Was ein schlecht strukturiertes Projekt behindert
Ein „Scan-to-BIM“-Projekt verknüpft die Laservermessung mit dem digitalen Modell, das in einer BIM-Umgebung (Building Information Modelling) erstellt wird. Es scheitert selten aufgrund fehlender Daten, sondern vielmehr dann, wenn die beabsichtigten Verwendungszwecke des Modells nicht bereits vor der Vermessung definiert wurden. Diese Bedarfsermittlung hat Vorrang vor allen Überlegungen hinsichtlich Hardware oder Software.
Das Prinzip, das der gesamten Produktionskette zugrunde liegt
Drei Konzepte bilden die Grundlage für die Festlegung des Projektumfangs eines Scan-to-BIM-Projekts und werden häufig fälschlicherweise verwechselt: Messgenauigkeit, LOD und LOI.
Die Messgenauigkeit bezieht sich auf die Toleranz der Punktwolke, ausgedrückt in Millimetern. LOD (Level of Detail) beschreibt die geometrische Genauigkeit eines modellierten Elements. LOI (Level of Information) bezieht sich auf die mit diesem Element verbundenen Daten, wie beispielsweise Material, Abmessungen und Produktreferenzen.
Eine dichte Punktwolke gleicht ungenaue Spezifikationen nicht aus und rechtfertigt auch nicht die detaillierte Modellierung unbedeutender Bereiche, da dies die Durchlaufzeiten verlängert, ohne die Projektentscheidungen zu verbessern.
Bereiten Sie die Vermessung vor, bevor Sie zur Baustelle fahren
Eine effektive Vermessung erfordert Vorbereitungen vor der Ankunft vor Ort. Der Zugang zum Gelände, die Anwesenheit eines Begleiters, der technische Bereiche oder Dachböden zugänglich macht, sowie die Identifizierung von Bereichen, die durch Möbel, Gerüste oder Vegetation verdeckt sind, bestimmen die Anzahl der erforderlichen Vermessungspunkte und die Qualität der endgültigen Ausrichtung.
Die Aufstellstrategie zielt darauf ab, tote Winkel – Bereiche, die von keiner Messstation aus sichtbar sind – zu minimieren und gleichzeitig den Zeitaufwand vor Ort auf ein Minimum zu beschränken. Registrierungsmarken – Kugeln oder Schachbrettmuster, die im Sichtfeld mehrerer Messstationen positioniert werden – erleichtern die Ausrichtung der Punktwolke, wenn die Geometrie des Gebäudes allein nicht ausreicht.
Jede Messstation wird mit ihrer Position, Ausrichtung und dem Erfassungsdatum erfasst, bevor sie in die Gesamtpunktwolke integriert wird. Diese Aufzeichnung ermöglicht es, die Ursache etwaiger Abweichungen zurückzuverfolgen, falls bei einer späteren Überprüfung solche festgestellt werden.
Laservermessung und Erfassung von Punktwolken
Die Vermessung erfolgt mit einem terrestrischen Laserscanner, der an mehreren aufeinanderfolgenden Stationen – gemeinhin als „Setups“ bezeichnet – im gesamten Gebäude positioniert wird. Jede Station erfasst eine lokale Punktwolke.
Diese Punktwolke wird anschließend registriert – das heißt, sie wird mit benachbarten Stationen innerhalb eines gemeinsamen Bezugssystems ausgerichtet –, um eine einzige, zusammenhängende Punktwolke zu bilden, die das gesamte Gebäude abdeckt. Dieser Vorgang bestimmt den gesamten nachfolgenden Arbeitsablauf.
Das Koordinatensystem muss vor der Vermessung ausgewählt werden: entweder ein gebäudespezifisches lokales Referenzsystem oder ein georeferenziertes System, das mit der amtlichen Katastervermessung verknüpft ist. Diese Wahl bestimmt die Abstimmung mit Ingenieurbüros, die auf Tragwerksplanung und MVS (Heizung, Lüftung, Sanitär und Elektrik) spezialisiert sind und häufig in einem für das Projekt gemeinsamen Referenzsystem arbeiten.
Die Messgenauigkeit hängt vom Scannermodell und der Sichtlinie ab. Für ein Gerät wie den Leica RTC360, das mithilfe der LIDAR-Technologie bis zu zwei Millionen Punkte pro Sekunde erfasst, gibt der Hersteller eine Entfernungsgenauigkeit von 1,0 mm plus 10 ppm (d. h. 10 Millionstel der gemessenen Entfernung) an, was einer 3D-Punktgenauigkeit von 2,9 mm bei 20 Metern entspricht.
