Laserscanvermessung

Matthias Weidinger,

Fassadensanierung - Präzise Planung

Bei der seriellen Sanierung erhalten Fassaden ihre Instandsetzung nicht mehr vollständig auf der Baustelle, sondern werden mit hohem Vorfertigungsgrad im Werk geplant und produziert. Dafür braucht es eine präzise Datengrundlage.

Wandelementierung der seriellen Fassadensanierung auf Grundlage der Punktwolke durch den Holzbau-Spezialisten Huber & Sohn © Laserscanning Bayern

Vorgefertigte Holzbauelemente können Dämmung, Fenster, Anschlüsse und teilweise fertige Fassadenoberflächen enthalten. Auf der Baustelle werden sie am Bestandsgebäude montiert. Damit dieser Ablauf reibungslos funktioniert, braucht es eine präzise Datengrundlage. Anders als im Neubau ist der Bestand selten gerade, rechtwinklig oder vollständig dokumentiert. Alte Pläne fehlen, stimmen nicht mehr oder bilden spätere Umbauten nicht ab. Fassadenflächen laufen aus der Ebene, Fensteröffnungen unterscheiden sich, Sockel springen vor oder zurück, Balkone oder Anbauten verändern die ursprüngliche Gebäudestruktur.

Je höher der Vorfertigungsgrad eines Fassadenelements ist, desto wichtiger ist die genaue Kenntnis des Bestands. Kleine Abweichungen, die bei einer konventionellen Sanierung auf der Baustelle ausgeglichen werden könnten, können bei seriell vorgefertigten Elementen schnell zu Problemen führen. Auch bei Förderprogrammen spielt das digitale Aufmaß eine wichtige Rolle. Bei seriellen Sanierungen im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude ist ein digitales Gebäudeaufmaß als Planungsgrundlage vorgesehen.

Terrestrisches Laserscanning

Ziel ist es, die tatsächliche Geometrie des Gebäudes zu erfassen und Unebenheiten der Fassadenfläche sichtbar zu machen. Für diese Anforderungen ist terrestrisches Laserscanning in der Praxis besonders geeignet. Ergänzende Verfahren wie Photogrammetrie können sinnvoll sein, ersetzen bei hohen Anforderungen an Maßhaltigkeit und Fassadengeometrie aber in der Regel nicht die Laserscanvermessung.

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Serielle Fassadensanierung ist nicht nur ein Thema für große Wohnanlagen. Auch Einfamilienhäuser und kleinere Mehrfamilienhäuser können dafür infrage kommen, besonders wenn die energetische Sanierung mit einem Anbau oder einer Aufstockung in Holzbauweise kombiniert wird. Das digitale Aufmaß schafft dann die Grundlage, um Bestand und neue Konstruktion sauber aufeinander abzustimmen.

Welche Aufmaßmethoden kommen infrage?

Für das digitale Aufmaß werden häufig Mobile Mapping, Drohnenvermessung und terrestrisches Laserscanning betrachtet. Entscheidend ist jedoch nicht allein die Geschwindigkeit der Aufnahme, sondern welche Genauigkeit, Punktdichte und Auswertbarkeit für Planung, Vorfertigung und Montage benötigt werden.

Mobile Mapping Systeme erfassen Gebäude und Umgebung sehr schnell und erzeugen in kurzer Zeit eine Punktwolke. Gerade bei großen Arealen oder einer ersten Bestandserfassung kann das sinnvoll sein. Viele mobile Systeme arbeiten mit SLAM-Technologie. Bei langen, gleichförmigen Fassaden, engen Innenhöfen oder wenigen geometrischen Anhaltspunkten kann ein Drift in der Punktwolke entstehen. Die berechnete Position verschiebt sich während der Aufnahme schrittweise, wodurch die Punktwolke geometrisch nicht mehr exakt zur tatsächlichen Gebäudesituation passt.

Die präzise Datenerfassung schafft eine belastbare Grundlage für die Planung und Vorfertigung von seriellen Fassadenelementen © Laserscanning Bayern

Die Qualität von Mobile-Mapping-Daten kann verbessert und kontrolliert werden, wenn Passpunkte mit einem Tachymeter eingemessen und eingebunden werden. Auch die Kombination mit einem terrestrischen Laserscan kann sinnvoll sein, um die Punktwolke besser auf Maß zu bringen und geometrisch zu stabilisieren. Trotzdem bleibt zu prüfen, ob Genauigkeit und Punktdichte für die Aufgabe ausreichen.

Für eine grobe Bestandserfassung kann Mobile Mapping geeignet sein. Wenn vorgefertigte Fassadenelemente mit geringen Toleranzen geplant werden, ist eine genauere Betrachtung notwendig.

