Scan_to_BIM

Scan to BIM, von der Laserscanner-Vermessung bis zum BIM-Modell

Von der Laserscanner-Vermessung über die Punktwolke bis zum BIM-Modell. Die Vorteile von Scan to BIM für Ihre Arbeit

In diesem Artikel befassen wir uns mit Vermessungen mittels Laserscanner, Punktwolken und BIM-Modell; ein Prozess der kurz Scan to BIM bezeichnet wird, sowie der Vorteile die sich durch die Integration dieser neuen Technologien in die Sanierung von Gebäuden ergeben.

Gemeinsam werden wir sehen, wie das 3D-BIM-Modell des zu bearbeitenden Gebäudes ausgehend von der Laserscanner-Vermessung mit SLAM-Technologie, umgesetzt werden kann.

Worum es sich bei Scan to BIM Prozess handelt

Scan to BIM bezeichnet den Erstellungsprozess des BIM-Modells eines Gebäudes oder von einem bestehenden Raum, ausgehend von den aus der Vermessung gewonnenen Daten mit fortschrittlichen Technologien wie 3D-Laserscanning, Structure for Motion und hochauflösender Photogrammetrie.

Das Ergebnis der Vermessung ist die Punktwolke oder das 3D-Mesh, welches als Grundlage für die BIM-Modellierung verwendet werden kann.

Warum man die SLAM-Technologie verwenden sollte

Eine der ersten Aktivitäten, vor dem Beginn eines Eingriff am Gebäude, ist die geometrische Vermessung am Gebäude selbst.

Neben den traditionellen Methoden (Trilateration mit klassischen Methoden, Meter, Disto usw.) gibt es sehr effiziente und schnelle Vermessungstechniken, die es ermöglichen, in wenigen Schritten und mit einer unglaublichen Präzision, ein 3D-Modell des gesamten Gebäudes zu erhalten.

Eine dieser Techniken ist zweifellos die Laserscanner-Vermessung mit SLAM-Technologie, die in der Lage ist, die Umgebung zu scannen, während sich der Vermesser in der Nähe des zu vermessenden Gebäudes bewegt (über 300.000 erfasste Punkte pro Sekunde, bis zu einer Entfernung von 100 m).

Die SLAM-Technologie (Simultaneous Localization And Mapping) ermöglicht es dem Gerät, sich in Abwesenheit eines GPS-Signals, basierend auf den während des Scanvorgangs erfassten Daten, zu orientieren.

In der Tat ist es bei dieser Art von Laserscanner ausreichend, dass der Bediener mit dem Gerät einen bestimmten Raum (sowohl innen als auch außen) begeht, um automatisch die Punktwolke zu erzeugen.

Dieses Vermessungs-Verfahren (Scan to BIM) hat große Vorteile, da es:

  • die Erfassungszeit im Vergleich zu traditionellen Vermessungsmethoden verkürzt;
  • ermöglicht die Vermessung durch einen einfachen Spaziergang zu erzielen;
  • keine besonderen Fähigkeiten oder technischen Kenntnisse seitens des Bedieners erfordert;
  • nur eine Person ausreicht, um auch sehr komplexe Gebäude zu vermessen;
  • die Erkennung sowohl der Außenräumen, als auch der Innenräumen des Gebäudes ermöglicht;
  • über einen sehr hohen Präzisionsgrad verfügt;
  • ermöglicht, in einer einzigen Ortsbegehung alle Daten, die man benötigt zu erhalten, um diese später, im Büro zu bearbeiten und zu analysieren;
  • auch Umgebungen erkennt, in denen das GPS-Signal nicht vorhanden ist;
  • auch bei historischen Gebäuden mit Unregelmäßigkeiten und komplexen Räumen wirksam ist, die mit anderen Methoden nicht erfassbar sind;
  • ermöglicht, auf einfache Weise von der Bestands-Situation zum BIM-Modell zu wechseln.

Von der Laserscanner-Vermessung zum BIM-Modell

Folgend beschreiben wir eine Fallstudie zu einem 3D-BIM-Gebäudemodell, ausgehend von einer mit GeoSLAM durchgeführten Vermessung.

Gebäudevermessung mit GeoSLAM

In der vorliegenden Fallstudie wurde eine Vermessung an einem historischen Gebäude mit GeoSLAM Horizon durchgeführt. Es müssen keine zusätzlichen Geräte vor Ort mitgebracht werden und es ist ein einziger Bediener ausreichend.

Wir starten indem wir den Innenbereich des Gebäudes vermessen.

