Abschlussarbeiten
Erstellung einer Webappliaktion des NascaGIS unter Verwendung von Open-Source
Bachelorarbeit von Philipp Eley (2024)
Die Erdzeichnungen in der Pampa von Nasca im Süden Perus zählen zu den größten Rätseln der Geschichte. Auf einem mehr als 500 km² umfassenden Gebiet zeugen die Linien und Geoglyphen von der hohen künstlerischen und technischen Begabung der Nasca-Kultur (ca. 200 v. Chr. bis 650 n. Chr.). Das 1995 an der HTW Dresden initiierte Forschungsprojekt „Nasca“ hat sich zum Ziel gesetzt, dass Weltkulturerbe angesichts der drohenden Zerstörung in digitaler Form zu erhalten. Kernstück des Forschungsprojektes bildet das NascaGIS, in welchem alle verfügbaren Daten zu den Bodenzeichnungen gespeichert, verwaltet, analysiert und für die Präsentation aufbereitet werden. Ziel der Bachelorarbeit ist die Erneuerung dieser Webapplikation unter Verwendung von Open-Source-Software.
Die Erneuerung erfolgt clientseitig über einen lokalen Rechner unter Windows. Hierzu werden QGIS, ein Webbrowser, sowie PuTTY und WinSCP zur Kommunikation und dem Austausch von Daten zwischen Client und Server verwendet. Serverseitig erfolgt die Installation und Konfiguration der Software-Komponenten unter Ubuntu Linux. Im Zuge einer Erneuerung der bestehenden Applikation werden verfügbare Produkte zur Erstellung von webbasierten Kartenanwendungen genauer betrachtet und hinsichtlich zuvor definierter Anforderungen beurteilt. Durchsetzen konnten sich Mapbender, QGIS Server sowie Apache HTTP Server.
Im Anschluss an die Installation und Konfiguration der einzelnen Software-Komponenten erfolgt die Gestaltung eines WMS in QGIS sowie die Erstellung einer Anwendung in Mapbender. Nach dem Upload der QGIS-Projektdateien kann der konfigurierte Geodienst schließlich in die Mapbender-Anwendung implementiert und die Applikation bereitgestellt werden.
Das vorgestellte Zusammenspiel von modernen Webtechnologien mit Konzepten der Visualisierung räumlicher Daten bildet eine gute Basis zur weiteren Entwicklung der Webapplikation. So konnten alle Anforderungen nach einer funktionalen und erweiterbaren Open-Source-Lösung erfüllt werden. Dies ermöglicht die Fortführung der jahrzehntelangen Arbeiten zum digitalen Fortbestand des Weltkulturerbes.
Astronomische Untersuchung zur Kalendertheorie der Linien von Nasca/Peru hinsichtlich der Mondbahn
Bachelorarbeit von Cara Basche (2024)
Eine der vielzähligen Theorien über die Geoglyphen bei Nasca wurde in den 1940er Jahren von Paul Kosok und Maria Reiche aufgestellt. Sie vermuteten einen astronomischen Zusammenhang, da sie während der Sonnenwende zufällig den Sonnenuntergang über einer Nasca Linie beobachteten. Daraufhin fand die Dresdnerin zahlreiche weitere Linien mit einer Ausrichtung auf helle Sterne, sowie Sonnen- und Mondwenden. Im Rahmen dieser Bachelorarbeit werden die Ergebnisse von Maria Reiche hinsichtlich der Mondwenden evaluiert sowie auf das gesamte Gebiet der Nasca-Linien ausgeweitet.
Für die Berechnung der astronomischen Koordinaten während der Mondwenden zur Nasca-Zeit (200 v. Chr. bis 650 n. Chr.) steht das präzise Berechnungsprogramm „JPL Horizons System“ der NASA zur Verfügung. Außerdem wird die Open-Source-Software „Stellarium“ verwendet, um die Bahnbewegung des Mondes am Untersuchungsstandort zu simulieren (siehe Abbildung 1). Die Datenaufbereitung der Linien-Koordinaten erfolgt, ebenso wie die Visualisierung der Ergebnisse, in ArcGIS Pro.