Photogrammetrie ergänzt

Die Drohnenvermessung über Photogrammetrie ist vor allem als ergänzendes Verfahren interessant. Sie kann Bereiche erfassen, die vom Boden aus nur eingeschränkt sichtbar sind, etwa Dachflächen, obere Fassadenabschnitte oder Balkone. Die Genauigkeit hängt stark von Bildqualität, Lichtverhältnissen, Oberflächenstruktur, Flugplanung, Passpunkten und GPS-Empfang ab. Für anspruchsvollere Aufgaben sollten möglichst Drohnen mit RTK-Technologie eingesetzt werden. Glatte, einfarbige, reflektierende oder stark verschattete Fassadenflächen bleiben jedoch anspruchsvoll.

Das terrestrische Laserscanning ist für viele Projekte der seriellen Fassadensanierung die präziseste und belastbarste Methode. Das Gebäude wird von mehreren Standpunkten aus mit einem stationären Laserscanner erfasst. Der Scanner misst Millionen einzelner Punkte und erzeugt daraus eine dichte Punktwolke. Fassadenflächen, Öffnungen, Vorsprünge, Rücksprünge und Höhen können dadurch sehr genau in ihrer tatsächlichen räumlichen Lage erfasst werden.

Allerdings ist Laserscanner nicht gleich Laserscanner. Auch bei terrestrischen Geräten gibt es deutliche Unterschiede in Gerätegenauigkeit, Messreichweite, Messrauschen, Punktdichte, Scanqualität und Eignung. Ein kompakter Scanner für einfache Innenraumaufmaße ist nicht automatisch die richtige Wahl für eine Fassadenvermessung über größere Distanzen. Dafür braucht es ein Gerät, das auch aus mehreren Standpunkten und auf größere Entfernungen eine ausreichende Genauigkeit und Punktqualität liefert.

Auch beim terrestrischen Laserscanning kann es zu Abweichungen kommen, wenn einzelne Scanstandpunkte nicht sauber registriert, geprüft und verbunden werden. Der Vorteil liegt darin, dass die Registrierung gezielt kontrolliert und nachträglich überprüft werden kann. Gerade bei hohen Genauigkeitsanforderungen ist diese Qualitätskontrolle ein wesentlicher Bestandteil der Vermessung.

In der Praxis ist daher nicht ein Verfahren grundsätzlich für jedes Projekt die beste Lösung. Je nach Aufgabe kann terrestrisches Laserscanning allein die richtige Methode sein. In anderen Fällen ist eine ergänzende Drohnenvermessung sinnvoll. Wichtig ist, die Verfahren nach Projektziel, Genauigkeitsanforderung und Zugänglichkeit auszuwählen oder zu kombinieren.

Vorbereitung und Herausforderungen vor Ort

Die Qualität eines digitalen Aufmaßes hängt nicht nur vom Messgerät ab. Ebenso wichtig sind die Bedingungen vor Ort. Bei Mehrfamilienhäusern muss vorab geklärt werden, ob nur die Außenfassade erfasst werden soll oder ob auch Innenbereiche benötigt werden. Für bestimmte Planungsaufgaben können Treppenhäuser, Geschosshöhen, Fensterbrüstungen oder Innenanschlüsse relevant sein.

Auch die Umgebung beeinflusst das Ergebnis. Bäume, Sträucher, Hecken, Müllhäuser, parkende Fahrzeuge oder Baustelleneinrichtungen können den Blick auf die Fassade verdecken. Ein Laserscanner kann nur messen, was vom jeweiligen Standpunkt aus sichtbar ist. Befindet sich dichte Vegetation vor der Fassade, entstehen Lücken, die später nicht einfach ergänzt werden können.

Balkone, Vordächer, tiefe Fensterlaibungen oder enge Nachbarbebauung können Verschattungen erzeugen. Dadurch werden bestimmte Flächen nicht vollständig erfasst, zum Beispiel Bereiche oberhalb oder hinter vorspringenden Fensterbänken sowie hinter Balkonkonstruktionen. Je nach Sanierungskonzept werden Balkone erhalten, zurückgebaut, abgeschnitten, überarbeitet oder ersetzt. Bleiben sie bestehen, müssen Höhen, Anschlusspunkte und Geometrien genau erfasst werden. Werden sie entfernt, kann die dahinterliegende Fassadenebene anders bewertet werden.

Auch der Zeitpunkt der Vermessung ist entscheidend. Idealerweise findet das digitale Aufmaß statt, bevor ein Gerüst gestellt wird. Ein Gerüst ist für die Sanierung zwar häufig notwendig, verdeckt aber oft genau die Bereiche, die für die Planung wichtig sind. Gerüststangen, Beläge, Netze oder Planen erzeugen zusätzliche Abschattungen und erschweren die Auswertung.

