Erdbau mit der Drohne vermessen: von der Urgeländeaufnahme bis zur Abnahme

Vermessungsarbeiten im Erd- und Tiefbau laufen in der Praxis über drei Wege: Sie beauftragen ein Vermessungsbüro, Sie schätzen die Mengen auf Grundlage von Erfahrungswerten, oder Sie warten, bis die interne CAD- oder GPS-Fachkraft Zeit hat. Alle drei funktionieren, bis der Zeitdruck im Projekt steigt.

Dann treten dieselben Probleme immer wieder auf: Messdaten fehlen, Mengen werden diskutiert, der Fortschritt bleibt unklar, und bereits ausgelastete Fachkräfte erhalten zusätzliche Aufgaben. Dieser Beitrag erklärt, wo eine Drohnenmessung hineinpasst, was Sie damit in jeder Projektphase tun können und was sie nicht ersetzt.

Wo es in der Praxis hakt

Vier Engpässe treten bei fast jedem Projekt auf, und alle haben mit Zeitpunkten zu tun.

• Messdaten kommen zu spät. Eine Massenbilanz oder Höhenaufnahme wird häufig benötigt, bevor die Arbeiten fortgesetzt werden können. Liegt die Vermessung bei einem externen Dienstleister oder bei einer internen Fachkraft, wartet das Projekt auf Kapazität, die in dieser Woche nicht da ist
• Mengen bleiben ein Diskussionsthema. Mit bloßem Auge ist nicht erkennbar, ob dort 800, 1.000 oder 1.200 Kubikmeter liegen. Das führt zu Diskussionen mit Auftraggebern, Nachunternehmen oder intern
• Fachkräfte werden überlastet. In vielen Unternehmen gibt es eine Person, die Maschinensteuerung, GPS-Daten und komplexe Zeichnungen wirklich beherrscht. Dadurch landen auch einfache Messaufgaben bei dieser Person
• Nachträgliche Kontrolle ist schwierig. Wie viele Kubikmeter wurden bewegt, wo wurde Material auf- oder abgetragen, entspricht die Ausführung der Zeichnung? Ohne wiederholbare Messungen bleiben Fotos und Erfahrungswerte

Beachten Sie den Kern: Die Messung selbst muss nicht kompliziert sein. Wissen und Software sind lediglich bei zu wenigen Personen gebündelt.

Wie eine Drohnenmessung auf der Baustelle funktioniert

Die Drohne fliegt in einem festen Muster über das Gelände und nimmt Hunderte Fotos mit großzügiger Überlappung auf. Die Software erkennt dieselben Punkte auf mehreren Fotos und berechnet daraus deren Position in drei Dimensionen. Übrig bleibt eine Punktwolke aus Millionen 3D-Punkten sowie ein entzerrtes Orthofoto des Gebiets.

In der Praxis dauert ein Flug über einige Hektar etwa zwanzig Minuten, einschließlich Auspacken und Verstauen. Die Verarbeitung läuft anschließend in der Cloud, sodass kein leistungsstarker Rechner und keine lokale Photogrammetrie-Software erforderlich sind und keine SD-Karten zwischen Programmen wandern müssen.

Wichtig zu verstehen: Das Modell liefert zwei Arten von Information. Verhältnisse innerhalb des Modells sind unmittelbar belastbar, also Volumen, Höhenunterschiede und Veränderungen zwischen zwei Messzeitpunkten. Ob das Modell auch auf der richtigen absoluten Höhe liegt, ist eine eigene Frage, und die wird vor allem relevant, sobald Sie abstecken oder eine Maschine ansteuern wollen.

