Haustech 3/2019

Gebäudeaufnahmen 
aus der Luft

(Foto: zVg)
Morris Breunig /

Drohnen unterstützen die Planung von Bauprojekten durch digitale Vermessung von Gebäuden und Infrastrukturanlagen. Auch die Gebäudeüberwachung mit Hilfe von Drohnen gewinnt zukünftig an Bedeutung.

Drohnen (UAV = Unmanned Aerial Vehicle) werden in der Projektplanung, speziell für Gebäude, zunehmend wertvoller. Sie kommen unter anderem komplementär im Aussenbereich für Dachlandschaften oder andere aus der Luft sichtbare Gebäude zum Einsatz. Die Gebäudeaufnahme per Drohne wird mittels Photogrammetrie erreicht. Dabei werden mehrere Bilder vom selben Motiv an verschiedenen Standorten gemacht, die sich überlappen. Mit dem Laserscanner werden danach optionale Ergänzungsmessungen getätigt. Wichtiger ist aber die Messung der Passpunkte am Boden (GCP) per Tachymeter oder GPS, womit die Messungen georeferenziert werden können.

Modell aus 3D-Punktdaten

«Wir erfassen mit der Drohne Messbilder eines Objekts, aus welchen wir anschliessend georeferenzierte 3D-Punktwolken berechnen», erklärt Marianne Deuber von Terradata AG den Einsatzzweck. Referenzpunkte (Passpunktmarkierungen) und Messgeräte wie Tachymeter oder GNSS-Geräte, um die Koordinaten der Passpunkte zu bestimmen, sind dabei unerlässlich.
Ausgehend von den 3D-Punktdaten kann ein 3D-Modell des Objekts konstruiert und bedarfsweise texturiert werden. «Drohnen sind ein flexibles Messinstrument und eignen sich auch zum Erfassen von bestimmten Bildern und Panoramen für Visualisierungen – besonders wenn ein Raumbezug gewünscht wird», ergänzt Deuber. Je nach Detaillierungsgrad (Level of Detail) benötigt man zusätzlich zur Drohne eine Totalstation und Laserscanner für Innenaufnahmen oder Ergänzungsmessungen.

Vielfältige Einsatzbereiche

Die Einsatzbereiche von Drohnen zur Vermessung von Bauwerken und Geländeoberflächen sind laut Deuber vielfältig:

  • Erfassung und Erstellung von 3D-Punktwolken von Bauwerken (Gebäude, Ruinen, Viadukte u. a.) als Grundlage für die 3D-Modellierung;
  • Erfassung und Erstellung von 3D-Punktwolken des Terrains, als Grundlage für Höhenkurvenpläne, für die Kubaturbestimmung von Baugruben sowie für die Berechnung von Auf- und Abtrag in Deponien;
  • Erfassung von Panoramen mit visualisierten projektierten Gebäuden für den Immobilienmarkt;
  • Erfassung von Werbeaufnahmen an bestimmten vordefinierten Positionen;
  • Erfassung von Fotos für Sichtbarkeitsstudien und Visualisierungen.

Im Zuge des Monitorings von Solaranlagen fertigen Drohnen Thermalaufnahmen an, um Beschädigungen an Solarpanels und Warmwasserkollektoren festzustellen. Hinzu kommen Thermalaufnahmen für Fassaden und Fenster sowie Dachaufnahmen für die Planung von PV-Anlagen.

Proaktives Vorgehen im Datenschutz

Neben Flugverboten und gesetzlichen Bestimmungen schränken Niederschläge und Wind (ab zehn Metern pro Sekunde), Flugverbotszonen, GPS-Störungen oder Hindernisse wie Bäume, Stromleitungen und Häuserschluchten den Drohnenflug ein. Schattenwürfe, bewölkte Tage, Dämmerungen oder zu viel Sonnenreflexionen mindern das Ergebnis. Je höher Schärfe, Pixel und interne Orientierung der Kamera, desto besser sind auch die errechneten Daten.

Mit Behörden findet ein enger Austausch zum Datenschutz statt. «Wir gehen offen auf Anwohner zu, kleiden uns auffällig mit Leuchtwesten und informieren proaktiv. Das kam bisher stets positiv an», erklärt Ehsan Zabah, Geomatiker der Regionalwerke AG Baden. Datenschutzrelevante Objekte werden zudem retuschiert und Menschen oder Autos werden digital nicht erfasst.

Für das Forschungsprojekt FIThydro der ETH Zürich erstellten sie unter anderem Luftaufnahmen des Wasserkraftwerks Schiffmühle.

Schulungen vermitteln Know-how

Die Verwendung der unterschiedlichen Drohnenmodelle orientiert sich am Projektumfang. «Festflügeldrohnen erreichen eine längere Flugzeit und werden vor allem für grossflächige Anlagen eingesetzt, bei denen Genauigkeit nicht an erster Stelle steht. Multikopterdrohnen sind flexibler im Einsatz und eignen sich für eine Vielzahl an Missionen», erklärt Ehsan Zabah. Solange das Fluggewicht der Drohne 30 Kilogramm nicht überschreitet, ist in der Schweiz derzeit keine offizielle Lizenz zur Bedienung notwendig. Drohnenflugschulungen mit Zertifikaten vermitteln jedoch das praktische Know-how. Zabah sieht weitere Vorteile: «Nach einer im nächsten Jahr erwarteten Gesetzesänderung muss dann jeder Drohnenpilot eine Lizenz vorweisen. Die erworbenen Zertifikate werden voraussichtlich durch das Bundesamt für Zivilluftfahrt (BAZL) in eine Drohnenführerlizenz umgewandelt.»

Autonome Drohnen

Auch bei Gebäudeüberwachungen bringen schnelle und günstige Drohnenaufnahmen ohne Gerüstbau Vorteile. «Drohnen befliegen auch schwer erreichbare Stellen an Gebäuden und eignen sich beispielsweise für Rissaufnahmen», erklärt Zabah.

An der Empa in Dübendorf plant 
man dahingehende Automatisierungsprozesse. Drohnen sollen zukünftig als Gebäudeüberwacher fungieren, wofür die Empa eine Kooperation mit dem «Imperial College London» geschlossen hat. Bereiche, die häufig nur schwer von Menschen erreichbar sind, könnten dann von Drohnen auf Schäden untersucht und behoben werden.

Neben der Möglichkeit zur effizienten Wartung und Instandhaltung von Gebäuden soll in diesem Projekt auch die Materialentwicklung für Drohnengeräte im Fokus stehen. Um beispielsweise die Beweglichkeit von Drohnen zu verbessern, werden im Zuge des Projektes auch organische Materialien für die Fluggeräte entwickelt.