Für den Abgleich zwischen den Linien- und Mond-Koordinaten wird eine Excel-Tabelle angelegt. Zunächst erfolgt die Überprüfung der von Maria Reiche identifizierten „Mondlinien“, anschließend werden alle im NascaGIS hinterlegten geraden Linien und Flächengrenzen untersucht.
Im Ergebnis weisen etwa 12,5 % aller Linien einen möglichen Zusammenhang mit Mondwende-Ereignissen auf, wenn von einer Beobachtungsgenauigkeit von ± 2° ausgegangen wird. In Abbildung 2 ist die Verteilung dieser Treffer (blau = Große Mondwende, rot = Kleine Mondwende) über dem gesamten Untersuchungsgebiet zu erkennen. Die vorliegenden Ergebnisse von Maria Reiche lassen sich dabei vollständig bestätigen.
Bestimmung und Analyse sümpfungsbedingter Bodenbewegungen in einem Braunkohlerevier durch Kombination von GNSS und Tachymetrie
Bachelorarbeit von Manuel Freiwald (2024)
Als Sümpfen bezeichnet man das Entfernen von Wasser aus einem Bergwerk.
Der Braunkohlentagebau Inden im rheinischen Braunkohlerevier liegt aktuell mit der tiefsten Sohle vor der Ortschaft Merken (Abb. 1). Aufgrund von potenziellen Bodenbewegungen und bauwerkschädlichen Absenkungen wird in dieser Arbeit das horizontale Bewegungsverhalten der Ortschaft und des Umlandes untersucht.
Bisher wurden repräsentative Messpunkte in Merken für die Analyse von Bodenbewegungen nur tachymetrisch bestimmt und relative Längenänderungen der verschiedenen Messepochen durch lokale Koordinatenunterschiede miteinander verglichen. Um auch Informationen über die Richtung und Art der großräumigen Deformationen in Merken zu erhalten, werden die terrestrischen Messungen durch statische GNSS-Messungen ergänzt. (Abb. 2).
Bei einer gemeinsamen Auswertung von Messungen aus der Tachymetrie und GNSS wird berücksichtigt, dass die Ermittlung der Koordinaten in unterschiedlichen Bezugssystemen stattfindet. Die Verebnungen mittels geläufiger Abbildungsmethoden führen zu Streckenveränderungen. Gemäß Kundenwunsch muss die Längentreue jedoch erhalten bleiben.
Um die längentreue Darstellung von horizontalen Bodenbewegungen in einem übergeordneten Koordinatensystem zu erreichen, werden mehrere Transformationsschritte unter Verwendung eines topozentrischen Koordinatensystems durchgeführt. (Abb. 3)
Es wird ein Konzept entwickelt, das es ermöglicht, beide Messverfahren gemeinsam auszuwerten und verschiedene Messepochen längentreu in einer Karte darzustellen. (Abb. 4)
Das Ergebnis ist eine Darstellung, bei der die ermittelten Punktverschiebungen durch Bewegungsvektoren längentreu in einer Karte abgebildet werden. (Abb. 5).
3D-Modellierung und Präsentation des Uranerzbergbaus bei Aue-Bad Schlema von den Anfängen bis zur Gegenwart
Bachelorarbeit von Anne Sophie Bräuer (2023)
Im Zeitraum von 1946 bis 1991 gewann die Staatliche Aktiengesellschaft der Buntmetallindustrie / Sowjetisch-Deutsche Aktiengesellschaft Wismut große Mengen Uranerz aus der Lagerstätte Schlema-Alberoda, nördlich der Stadt Aue. Die Auswirkungen jener Vergangenheit und die Resultate der anschließenden Sanierungsmaßnahmen der Wismut GmbH sind bis heute in der Region präsent.
Das Ziel dieser Abschlussarbeit war die 3D-Modellierung und Präsentation des Bergbaugebietes von Niederschlema, eines Ortsgebietes von Aue-Bad Schlema, für drei verschiedene Zeitschnitte. Hierdurch erhalten Interessenten die Möglichkeit, den Wandel der Landschaft von den Anfängen des Wismut-Bergbaus im Modell von 1947 über den Beginn der Sanierungsphase der Bergbaufolgelandschaften im Modell von 1994 bis hin zur gegenwärtigen Situation im Jahr 2023 mit den sanierten Halden und noch existierenden Schächten nachzuvollziehen.