Sobald das Gerät eingeschaltet ist, gehen wir ganz normal und in einem mäßigen Tempo, wobei wir plötzliche Bewegungen, in jedem zu vermessendem Raum, vermeiden.

In nur wenigen Minuten, der Zeit, die man braucht, um durch das Gebäude zu gehen, haben wir den Vorgang bereits abgeschlossen und den vollständigen Scan der Innenräume erfasst.

Laserscanner-Vermessung für BIM-Modell

Laserscanner-Vermessung für BIM-Modell

Nun könnten wir mit der Vermessung der Fassaden fortfahren.

Im Außenbereich folgen wir nun dasselbe Verfahren wie für den Innenbereich, indem wir entlang der Außenwänden laufen.

Sobald dieser einfache Vorgang abgeschlossen ist, können wir die Scan-Ergebnisse in der Software von GeoSLAM herunterladen.

Wir visualisieren nun die aufgenommene Punktwolke und die Trajektorien des Pfades, die während der Vermessung gefolgt wurde.

Visualisierung der Punktwolke mit Laserscanner, SLAM-Technologie realisiert

Visualisierung der Punktwolke mit Laserscanner SLAM-Technologie realisiert

In kürzester Zeit und mit sehr geringem Aufwand haben wir eine sehr detaillierte und vollständige Punktwolke erhalten. Da wir sowohl die Innen- als auch Außenvermessung durchgeführt haben, verfügen wir bereits über die Wanddicke und alle Informationen, die zur Erstellung der Projektunterlagen notwendig sind. Wir könnten auch weitere Vermessungen vermeiden, da wir bereits über alle erforderlichen Informationen verfügen.

Nachdem wir die Punktwolke erhalten haben, können wir diese in die verschiedenen Standardformate exportieren (.LAS, .LAZ, .E57 usw.) und sie in unsere BIM-Software importieren.

Hochladen der Punktwolke auf usBIM.pointcloud

Bevor wir die Punktwolke in  Edificius (die für die Modellierung verwendete BIM-Software) importieren, laden wir diese in die Cloud der Plattform usBIM hoch. Edificius nutzt alle Vorteile und das ganze Potential der Visualisierung und Archivierung von usBIM, um auch große Punktwolken zu verwalten und die Dateien immer verfügbar zu haben, um diese auch mit anderen Mitarbeitern zu teile.

usBIM.pointcloud bietet eine Vielzahl von Funktionen zur Verwaltung von Punktwolken, direkt online und ohne die Installation von Softwares auf dem PC.

Es ist zum Beispiel möglich:

  • Punktwolken auch großer Dimensionen zu archivieren;
  • Dateien online über einen Browser zu visualisieren, ohne auf dem PC eine spezifische Software installiert zu haben;
  • Daten und Informationen mit allen Teambeteiligen, über einen einfachen Link auszutauschen, ohne große Dateien zu kopieren und duplizieren zu müssen;
  • die Punktwolke direkt online in den Formaten. PTS, .XYZ, .PLY, .E57, .LAS, .LAZ, .XYZCIRN und .ASC zu visualisieren;
  • texturierte Mesh-Modelle direkt mit dem Browser zu navigieren;
  • Messungen am Modell vorzunehmen;
  • verschiedene Dateiformate zu föderieren und verwalten;
  • sofort unendliche Schnitte des Modells zu realisieren;
  • dem Modell weitere Informationen hinzuzufügen.
Punktwolke auf usBIM visualisiert

Punktwolke auf usBIM visualisiert

3D-Modellierung aus Punktwolken mit Edificius

Die Phase der BIM-Modellierung ist dank der Punktwolken-Funktionen, in der Umgebung von Edificius, sehr einfach und schnell.

Aus der Punktwolken-Umgebung von Edificius importieren wir die Vermessung, die wir in usBIM hochgeladen haben, und nutzen alle Funktionen von Edificius, um die von der Laserscanner-Vermessung erzeugten Punktwolken zu verwalten.

Import der Punktwolke in Edificius, der BIM-Software für die Architekturmodellierung

Import der Punktwolke in Edificius

Wir können z.B. an einem beliebigen Punkt, Schnitte der Punktwolke erzeugen, die Sichtbarkeit verschiedener Objekte (Punktwolke, Schnittebenen usw.) und Ebenen verwalten sowie automatische Erkennungsbefehle verwenden, um das 3D-Modell schnell zu erstellen.

Zunächst definieren wir die Ebenen und Höhen der verschiedenen Etagen des Gebäudes.

