Digitaler Zwilling

Die Realität exakt digital abbilden

Für Planungen der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) sind oft kleinste bauliche Details entscheidend. Dazu müssen die strukturellen Gegebenheiten vor Ort genau erfasst und dokumentiert werden, um die Maßnahmen dann bestmöglich an die individuellen Bedingungen eines Planungsobjektes anpassen zu können. Dafür waren bisher viele Baubegehungen, eventuelle Nachmessungen und Korrekturen erforderlich, die einen enormen Zeit- und Planungsaufwand bedeuteten.

Mit Hilfe eines neuen Verfahrens der STF Gruppe, dem „digitalen Zwilling“, einer dreidimensionalen Abbildung eines Gebäudes oder der Umgebung aus der realen Welt in die digitale Welt, können die erforderlichen Messungen nun deutlich schneller und effizienter durchgeführt werden – zeitgleich wird dabei die Qualität der Planungen durch detailliertere Messergebnisse gesteigert.

Die Aufnahme eines Gebäudes erfolgt dabei per Laserscanning und 360-Grad-Fotografie. Der Außenbereich und die Umgebung des Objektes werden per Drohne und Bildmessungsverfahren (Photogrammetrie) dreidimensional erfasst. Zur großräumigen Aufnahme von Straßen verwenden die Planer der STF Gruppe ein „Mobile Mapping System“ bestehend aus einer hochauflösenden 360-Grad-Kamera und Sensoren, die auf einem Autodach montiert sind. Die genaue Position der Bilder wird über GNSS-Empfänger sowie inertiale Navigationssysteme (IMU) ermittelt. Hierdurch werden Streckenabschnitte schnell und einfach erfasst, sowie der bauliche Zustand und die Situation von Verkehrsbauwerken ermittelt. Die einzelnen Fotos werden per Software zusammengefügt (Stitching), um daraus 360-Grad-Kugelpanoramen zu erstellen. Durch die Georeferenzierung der Bilder ist eine Verknüpfung mit gängigen Geoinformationssystemen (QGIS, ArcGIS) möglich. Dadurch können die Aufnahmen in bestehende Prozesse und Softwaretools integriert werden. Die raumbezogenen Bilddaten dienen hierbei als aktuelle Planungsgrundlage.

Aus den gewonnenen Informationen werden in einem nächsten Schritt dann je nach Anwendungsfall individuelle Visualisierungen der Projektdaten erstellt. Die Umgebung kann dann als 3D-Ansicht oder virtueller Rundgang betrachtet werden und darin weitere Tools wie Distanzmessungen oder Markieren einzelner Objekte genutzt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Darstellung der Daten im geographischen Kontext auf einer 3D-GIS-Plattform. Hier können 3D-Gebäudemodelle z.B. mit Infrastrukturdaten wie Straßen, Bahnlinien, Leitungen (Strom, Glasfaser, Wasser, Gas) etc. verknüpft und räumliche Analysen durchgeführt werden.

Ein TGA-Projekt der STF Gruppe, welches exemplarisch die Vorteile von digitalen Zwillingen zeigt, ist das Projekt zur Sanierung eines denkmalgeschützten Schlosses in Thüringen. Hier wurden die Gebäude sowohl von innen samt aller Räumlichkeiten per Laserscanning und 360-Grad-Fotografie aufgenommen, als auch von außen per Drohne und Photogrammmetrie dreidimensional erfasst. Bereits vor zwei Jahren wurde die STF Gruppe dort mit der Renovierung der TGA Installation beauftragt. Nun wird auch das restliche Gebäude umfassend saniert. Mit Hilfe der Technik des digitalen Zwillings können neue Anschlüsse an den alten Bestand mühelos überprüft werden. Da sich im Zuge der Baumaßnahmen die Nutzung einiger Räume ändert (beispielsweise wird ein ehemaliger Büroraum nun in Sanitäranlagen umfunktioniert), müssen bauliche Abweichungen für die Architekten berücksichtigt werden. Die dafür relevanten Schnittstellen zwischen IST- und SOLL-Zustand lassen sich im 3D-Modell übersichtlich erfassen.

Während das Schloss im Inneren saniert wird, hat die STF Gruppe bei einem weiteren Projekt für einen öffentlichen Auftraggeber Messungen für einen teilweisen Neubau des Gebäudes durchgeführt. Den Architekten liegt mit den Messergebnissen nun eine detaillierte Vorlage vor, die sie als Entscheidungsgrundlage für die baulichen Umsetzungen verwenden. Das 3D-Modell zeigt nicht nur die innere Ausstattung, sondern beinhaltet auch wertvolle Informationen über die Einbettung des Gebäudes in das gesamte Stadtbild und dient langfristig auch zur Nachverfolgung der Gebäudehistorie.

Dank des virtuellen Zwillings kann neben einer deutlich schnelleren und effizienteren Planungsarbeit auch die Qualität der Planungen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden deutlich gesteigert werden. Durch die schnelle Erfassung von Gebäuden und Umgebungen wird manuelles Messen von Raummaßen hinfällig. Es sind deutlich weniger bautechnische Begehungen nötig – insbesondere in Zeiten der Corona-Pandemie kann so die Infektionsgefahr auf ein Minimum reduziert werden. Die ganzheitliche Erfassung der Objekte erspart zudem die Aufnahme einzelner Fotos und Notizen und ermöglicht eine deutlich schnellere Erstellung von 3D-Modellen für die Planungszwecke.

Diese bieten dank 360-Grad -Aufnahmen einen enorm hohen Informationsgehalt und verbessern das Vorstellungsvermögen von der Situation vor Ort. Unsere Planer können wesentlich detaillierter modellieren und Planungsfehler dadurch minimieren.

Weitere Informationen zu unseren Leistungen im Bereich des Digitalen Zwillings – 360 Grad Aufnahmen finden Sie hier.

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