Die Modellerstellung stützte sich primär auf die Tagerisse der Wismut GmbH sowie die digitalen Höhen- und Stadtmodelle des Landesamtes für Geobasisinformation Sachsen. Für die Modellierung kam die Software ArcGIS Pro zum Einsatz. Nach der Erstellung wurden die 3D-Modelle mithilfe von ArcGIS Online über Webszenen in Anwendungsumgebungen wie Story Maps und Portfolios veröffentlicht. Diese ermöglichen einen Vergleich der Modelle. Zudem vermitteln Videos einen Überblick über die Modellinhalte.
Die Geländeoberflächen der 3D-Modelle basieren auf Höhenrastern, die zusätzlich anhand von Schummerungs- und Neigungsrastern visualisiert wurden. Eine Charakteristik der Nutzungsarten der Oberfläche erfolgte über unterschiedlich symbolisierte Polygone. Dreidimensionale Bauwerke und Bäume tragen zur
realistischen Gestaltung der Modelle bei. Primär während der Präsentation der Szenen in ArcGIS Online zeigt sich ein unerwünschtes Schimmern der Dachdeckung. Relevante Objekte erhielten zudem Beschriftungen und aktivierte Pop-ups bieten zusätzliche Informationen.
Erstmals wurde somit der facettenreiche Wandel von Niederschlema in 3D-Modellen dargestellt. Dadurch haben Interessenten die Möglichkeit, die Entwicklung von vergangenen Zeiten bis in die Gegenwart zu erfassen und die einzelnen Zustände zu vergleichen.
Untersuchungen zur Kontrollierbarkeit und Aufdeckbarkeit von multiplen Ausreißern in geodätischen Koordinatentransformationen
Bachelorarbeit von Samuel Hagist (2023)
In der Ausgleichungsrechnung wird die beste Annäherung der gemessenen Werte an die wahren Werte gesucht. Dabei können in den Messungen enthaltene Fehler auf mehrere Beobachtungen verteilt werden, um somit den Einfluss der zufälligen Fehler zu minimieren. Tritt jedoch ein grober Fehler in einer Messung auf, wird es problematisch, denn dieser grobe Fehler wirkt sich auch auf die angebrachten Verbesserungen der anderen Beobachtungen aus. Ziel ist es diese groben Fehler mit Hilfe bestimmter Methoden zu erkennen und zu detektieren.
Zur Ausreißererkennung dienen statistische Tests, womit bis zu einer bestimmten Irrtumswahrscheinlichkeit geprüft werden kann, ob ein grober Fehler in den Beobachtungen vorliegt. Falls dieser Globaltest einen Ausreißer erkennt, kann mittels Lokaltest bestimmt werden, in welcher Beobachtung der Ausreißer vermutlich enthalten ist. Dabei sind die Tests so aufeinander abzustimmen, dass sie die gleiche Sensitivität aufweisen, damit Global- und Lokaltest nicht zu widersprüchlichen Ergebnissen führen.
Dieses Verfahren ist für die Suche nach einem Ausreißer bereits gängige Praxis. Es kann aber nicht davon ausgegangen werden, dass in den Beobachtungen immer lediglich ein grober Fehler vorliegt, denn es könnten auch mehrere gleichzeitig auftreten.
In dieser Arbeit wurde ein Verfahren zur Bestimmung multipler Ausreißer implementiert und untersucht. Dazu wurde die Software GNU Octave verwendet. Die Untersuchungen bezogen sich auf die Verwendbarkeit dieses Verfahrens für drei ebene Koordinatentransformationen (Helmert-Transformation, Affin-Transformation und 3-Parameter-Transformation). Als Ausgangsdaten wurden Messdaten simuliert, denen bewusst grobe Fehler hinzugefügt werden konnten, um verschiedene Situationen mit Ausreißern zu testen.
