An besonders komplexen Objekten können Drohnen in der Vermessung ihre Stärken ausspielen. Aber auch für vermeintlich unkomplizierte Vermessungsaufgaben sind Drohnen oft die bessere Wahl, durch einen sicheren Betrieb, hohe Zeit- und Kosteneffizienz sowie zuverlässige und exakte Ergebnisse.
1 Wie funktionieren Drohnenvermessungen?
Drohnenvermessungen können sowohl mit Kamera- als auch mit Laserdaten durchgeführt werden. Ziel ist jeweils das Erzeugen einer Punktwolke, aus der ein texturiertes 3D-Modell des beflogenen Objekts generiert werden kann. An Punktwolke und Modell können präzise Messungen vorgenommen werden, um Einzelpunkte, Längen, Flächen oder Volumen zu bestimmen. In den meisten Fällen sind Vermessungen über Kameradaten deutlich alltagstauglicher, da hier bereits deutlich kleinere Drohnen hochauflösende Ergebnisse liefern können. Der Genehmigungsaufwand für einzelne Flüge wird reduziert, Einsätze sind flexibel möglich. Technische Fortschritte wie z. B. die Nutzung von Real-Time-Kinematik-Netzwerken gewährleistet Daten mit hoher absoluter Genauigkeit. Nachteilig ist wiederum die rechenintensive Aufbereitung der Daten über Photogrammetrie.
Grundsätzlich wird das gewählte Objekt zunächst aus verschiedensten Winkeln aus der Luft aufgenommen. Dabei kommen meist zwischen 500 und 5 000 Bildern zu Stande, je nach Objektgröße und gewünschtem Detailgrad auch deutlich mehr. Photogrammetrie beschreibt das Generieren einer dreidimensionalen Punktwolke aus den Informationen dieser zweidimensionalen, georeferenzierten Bildern. Wiederkehrende Punkte werden durch Software erkannt und anhand der in den Aufnahmen hinterlegten Informationen zu Position und Ausrichtung der Kamera in dreidimensionale Punkte umgerechnet. Die entstandene Punktwolke bzw. das später gerenderte, texturierte 3D-Modell können für präzise Messungen genutzt werden. Dabei sind die gelieferten Datenformate z. B. mit gängiger BIM-Software oder Software zur Planung von Photovoltaikanlagen kompatibel.
Die Vorteile einer solchen Technik gegenüber konventionellen Methoden werden schnell deutlich. Die benötigte Zeit vor Ort wird minimiert, auf z. B. großen Baustellen ist keine Beeinträchtigung des laufenden Betriebs zu erwarten. Bei weitläufigen oder komplexen Objekten können schnell mehrere Tage eingespart werden. Dabei sind keine separaten Sicherheitsvorkehrungen erforderlich, da sich keine eigenen Mitarbeiter z. B. auf das Objekt begeben müssen. Auch menschliche Fehler bei manuellen Messungen werden vermieden, stattdessen gewährleistet moderne GNSS-Technik präzise Messwerte mit Ungenauigkeiten von wenigen Zentimetern. Des Weiteren wird aus der Luft das gesamte Objekt aufgenommen, später können dem Modell einzelne Werte entnommen werden. Werden bei Messungen von Hand z. B. einzelne Punkte übersehen, ist ein erneuter Ortsbesuch erforderlich. Zuletzt können innerhalb weniger Sekunden exakte Flächen und Volumen ausgegeben werden, bisher selbst bei aufwändiger Rechenarbeit nicht möglich.
2 Einsatzgebiete
Dementsprechend vielfältig sind auch die Einsatzgebiete der Drohnenvermessung. Im Folgenden werden einige relevante Anwendungen vorgestellt.
2.1 Bauindustrie
Die Bauindustrie ist einer der Hauptanwendungsfälle der drohnengestützten Vermessung. Regelmäßige Datenaufnahmen können den Bauablauf unterstützen und dabei wichtige Informationen liefern. Durch den direkten Abgleich generierter 3D-Modelle mit BIM-Planungsdaten kann der Baufortschritt untersucht werden, ohne regelmäßige Begehungen durchführen zu müssen. Abweichungen können frühzeitig festgestellt werden, die Daten des Baufortschritts dienen außerdem als Informationsquelle für spätere Untersuchungen. Darüber hinaus sind Volumenmessungen des lagernden Schüttguts oder der Baugruben möglich, um den fortschreitenden Bauablauf effizient, ressourcenschonend und damit auch wirtschaftlich zu planen.