Je nach Vertragsbedingungen kann die erfasste Punktwolke selbst ein Liefergegenstand darstellen, der in der Regel vor der Modellierung in den Formaten E57 oder RCP bereitgestellt wird.
Zu vermessende Bereiche und Verhältnismäßigkeit des Projekts
Ein verhältnismäßiger Ansatz passt die Anforderungen je nach Bereich, Objekt und Phase individuell an, anstatt einen einheitlichen Detaillierungsgrad (Level of Detail, LOD) auf das gesamte Gebäude anzuwenden. Diese Priorisierung bleibt das direkteste Mittel zur Kostenkontrolle eines Projekts.
Der Detaillierungsgrad hängt vom Verwendungszweck ab, nicht von der Elementkategorie. Eine sanierungsbedürftige Fassade, bei der die Geometrie die Machbarkeit des Projekts bestimmt, erfordert einen hohen LOD, häufig zwischen 300 und 350, ergänzt durch einen LOI, der die Material- oder Produktreferenz nur dann dokumentiert, wenn eine bauliche Entscheidung davon abhängt. Der LOI wird daher unabhängig vom LOD auf Projektbasis festgelegt. Dachböden, sekundäre Technikräume oder sonstige Bereiche, die keiner Umgestaltung bedürfen, können hingegen bei LOD 200 mit einem Mindestmaß an Informationen verbleiben.
Machbarkeitsstudien, die naturgemäß explorativen Charakter haben, erfordern mitunter ein gewisses Maß an Flexibilität und rechtfertigen einen bewusst niedrigen LOD für nicht prioritäre Bereiche, auch wenn dies bedeutet, dass dieser im weiteren Projektverlauf noch verfeinert werden muss.
Modellierung und Detaillierungsgrad (LOD oder LOI)
Bei der Modellierung wird die Punktwolke in parametrische BIM-Objekte umgewandelt – Wände, Decken, Rohrleitungen, Tischlerarbeiten –, von denen jedes eine Geometrie und, je nach angestrebtem LOI, zugehörige Daten enthält.
Bei LOD 200 wird eine Wand durch eine ungefähre Dicke und eine allgemeine Position dargestellt, was für einen Lageplan oder eine Machbarkeitsstudie ausreichend ist. Bei LOD 300 umfasst dieselbe Wand ihre tatsächlich gemessene Dicke, ihre genaue Position sowie etwaige Öffnungen.
Auf LOD 350 umfasst ein Versorgungskanal zudem seine Anschlusspunkte, die für die Abstimmung mit anderen Gewerken vor Baubeginn nützlich sind. Diese Stufe wird in erster Linie zur Erkennung von Kollisionen zwischen Versorgungsnetzen verwendet.
Die Modellierung erfolgt in Revit oder Archicad, je nachdem, welche Software das empfangende Planungsbüro verwendet. Das native Format ist in dieser Phase weiterhin erforderlich, um parametrische Familien und zugehörige Daten zu erhalten; ein neutrales Austauschformat wird in der Regel erst in späteren Phasen des Arbeitsablaufs verwendet.
Die Messgenauigkeit der Vermessung in Millimetern und die Modellierungstoleranz – die akzeptierte Abweichung zwischen der modellierten Geometrie und der ursprünglichen Punktwolke – bleiben zwei unterschiedliche Konzepte. Eine Punktwolke mit einer Genauigkeit von ±3 mm kann mit einer größeren Toleranz modelliert werden, sofern die Projektanforderungen keine höhere Präzision erfordern.
Qualitätskontrolle und Abnahmekriterien vor der Übergabe
Vor der Übergabe wird das Modell Element für Element oder Zone für Zone mit der Ausgangspunktwolke abgeglichen, um zu überprüfen, ob die Abweichung innerhalb der zuvor festgelegten Modellierungstoleranz bleibt. Überschreitet die Abweichung diesen Schwellenwert, wird das betreffende Element vor der Validierung überarbeitet und nicht lediglich markiert.