Bei jeder geänderten Situation der Ausgangsdaten mussten die meisten Werte neu berechnet werden. Grundlegend wurden über eine Ausgleichungsrechnung zunächst die ausgeglichenen Parameter ermittelt. Ebenfalls über die Ausgleichungsrechnung erhielt man Redundanzzahlen, die Aussagen über den Grad der Kontrolliertheit der einzelnen Koordinatenwerte liefern. Gleichzeitig konnten ein Globaltest und mehrere Lokaltests durchgeführt werden. Die Lokaltests unterschieden sich durch die Annahme einer verschiedenen Anzahl von Ausreißern in den Ausgangsdaten. Diese Tests dienten allesamt dazu den oder die hinzugefügten Ausreißer zu detektieren und zu identifizieren.
Durch die Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass sich die Ausreißer sehr unterschiedlich auf die Beobachtungen auswirken. Die Auswirkungen hängen vor allem von den unterschiedlichen Transformationsarten, aber auch von der Höhe der Ausreißer und ihrer Anzahl ab. Es konnten auch Fälle festgestellt werden, bei denen die statistischen Tests sehr unzuverlässig sind. Generell war die Suche nach multiplen Ausreißern nicht genauer oder zuverlässiger als die Suche nach einem Ausreißer, sodass das bisher benutzte Prinzip nicht verbessert werden konnte.
Des Weiteren wurden die Ergebnisse der statistischen Tests mit den Zuverlässigkeitszahlen in Zusammenhang gebracht und geprüft, was passiert, wenn sich diese Werte verändern. So konnte festgestellt werden, dass die Zuverlässigkeitszahlen einen Einfluss darauf haben, ab welcher Größe ein grober Fehler als Ausreißer erkannt wird.
BIM-Paradigmen für das verformungstreue Aufmaß – Softwarevergleich am Beispiel eines Dachstuhls
Bachelorarbeit von Alfred Paul (2023)
Die Building Information Modeling (BIM)-Methode bietet zahlreiche Vorteile über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes. Allerdings stellt sich die Frage, wie ein Gebäude, das vor der Einführung der BIM-Methode errichtet wurde, in ein Bestandsmodell überführt werden kann, um einige der Vorteile für das Gebäude nutzbar zu machen. Es gibt viele verschiedene Softwarelösungen, die dafür angeboten werden. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden zwei bekannte Softwares zur Punktwolkenverarbeitung ausgewählt, die jeweils ein Plugin zur Modellierung in Revit bieten. Die Plugins von PointCab und AsBuiltModeler wurden verwendet, um den Dachstuhl des historischen Herrenhauses in Rothnaußlitz zu modellieren. Das Gebäude hat eine reiche Geschichte und steht derzeit teilweise unbewohnt und unrenoviert als Mehrfamilienhaus.
Vor der Modellierung des Herrenhauses war es entscheidend, einen geodätischen Rahmen zu schaffen. Dies wurde durch Vermessungspunkte erreicht, die mithilfe eines Trimble R10 GNSS durch die Dachfenster ermittelt wurden. Zudem wurden Schachbrettmarken, die über den gesamten Dachstuhl verteilt waren, mithilfe eines Leica TCRP1202+ eingemessen. Anschließend wurde der Dachstuhl aus 22 verschiedenen Standpunkten durch den Laserscanners Faro Focus S150 erfasst und mit der Registrierungssoftware "Scantra" über identische Ebenen registriert.
Sowohl der Modellierungsworkflow als auch der Funktionsumfang der beiden Plugins waren ähnlich, jedoch gab es deutliche Unterschiede in Bezug auf die Benutzeroberfläche und Navigation in der Punktwolke. Dies führte zu erheblichen Unterschieden in der Modellierungsgeschwindigkeit. PointCab arbeitet hauptsächlich in 2D-Ansichten, was ein performantes Arbeiten in großen Punktwolken ermöglicht, jedoch das Erfassen von 3D-Geometriemerkmalen erschwert. Im Gegensatz dazu erfolgt die Arbeit mit AsBuiltModeler in der 3D-Punktwolke. Vor der Modellierung muss die Punktwolke berechnet werden. Die Navigation in der Punktwolke wird durch eine fliegende Perspektive realisiert. PointCab ermöglicht zusätzlich zur Punktwolkenverarbeitung auch die Möglichkeit der Registrierung und Transformation in ein übergeordnetes Koordinatenreferenzsystem an und bietet dadurch im Vergleich zu AsBuiltModeler ein umfassenderes Gesamtpaket.