2.2 Industrieanlagen und Deponien
Die exakte Volumenbestimmung von Schüttgut mit konventionellen Methoden ist praktisch unmöglich. Ob in Steinbrüchen, auf Mülldeponien oder auf Baustellen zur Ermittlung des vorhandenen Erdreichs, für Planungssicherheit und effiziente Ressourcennutzung müssen möglichst präzise Werte herangezogen werden. Drohnenvermessungen aus der Luft bieten hier eine unkomplizierte Lösung. Ganze Deponien sind in kurzer Zeit aufgenommen, die photogrammetrischen Modelle liefern beliebige Werte mit hoher Genauigkeit.
2.3 Handwerk
Für Aufträge zu Dach- und Fassadensanierungen müssen Angebote geschrieben, die benötigten Mengen möglichst genau vorbestellt werden. Auch für die Montage z. B. von Photovoltaikmodulen oder Solarthermie muss genau geplant werden, um zuverlässig und wirtschaftlich kalkulieren zu können. Dabei sind Messungen von Hand mit hohem Aufwand verbunden. Für Begehungen vor Ort sind hohe Sicherheitsanforderungen notwendig, ggf. kann nur grob vom Boden geschätzt werden. Dabei werden schnell mehrere Stunden oder Tage Arbeit fällig. Gauben, Schornsteine oder sonstige Details können überhaupt nicht hinzugezogen werden. Aus der Luft können dagegen auch komplexe Objekte hochauflösend aufgenommen werden. Die Messung von Dach- und Fassadenflächen, Gauben oder anderen Besonderheiten ist kein Problem. Die benötigten Mengen werden zuverlässig ermittelt, der Aufwand für das Erstellen eines Angebots wird minimiert.
2.4 Planung und Architektur
In Städte- und Raumplanung sind präzise Daten für das betroffene Plangebiet notwendig, um eine zuverlässig Projektarbeit zu gewährleisten. Bestehende Aufzeichnungen sind allerdings häufig bereits recht alt und spiegeln dabei nur einen Bruchteil der realen Umgebung wider. Aufnahmen aus der Luft können hier auf verschiedene Wege zum Einsatz kommen. Einfache Aufnahmen dienen der Visualisierung des Projekts, detaillierte zweidimensionale Orthofotos ergänzen vorhandene Planunterlagen, photogrammetrische Modelle ermöglichen die Integration in BIM-Software, um die Planungen dreidimensional an die Umgebung anzupassen. Eventuell kostspielige Planungsfehler können dabei häufig vermieden werden.
2.5 Denkmalschutz
In der Denkmalpflege können photogrammetrische Modelle besonders hilfreich sein. Ein digitales Abbild des geschützten Objekts unterstützt dabei, dessen Originalzustand nach unvorhergesehenen Schäden jederzeit wiederherzustellen. Dank hochauflösender Aufnahmen werden selbst kleinste Details festgehalten, die im Zweifel maßhaltig analysiert werden können. Zudem können z. B. Bausubstanz oder Vorschädigungen inspiziert werden, ohne vor Ort aufwändige Begehungen mit hohen Sicherheitsvorkehrungen durchführen zu müssen.
2.6 Schadensanalysen
Besonders häufig werden Drohnenvermessungen auch für Schadensanalysen eingesetzt. Nach Sturm und Hagel, fehlerhafter Bauausführung oder ähnlichen Ursachen müssen Beschädigungen am Bauwerk ausführlich festgehalten und nachgewiesen werden. Die Untersuchung aus der Luft ermöglicht die Aufnahme sämtlicher, auch zunächst nicht sichtbarer Schäden. Photogrammetrische Modelle halten dabei den Gesamtzustand fest. Somit können auch erst später entdeckte Schäden an anderer Stelle nachgewiesen werden.