Was Sie an einem solchen Modell messen können

Das Modell ist kein Bild, sondern ein messbares Objekt. Die Messfragen, die auf einer Baustelle regelmäßig auftreten, lassen sich alle daran beantworten:

• Volumen: Haldenmengen in Kubikmetern, einschließlich automatischer Ermittlung der Basishöhe rund um das Material
• Höhen: Höhenunterschiede zwischen Punkten sowie ein Raster automatischer Messpunkte, zum Beispiel alle 10 oder 20 Meter
• Profile: ein Querschnitt entlang einer Linie, geeignet zur Dokumentation von Böschungen, Banketten und Baustraßen
• Massenbilanz: Auf- und Abtrag berechnen gegenüber einer Zielhöhe oder einer Planungsfläche
• Abstände, Flächen und Koordinaten: 2D- und 3D-Abstände, geländefolgende Flächen sowie X-, Y- und Z-Koordinaten jedes Punktes
• Fortschritt: zwei Messzeitpunkte vergleichen, wobei sichtbar wird, wo Material hinzugefügt und wo es entfernt wurde

Der letzte Punkt wird in der Praxis am meisten unterschätzt. Eine Messung sagt Ihnen, wie das Gelände jetzt aussieht. Zwei Messungen sagen Ihnen, was zwischen diesen Zeitpunkten passiert ist, und genau das brauchen Sie, um den Fortschritt zu steuern und abzurechnen.

Von der Urgeländeaufnahme bis zur Abnahme

Der größte Nutzen entsteht nicht aus einer einzelnen Messung, sondern daraus, dass Sie dieselben Daten durch das ganze Projekt nutzen. In der Praxis gibt es vier Zeitpunkte.

Phase 1, die Urgeländeaufnahme. Erfassen Sie das Gelände, bevor der erste Spatenstich erfolgt: aktuelle Höhen, vorhandene Volumen und die tatsächliche Ausgangssituation. Das ist Ihre digitale Grundlage für das restliche Projekt und die Antwort auf die Frage, ob die Ausgangssituation der Zeichnung entspricht.

Phase 2, Planung und Absteckung. Die Urgeländeaufnahme geht in Ihre CAD-Umgebung, und die Planung geht weiter an das RTK-GNSS oder die Maschinensteuerung. Hier ist die absolute Höhe entscheidend, und deshalb legen Sie an dieser Stelle besonderen Wert auf den Höhenbezug Ihres Modells.

Phase 3, Fortschritt und Abrechnung. Periodische Befliegungen zeigen, wie viel tatsächlich bewegt wurde. Das macht eine Abrechnung nach erbrachter Leistung statt nach Schätzung möglich und zeigt Abweichungen, während eine Korrektur noch günstig ist.

Phase 4, Abnahme und Bestandsdokumentation. Vergleichen Sie Planung und Ausführung, liefern Sie Bestandsdaten und übergeben Sie ein vollständiges digitales Dossier. Dieses Dossier gibt Jahre später noch Auskunft darüber, wie das Werk damals tatsächlich ausgeführt war.

Vier Wege zu Messdaten

Was es bringt

Die Margen im Tiefbau sind dünn, was die Wirtschaftlichkeitsrechnung recht direkt macht. Nachträgliches Herstellen kostet schnell 5 bis 10 % eines Projekts. Eine Höhe, die leicht abweicht, oder ein Profil, das nicht stimmt, fällt ohne Zwischenmessung manchmal erst auf, wenn die Arbeit erledigt ist. Mit einer periodischen Messung sehen Sie diese Abweichung, während die Korrektur noch ein halber Tag Baggerarbeit ist.

Außerdem verändert es das Gespräch mit Ihrem Auftraggeber. Eine Abrechnung nach tatsächlich bewegten Kubikmetern, belegt mit einer datierten Messung, nimmt die Mengendiskussion vom Tisch. Das beschleunigt die Zahlung und spart die Stunden, die sonst in die Verteidigung einer Schätzung fließen.

Und schließlich: Büro und Baustelle schauen auf dasselbe aktuelle Bild. Das klingt weich, spart in der Praxis aber viele Telefonate und Missverständnisse über den Stand der Dinge.

