Für jede Messaufgabe das richtige Werkzeug

06.06.2013 | Veröffentlicht in Ausgabe 06-2013

Abb. 1 Es kommt darauf an, was man damit macht: Beim digitalen Aufmaß bestimmt die Messaufgabe das Werkzeug. - © Leica Geosystems — © Leica Geosystems

Abb. 1 Es kommt darauf an, was man damit macht: Beim digitalen Aufmaß bestimmt die Messaufgabe das Werkzeug.

Für die Planung, Energieberatung, Auftragserstellung, Abrechnung oder Gebäudebewirtschaftung werden verschiedene digitale Aufmaßsysteme offeriert. Wie unterscheiden sie sich, was eignet sich für wen und worauf sollte man achten?

Kompakt informieren

Präzises Planen setzt eine exakte Bestandserfassung voraus. Allerdings sind konventionelle Aufmaßmethoden aufwendig und teuer. Eine wirtschaftliche Alternative bieten digitale Erfassungssysteme.
Sie sorgen dafür, dass Aufwand und Fehler minimiert werden, keine Medienbrüche entstehen und Messdaten sofort am PC weiterbearbeitet werden können.
Nicht alle digitalen Aufmaßverfahren sind für den gelegentlichen Einsatz in einem Ingenieurbüro geeignet und jedes Verfahren hat seine speziellen Einsatzbereiche, Stärken und Schwächen.

Jeder misst das Gleiche – und doch braucht jeder andere Ergebnisse: Planer messen Räume und Gebäude auf, um Bestandspläne anzufertigen oder zu aktualisieren. Energieberater erfassen Räume und Hüllflächen, um die Gebäudeenergiebilanz berechnen zu können. Bauleiter prüfen Rechnungen anhand separat oder gemeinsam mit dem Handwerker erstellter Aufmaße. Facility Manager erfassen Geometrie- und Sachdaten von Gebäuden oder technischen Anlagen, um diese effizienter bewirtschaften zu können.

Für jede Aufgabe bieten Hard- und Softwarehersteller die passende Lösung. Sogar mehr oder weniger brauchbare Aufmaß-Apps Abb. 2 gibt es bereits (siehe Info-Kasten). Entsprechend schwer fällt die Auswahl. Hinzu kommt die Vielfalt der Aufmaßverfahren: Es gibt diverse 2D-Aufmaßsysteme, das Tachymetrische 3D-Aufmaß, das 2D- oder 3D-Fotoaufmaß und das 3D-Laserscanning Abb. 10. Was sich wann für wen eignet, hängt davon ab, welche Messdaten man braucht und was man damit vorhat.

Welche 2D-Erfassungssysteme gibt es?

Das Planeraufmaß dient in der Regel der Planerstellung, -aktualisierung oder Bestandsdokumentation. Dafür werden häufig 2D-Erfassungssysteme Abb. 3 eingesetzt, bestehend aus einem Laser-Distanzmesser mit PC-Schnittstelle, der Aufmaßsoftware und einer mobilen Hardware. Ist kein Laser-Distanzmesser vorhanden, können Distanzen auch konventionell mit Bandmaß und Zollstock gemessen und manuell eingegeben werden, was jedoch umständlicher und fehleranfälliger ist.

Das Prinzip der 2D-Erfassung ist einfach: man zeichnet oder wählt eine dem tatsächlichen Grundriss ähnelnde Grundrissform. Danach fragt das System nacheinander alle erforderlichen Maße ab (Wandlängen, Diagonalen und ggf. die Höhe). Aus den gemessenen Wandlängen und den Raumdiagonalen wird ein maßstäbliches Raumpolygon erzeugt. Mehrere Raumpolygone werden über Referenzpunkte verknüpft und sukzessive zu einer Grundriss-Innenkontur zusammengefügt. Die Außenwanddicke wird über Fenster- und Türlaibungen erfasst, sodass eine komplette Grundriss-Skizze entsteht, die anschließend per DXF-Schnittstelle an ein beliebiges CAD-System zur Weiterbearbeitung übergeben werden kann. Neben diesen geometrischen 2D-Aufmaßsystemen gibt es auch mengenorientierte Systeme für die Ermittlung des Umfangs von Bauleistungen (siehe unten).

Vorteile bieten alle rechnergestützten Aufmaßverfahren: Ihre strukturierten Abfragen, teilweise auch Plausibilitätskontrollen, sorgen dafür, dass Aufmaßdaten möglichst vollständig und korrekt sind. Das erspart einen zusätzlichen Vor-Ort-Termin. Ein weiterer Vorteil: während das manuelle Aufmaß mindestens zwei Personen voraussetzt (eine oder zwei Personen messen, eine weitere Person notiert/skizziert), genügt für das digitale Aufmaß in der Regel eine Person. Der entscheidende Vorteil ist, dass Bestandsdaten vor Ort digital erfasst werden. Das erübrigt einen kompletten Arbeitsschritt: das zeitintensive und fehlerträchtige Eintippen der analogen Messdaten in den Bürorechner.

