Für jede Anwendung das richtige 3D-Bild

Framence-Chef Adrian Merkel hat mit seinem Team eine Alternative zur Laserpunktwolke ausgetüftelt.
Quelle: Immobilien Zeitung, Urheber: Ulrich Schüppler

Laserscanner gelten als das Maß der Dinge, wenn es um die Erstellung eines 3D-Abbildes von Gebäuden im Bestand oder auf der Baustelle geht. Doch die 360-Grad-Technologie ermöglicht heute für viele Anwendungen Lösungen, die mit deutlich weniger Daten auskommen.

Die Methode des Building Information Modeling (BIM) wird bisher vor allem als ein Themenkomplex gesehen, der in der Gebäudeerstellung von Bedeutung ist. "Wir sind digitaltechnisch im Bestand relativ weit weg von BIM - man könnte auch sagen, in der Steinzeit", seufzte Christian Wetzel, Gründer und CEO des Münchner Proptechs Voxelgrid, als er im Juni auf dem Aareon-Kongress in Garmisch-Partenkirchen sein Unternehmen vorstellte. Dabei bieten gute Kameras, gepaart mit der richtigen Computerleistung, heute für nahezu jeden Anwendungsfall eine Möglichkeit, die Realität des Gebäudebestands in ein 3D-Modell zu überführen. Das wäre ein erster wesentlicher Schritt, um auch von solchen Bestandsgebäuden 3D-Abbilder zu erzeugen, bei denen die nötigen Rohdaten aus der Planungsphase nicht zur Verfügung stehen, weil die Immobilie noch am Reißbrett entworfen wurde.

Voxelgrid nutzt dazu Laserscanner, die die Abstände zu allen Ecken und Kanten des Raumes messen. Die daraus generierten Punktwolken übersetzt eine Software in einen zwei- oder sogar dreidimensionalen Plan des Gebäudes - als ein zentimetergenaues Abbild der Wirklichkeit. Die Kameraausrüstung wird dabei auf einen Rucksack geschnallt, der Erfasser läuft einfach die Räume ab. Das geht umso besser, je großflächiger die Stockwerke sind. Bis zu 10.000 m² Fläche lassen sich damit pro Tag und Kameraträger aufnehmen. NavVis, ein ebenfalls in München ansässiges Start-up, hat das Lasergerät dagegen auf einen Trolley montiert, der einfach durch die Räume geschoben wird. Das ermöglicht es einer einzelnen Person, bis zu 30.000 m² am Tag zu scannen. Die sollten dann aber nicht über allzu viele Stockwerke verteilt sein, denn Treppen sind für den Trolley ein Hindernis.

Ein weiterer Anbieter im Laserscansegment kommt aus den USA und heißt Matterport. Dessen Kameratechnik wird üblicherweise statisch auf einem Stativ angebracht und dann in jedem zu scannenden Raum neu aufgebaut. Die so gewonnenen 3D-Bilder werden vor allem in der Vermarktung von Premiumimmobilien genutzt, in Deutschland besipielsweise von Engel & Völkers (siehe "Digitalisierung hat den Makleralltag verändert", IZ 37/17).

3D-Bilder aus lasergenerierten Punktwolken zu erstellen, das ist auch für Adrian Merkel kein neues Thema. Er ist Geschäftsführer von Framence, einer Tochter des CAFM-Softwareherstellers Speedikon aus Bensheim. "Wir hatten vor Jahren selbst mal ein Patent für ein bildgebendes Laserverfahren", sagt der Framence-Chef. "Damals waren die dafür nötigen Laser noch so groß wie ein Auto." Auf Basis solcher Laseraufnahmen kann ein Computer mit erheblichem Rechenaufwand 3D-Modelle höchster Detailtiefe erzeugen. "Die Frage ist allerdings, für welche Praxisanwendung diese Genauigkeit notwendig ist", gibt Merkel zu bedenken. Für viele Anforderungen an 3D-Ansichten, wie sie im Rahmen von Bauprojekten oder in der Gebäudedienstleistung typischerweise auftauchen, hält er den Einsatz von Hochleistungsscannern für entbehrlich. "Die Lösung, die wir gefunden haben, ist schneller, einfacher und kostengünstiger", fügt er hinzu.