Was eine Drohnenmessung nicht ersetzt

Das sollte man klar sehen, denn eine Drohne ersetzt kein Vermessungsbüro. Für Katastergrenzen, rechtliche Absteckungen und unabhängige Kontrollmessungen bleibt ein Vermessungsbüro die richtige Wahl, in Deutschland in der Regel ein ÖbVI. Das ist ein anderes Fach mit anderer Haftung.

Auch Ihr RTK-GNSS bleibt nötig. Die beiden ergänzen sich: Das GPS-GNSS ist das Werkzeug für die Absteckung und die Kontrolle einzelner Punkte, die Drohnenmessung liefert das vollständige Bild des gesamten Geländes. Eine Drohnenmessung ersetzt die Absteckung nicht.

Außerdem braucht die Kamera Sicht. Dichte Vegetation verdeckt den Boden darunter, Wasserflächen liefern keine verlässlichen Punkte, und Maschinen und Container, die während des Fluges auf dem Gelände stehen, landen im Modell. Diese lassen sich entfernen, bevor Sie ein Volumen oder eine Massenbilanz berechnen, es ist aber bei der Flugplanung zu berücksichtigen.

Worauf Sie beim Einstieg achten sollten

Die Technik ist ausgereift; die Frage ist, ob sie in Ihren Ablauf passt. Vier Punkte entscheiden das in der Praxis:

• Absolute Höhe. Für Volumen und Fortschritt genügt die relative Genauigkeit. Wollen Sie Höhen über Normalhöhennull im DHHN2016 für eine Abnahme oder für die Maschinensteuerung, brauchen Sie eine Höhenkalibrierung oder eingemessene Passpunkte
• Export in Ihre eigene Software. Kommt das Modell als DXF, LandXML, GeoTIFF oder LAS heraus, oder sind Sie an eine Umgebung gebunden? Das entscheidet, ob es an Ihr CAD und Ihre Maschinensteuerung anschließt
• Wer führt es durch? Läuft jede Messung über eine Fachkraft, haben Sie den Engpass nur verschoben. Der Nutzen liegt darin, dass Arbeitsvorbereitung oder Bauleitung es selbst können
• Passt es in einen Rhythmus? Der Wert entsteht durch Wiederholung: eine Baustelle wöchentlich, die Halden monatlich, eine Urgeländeaufnahme für jedes Projekt. Eine Messung, die man vorausplanen muss, findet seltener statt als sinnvoll wäre

So machen wir das

AiroMap ist unsere Antwort darauf: eine Drohne, die vollautomatisch fliegt, kombiniert mit einer Webanwendung, in der Sie die Messungen selbst durchführen. Ein Paket aus Drohne, Software, Schulung vor Ort und Support, sodass die Messarbeit bei Ihrer eigenen Arbeitsvorbereitung oder Bauleitung liegt statt bei einem externen Dienstleister oder einer einzelnen internen Fachkraft.

Für die Anbindung an Ihren bestehenden Ablauf exportieren Sie nach DXF, LandXML, GeoTIFF, LAS oder CSV, in Richtung Autodesk, QGIS und weiterer Pakete, oder direkt an Ihre Maschinensteuerung. Für Projekte, in denen die absolute Höhe zählt, gibt es einen stark automatisierten Ablauf für Ground Control Points, um das Modell auf den Höhenbezug festzulegen. Und die Plattform arbeitet neben Ihrem RTK-GNSS, nicht an dessen Stelle.

Ein Beispiel, wie das aussieht: Haru, ein Erdbau- und Tiefbauunternehmen, befliegt seine Projekte wöchentlich, um zu sehen, wie viel Boden bewegt wurde und wie das Werk steht. Was als Test begann, ist ein fester Teil der Woche geworden. "Wir haben die Drohne zuerst als Test eingesetzt, inzwischen wollen wir nicht mehr darauf verzichten", sagt Inhaber Davy.