Welche 3D-Erfassungssysteme gibt es?

Bei krummen und schiefen, runden oder frei geformten Räumen und Objekten sowie bei der 3D-Erfassung stoßen 2D-Aufmaßsysteme an ihre Einsatzgrenzen. Für diese Fälle sind Tachymetrische Systeme Abb. 4 besser geeignet. Das sind auf einem Tachymeter (Kombination aus Winkel- und Distanzmessgerät) oder speziellen Aufmaßgeräten basierende Systeme, die Raumkoordinaten wichtiger Punkte eines Raums oder Gebäudes über die Horizontalrichtung, den Vertikalwinkel sowie die gemessene Distanz erfassen.

Aus den per Bluetooth-Funkstandard auf den Mobilrechner übertragenen Messdaten werden unmittelbar vor Ort 3D-Aufmaßskizzen erstellt. Teilweise werden sogar echte 3D-Bauteile eingegeben, sodass unmittelbar beim Aufmaß ein BIM-Gebäudemodell entsteht (BIM: Building Information Modeling; siehe auch: Wege aus der Sackgasse, TGA 08-2012, Webcode 369732).

Für die zwei- oder dreidimensionale Erfassung von Gebäudefassaden, Fassadendetails, -oberflächen und -strukturen sind fotobasierende Aufmaßsysteme prädestiniert. Bei diesem Verfahren werden zum einen durch die Aufnahmeperspektive, teilweise auch durch die Kamerageometrie oder Optik bedingte Bildverzerrungen im Foto, von der Software herausgerechnet Abb. 5. Dazu wird eine Gebäudefassade, eine Innenwand oder ein anderes Objekt, beispielsweise ein Bestandsplan, mit einer Digitalkamera fotografiert. Das Digitalfoto wird anschließend in das Fotoaufmaß-Programm geladen und perspektivisch entzerrt. Anschließend kann es an ein CAD-Programm übergeben, kalibriert und quasi „durchgepaust“ werden. Alternativ lässt sich die Neuplanung einfach über das Foto darüber zeichnen und gemeinsam ausgeben. Mithilfe der Stereofotogrammetrie lassen sich anhand zweier oder mehrerer Fotos auch 3D-Gebäudemodelle generieren Abb. 6.

Laserscanner, quasi die „Königsklasse“ der 3D-Aufmaßsysteme, haben ihre Stärken bei der schnellen Erfassung komplexer Raum-, Gebäude- oder Anlagenstrukturen Abb. 7, bei der Erfassung historischer Gebäudesubstanz oder bei technischen Anlagen (siehe auch: Mit Laserscannern Anlagen erfassen, TGA 06-2009, Webcode 247194). Im Gegensatz zum Tachymetrischen Messverfahren erfasst ein zentral aufgestellter Laserscanner nicht einzelne Messpunkte selektiv, sondern in Sekundenschnelle eine Vielzahl von 3D-Objektkoordinaten in einer „Punktwolke“. Diese aus mehreren Millionen 3D-Messpunkten bestehenden Daten müssen in einem zweiten Arbeitsgang für die weitere Nutzung (CAD-Planung, Simulation, Visualisierung etc.) manuell, respektive halbautomatisch ausgewertet werden Abb. 8.

Wer braucht welches Werkzeug?

Planer müssen vorhandene Planunterlagen überprüfen, aktualisieren und digitalisieren – oder neue Bestandspläne erstellen. Diese werden, gegebenenfalls zusammen mit zusätzlich erfassten Objekt- oder Sachdaten, direkt in ein CAD-System eingepflegt oder per Schnittstelle übertragen. Beim Planeraufmaß reicht die Palette von der alphanumerischen Längen-, Flächen- oder Volumenermittlung, bis zur umfassenden dreidimensionalen Erfassung kompletter Gebäude. Welche der oben beschriebenen Erfassungssysteme dabei zum Einsatz kommen, hängt von der jeweiligen Aufgabenstellung, vom Objekt und den Randbedingungen ab. In Einzelfällen ist auch der parallele Einsatz mehrerer Verfahren erforderlich.

Auch Energieberater kommen um ein präzises Vor-Ort-Aufmaß manchmal nicht herum. Für die Erfassung der Raumgeometrie und der Bauteile bieten sich 2D-Erfassungssysteme an. Den Aufwand für eine präzise Hüllflächenermittlung kann man mit einem fotografischen Aufmaß minimieren, wofür auch spezielle Programme offeriert werden (zum Beispiel: BKI Fotoaufmaß, Foto-Aufmaß Professional etc.): Das Digitalfoto wird im Programm korrigiert, perspektivisch orientiert, kalibriert, ausgewertet und inklusive aller Wand- und Fensterflächen zur weiteren Berechnung an ein Energieberatungsprogramm übergeben.