Bei der Prüfung wird zudem sichergestellt, dass das auf das Modell angewendete Koordinatensystem mit dem zuvor validierten Referenzrahmen übereinstimmt; hierfür wird eine für jeden Bereich repräsentative Stichprobe von Elementen herangezogen. Die Konsistenz zwischen den Gewerken, der Tragwerksplanung, der CVSE und der Architektur wird bereits in dieser Phase überprüft und nicht erst nach der Übermittlung an die Ingenieurbüros.
Die nachstehenden Toleranzschwellenwerte sind Richtwerte und sollten entsprechend den für jeden Bereich vertraglich vereinbarten Vorgehensweisen angepasst werden, da der LOD allein nicht ausreicht, um eine Modellierungstoleranz festzulegen.
| LOD | Typische Modellierungstoleranz |
|---|---|
| LOD 200 | ±15 bis ±20 mm |
| LOD 300 | ±5 bis ±10 mm |
| LOD 350 | ±3 bis ±5 mm |
Diese Prüfung dient der Sicherstellung der Zuverlässigkeit der auf der Grundlage des Modells getroffenen Entscheidungen. Sie garantiert keine absolute Genauigkeit für jedes einzelne Bauelement, sondern lediglich die Einhaltung der für jede Zone festgelegten Grenzwerte.
Erwartete Ergebnisse am Ende des Projekts
Das „Scan-to-BIM“-Projekt schließt mit mehreren unterschiedlichen Ergebnissen ab, von denen jedes einen anderen Zweck innerhalb des Projekts erfüllt.
- Registrierte Punktwolke zur Überprüfung oder nachträglichen Überarbeitung
- BIM-Modell (RVT- oder Archicad-Datei) zur Koordination zwischen den Gewerken
- IFC-Datei, ein herstellerneutrales, interoperables Austauschformat für Büros, die Revit nicht verwenden
- Bestehende Baupläne (DWG) zur Baugenehmigung oder für die Bauausführung
Das von den Behörden geforderte Format variiert je nach zuständiger Behörde und Verfahren; dies sollte vor Vertragsabschluss mit der jeweiligen Behörde abgeklärt werden. In der Praxis wird häufig erwartet, dass Pläne, die zur öffentlichen Anhörung eingereicht werden, im DWG-Format vorliegen, während IFC-Dateien hauptsächlich zwischen Ingenieurbüros ausgetauscht werden, die unterschiedliche Software verwenden.
Aktualisierung des Modells nach der Übergabe
Das „Scan-to-BIM“-Modell endet nicht mit der Übergabe der Dateien. Alle späteren Änderungen am Gebäude – wie beispielsweise eine versetzte Trennwand oder ein zusätzlicher Versorgungskanal – sollten in das Modell integriert werden, damit es eine zuverlässige Referenz für das technische Gebäudemanagement bleibt.
Ohne Aktualisierungen wird die ursprüngliche Punktwolke schnell wieder zur einzigen genauen Informationsquelle über das tatsächliche Gebäude, wodurch das Modell für zukünftige Entscheidungsfindungen unbrauchbar wird. Diese Aktualisierung obliegt in der Regel der technischen Abteilung, die das Gebäude im Tagesgeschäft verwaltet, und nicht dem Auftragnehmer, der die ursprüngliche Vermessung durchgeführt hat.
Festlegung des Projektumfangs vor Beginn der Vermessung
Checkliste zur Festlegung des Umfangs
- Beabsichtigte BIM-Anwendungen (HLK-Koordination, Bauantrag, technische Verwaltung)
- Prioritätsbereiche und Bereiche, in denen ein summarischer Detaillierungsgrad ausreicht
- Für das gesamte Projekt ausgewähltes Koordinatensystem
- Angestrebte LOD- und LOI-Stufen, Zone für Zone
- Verfahren zur Überprüfung des Modells vor der Übergabe
Diese Punkte sollten mit dem Bauherrn, dem Architekten oder dem Generalunternehmer besprochen werden, bevor Termine vor Ort vereinbart werden.
Wichtige Punkte, die vor dem Start eines Scan-to-BIM-Projekts zu beachten sind
Diese Kriterien sollten schriftlich im Vertrag festgehalten und nicht nur mündlich besprochen werden, um spätere Unstimmigkeiten hinsichtlich des genauen Leistungsumfangs zu vermeiden.
AB 3D Scanning erstellt ein Angebot auf der Grundlage der BIM-Anforderungen und der erwarteten Leistungen, wie sie zuvor mit dem Planungsbüro oder dem Architekten festgelegt wurden.