Drohnenflug über ehemaligem Opel-Werk in Bochum

Der Einsatz von unbemannten Luftfahrzeugen (UAV - Unmanned Aerial Vehicles) nimmt seit Jahren stetig zu, sowohl in der Industrie als auch in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft. In einem gemeinsamen Projekt von WESSLING mit dem Institut für Landschaftsökologie und dem Institut für Geoinformatik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) wurde der Einsatz eines UAV bei einer großen Maßnahme zum Flächenrecycling auf dem Gelände des ehemaligen OPEL-Werks 1 in Bochum getestet. WESSLING hatte die Kooperation angeregt und unterstützte damit das Studienprojekt von Pia Pickenbrock aus der Arbeitsgruppe ifgiCopter der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster.

Drohnenflug über Baugelände
Der Quadcopter MD4-1000 fliegt über das ehemalige Gelände des OPEL-Werks 1 in Bochum.

Die Idee

Orthomosaik
Orthomosaik: Abbildung des gesamten Einsatzbereichs nach Zusammenfügung der Einzelaufnahmen

“WESSLING ist regelmäßig in Maßnahmen des Flächenrecyclings eingebunden, um verschiedene Kunden u.a. beim Bodenmanagement zu unterstützen”, erklärt Dr. Alexander Bietmann von WESSLING. “Die größte Herausforderung ist für uns, dass die Baustellen nahezu stündlich ihr Gesicht verändern: Boden wird von A nach B verschoben, Baugruben ausgehoben, Erdmassen entsorgt und Flächen freigeräumt. All das wirkt sich wesentlich auf die Koordination der verschiedenen Gewerke zum Flächenrecycling aus. Die Daten, die wir liefern, sind daher die Grundlage für einen reibungslosen Ablauf der Baumaßnahme.” Die Ingenieure von WESSLING stellten sich die Frage, wie sich die zeitintensive und regelmäßige Erfassung von Mietenvolumina vereinfachen lässt.

 

Mit einer leichten, ferngesteuerten Drohne (Quadcopter) wurden Luftaufnahmen auf einer vorab festgelegten Route mit einer RGB-Kompaktkamera aufgenommen. Dabei wurde ein Quadcopter eingesetzt, ein rotorgetriebenes System, welches auf kleiner Fläche senkrecht starten und landen kann. Aus den Aufnahmen wurde ein digitales 3D-Modell erstellt, welches zu (teilautomatisierten) Volumenberechnungen verwendet werden kann. Dieses Vorgehen könnte zum einen die regelmäßige Aufnahme von Baustellen erleichtern, zum anderen aber auch als Ergänzung zu klassischen Messmethoden dienen.

Größte Herausforderung: Datenauswertung und Entwicklung einer Softwarelösung

Punktwolke in 3D-Ansicht
Mit einer speziellen Software wird ein 3D-Modell in Form einer Punktwolke errechnet. Das Modell zeigt für jeden Punkt die Höhen- und Lageinformationen.

Die größte Herausforderung liegt dabei nicht nur im Einsatz des Quadcopters oder der Befliegung des Geländes im laufenden Baubetrieb unter teils widrigen Bedingungen, sondern vor allem auch in der anschließenden Bearbeitung und Analyse der gewonnenen digitalen Geländeinformationen. Daher stellte die Auswertung der Daten und die Entwicklung einer halbautomatischen Software-Lösung einen zentralen Bestandteil des Projekts dar.

Die aufgenommenen Geländefotos überlappten sich um etwa 80 Prozent und deckten somit das gesamte betrachtete Gebiet – in diesem Fall einen „aktiven“ Bereich der Baustelle – ab. Mit einer speziellen Software wurde aus den Fotos ein 3D-Modell in Form einer Punktwolke errechnet, welche für jeden Punkt Höhen- und Lageinformationen enthält.

Berechnung der Volumina

Im Anschluss erfolgte die Berechnung der Volumina. Die erste Aufgabe bestand in der Erprobung der einzelnen Arbeitsschritte für die Kalkulation. Anschließend wurden diese Arbeitsschritte in ein eigenständiges Werkzeug integriert. Mit diesem Werkzeug können nun die Geländedaten verschiedener Bauvorhaben in einem standardisierten Verfahren bearbeitet und ausgewertet werden, ohne die Bearbeitungsschritte einzeln ausführen zu müssen.

Die Berechnung lieferte schließlich realistische Werte, die sich im nächsten Schritt mit Daten klassischer bodengestützter Vermessungen vergleichen lassen. Frühere Projekte aus verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen haben bereits gezeigt, dass luftgestützte photogrammetrische Messungen genauere Ergebnisse liefern können als klassische Messmethoden.

Vorteile für Projektplanung, Kundenpräsentation bis zu komplexen 3D-Berechnungen

Grundsätzlich kann die Nutzung von UAVs die tägliche Arbeit - auch auf einer Großbaustelle des Flächenrecyclings - effektiver gestalten und einen schnellen Überblick über verschiedene Geländebereiche oder Bauabschnitte bieten. Die Möglichkeiten sind vielfältig, von einfachen Luftaufnahmen für die Projektplanung oder Kundenpräsentation bis zu komplexen 3D-Berechnungen.

Einige Überlegungen sollten, gerade auch bei Großbaustellen, vorab in den sicheren Betrieb der Fluggeräte und geeignete Schulungsmaßnahmen investiert werden, um den Baustellenbetrieb nicht zu gefährden und eine störungsfreie Teilnahme am Luftverkehr zu gewährleisten.

„An zukunftsweisenden und innovativen Einsatzbereichen dieser Technologie herrscht kein Mangel“, fasst Dr. Alexander Bietmann zusammen. „Wir bei WESSLING freuen uns daher sehr über die Kooperation mit der Universität Münster, um gemeinsam weitere  Einsatzmöglichkeiten von UAVs in den verschiedenen Arbeitsbereichen der WESSLING GmbH zu erforschen.”

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