Für Bauleiter sind vor allem mengen- oder raumorientierte 2D-Aufmaßsysteme interessant. Sie dienen der Erfassung von Längen, Flächen und Volumina mit nachvollziehbarem Rechenansatz, um Rechnungen zu prüfen/ nachzuweisen oder Angebote erstellen zu können. Dabei werden mithilfe einer teilweise REB-konformen Formelsammlung (Regelungen für die Elektronische Bauabrechnung) und eines Aufmaß-Assistenten Flächen und Abzugsflächen alphanumerisch oder skizzenorientiert erfasst. Je nach Anwendungsfall und Programm werden Raumaufmaße, Spaltenaufmaße oder freie Aufmaße generiert. Die gemessenen Werte lassen sich teilweise den Positionen eines Leistungsverzeichnisses zuordnen (zum Beispiel: MWM Piccolo, http://www.mwm.de ), was die Rechnungsprüfung oder LV-Erstellung rationalisiert. Teilweise sind Aufmaßlösungen auch Teil einer mobilen Branchensoftware (zum Beispiel: shm mobil, http://www.shm-software.de ).

Die Besonderheit des Facility-Management-Aufmaßes liegt in der Erfassung und Verknüpfung von Geometrie- und Sachdaten, wobei letztere meist in Form von Raumbüchern erfasst werden. Diese enthalten Angaben zur Fläche, Höhe, zum Bodenbelag, zu Wandoberflächen, Einbauteilen (wie Fenstern und Türen), zu haustechnischen Installationen, zum Inventar und so weiter. Da nur wenige Erfassungssysteme gleichzeitig Geometrie- und Sachdaten in der für das Gebäudemanagement erforderlichen Detaillierung und Struktur erfassen können, ist die Auswahl auf wenige Anbieter, wie http://www.graebert-isurvey.com oder http://www.maxmess-software.de begrenzt. Häufig werden auch spezialisierte Aufmaßdienstleister beauftragt.

Hardware zur Vor-Ort Auswertung

Erst mobile Hardware macht das digitale Vor-Ort-Aufmaß möglich. Dazu gehören vor allem Notebooks, die kompakteren Netbooks, Tablet-PCs, Smartphones, aber auch Laser-Distanzmessgeräte und Digitalkameras. Dank mobiler Hardware und der darauf installierten Aufmaßsoftware erkennt man noch vor Ort, ob alle wesentlichen Messdaten erfasst worden sind. Sind Einzelmaße oder Details unklar, können Fragen unmittelbar am Objekt geklärt werden. Insbesondere wenn sich der Bürositz viele Kilometer entfernt vom Aufmaßobjekt befindet, kann diese Kontrolle Zeit und Kosten sparen.

Kompakte Smartphones haben den Vorteil, dass sie – am Unterarm mit einer speziellen Klettband-Halterung befestigt – beim Aufmaß kaum behindern. Nachteilig ist ihr kleiner Bildschirm. Das Note-/Netbook oder der Tablet-PC leisten, gegebenenfalls mit einem Schulter-/Bauchgurt fixiert, netzunabhängig für drei bis vier Stunden oft bessere Dienste – sowohl bei der Erfassung unmittelbar am Objekt als auch anschließend bei der Auswertung im Büro. Eine wirtschaftliche Alternative zu Bandmaß und Zollstock sind Laser-Distanzmessgeräte. Die Messwerte können zwar auch vom Display abgelesen und eingetippt werden, rationeller und fehlerfreier ist die Messdatenübertragung per Bluetooth Abb. 9. Entsprechende Geräte bieten Leica Geosystems oder Bosch an.

Bei kurzen Distanzen oder beim Detailaufmaß sind Laser-Distanzmessgeräte eher hinderlich. Praktischer sind beispielsweise eine Digitalkamera und ein Zollstock, der gut sicht- und ablesbar ins Bild gehalten wird, wobei Bildauflösungen von mindestens fünf Megapixel und eine gute Kameraoptik Voraussetzung sind. Foto-Handys sind eher eine Notlösung.

So viel Technik gibt es natürlich nicht zum Nulltarif. Wer auf der Baustelle digital aufmessen will, muss aufrüsten und etwas mehr Geld ausgeben als für Zollstock, Bandmaß, Bleistift und Papier. Die Investitionskosten liegen zwischen 1000 und 2500 Euro für einfache 2D-Erfassungssysteme, bestehend aus Aufmaßsoftware, mobilem PC, Laser-Distanzmesser inklusive Bluetooth-Schnittstelle und gegebenenfalls einer Kamera. Für 3D-Aufmaßsysteme muss man zwischen 6000 und 12000 Euro (Tachymetrische Systeme) und zwischen 30000 und 70000 Euro für Laserscanner-Systeme investieren. Fotobasierende Systeme kosten zwischen 500 (einfache Bildentzerrung) und 10000 Euro (Stereofotogrammetrie).