Während der Modellierung wurden typische BIM-Paradigmen wie Semantik, Volumenkörper, Topologie und Bezugselemente im Rahmen der Bestandsaufnahme untersucht. Es wurde beschrieben, wie die Plugins während der Modellierung arbeiten und wo Verbesserungspotenzial besteht. Dabei unterschieden sich die Plugins in der Erstellung der Balkenkonstruktion. AsBuiltModeler verfolgt den Ansatz, die Balken über Flächen zu definieren, während PointCab die Kanten des Objekts nutzt. Der Ansatz von AsBuiltModeler in Kombination mit der Punktwolkennavigation erwies sich als zuverlässig und effizient. Beide Plugins integrieren geringe Automatisierungen bei der Erstellung von Bauteilfamilien. PointCab bietet eine automatische Stützfamilienerstellung und AsBuiltModeler eine automatische Fensterfamilienerstellung in Revit an.
Es wurde festgestellt, dass die Plugins keine Funktionen zur Semantik und Topologie bieten. Als Bezugselement wird lediglich die Ebenenerstellung bereitgestellt. Um die Qualität der erstellten Modelle zu bewerten, wurden beide Modelle mit der ursprünglichen Punktwolke verglichen. Dies wurde mithilfe der Software "CloudCompare" durchgeführt, da keines der Plugins einen direkten Vergleich mit der ursprünglichen Punktwolke ermöglicht. Die Bauteile in der Punktwolke wurden segmentiert und klassifiziert, um festzustellen, wie präzise die Plugins die Bauteile erstellen und wie stark die Abweichungen aufgrund der Generalisierung der Bauteile sind. Die Standardabweichungen wurden gemäß den USIBD LOA-Klassen bewertet und ergaben, dass beide Plugins eine vergleichbare dargestellte Genauigkeit aufweisen.
Geodaten (GIS) und Bauwerksmodelle (BIM) in der Freileitungsplanung – Demonstrator, Softwaretest und Prozessanalyse
Masterarbeit von Georg Wolf (2022)
Building Information Modeling (BIM) bezeichnet eine kooperative Arbeitsmethodik, mit der auf der Grundlage digitaler Modelle eines Bauwerks die für seinen Lebenszyklus relevanten Informationen und Daten konsistent erfasst, verwaltet und in einer transparenten Kommunikation zwischen den Beteiligten ausgetauscht oder für die weitere Bearbeitung übergeben werden (Bundesministerium für Verkehr und Infrastruktur). Die BIM Methode hat sich aufgrund von zahlreichen Vorteilen in den letzten Jahren im Hochbau durchgesetzt und ist mittlerweile sogar für Projekte aus der öffentlichen Hand vorgeschrieben. Im Freileitungsbau findet die Arbeitsmethodik aktuell noch keine Anwendung. Durch den Erfolg der Arbeitsmethode im Hochbau und anderen Branchen stellt sich die Frage, ob BIM auch für den Freileitungsbau einen Mehrwert darstellt. Dies ist von besonderem Interesse, da u.a. auf Grund der Energiewende ein erheblicher Netzausbau des Freileitungsnetzes in Deutschland bis 2035 geplant ist. Mit den begrenzten Kapazitäten der Leitungsbaufirmen, kann BIM eine Möglichkeit darstellen, die Projekte effizient und fristgerecht durchzuführen und den Netzausbau zu realisieren. Aus diesem Grund wird im Rahmen dieser Masterarbeit der Einsatz von BIM in der Freileitungsplanung untersucht. Abbildung 1 zeigt den schematische Lebenszyklus einer Freileitung.
