Historische Getreidesilos werden durch integrierte UAV- und 3D-Laserscanning-Untersuchung digital konserviert

Projektübersicht

Mit jahrzehntelanger Erfahrung in der Bereitstellung von Vermessungs-, Kartierungs- und Realitätserfassungslösungen für Industrie-, Infrastruktur-, Kulturerbe- und Stadterneuerungsprojekte unterstützt Tianbaonet seine Kunden weiterhin dabei, komplexe physische Vermögenswerte in genaue digitale Modelle umzuwandeln.

Bei einem aktuellen Denkmalschutzprojekt in der Region des Perlflussdeltas in Guangdong, China, hat Tianbaonet die hochpräzise Vermessung und Fassadenkartierung eines historischen Getreidesilokomplexes mithilfe eines integrierten Datenerfassungsworkflows aus der Luft und am Boden erfolgreich abgeschlossen.

Das Projekt umfasste acht zylindrische Getreidesilos und mehrere rechteckige Lagergebäude, die zwischen den 1950er und 1970er Jahren errichtet wurden. Als wichtige Zeugen der industriellen und landwirtschaftlichen Entwicklung der Region werden diese Bauwerke nun für die Erhaltung, Renovierung und adaptive Wiederverwendung in Betracht gezogen. Eine genaue geometrische Dokumentation war daher für die zukünftige Wartung, Restaurierungsplanung und digitale Archivierung unerlässlich.

Die Herausforderung: Vermessung komplexer historischer Strukturen

Der Kunde benötigte genaue Berechnungen von:

• Zylindrische Wandflächen

• Konische Dachflächen

• Umfänge und Abmessungen

• Detaillierte Fassadenzeichnungen für jedes Silo

Allerdings machten mehrere Herausforderungen herkömmliche Vermessungsmethoden ineffizient:

Komplexe gekrümmte Geometrie

Die zylindrische Form der Silos machte herkömmliche Punkt-für-Punkt-Messungen mit Totalstationen schwierig und zeitaufwändig. Die Erfassung ausreichender Punkte für eine genaue Kurvenanpassung würde die Dauer der Feldarbeit erheblich verlängern.

Eingeschränkte Standortbedingungen

Die Industrieanlage verfügte über enge Zufahrtsstraßen, unebenes Gelände, dichte Vegetation und begrenzte Sichtlinien, was Hindernisse für herkömmliche Vermessungsgeräte darstellte.

Unzugängliche Dachkonstruktionen

Die erhöhten konischen Dächer und Lüftungsöffnungen waren vom Boden aus nur schwer sicher zu erreichen, was eine vollständige Datenerfassung zu einer Herausforderung machte.

Um diese Einschränkungen zu überwinden, hat Tianbaonet eine umfassende Lösung zur Realitätserfassung entwickelt, die UAV-Photogrammetrie und handgehaltenes LiDAR-Scannen kombiniert.

Die Lösung: Integrierte Luft- und Bodenvermessung

Tianbaonet implementierte einen integrierten Luft-Boden-Vermessungsworkflow basierend auf dem China Geodetic Coordinate System 2000 (CGCS2000), der eine genaue Ausrichtung aller Datensätze gewährleistet.

Luftaufnahme zur vollständigen Dachabdeckung

Für die Dach- und Oberbaudokumentation setzte das Team eine DJI Mavic 3 Enterprise ein, ausgestattet mit:

• 4/3 CMOS-Weitwinkelkamera

• Mechanischer Verschluss

• RTK-Positionierungsmodul

Der UAV-Einsatz wurde sorgfältig geplant, um eine vollständige Abdeckung der Silodächer und oberen Fassaden sicherzustellen.

Zu den wichtigsten Flugparametern gehörten:

• Die Flughöhe übersteigt die umliegenden Strukturen

• 85 % Vorwärts- und Seitenüberlappung

• RTK-fähige Georeferenzierung im nationalen Koordinatensystem

Dieser Ansatz ermöglichte die Erfassung von Bereichen, die für Personal und konventionelle Geräte unzugänglich sind, und gleichzeitig eine hohe geometrische Genauigkeit beizubehalten.

Bodengestütztes LiDAR-Scannen für detaillierte Fassaden

Um die vertikalen Strukturen und architektonischen Details zu erfassen, nutzte Tianbaonet den tragbaren 3D-Laserscanner Lingguang L2 Pro.

Der Scanner lieferte:

• 360° * 270° Sichtfeld

• Mobile SLAM-basierte Datenerfassung

• Echtzeit-RTK-Integration

• Generierung kolorierter Punktwolken

Die Bediener gingen frei um die Silos, Treppen, Lüftungsöffnungen und Innenräume herum und sammelten schnell Punktwolkendaten mit hoher Dichte.

Die Mobilität des Systems machte es besonders effektiv in beengten industriellen Umgebungen, in denen sich stativbasierte Geräte nur schwer einsetzen ließen.

Workflow und Datenverarbeitung

Felddatenerfassung

Die Felduntersuchung umfasste:

1. UAV-Flugplanung und Luftbilderfassung

2. Scannen von Außenfassaden

3. Scannen des Innensilos

4. Einheitliche Koordinatensteuerung mit CGCS2000

Durch die Kombination von Luft- und Erddatensätzen stellte Tianbaonet eine vollständige Abdeckung aller sichtbaren Strukturelemente sicher.