Auch für die Nutzung der Framence-Anwendung gilt jedoch: Je besser die Kamera, desto besser und genauer ist auch das Ergebnis. Allerdings erzeugt mittlerweile schon eine handelsübliche Kamera mit 48 Megapixeln und einem Fischaugenobjektiv ausreichend gute Bilder, damit die Framence-Software sie verarbeiten kann. "So eine Kamera kann wirklich jeder bedienen", erläutert Merkel. "Wir benötigen mindestens zwei Panoramabilder pro Raum. Ideal sind aber sieben, wobei das siebte Bild eine Wiederholung des ersten darstellt, um Anfang und Ende der Bildserie eindeutig zu definieren." Bei jedem Bild wird die Kamera dabei um 60 Grad gedreht. Mit einem speziellen Stativ, auf dem die neue Kamera in der neuen Position einrastet, schafft das auch ein Laie in 90 Sekunden pro Raum. Ein sogenanntes Stitching-Programm fügt die Bilder dann zu einem nahtlosen Panorama zusammen. "Das Endergebnis ist in 90% der Fälle ohne manuelle Nachbearbeitung verwendbar", sagt Merkel.

Alles, was Framence benötigt, um aus den gewonnenen Bildern eine 3D-Ansicht anzufertigen, ist ein Grundriss des Gebäudes. Der wird in das Programm eingelesen und unter das Panorama gelegt. Der letzte Schritt ist eine einzelne Lasermessung zwischen zwei fixen Punkten in der Realität, die auf einem der Bilder sichtbar sein müssen: Damit verfügt die Software über eine Kalibrierung, mit der die Maßstäbe von Fotos und Grundriss aufeinander abgestimmt werden können. Weist der Grundriss Abweichungen zur Realität auf, wird das nun sichtbar. "Auf acht Meter Raumlänge haben wir bei diesem Verfahren im Schnitt einen halben Zentimeter Fehlertoleranz", erläutert Merkel. "Wenn der Bauleiter wissen will, ob das Rohr an der richtigen Stelle verläuft, reicht das völlig aus." Ein wichtiger Framence-Pilotkunde kommt aus der Chemieindustrie, in der es lebensnotwendig ist, den Verlauf einzelner Rohre genau zu kennen. Ein anderer Anwendungsfall wäre ein Gebäudedienstleister, der ein Angebot für eine Fensterreinigung abgeben möchte. Für die Framence-Lösung reicht hier sogar ein einzelnes Foto der Fassade sowie eine Abstandsmessung zur Maßstabsfestlegung aus: Schon kann die Software die zu putzende Fensterfläche genau berechnen.

Auch der Kamerahersteller Matterport hat erkannt, dass die High-End-Laseranwendung nicht für alle Kundenanwendungen den Königsweg darstellt. "Bisher wurden wir vor allem als Hardware-Anbieter gesehen, der auch eine Software-Plattform für die 3D-Darstellungen anbietet", sagt James Morris-Manuel, Vice President für die Region Emea bei Matterport. "Im Rahmen unseres Relaunchs öffnen wir nun unsere Plattform für 3D-fähigen Content, der mit 360-Grad-Kameras aufgenommen wurde. Damit wollen wir erreichen, dass mehr Menschen unsere Plattform nutzen", fügt er hinzu. Mit bloßer 360-Grad-Fotografie, so betont Morris-Manuel, habe das nichts zu tun. "Es geht darum, 360-Grad-Fotoaufnahmen als Rohmaterial zu akzeptieren und diese in echtes 3D zu überführen." Die Qualität der handelsüblichen Kameras habe enorm zugenommen, erklärt Morris-Manuel. Ähnlich wie Framence-Chef Merkel empfiehlt er die kostengünstigere 3D-Variante, wenn es nicht auf allerhöchste Exaktheit ankommt. "Wenn die Genauigkeit nicht größer sein muss als 99%, dann lassen sich Bilder aus der 360-Grad-Kamera gut verwenden", ist er überzeugt. "Gerade in der Baudokumentation dürfte das künftig Standard werden." Für die Vermarktung hochwertiger Immobilien sei der Laserscanner aber nach wie vor das Maß der Dinge.

Die aus 360-Grad-Fotos erzeugten 3D-Bilder können leicht mit echten BIM-Anwendungen verknüpft und so auch in der Planungsphase nutzbar gemacht werden. Die mit Framence gewonnen 3D-Ansichten etwa lassen sich in alle CAD-Grafikprogramme überspielen, die den Branchenstandard IFC verwenden. Damit sind dann beispielsweise Planabgleiche mit einem BIM-Modell möglich. "Ich brauche gar keine 30 bis 40 Megabyte an Daten pro Bild in Maximalauflösung, um einen Gebäudeplan zu überprüfen. Da lässt sich viel an redundanter Information eliminieren", ist Framence-Chef Merkel überzeugt.

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