Zu Beginn wird dafür Grundlagenwissen in den Bereichen Freileitungen, Freileitungsplanung und BIM als Arbeitsmethode gelegt. Um tiefere Einblicke in den Planungsprozess von Freileitungen zu bekommen, wird die klassische Freileitungsplanung analysiert und dargestellt. Im Stand der Forschung wird bestätigt, dass BIM in der Freileitungsplanung noch neu ist. Das zeigt sich primär an den wenigen Publikationen und den jungen Veröffentlichungsdaten. Durch die Publikationen konnte ermittelt werden, dass es erste Ansätze gibt, BIM in der Freileitungspla-nung einzusetzen. Der Großteil der Publikationen stammt aus dem asiatischen Raum, wo die Methode bereits in einem Freileitungsprojekt angewandt wurde. Aus dem europäischen Raum konnte keine Publikation zu dem Thema gefunden werden. Es wurden Möglichkeiten zum Einsatz von BIM in der Freileitungsplanung erarbeitet. Dabei wurden die Vorteile der BIM Methode herausgearbeitet und auf die Freileitungsplanung bezogen. Weiterhin konnten 24 BIM Anwendungsfälle für die Freileitungsplanung identifiziert und beschrieben werden. Um ein Bestandsmodell als Planungsgrundlage zu schaffen, wurde der Einsatz von freien Geodaten untersucht. Als Ergebnis wurde eine Übersicht der verfügbaren freien Geodaten in den Bundesländern erstellt. In der Übersicht ist ein deutlicher Trend zu offenen Geodaten zu erkennen. Das bedeutet, dass immer mehr Bundesländer ihre Geodaten kostenfrei zum Download bereitstellen. Für die Freileitungsplanung ergibt sich die Chance, mit den Daten kostengünstig Bestandsmodelle für die Planung zu erstellen und die Daten in die Planung einzubeziehen.
In einem Demoprojekte konnten die Vorteile der dreidimensionalen Planung an einem praktischen Projekt für eine provisorische Stromversorgung veranschaulicht werden. Dabei konnten die Anwendungsfälle Bestandsmodellierung, Visualisierung und Bauablaufplanung erfolgreich im KorFin umgesetzt werden. Um das Projekt zu realisieren, wurden verschiedene Fachmodelle aus freien Geodaten und Bestandsdaten erstellt (siehe Abbildung 2).
Spezifische Bauteile wurden mit Revit modelliert und als Bauteilbibliothek eingebunden. Die KorFin Software erwies sich dabei als eine geeignete Anwendung für die Modellierung von Infrastruktur- und Freileitungsprojekten. Die Software konnte vor allem in der Bestandsmodellierung, der Visualisierung von großen Gebieten und Planungen sowie der Modellierung der Freileitungen selbst überzeugen. Das vollständige Modell ist in Abbildung 3 abgebildet.
Verbesserungspotential hat die Software im Bereich der IFC-Schnittstelle, bei den Exportmöglichkeiten der Mastlisten und Pläne sowie bei der Modellierung von Bauteilen, der Erstellung von neuen Gestängefamilien und bei der Modellierung von Sonderfällen. Die Kor-Fin Software ist daher im aktuellen Implementierungszustand eher ein Visualisierungstool, dass die Planung unterstützt. Eine vollständige Planung im KorFin ist noch nicht möglich. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen u.a. der IFC-Export und weitere Schnittstellen zu seilme-chanischen Fachanwendungen geschaffen werden. In den strategischen Überlegungen zum Einsatz von BIM in der Freileitungsplanung wurde auf wirtschaftliche Aspekte für Kunden und Unternehmen eingegangen.
Der wirtschaftliche Nutzen lässt sich in der Einsparung von Zeit und Kosten sowie die nachhaltige Nutzung der Daten zusammenfassen. Auch die Entwicklung von neuen BIM Produkten wie z.B. die Bestandsmodellierung oder BIM-Consulting als Dienstleistung sind möglich. Es wurde die Prognose aufgestellt, dass die BIM Methode in den nächsten Jahren an Relevanz in der Freileitungsbranche gewinnen wird, wie es in anderen Branchen zu beobachten ist. Durch den Ein-satz von BIM in dieser frühen Pionierphase besteht damit die Chance auf einen zukünftigen Wettbewerbsvorteil. Zusätzlich besteht die Möglichkeit sich aktiv an der Schaffung von Normen zur Modellierung von Freileitungen zu beteiligen.