Matrice 3E-Luftaufnahme der Oberseite des Getreidesilos

Verwenden Sie L2pro, um den Getreidespeicher zu scannen

Datenverarbeitung und Modellgenerierung

Nach der Datenerfassung umfasste der Workflow Folgendes:

• Lufttriangulation und photogrammetrische Rekonstruktion

• Vorverarbeitung von LiDAR-Punktwolken

• Lärmreduzierung und Registrierung

• Luft-Boden-Datenfusion

• Vollständige Erzeugung kolorierter Punktwolken

Das resultierende Modell lieferte eine hochpräzise digitale Darstellung des gesamten Getreidesilokomplexes, einschließlich bisher unzugänglicher Dachkonstruktionen.

Nach der Lufttriangulation wird eine 3D-Rekonstruktion generiert und als LAS-Modell exportiert.

Modell einer kolorierten Punktwolke für Getreidesilo

Getreidesilo-Innenpunktwolke

Karte des Getreidesilos-Layouts

Punktwolkendaten auf dem Dach der Getreidesilos wurden erfolgreich mit integriertem UAV und Bodenscanning erfasst.

Technische Leistungen

Die fusionierten Punktwolkendaten wurden zur detaillierten technischen Analyse in CAD-Software importiert.

Mithilfe von Querschnittsextraktions- und geometrischen Anpassungstechniken generierte Tianbaonet:

• Präzise Umfangsmessungen

• Flächenberechnungen

• Dimensionsanmerkungen

• Fassadenansichtszeichnungen im Maßstab 1:1

Diese Ergebnisse liefern zuverlässige Referenzdaten für zukünftige Renovierungs-, Wartungs- und Strukturbewertungsaktivitäten.

Projektergebnisse

Der integrierte Vermessungsansatz lieferte mehrere wichtige Ergebnisse:

Vollständige digitale Dokumentation

Das Projekt erfasste erfolgreich alle sichtbaren Strukturelemente, einschließlich Dachabschnitte, deren Messung mit herkömmlichen Methoden schwierig oder unsicher gewesen wäre.

Genaue Oberflächenberechnungen

Für alle acht Getreidesilos wurden detaillierte Messungen zylindrischer Wände und konischer Dachflächen erstellt.

Hochwertige technische Zeichnungen

Zur Unterstützung technischer Anwendungen wurden umfassende Fassadenzeichnungen, Maßpläne und Umfangsanmerkungen erstellt.

Langfristige digitale Vermögenswerte

Der Kunde erhielt einen vollständigen Satz digitaler Ressourcen, darunter:

• Kolorierte Punktwolken

• 3D-Modelle

• CAD-Zeichnungen

• Messdatensätze

Diese Vermögenswerte können künftige Überwachungs-, Restaurierungsplanungs-, Renovierungsplanungs- und digitale Denkmalschutzinitiativen unterstützen.

Integriertes Luft-Boden-Punktwolkenmodell des Getreidesilokomplexes

Umfangsberechnung im CAD

Ausgepackte Fassadenzeichnung der acht zylindrischen Getreidesilos

Berechnen der Oberflächen von Zylindern, Kegelstümpfen und Kegeln mit Siloabmessungen im Originalmaßstab

Warum integrierte Realitätserfassung wichtig ist

Dieses Projekt demonstriert die Wirksamkeit der Kombination von UAV-Photogrammetrie mit mobilem LiDAR-Scannen für anspruchsvolle Industrie- und Kulturerbedokumentationsprojekte.

Im Vergleich zu herkömmlichen Vermessungsmethoden bietet der integrierte Workflow:

• Schnellere Felddatenerfassung

• Reduzierte Zugriffsbeschränkungen für die Website

• Umfassende Abdeckung ohne tote Winkel

• Genauigkeit im Zentimeterbereich

• Verbesserte Effizienz bei gekrümmten und unregelmäßigen Strukturen

Vor allem ermöglichte es die Erstellung einer vollständigen digitalen Aufzeichnung historisch bedeutsamer Gebäude bei gleichzeitiger Minimierung der Beeinträchtigung des Standorts.

Über Tianbaonet

Tianbaonet verfügt über umfangreiche Erfahrung in der Bereitstellung von Vermessungs-, Kartierungs-, 3D-Laserscanning-, UAV-Photogrammetrie-, SLAM-basierten Realitätserfassungs- und digitalen Zwillingslösungen für eine Vielzahl von Branchen.

Von Industrieanlagen und Infrastrukturanlagen bis hin zu Kulturdenkmälern und Stadterneuerungsprojekten hilft Tianbaonet Organisationen dabei, räumliche Daten effizienter und genauer zu erfassen, zu verwalten und zu nutzen.

Da die Nachfrage nach digitalem Asset-Management und Denkmalschutz weiter wächst, engagiert sich Tianbaonet weiterhin für die Bereitstellung innovativer Geodatentechnologien, die die Lücke zwischen der physischen Welt und ihrer digitalen Zukunft schließen.