Auf diese Weise positionieren wir die Punktwolke auf einfache Weise, um sie an unserem Referenzsystem auszurichten. Wir definieren die korrekten Höhen und Koten der verschiedenen Etagen.

Verwaltung der Ebenen der Punktwolke in Edificius – Laserscanner-Vermessung für BIM-Modell

Verwaltung der Ebenen der Punktwolke in Edificius

Es ist auch möglich auf dem Editor des Höhenreferenzsystems zuzugreifen, um weitere Anpassungen entsprechend den speziellen Anforderungen vorzunehmen. Wir verfügen über eine maximale Flexibilität bei der Verwaltung von Ebenen und können sowohl auf der Grundlage der Punktwolke als auch manuell vorgehen, indem wir auf die erkannten Werte eingreifen oder sogar weitere Ebenen hinzufügen, die mit dem Laserscanner nicht erkannt wurden.

Wir können unendliche Schnitte (vertikal und horizontal) erhalten und viele Informationen direkt aus der Punktwolke entnehmen.

Um das BIM-Modell des Gebäudes direkt aus der Punktwolke zu erstellen (Scan to BIM), verwenden wir die automatischen Funktionen von Edificius, Beschleuniger, die es uns ermöglichen, Wände auf vereinfachte Weise ausgehend von der Punktwolke einzufügen.

Wir starten mit der Modellierung der vertikalen Gebäudehüllen, indem wir die Punktwolke als Richtline verwenden. Dann machen wir weiter, indem wir die Gebäudehülle auswählen und auf das Symbol der Punktwolke klicken, um die Automatismen der Software zu nutzen. Es ist ausreichend die Länge der Wand anhand der Punktwolke zu skizzieren und die Ausrichtung, die Dicke, den Querschnitt (konstant oder variabel), den Winkel usw. zu wählen: Die Software erkennt die Länge, Breite und Dicke des Mauerwerks.

Modellierung von vertikalen Gebäudehüllen aus der Punktwolke mit Edificius - Laserscanner-Vermessung für BIM-Modell

Modellierung von vertikalen Gebäudehüllen aus der Punktwolke

Dank dieser Beschleuniger können wir in kürzester Zeit alle Wände nachzeichnen und durch die Auswahl von Objekten aus dem Katalog auch den Wandaufbau und die Materialien bestimmen.

Als nächster Schritt fügen wir auch die Fenster ein.

Wir zeichnen die Breite des Fensters und ein Editor wird automatisch aktiviert, der es uns ermöglicht, das Fenster auf einfache Weise in der richtigen Kote zu positionieren sowie dessen Höhe korrekt anzugeben und ungefähre Werte nach unseren Bedürfnissen zu definieren.

Modellierung der Fenster aus Punktwolken mit Edificius

Modellierung der Fenster aus Punktwolken mit Edificius

Über die Eigenschaften können wir auch den Glastyp, den Rahmen und den Wärmedurchgangskoeffizienten jedes einzelnen Fensters angeben, um ein vollständiges Modell voller nützlicher Informationen zu erhalten.

Über die Eigenschaften können wir auch den Glastyp, den Rahmen und den Wärmedurchgangskoeffizienten jedes einzelnen Fensters angeben, um ein vollständiges Modell voller nützlicher Informationen zu erhalten.

In wenigen Schritten erhalten wir das 3D-Modell, welches die Bestands-Situation des vermessenen Gebäudes originalgetreu wiedergibt.

Mit einer vereinfachten Eingabe konnten wir unser BIM-Modell ausgehend von der Punktwolke erstellen, die wir aus usBIM importiert haben.

3D-Modell erstellt mit Edificius ausgehend von der Punktwolke - Scan to BIM

Scan to BIM: von der Punktwolke zum 3D-BIM-Modell mit Edificius

Mit diesem Modell ist es sehr einfach, alle Ausführungspläne mit Ansichten, Schnitte und 3D-Ansichten zu erhalten sowie statische Renderings, Real-Time Renderings und Videopräsentationen zu erstellen.

Jetzt kann das Modell auch im IFC-Format exportiert werden, um die Zusammenarbeit mit verschiedenen Fachleuten zu erleichtern, die andere BIM-Softwares verwenden.

Edificius ermöglicht auch einen für ACCA optimierten IFC-Export, so dass wir eine IFC-.zip-Datei erhalten, die alle Elemente, Stratigraphien, Typologien der Türen/Fenster und alle Eigenschaften und Merkmale enthält, die wir in Edificius zugewiesen haben.

edificius
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