Abschließend werden Schritte zur BIM Einführung in einem Unternehmen am Beispiel der LTB Leitungsbau GmbH betrachtet. Als Einführungskonzept wird der BIM Planning Guide for Facility Owners von der Pennsylvania State University vorgestellt. Anschließend wird die Strategische Planung des Einführungskonzeptes mit den Schritten Analyse, Ausrichtung und Entwicklung auf die LTB Leitungsbau GmbH angewandt. In der Analyse des IST-Zustandes wurde ermittelt, dass es bereits Bemühungen zur BIM Einführung im Unternehmen gibt. Die LTB befindet sich dabei noch am Anfang bzw. in der Vorbereitungsphase des Einführungsprozesses. Durch die Einstellung eines BIM-Experten im IT-Bereich, die Formung eines BIM Kernteams und der Unterstützung der Geschäftsführung sind sehr gute Voraussetzungen für die Einführung gegeben. In der Ausrichtungsphase wurden projekt- und unternehmensspezifische BIM Ziele für die LTB definiert und Entwicklungsschritte zur Erreichung der BIM Ziele abgeleitet. Um den Einführungsprozess zu veranschaulichen wurde eine theoretische Roadmap erstellt.
Vergleich der geodätischen Qualität von Ko-Registrierungsverfahren für die Dokumentation von Brückenbauwerken
Bachelorarbeit von Sebastian Preußel (2022)
Die Software SfM2BIM ist das Ergebnis der Dissertation von Dr. Tim Kaiser und wird derzeit im SMWK- Forschungsprojekt VideoBIM von der Fakultät Geoinformation in Kooperation mit den Fakultäten Informatik/Mathematik und Bauingenieurwesen an der HTW Dresden weiterentwickelt. SfM2BIM stellt einen neuartigen Ansatz in der Erzeugung registrierter Punktwolken auf Basis von Structure from Motion dar. Hierbei wird diese nicht klassisch über Passpunkte orientiert und georeferenziert, sondern mithilfe eines bestehenden BIM-Modells ko-registriert. Der im Rahmen der Bauwerksüberwachung zur Erstellung eines As-Built-Modells notwendige Prozess vereinfacht sich dabei grundlegend, da zeitintensive Planung und geodätische Vorarbeit entfallen.
Das Verfahren wurde hier anhand eines Vergleichs unter realen Bedingungen auf seine Praxistauglichkeit geprüft. Dabei stand insbesondere die Registrierungsqualität im Vordergrund, zumal diese im geodätischen Kontext der Bauwerksüberwachung und Baufortschrittsdokumentation mittels BIM eine übergeordnete Rolle einnimmt.
Im praktischen Teil wurde nach geodätischer Vorarbeit mit Netzausgleichung und Passpunktbestimmung jeweils eine Punkwolke des Brückenbauwerks Verkehrszug Sternstraße im SfM-Verfahren sowie im TLS-Verfahren erzeugt und anschließend absolut über Passpunkte registriert. Ein BIM-Modell und die ko-registrierte SfM-Punktwolke wurden für die Tests bereitgestellt. Darauf folgend konnte der Vergleich durchgeführt werden, wobei das BIM-Modell jeweils als Referenz dient und die qualitative Einordnung der Punktwolken ermöglicht. Zur Anwendung kamen zum Beispiel Schnitte in Autodesk Revit und Distanzberechnungen in der Software CloudCompare.
Bei der vergleichenden Analyse stellte sich heraus, dass sich die Registrierungsqualität der beiden absolut registrierten Punktwolken auf einem hohen Niveau bewegt, grobe Abweichungen vom Modell waren nicht auszumachen. Bei der zu vergleichenden Punktwolke aus SfM2BIM konnten grobe Registrierungsfehler festgestellt werden, im Besonderen eine Verdrehung entlang der Brückenachse. In Bezug auf die reine Punktwolkenqualität ließ sich beobachten, dass TLS die meisten Vorteile bietet, was auf das direkte Messverfahren rückzuführen ist.
Aus dem Vergleich war abzuleiten, dass SfM2BIM im momentanen Entwicklungszustand nicht gleichermaßen für die Generierung eines As-Built-BIM-Modells geeignet ist, wie die Verfahren der absoluten Registrierung. Bezüglich der Punktwolkenqualität wird jedoch eine ähnlich hohe, wie bei der absolut registrierten SfM-Punktwolke erreicht.
