Einsatz von 3D-Scannern und VAM2 bei tunnelbetrieblichen Projekten

Eine Fallstudie

Tunnelüberwachung und -messung

Mit der zunehmenden Anzahl von Tunneln, die auf der ganzen Welt gebaut werden, werden die Überwachung, Erkennung, Wartung und Sanierung dieser Tunnel immer wichtiger. Tunnelprojekte sind in der Regel riesige Investitionen. Sie haben oft eine lange Streckenkilometerzahl und sind stark verdeckt, Faktoren, die erhöhte Qualitätsanforderungen an den Bau und die Wartung während des Betriebs stellen. Hochpräzises 3D-Scannen wird schnell zum wichtigsten Mittel, um den Bauzustand von städtischen Tunnelprojekten zu dokumentieren und zu visualisieren.

Die Weiss AG, ein europäisches Unternehmen von Experten mit mehr als 10 Jahren Erfahrung im 3D-Scanning, bietet 3D-Scanning und Digital Asset Management (DAM) an, um Baukonzerne zu unterstützen, die in der Tunnelplanung und -instandhaltung tätig sind. Der Einsatz der Civetta, einer 360-Grad-Kamera der Weiss AG, kann eine Reihe von HDR-Panoramabildern erzeugen, um ein 3D-Modell zu erstellen. Mit diesen 3D-Scannern kann der Benutzer Messungen vornehmen und gleichzeitig 3D-Koordinaten und Georeferenzinformationen in Bezug auf jedes Panoramabild extrahieren. Mit dem Visual Asset Management System der Weiss AG können die Bau- und Managementteams visuelle Verbindungen zwischen Multimediadateien herstellen und so eine bessere Kommunikation und Dokumentation während des gesamten Projekts ermöglichen.

Hintergrund

Der Vertriebspartner der Weiss AG, Guangzhou MG Data Tech Ltd, unterstützte die Beijing Metro Group dabei, terrestrische Scanning-Dienstleistungen vor Ort für Geländevermessungen und Inspektionen zu erbringen. Die anfängliche Herausforderung des Pekinger Metro-Projekts bestand darin, Probleme bei der Wasserdurchsickerung des Metro-Tunnels im Zentrum von Peking zu erkennen. Das Hauptziel dieses Scanprojekts war es, eine genaue Bestandsdokumentation zu erstellen, um den Ingenieuren und Architekten zu helfen, präzise Messungen vor Ort oder außerhalb der Baustelle durchzuführen, strukturelle Bewertungen vorzunehmen und höchste Sicherheitsstandards zu gewährleisten.

3D-Scanner und Scanservice

3D-Scannen bietet eine genauere und einfachere Möglichkeit, den Status und Fortschritt von Tunnelprojekten zu verstehen und zu erklären. Für die Dokumentation des Ist-Zustands muss die Dichte der Punktwolken, d. h. die Dichte der Bezugspunkte innerhalb der Umgebung, die das Programm nutzen kann, hoch genug sein, um CAD-Zeichnungen, 3D-Netzmodelle und Panorama-Punktwolkenbilder zu erstellen. Ein hochauflösender Scanner wird im Untertagebau, z. B. bei Tunnelprojekten, benötigt. Da der U-Bahn-Tunnel in Peking das Eindringen von Wasser erkennen muss, muss der Scanner eine Genauigkeit von 0,03 mm haben, um Spalten im Tunnel zu identifizieren.

Die Civetta ist vorzuziehen, da sie eine zeiteffiziente und präzise Ausrüstung bietet, die die Aufnahme hochwertiger Bilder mit einem einzigen Tastendruck ermöglicht. Die Civetta ist eine vollautomatische 360-Grad-Kamera, die 32-Bit-HDR-Bilder erstellen kann. Die Civetta benötigt nur 40 Sekunden, um ein komplettes sphärisches Bild aufzunehmen und erfasst dabei das gesamte variierende Licht innerhalb der Szene. Mit einer beeindruckenden Genauigkeit von +- 2 mm innerhalb einer Entfernung von 10 m können Anwender über die Visual Asset Management (VAM2)-Plattform präzise Messungen aus den aufgenommenen Bildern vornehmen. 

Das terrestrische Scannen spart Hunderte von Stunden an Planungszeit und verhindert falsch eingesetzte Arbeit. Diese detaillierten und genauen Informationen können dem Unternehmen helfen, Zeit und Geld zu sparen, Fehler zu vermeiden und die Transparenz zwischen verschiedenen Abteilungen bei der Wartung, Reparatur und Aufrüstung der Anlage zu erhöhen.