Aufmessen oder aufmessen lassen?

Digitale Aufmaßsysteme Abb. 10 sind keine Universalwerkzeuge und nicht alle Verfahren sind für den gelegentlichen Einsatz in einem Ingenieurbüro geeignet (bzw. refinanzierbar). Kein digitales Aufmaßsystem kann Bauwerke automatisch erfassen. Man kann jedoch den manuellen Aufwand – von der Datenerfassung bis zur Eingabe in ein CAD- oder CAFM-System – erheblich minimieren. Der entscheidende Vorteil ist, dass beim rechnergestützten Aufmaß zugleich gemessen und digitalisiert, teilweise auch unmittelbar dreidimensional konstruiert wird. Die digitalen Messdaten stehen sofort zur Weiterverarbeitung am PC zur Verfügung und ein kompletter Arbeitsgang entfällt: das zeitintensive und fehlerbehaftete Eintippen am PC.

Während sich 2D-Erfassungssysteme und das Fotoaufmaß auch für einen gelegentlichen Einsatz eignen, sind Tachymetrische Systeme und Laserscanner-Systeme schon aus Kostengründen eher als Dienstleistung interessant. Entsprechende Dienstleister findet man über die Regionalsuche von Suchmaschinen, über die Mitgliederverzeichnisse der Vermessungsingenieur-Verbände, teilweise auch auf den Webseiten der Aufmaßsystem-Hersteller.

Wer Aufmaße in Eigenregie realisieren will, muss sich für ein bestimmtes Verfahren und ein konkretes Produkt entscheiden. Dabei sollte man neben den technischen Anforderungen (Messgenauigkeit, Schnelligkeit, minimale/maximale Messdistanz etc.) auch auf praktische Aspekte, wie den Geräteaufwand oder eine einfache Bedienung von Hard- und Software, achten. Muss man sich nämlich nach längeren Anwendungspausen immer wieder neu einarbeiten, ist das wenig hilfreich.

Entscheidend ist aber der Auswertungsaufwand: Je einfacher und schneller man die erfassten Daten in eine für die weitere Planung verwertbare Form bringen kann, desto effizienter und wirtschaftlicher ist das System. Hier unterscheiden sich die Lösungen teilweise erheblich. Während etwa 2D-Aufmaßsysteme oder das Laserscanning nach dem Aufmaß in der Regel einen kompletten weiteren Arbeitsschritt voraussetzen, bei dem Linien, respektive Millionen von Messpunkten mit mehr oder weniger hohem manuellen Aufwand in CAD-Objekte (Wände, Stützen, Decken, Unterzüge, Leitungen etc.) überführt werden müssen, gibt es auch Lösungen, bei denen parallel zum Messvorgang echte CAD-Bauteile eingegeben werden, sodass unmittelbar beim Aufmaß ein sofort verwertbares CAD-Gebäudemodell entsteht (zum Beispiel: http://www.bim-measurement.com oder http://www.phocad.de ). Marian Behaneck

Literatur / weitere Infos (Auswahl)

[1] Cramer, J.: Handbuch der Bauaufnahme. Stuttgart: Deutsche Verlags Anstalt, 1993 (vergriffen)

[2] Donath, D.: Bauaufnahme und Planung im Bestand: Grundlagen, Verfahren, Darstellung, Beispiele. Wiesbaden: Vieweg&Teubner, 2008

[3] Luhmann, T./ Müller, Ch. (Hrsg.): Photogrammetrie – Laserscanning – Optische 3D-Messtechnik, Beiträge der Oldenburger 3D-Tage 2012. Berlin: Wichmann-Verlag, 2012

[4] Wangerin, G.: Bauaufnahme: Grundlagen, Methoden, Darstellung. Wiesbaden: Vieweg, 1992

[5] Wiedemann, A.: Handbuch Bauwerksvermessung: Geodäsie, Photogrammetrie, Laserscanning. Basel: Birkhäuser, 2004

https://www.architekturvermessung.de/ Infos rund um das Bauaufmaß

http://www.bdvi.de Bund öffentlich bestellter Vermessungsingenieure

http://www.laserscanning-europe.com Infos, Service, Produkte

http://www.vdv-online.de Verband deutscher Vermessungsingenieure

http://www.wikipedia.de Suchworte: Aufmaß, Bauaufmaß etc.

http://www.youtube.de Suchworte: Aufmaß, Laserscanning etc.