Betonkalender 2022 - Digitale Zustandserfassung (DE)

Wien, Februar 2022:


Digitale Zustandserfassung von Gebäuden, Infrastrukturbauwerken und Naturgefahren:

Die Zustandsbewertung von Gebäuden, Infrastrukturbauwerken und Naturgefahren erfahren durch eine digitale Erfassung eine disruptive Evolution. Mit Hochleistungsdrohnen und -sensoren können Bilder und Videos von Bestandsbauwerken aufgenommen und 3D-Modelle erarbeitet werden. Mit Fotogrammetrie, Laserscan, Thermografie und Hyperspektralanalyse eröffnen sich neue Perspektiven zur Erfassung und zur Bewertung des Bauwerkszustands. Die Verarbeitung der Daten mit Algorithmen zur Auswertung der Bilder sowie die Modellierung eines digitalen Zwillings sind weitere Schritte zur Identifikation des zeitlich veränderlichen Zustands und zur Quantifizierung von Bauwerksschäden. In der Kombination mit künstlicher Intelligenz gelingt es, eine (teil)automatisierte digitale Erfassung und Auswertung durchzuführen. Anhand von Beispielen werden die Anwendbarkeit solcher digitalen Methoden aufgezeigt und wertvolle praktische Hinweise für die Durchführbarkeit sowie für die Anwendungsgrenzen gegeben. Weiters werden aktuelle Trends und der bestehende Forschungsbedarf für einen effizienten und effektiven Einsatz systematisch aufgezeigt.


Publikation:

Bergmeister, K. & Strauss, A. & Hoffmann, M. (12/2021); Digitale Zustandserfassung von Gebäuden, Infrastrukturbauwerken und Naturgefahren; in Beton-Kalender 2022 Schwerpunkte: Instandsetzung, Beton und Digitalisierung; Ernst & Sohn Verlag ISBN: 9783433610855; https://doi.org/10.1002/9783433610879.ch8


Inhalte Kapitel VIII:

Wesentliche Inhalte des Buchkapitels wurden im Rahmen des FFG-Forschungsprojektes RISKMON entwickelt und für die Publikation im Betonkalender umfassend überarbeitet und systematisch ergänzt.


1 Einleitung 535

2 Aktueller Stand der Technik 536

2.1 Schallemissionsverfahren 536

2.2 Impuls-Echo 537

2.3 Radar 537

2.4 Georadar 538

2.5 Infrarot-Verfahren 540

2.6 Elektromagnetische Verfahren 540

2.7 Laserscan 541

2.8 LiDAR 541

2.9 Infrarotkamera 541

2.10 Hyperspektralkamera 543

2.11 Sensoren für Drohnen 545

2.12 Sensoren für die Navigation 545

2.13 Digitale Bilderfassung mit Drohnen und Sensoren 546

2.14 Radarinterferometrie 550

2.15 Übersicht über digitale Zustands-

mittels Drohnen 551

2.16 Digitale Zustandserfassungsmethoden für Bauwerke und Naturgefahren 554

2.17 Automatisierte Schadensdetektion 555

3 Datenmanagement bei der digitalen Zustandserhebung 556

3.1 Einführung 556

3.2 Datenformate 558

3.3 Digitale Erfassung mit Drohnen 559

3.3.1 Erfassung 559

3.3.2 Flugplanung 559

3.3.3 Fotogrammetrische Erfassung 561

3.3.4 Laserscanning 561

3.3.5 Weitere Erfassungsmethoden 562

3.4 Prozessierung der Daten 563

3.5 Visualisierung der Ergebnisse 563

3.6 Datenauswertung und Aufbereitung 567

3.7 Georeferenzierung 570

3.8 Tiles, Clipping und Layering 570

3.9 Punktwolke, Tin, Mesh, 3D-Objekte, Textur 571

3.10 Filterung, Editierung und Visualisierung 571

3.11 Datenbankkonzept 572

3.12 Lebenszyklus-Management auf digitaler Basis 573

4 Beispiele einer digitalen Zustands- erfassung von Bauwerken 575

4.1 Konzeption einer Zustandserfassung 575

4.2 Bestandserfassung eines Gebäudes 576

4.3 Digitale Zustandserfassung einer Bogenbrücke 580

4.4 Datenauswertung am Beispiel von Schutzbauwerken 584

4.5 Zustandsanalyse mit digitalen, mobilen Methoden 588

5 Digitale Zustandserfassung von Naturgefahren 592

5.1 Einleitung 592

5.2 Konzeption einer Zustandserfassung 593

5.3 Einsatzplanung und Sicherheitsvor- kehrung am Beispiel einer Mure 594

5.4 Einsatzplanung und Sicherheitsvor- kehrungen bei Lawinensprengung 595

5.5 Datenauswertung UAS 596

5.5.1 Schüttmuren 596

5.5.2 Schneezustandserfassung 599

5.6 Empfehlungen 603

6 Zusammenfassung und Ausblick 604

7 Literatur 604


Ausgewählte Auszüge:


Ausgewählte Aspekte der Flugplanung für die fotogrammetrische Rekonstruktion
Fotogrammetrische Rekonstruktion einer Eisenbahnbrücke (Pont St. Ursanne)
Orthofoto und Höhenmodell aus der Rekonstruktion (Pont St. Ursanne)

Schadensdetektion mit Algorithmen und wichtige Metriken der Qualitätssicherung

Ergebnisse und Ausblick

Die digitale Zustandserfassung von Gebäuden, Infrastrukturbauwerken und Naturgefahren ist ein wesentlicher Schritt zu einer hochgenauen, quantifizierbaren und wiederholbaren Erfassung aller Schadensmerkmale nach Ausmaß und Schwere am digitalen Zwilling. In einem ganzheitlichen Asset Management ist die Digitalisierung jedoch nur der erste Schritt auf dem Weg zu besseren Entscheidungen. Wesentliche Bausteine dazu sind die Zustandsprognose, die Modellierung von Maßnahmenwirkung und Kosten sowie die Optimierung im Lebenszyklus. Weiters sind im Rahmen des Budgets Entscheidungen über die Gesamtheit der Anlagen zu treffen und in Form eines Bauprogramms umzusetzen. Die sich aus der Umsetzung und Abnahme ergebenden Zustände, Kosten und Benchmarks bilden dann die Grundlage für eben diese Entscheidungen. In diesem Sinne ist die digitale Zustandserfassung kein Selbstzweck, sondern idealerweise Grundlage für bessere Entscheidungen im gesamten Lebenszyklus.


Unser besonderer Dank gilt den Projektpartnern ASFINAG, ÖBB-INFRA, BMK, FFG, BOKU und BLADESCAPE für die Zusammenarbeit sowie der Möglichkeit der Umsetzung des Ideen, Konzepte und Methoden auf der hochrangigen Verkehrsinfrastruktur von Bahn und Straße. Weiters möchten wir uns bei dem Verlag Ernst & Sohn bzw. Wiley für die ausgezeichnete Betreuung in Lektorat und Publikation im Betonkalender 2022 bedanken.