Kurz gefasst
- Ohne gemeinsamen Bezug liegt jeder Scan in seinem eigenen Koordinatensystem. Ein Vergleich zwischen Stichtagen ist dann nicht möglich.
- Festpunkte mit Zielmarken geben diesen Bezug. ZELL Aufmaß misst sie beim Einrichtungstermin mit der scannenden Totalstation Trimble SX12 ein.
- Das Koordinatensystem ist entweder ein Baustellen-System oder das amtliche ETRS89/UTM.
- Jeder Scan beginnt und endet an einem Festpunkt. Freigegeben wird nur, wenn die Restabweichung an den Festpunkten höchstens 3 cm beträgt.
- Wird ein Festpunkt zerstört, messen wir beim nächsten Termin einen neuen ein.
Das Problem ohne Bezug
Ein Handscanner berechnet seine Bahn aus den eigenen Messungen. Das Verfahren heißt SLAM und ist im Beitrag SLAM verständlich erklärt beschrieben. Die Punktwolke, die dabei entsteht, ist in sich stimmig. Sie hat aber keinen Bezug zur Außenwelt. Der Ursprung des Koordinatensystems liegt dort, wo die Aufnahme gestartet wurde. Die Achsen zeigen dorthin, wohin das Gerät beim Start zeigte.
Scannen Sie dieselbe Baustelle eine Woche später noch einmal, starten Sie an einer etwas anderen Stelle mit einer etwas anderen Ausrichtung. Die zweite Punktwolke liegt dann verschoben und verdreht zur ersten. Legen Sie beide übereinander, passt nichts zusammen. Die Wand des ersten Stichtags liegt einen Meter neben der Wand des zweiten.
Man könnte beide Punktwolken nachträglich aufeinander ausrichten. Software findet gemeinsame Flächen und passt sie an. Auf einer Baustelle funktioniert das schlecht. Genau die Flächen, die sich nicht verändert haben, sollen ja gefunden werden. Was sich verändert hat, ist aber der Zweck der Dokumentation. Je mehr Baufortschritt, desto weniger gemeinsame Geometrie. Das Verfahren wird mit jedem Stichtag unsicherer.
Festpunkte mit Zielmarken
Die Lösung ist alt und bewährt. Vermessung arbeitet seit jeher mit Festpunkten: dauerhaft markierte Stellen mit bekannten Koordinaten. Für die Handscanner-Dokumentation setzen wir solche Punkte auf der Baustelle.
Ein Festpunkt besteht aus einer Zielmarke, die der Scanner eindeutig erkennt, und einer dauerhaften Befestigung. Geeignet sind Stellen, die während der gesamten Bauzeit bestehen bleiben: tragende Wände im Treppenhaus, Stützen, Deckenuntersichten in Fluren, fertige Bauteile im Außenbereich. Ungeeignet sind Trockenbauwände, die später verputzt werden, Schalung, Gerüste und alles, was ein Gewerk entfernen wird.
Je Geschoss oder je Abschnitt brauchen wir mindestens drei Festpunkte, besser vier bis fünf. Sie sollen den Bereich umschließen, nicht in einer Linie liegen und von den geplanten Scanrouten aus gut zu erreichen sein. Jeder Festpunkt bekommt eine Nummer, die im Protokoll steht.
Einmessen mit dem Trimble SX12
Beim Einrichtungstermin misst ZELL Aufmaß die Festpunkte ein. Dafür setzen wir die scannende Totalstation Trimble SX12 ein. Sie bestimmt die Koordinaten jeder Zielmarke mit der Genauigkeit einer Totalstation. Das ist deutlich genauer als der Handscanner selbst. Genau das ist der Punkt: Der Bezug muss genauer sein als das, was daran ausgerichtet wird.
Zwei Varianten für das Koordinatensystem stehen zur Wahl:
| Variante | Beschreibung | Geeignet für |
|---|---|---|
| Baustellen-Koordinatensystem | Ein lokales System, das wir beim Einrichtungstermin festlegen. Ursprung und Achsen sind frei gewählt, aber dokumentiert. | Baustellen ohne Bezug zu Nachbargrundstücken oder amtlichen Plänen; Innenräume |
| ETRS89/UTM | Das amtliche Lagebezugssystem. In Berlin und Brandenburg gilt die UTM-Zone 33. Die Höhe wird im amtlichen Höhensystem angegeben. | Projekte, deren Pläne bereits in UTM vorliegen; Außenbereiche mit RTK |
Liegen Ihre Pläne bereits in einem Baustellen-System des Vermessers vor, übernehmen wir dieses System. Dann passen Punktwolke und Planung ohne Umrechnung zusammen. Im Außenbereich kann das Gerät seine Lage zusätzlich über RTK bestimmen. Wie das funktioniert, lesen Sie im Beitrag RTK und SAPOS in Berlin.