Verarbeitung bildbasierter 3D-Scan-Punktwolken

Nach der Durchführung eines 360-Grad-Panoramascans muss die Rohpunktwolke verarbeitet werden. CivettaVerarbeitung wurde als Software für die Verarbeitung der Punktwolkendaten ausgewählt, da es sich um eine Kompilierungssoftware handelt, die mit der von der Weiss AG bereitgestellten Civetta-Kamera gekoppelt ist. Dadurch werden Kompatibilitätsprobleme zwischen der Software und den Geräten vermieden und die Kosten für den Kauf der Software entfallen, da sie beim Kauf der Civetta im Paket enthalten ist.

CivettaVerarbeitung unterstützt die automatische Ausrichtung von überlappenden Bereichen von Punktwolken zu .esr- und .jpg-Dateien sowie die Verwendung von Zielen zur Georeferenzierung von Scandaten. Mehr als fünfhundert Scans wurden zusammen registriert, um einen kompletten Modellraum zur Erstellung eines 3D-Netzmodells zu generieren. Dieser Raum basiert auf Hunderten von Sätzen von Panoramapunktwolkenbildern. Die von der Civetta aufgenommenen HDR-Bilder enthalten echte 3D-Koordinaten und genaue Messabstände, so dass es für Ingenieure möglich ist, diese Informationen zu extrahieren, um sie in jedem anderen System zu verwenden. Anwender können die Messdetails auch mit wenigen Klicks generieren oder digitale Dateien mit URLs in VAM2 verbinden.

Die Verwendung von Visual Asset Management-Plattformen zum Anzeigen, Bearbeiten, Verwalten und Freigeben von Projekt-Assets

Eine gute Bestandsdokumentation hat das Potenzial, für die Eigentümer und Betreiber von Infrastruktureinrichtungen sowie für alle Beteiligten an großen Infrastrukturprojekten sehr wertvoll zu sein. Die Bestandsdokumentation wird bald nach der Projektfertigstellung erstellt oder während des Baus aktualisiert. Wenn die Dokumentation einen hohen Genauigkeitsstandard beinhaltet, hat sie in der Betriebsphase von großen Anlagen eine größere Anzahl von Verwendungsmöglichkeiten.

Mit dem vom Team der Weiss AG entwickelten VAM2 können Kundengruppen während des gesamten Tunnelbauprozesses mit Hilfe von Werkzeugen wie Punktwolkenerfassung, Querschnittsverformungsanalyse, Versetzungsanalyse, Tunnel- und Gleisbilderzeugung, Roaming-Videogenerierung und anderen wichtigen tunnelbaubezogenen Dokumentationen digitale Assets erzeugen und verwalten.

VAM2 ist komplett auf Basis der Cloud-Technologie aufgebaut, und alle Datentypen können über einen einzigen Webbrowser abgerufen werden. Dazu gehören unter anderem 3D-Modelle, Dokumente, CAD-Daten, Panoramabilder, 360-Videos, Audio, Georeferenzen, Karten und vieles mehr. Durch die Verknüpfung des 3D-Modells mit anderen Dateien über URLs kann der Betrachter ein umfassenderes und realistischeres Verständnis der Bauumgebung sowie des Umfangs und der Qualität der Beiträge jedes Teams oder einzelnen Mitglieds gewinnen.

Für einige Konstruktionsdaten, die sensibel sind und nicht öffentlich zugänglich sein sollten, kann das Team entweder Berechtigungseinschränkungen für die Cloud festlegen oder direkt ein privates Paket anfordern, das versendet wird. Es können Einladungscodes oder Passwörter erstellt werden, um die Informationen in der Cloud zu sichern. Das Endprodukt war eine einfache URL, die überall und jederzeit geöffnet und mit anderen autorisierten Projektteilnehmern geteilt werden konnte.

Im Allgemeinen ist es für Personen ohne technischen Hintergrund schwierig, die Informationen in Vermessungsberichten, Zeichnungen und technischen Daten zu verstehen. Im Interesse der Transparenz müssen Behörden, die Bauprojekte in Auftrag geben, den Behördenvertretern und der allgemeinen Öffentlichkeit Projektinformationen zur Verfügung stellen. Es ist wichtig zu wissen, dass VAM2 keine Mindestanforderungen an das Computersystem stellt und dass die Benutzer keine technischen Fähigkeiten oder Kenntnisse haben müssen. VAM2 kann in den traditionellen Arbeitsablauf für juristische Personen integriert werden und kann auch eine klare Arbeitsverteilung zwischen Abteilungen oder Gruppen beschleunigen. Daher wird VAM2 von mehreren Behörden und juristischen Personen auf der ganzen Welt für Dokumentations- und Verwaltungszwecke eingesetzt.

Autor: Christiane Zhao