Zumal die für die Testdatenerzeugung betrachtete Brücke nur wenige planare Flächen aufweist, stellt sie keine optimale Geometrie für das SfM2BIM-Verfahren dar. Da jedoch selbst für diese zumindest eine Registrierung erfolgen konnte, ist davon auszugehen, dass für besser geeignete Gebäude schon jetzt genauere Ergebnisse zu erwarten sind. Auch mit Abweichungen wie in den Ergebnissen wäre eine Nutzung in einem gewissen Spektrum denkbar, beispielsweise zur Verifizierung eines Modells in der Baufortschrittsüberwachung. Dies jedoch ist in unabhängigen Versuchen zu überprüfen.
Automation und Workflows von geodätischen Prozessen am Beispiel der Software GEOgraf
Bachelorarbeit von Alexander Bong (2022)
Mit der GEOgraf Version 10.0c wurden durch die HHK Datentechnik GmbH Anwendungen eingeführt, die auf der Grundlage von Automationen eine schnelle und sichere Arbeit mit Geodaten gewährleisten. Das Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, wie konkrete Neuerungen dieser Version in Arbeitsprozesse der Geokart Ingenieurvermessungsgesellschaft mbH integriert werden können. Dazu zählen die Einführung von Regelprüfungen, die digitale Erfassung und Weiterverarbeitung von Sachdaten und die Möglichkeiten der Stapelplotausgabe bei Großprojekten. Für alle Analysen wurden geeignete Beispieldaten verwendet, um neue Methoden in Arbeitsprozesse einzubinden. Die erstellten Methoden wurden in Workflows umgesetzt.
Die GEOgraf Version 10.0c bietet erstmals die Option der Prüfung während der Erstellung der Daten. Bisher sind Verschneidungstests, Abstandstests, Topologische Tests und Sachdatentests möglich. Die Umsetzbarkeit und individuelle Nutzbarkeit von Regelprüfungen wurde anhand einer Ideensammlung geprüft. Für Ver- und Entsorgungsleitungen ist ein grundlegender Prozess entstanden, der die Nutzung der korrekten Punkt- und Linienarten kontrolliert. Weiterhin werden zulässige Linienverschneidungen und die Notwendigkeit der Beschriftung von Bäumen geprüft. Die zulässigen Arten können für die Prüfungen jederzeit verändert werden. Es existieren drei verschiedene Möglichkeiten die Datenregeln zu prüfen. Die Prüfung kann „On-the-fly“, und somit bei der Konstruktion von Objekten, als Abschlusskontrolle nach Beendigung des Projekts oder beim Export der Grafik durchgeführt werden.
Die digitale Erfassung und Weiterverarbeitung von Sachdaten wurden am Beispiel von Bäumen durchgeführt. Der Prozess sieht die digitale Erfassung der Sachdaten mit Tachymetern vor. Weiterhin werden diese exportiert und unmittelbar in GEOgraf eingelesen. Es erfolgt eine Speicherung aller Sachdaten in einer angelegten Tabelle der auftragsbezogenen Datenbank. Die entsprechenden Bäume können mithilfe einer Makrodatei mit ihrer Art, dem Stammumfang und dem Kronendurchmesser beschriftet werden. Zudem kann eine Baumkrone anhand der Sachdaten gezeichnet werden.
Die Stapelplotausgabe bei Großprojekten eröffnet die Möglichkeit alle Plotboxen auf verschiedenen Blättern in der gewünschten Reihenfolge auszugeben. Dafür wird ein Stempel unter der Nutzung von Variablen erstellt. Diese ermöglichen eine automatische Übernahme gewählter Einstellungen oder Namen für jede Plotbox. Die Erstellung einer Legende wird mit dem Modul der automatischen Legende in GEOgraf durchgeführt. Diese kann somit individuell gestaltet werden. Die Stapelplotausgabe ist lediglich als MultiPage PDF möglich. Eine Nachbearbeitung kann nicht erfolgen. Das Exportformat GEOgraf-Zeichnung ermöglicht dies, lässt allerdings keine Ausgabe als Stapelplot zu, da zu jeder Plotbox eine eigene Datei erstellt wird.
Für alle drei Schwerpunkte der Arbeit wurden betriebsinterne Workflows angefertigt, die in Workshops vorgestellt und diskutiert wurden.