Von der Punktwolke zur Planungsgrundlage

Die Punktwolke hilft, Holzbauelemente gezielt zu planen und zu fertigen. Viele Fragen, die sich sonst erst auf der Baustelle auf- tauchen, lassen sich so schon in der Arbeitsvorbereitung beantworten © Laserscanning Bayern

Nach der Vermessung entsteht zunächst eine Punktwolke. Sie ist die eigentliche Messgrundlage. Aus ihr können unterschiedliche Planungsgrundlagen abgeleitet werden, zum Beispiel ein 3D-Gebäudemodell als IFC, Revit-Modell oder in einem anderen CAD-Format. Dieses Modell kann idealisiert oder verformungsgerecht aufgebaut werden.

Ein idealisiertes Modell bildet das Gebäude vereinfacht ab. Wände werden gerade modelliert, Fassadenflächen geglättet und Öffnungen systematisch dargestellt. Das ist übersichtlich, kann tatsächliche Verformungen aber reduzieren oder ausblenden. Ein verformungsgerechtes Modell bildet den Bestand näher an der tatsächlichen Geometrie ab. Schiefe Wände, unebene Fassadenflächen oder Höhenabweichungen werden stärker berücksichtigt, der Aufwand und die Kosten steigen jedoch. Für die serielle Fassadensanierung stellt sich deshalb immer die Frage, welche Bearbeitungstiefe wirklich benötigt wird. Nicht jedes Projekt braucht ein vollständig ausmodelliertes 3D-Gebäudemodell. Häufig ist eine sauber registrierte, bereinigte und gut strukturierte Punktwolke die effizientere Grundlage. Sie zeigt die tatsächliche Fassadengeometrie unverfälscht und ermöglicht es, Höhen, Tiefen, Öffnungen und Unebenheiten direkt abzuleiten.

Moderne CAD- und Holzbausoftware kann Punktwolken als Referenz einbinden. Punktwolken werden dafür üblicherweise in Formaten wie E57, RCS oder RCP bereitgestellt und können in viele gängige CAD-Programme eingelesen werden. Planer können darin Schnitte legen, Ebenen definieren, Abstände prüfen und Bauteile daran ausrichten. Gerade bei seriellen Fassadenelementen ist das wichtig, weil Abstand zum Bestand, Unterkonstruktion und Toleranzausgleiche frühzeitig geplant werden müssen. Eine Ebenheitsanalyse zeigt, wo die Fassade vorsteht, zurückspringt oder aus der geplanten Ebene läuft.

Praxisbeispiel: Fassadenaufmaß mit Huber & Sohn

Wie wichtig eine präzise Datengrundlage ist, zeigt ein Projekt mit dem Holzbau-Spezialisten Huber & Sohn in Bachmehring. Für das Projekt in München hatte Laserscanning Bayern zwei Gebäude mit terrestrischen Laserscannern von außen vermessen. Ziel war es, eine belastbare Grundlage für die Planung und Vorfertigung serieller Fassadenelemente zu schaffen.

Nach der Vermessung wurden die Scanstandpunkte registriert, bereinigt und geprüft. Anschließend wurden die Daten zu einer zusammenhängenden Punktwolke aufbereitet. Diese Punktwolke inklusive Fotodokumentation erhielt Huber & Sohn und verwendet sie in der weiteren Planung. Dort diente sie unter anderem als Grundlage für eine Ebenheitsanalyse der bestehenden Fassadenflächen. Bei einer solchen Analyse wird untersucht, wie stark die tatsächliche Fassade von einer idealen Bezugsebene abweicht. Diese Information hilft, den Abstand zwischen Bestand und neuem Fassadenelement realistisch zu planen. Auch Unterkonstruktionen, Befestigungspunkte und Montagetoleranzen lassen sich dadurch besser einschätzen. Anhand der Punktwolke konnten die Holzbauelemente gezielt geplant und gefertigt werden. Viele Fragen, die sonst erst auf der Baustelle sichtbar würden, konnten dadurch bereits in der Arbeitsvorbereitung geklärt werden.

Präzise Bestandsdaten als Schlüssel zur sicheren Vorfertigung

Die serielle Fassadensanierung lebt von Planungssicherheit. Je höher der Vorfertigungsgrad, desto genauer muss der Bestand bekannt sein. Ein unvollständiges oder ungenaues Aufmaß kann später zu Problemen bei Anschlussdetails, Montageabläufen oder Toleranzausgleichen führen. Deshalb sollte die digitale Vermessung nicht als Nebenschritt verstanden werden, sondern als wesentliche Grundlage des gesamten Prozesses. Für Holzbauunternehmen, Planer und Bauherren bietet das digitale Aufmaß große Chancen. Es reduziert Unsicherheiten, verbessert die Arbeitsvorbereitung und schafft eine belastbare Grundlage für industrielle Vorfertigung. Damit wird Laserscanning zu einem wichtigen Baustein der seriellen Sanierung.

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