächen) können die Bildauswertung erschweren. Geringere metrische Präzision im Detail Fotogrammetrische Außenaufnahmen erreichen typischerweise Zentimeter‑Genauigkeiten; für millimetergenaue Detailaufmaße (Profile, Ornamente) ist der terrestrische Laserscan im Vorteil. Genehmigungen und Flugrestriktionen Drohneneinsätze unterliegen Luftraum‑, Datenschutz‑ und Sicherheitsauflagen; in engen Innenstädten, in Flughafennähe oder bei strengen Eigentümerauflagen kann der Einsatz eingeschränkt oder unmöglich sein. Hoher Rechenaufwand Die Bildverarbeitung zu Punktwolken und Meshes benötigt deutlich mehr Rechenzeit als die Generierung einer Laserscan‑Punktwolke; Projektlaufzeiten können dadurch steigen, wenn keine passende Infrastruktur vorhanden ist. Gruppe 2: Vorteile des terrestrischen Laserscans (Außenbereich) Vorteile Höhere metrische Genauigkeit Terrestrische Laserscanner erreichen im Außenbereich Einzelpunktgenauigkeiten im Millimeter‑ bis niedrigen Millimeterbereich; das ist vorteilhaft für präzise Fassadendetails, Anschlussgeometrien und Scan‑to‑BIM‑Workflows. Unabhängiger von Licht Der Scanner arbeitet aktiv mit Laser; er ist weniger abhängig von Tageslicht und kann auch bei schlechten Lichtverhältnissen oder nachts eingesetzt werden. Direkt nutzbare Punktwolke mit geringerer Prozessierungszeit Die Punktwolke entsteht nahezu in Echtzeit aus den Messungen, die Nachbearbeitung bis zur registrierten Punktwolke ist vergleichsweise schnell. Gut für detailreiche Strukturen in Bodennähe Komplexe Fassadendetails, Vorsprünge, Innenecken und Bereiche in Fußgängerhöhe lassen sich aus kurzer Distanz sehr dicht und präzise erfassen – insbesondere in Kombination mit Innenraumscans. Nachteile Begrenzte Reichweite und Abschattung Hohe Gebäude, Innenhöfe und abgeschattete Dachbereiche können vom Boden aus nur eingeschränkt erfasst werden; es entstehen Abschattungen und „Löcher“ in der Punktwolke, wenn keine ergänzende Perspektive (z. B. Drohne) genutzt wird. Mehr Standpunkte und längere Präsenz vor Ort Für die vollständige Erfassung eines Gebäudes sind viele Scanner‑Positionen notwendig; das führt zu längeren Zeiten vor Ort, insbesondere bei engen Bebauungssituationen. Kein oder nur begrenzter Fotorealismus Standard‑Laserscans liefern zunächst farblose Punktwolken; für farbige Darstellungen muss zusätzlich fotografiert oder ein Color‑Scanner genutzt werden, was den Aufwand erhöht. Zugangskonflikte und Rüstaufwand Für bestimmte Perspektiven sind Betriebsflächen, Nachbargrundstücke oder Verkehrsflächen zu betreten und ggf. zu sperren; in hoher Lage (z. B. Dachkanten) sind zusätzliche Steiger oder Gerüste erforderlich.
Fazit: So nun haben wir Ihnen viele Informationen an die Hand gegeben und hoffen Ihren Wissensstand für die Photogrammetrie bereichert zu haben. Sollten Sie dennoch einen Fehler entdecken, freuen wir uns über Ihren Hinweis. Niemand ist fehlerfrei. Wir haben allerdings nach bestem Wissen und Gewissen diese Auflisteung erstellt. Also, sofern Sie ein entsprechendes Projekt für uns im Hinterkopf haben, schreiben Sie uns einfach oder rufen Sie Herrn Schauneweg einfach kurz an. Viele Punkte lassen sich auch am Telefon schnell klären. In diesem Sinne. Wer vorausschauend befliegt, spart nach hinten raus potentiell viel Geld und Zeit. Hinweis: Das oberste Bild ist KI generiert. Alles Ander ist selbst erzeugt oder reale Bilder / Berechnugen.