Präzise Volumenermittlung von RCF-Halden mit Drohnentechnologie

Bei Abriss- oder Tiefbauarbeiten werden die verarbeiteten Materialien regelmäßig getrennt und zunächst auf dem Baugrundstück – insofern der Platz es zulässt – gelagert. Insbesondere dann, wenn noch nicht ganz klar ist, was damit geschehen soll. Dabei entstehen Halden, welche teilweise enorme Dimensionen annehmen können. Manchmal können die dort gelagerten Stoffe im späteren Bauprozess wiederverwendet werden. Teilweise hilft aber auch nur der Abtransport. In jedem Fall entsteht ein logistischer Aufwand, welcher schnell größere Kosten verursacht.

Wie viele LKW-Ladungen liegen denn da überhaupt? Über den Daumen gepeilt können das erfahrene Fachleute bestimmt grob „sehen“. Wenn es genau sein soll, etwa zweck Budgetierung, hilft nur eine Vermessung.

Das Ziel unseres Auftrages war die Ermittlung des Volumens zweier Halden, welche bei Abbrucharbeiten entstanden sind. Eine Halde besteht aus Beton-Resten, eine weitere aus Asphalt-Resten. Die Kubatur der Halden sollte weiterhin in den bestehenden Lageplan kartiert werden.

Angesichts der Dimensionen der Halden, mit einer Höhe von über 15 Metern, war die Drohnenbefliegung nicht nur die praktischste, sondern auch die sicherste Methode. Die klassische Vermessung mit Tachymeter und Reflektor wäre in diesem Fall unwirtschaftlich und weniger sicher gewesen. Allen voran ist die Vermessung ohne Drohne jedoch unwirtschaftlich.

Die Aufgabe sollte also durch das Verfahren „UAV-Stereophotogrammetrie“ durchgeführt werden. Dabei handelt es sich eine Drohnenvermessung unter Verwendung von Luftbildern. Klassische terrestrische Vermessung sollte aber ergänzend eingesetzt werden, denn bei der Vermessung der Halden soll das Höhensystem des Lageplanes beibehalten werden – da dieses nicht dem aktuellen DHHN2016 – Höhenstatus 170 (was mittels RTK geliefert wird) entspricht, mussten vor Ort geeignete Passpunkte verifiziert werden. Die Targets (Kontrollpunkte am Boden) konnten so im Höhensystem des Lageplans eingemessen werden. Neben einer RTK-Drohne sind also auch Tachymeter und GNSS-Empfänger notwendig.

Eingesetztes Instrumentarium und Außendienst:

• DJI Phantom 4 RTK als Bildsensor (Anmerkung: wurde zwischenzeitlich durch eine Mavic 3 Enterprise RTK ersetzt)
• Leica TS 16 Tachymeter und Leica GS 14 GNSS-Empfänger zur Georeferenzierung und Qualitätssicherung
• Verknüpfung mittels Referenz-Targets

Aufgrund der Gegebenheiten vor Ort wurden die Fotos mit der Drohne freihändig erzeugt. Es erfolgte keine Planung des UAV-Flugs, wie es die Regel ist. Da die RCF-Halde sehr unregelmäßig geformt ist (Höhe ca. 15 m, Länge ca. 100 m, Volumen ca. 27.000 m³) und viele Erhebungen aufweist, wurden zur detailgetreuen Erfassung der Topografie insgesamt etwa 50 Fotos erzeugt. Der Zeitaufwand im Außendienst betrug insgesamt etwa 2 Stunden, in dieser Zeit wurde auch das bestehende Höhensystem des Lageplans validiert und die Passpunkte mittels Tachymeter eingemessen. Der Außendienst kann von einer Person alleine bewältigt werden. Aus Gründen des Arbeitsschutzes kann es dennoch sinnvoll sein, einen zwei-Personen-Messtrupp einzusetzen.

Auswertung:

Die Auswertung erfolgte mit der Software 3D Survey, wobei eine Bündelblockausgleichung zur 3D-Rekonstruktion führte. Die daraus resultierende dichte Punktwolke wurde in ein flächenhaftes 3D-Mesh-Modell umgewandelt, bestehend aus rund 730.000 Dreiecken. Dies ermöglichte nicht nur die genaue Volumenermittlung, sondern auch die Ableitung von Höhenlinien und Geländeprofilen. Die Genauigkeit unserer Drohnenvermessung, ergänzt durch traditionelle Methoden, gewährleistet eine nahtlose Integration in bestehende Lagepläne und liefert detaillierte 3D-Modelle für eine effektive Planung und Analyse. Anzumerken ist, dass bei der Orientierung der Kameras die Kontrollpunkte am Boden, also GCPs oder Ground Control Points, in die Auswertung eingeflossen sind. Nur so kann die Vermessung der Halden in das Höhensystem des Lageplans überführt werden. In nachfolgender Abbildung sind die GCP-Targets in Grün zu erkennen. Das 3D-Modell kann auch exportiert werden oder zu Visualisierungszwecken verwendet werden.

Der kombinierte Einsatz von Drohnentechnologie und klassischen Vermessungsmethoden zeigt sich somit als überaus effizient und wirtschaftlich, ohne Abstriche bei der Genauigkeit zu machen.