Die Einmessung gehört beim Baustellen-Abo zum Einrichtungstermin. Für andere Fälle sprechen Sie uns an.
Beginn und Ende am Festpunkt
Mit eingemessenen Festpunkten läuft jeder Scan nach demselben Muster. Sie halten das Gerät zu Beginn etwa 5 Sekunden ruhig am ersten Festpunkt. Sie gehen Ihre Route, kommen an weiteren Festpunkten vorbei und halten dort ebenfalls kurz. Sie enden am Ausgangspunkt oder an einem anderen Festpunkt.
In der Auswertung erkennt die Software die Zielmarken in der Punktwolke. Sie kennt deren Koordinaten aus der Einmessung. Daraus berechnet sie die Transformation: Verschiebung, Drehung und bei Bedarf eine kleine Maßstabskorrektur. Die gesamte Punktwolke wird in das Koordinatensystem der Baustelle gebracht.
Der Start am Festpunkt gibt der Software den ersten Anker. Das Ende am Festpunkt schließt die Schleife und erlaubt die Korrektur der Drift. Festpunkte zwischendurch verteilen die Restfehler gleichmäßig. Lassen Sie einen Festpunkt aus, fehlt an dieser Stelle die Kontrolle.
Restabweichung: die Freigabegrenze
Nach der Transformation bleibt an jedem Festpunkt ein kleiner Unterschied zwischen der eingemessenen Koordinate und der Position der Zielmarke in der Punktwolke. Das ist die Restabweichung. Sie zeigt, wie gut die Punktwolke zum Bezug passt.
Unsere Freigabegrenze liegt bei höchstens 3 cm Restabweichung an den Festpunkten. Dazu kommen zwei weitere Bedingungen: Der Scan deckt den vereinbarten Bereich ohne Lücken ab, und kein Panorama zeigt eine erkennbare Person. Erst wenn alle drei Bedingungen erfüllt sind, erscheint der Stichtag im Portal.
Wird die Grenze überschritten, gibt es keine Freigabe. Sie erhalten eine Nachricht mit dem Grund und einem Hinweis für den nächsten Scan. Typische Ursachen sind zu schnelles Gehen, ausgelassene Festpunkte, eine Aufnahme ohne Schleifen oder eine verdeckte Zielmarke. Das Protokoll zu jedem Stichtag nennt die Restabweichung je Festpunkt. So sehen Sie, ob die Qualität über die Wochen stabil bleibt.
Warum 3 cm? Die relative Genauigkeit der Punktwolke liegt laut Hersteller typisch unter 1 cm. Dazu kommen Unsicherheiten aus der Erkennung der Zielmarke und aus der Transformation über ein ganzes Geschoss. 3 cm ist ein Wert, der für die Dokumentation des Baufortschritts, für Mengen aus der Punktwolke und für den Vergleich zwischen Stichtagen ausreicht. Für ein verformungsgerechtes Aufmaß reicht er nicht. Das ist eine andere Aufgabe und gehört zu ZELL Aufmaß mit terrestrischen Scannern.
Wenn ein Festpunkt zerstört wird
Auf einer Baustelle wird gebaut. Eine Wand wird verputzt, ein Bauteil wird verkleidet, ein Gerüst wird abgebaut. Trotz sorgfältiger Wahl kann ein Festpunkt verschwinden. Das ist kein Grund zur Sorge, solange genügend andere Festpunkte bestehen.
Mit drei intakten Festpunkten je Bereich lässt sich die Punktwolke weiterhin eindeutig ausrichten. Deshalb setzen wir von Anfang an mehr als drei. Fehlt ein Punkt, melden Sie es uns. Beim nächsten Termin auf der Baustelle messen wir einen neuen Festpunkt ein. Er bekommt eine neue Nummer und wird im selben Koordinatensystem bestimmt wie die bestehenden. Das Koordinatensystem selbst bleibt unverändert. Alle früheren Stichtage behalten ihre Gültigkeit.
Sind in einem Bereich weniger als drei Festpunkte übrig, verschieben wir den Scan dieses Bereichs, bis der Ersatz eingemessen ist. Eine Punktwolke mit unsicherem Bezug nützt Ihnen nichts.
Was das für Ihre Baustelle bedeutet
Festpunkte sind der unsichtbare Teil der Dokumentation. Sie kosten beim Einrichtungstermin ein paar Stunden. Dafür lassen sich alle Stichtage über die gesamte Bauzeit auf wenige Zentimeter genau übereinanderlegen. Ohne sie wären die Scans einzelne Bilder. Mit ihnen werden sie zu einer Zeitreihe.
Für den Soll-Ist-Vergleich sind Festpunkte die Voraussetzung. Das Planungsmodell liegt im Koordinatensystem der Baustelle. Nur eine Punktwolke im selben System lässt sich damit vergleichen. Auch für den dokumentierten Baufortschritt gilt: Vergleichbar ist nur, was denselben Bezug hat.