Montage of drone images including a bridge, a road, and a group watching a drone take off.

Drohnenkartierung für Bauvorhaben jeder Art

Jeder Standort ist anders und konfrontiert Sie mit anderen Herausforderungen. Bei der Planung, Überprüfung und Dokumentation hilft ein Tool.
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STRABAG, eines der größten österreichischen Bauunternehmen, nutzt seit vier Jahren Drohnen und schätzt die enorme Zeitersparnis und Risikosenkung. In einigen Fällen liefert die Technologie Ergebnisse, die mit traditionellen Vermessungsmethoden schlicht nicht möglich waren.

Nach vier Jahren mit Pix4D und Tests anderer Optionen kommt STRABAG zu folgendem Schluss: „Pix4D ist extrem einfach für die Kartierung und Bearbeitung zu verwenden.“

Drohnenkartierung bei der Überwachung von Baufortschritten.
Pix4D Software für die Kartierung mit Drohnen ist beim Bauunternehmen STRABAG im Dauereinsatz

STRABAG verwendet seit Jahren Pix4D und hat bereits hunderte von Projekten mit Photogrammetrie kartiert. In diesem Artikel beschränken wir uns auf drei davon:

  1. Straßenbau und Brückensanierung in Kolumbien
  2. Management von Erdarbeiten in Deutschland
  3. Dammbau in Kenia

Über STRABAG

STRABAG hat seinen Hauptsitz in Österreich, beschäftigt über 72.000 Mitarbeiter und ist weltweit tätig. Der Bereich Drohnen befindet sich in Regensburg, Deutschland, und befasst sich mit der Kartierung von Straßen und Brücken, der Vermessung von Halden und der Überwachung von Baustellen.

Ein sechsköpfiges Team kümmert sich um komplexe, groß angelegte Kartierungsprojekte auf der ganzen Welt. Dieses Niveau wird unter anderem dadurch erreicht, dass die einzelnen Geschäftsbereiche von STRABAG in der Kartierung mit eigenen Drohnen geschult werden. Die Geschäftsbereiche arbeiten an 40 Projekten pro Monat, Tendenz steigend.

Kartierung mit Drohnen und Pix4D Photogrammetrie-Software

Die Ergebnisse und die Kompatibilität mit dem existierenden Workflow sind nur zwei der Kriterien, die bei der Entscheidung für eine Softwarelösung beachtet werden müssen. Für STRABAG war es wichtig, eine benutzerfreundliche, verlässliche und mit anderen Programmen wie CAD- und BIM-Software kompatible Lösung zu finden. Die passende Software muss einfach verständlich sein, sich nahtlos in vorhandene Konstruktions-Workflows integrieren lassen und der zunehmenden Zahl der Projekte gerecht werden.

Nachdem das Team andere Lösungen getestet hatte, entschied sich STRABAG für Pix4D – „Wir haben viele Mitarbeiter, ein problemloser Workflow ist für uns wichtig, und Pix4D ist besonders benutzerfreundlich,“ kommentiert Thomas Gröninger, Leiter des Bereichs UAV bei STRABAG.

Pix4Dengine: nahtlose Integration für Unternehmen

Bei komplexen, großen Projekten sind immer kürzere Verarbeitungszeiten und schlanke Prozessabläufe gefragt. Daher waren die Unternehmenslösungen von Pix4D für STRABAG die richtige Wahl. Der Pix4D Prozessor ist speziell auf die Anforderungen von STRABAG angepasst und wird auf einem sicheren Cloud Computing Server gehostet. Die Teams profitieren von der höheren Flexibilität und Verarbeitungsgeschwindigkeit.

Pix4D Unternehmenslösungen
Mehr über Pix4Dengine erfahren

A 3D rendering of a bridge
3D rendering of the brigde that was renovated in Autopista al Mar 1 road in Colombia

Photogrammetric surveying in inaccessible assets for infrastructure modernization

Road construction with bridge renovation in Colombia

The state of Antioquia in northwest Colombia is a mountainous and densely forested region. STRABAG has been contracted to plan, build, finance and operate 176 kilometers of motorway winding through this difficult terrain. The Autopista al Mar 1, as the road is known, connects the state capital, Medellin, and the municipality of Bolombolo.

Project information

Project typeHighway construction and modernization
LocationColumbia
Project size176 km
Number of imagesMore than 20 bridges mapped with up to 2,000 images per location
ResolutionGSD ~1.2 pixels per centimeter
WorkflowDJI Inspire 1 drone with an X3 camera operated by the Pix4Dcapture app + GCPs
SoftwarePix4Dengine
Pix4Dcapture

Die Autopista al Mar 1 umfasst 75 km Straßenneubau, die Modernisierung der existierenden Straße über 65 km, einen Tunnel und über 20 zu sanierende Brücken. Die Brücken sind essentiell für den Erfolg des Projekts, technische Details gab es allerdings kaum. Für die Kartierung des gesamten Gebiets (Fundamente, Pfeiler, angrenzendes Gelände usw.) nutzte STRABAG Drohnen und Pix4D.

„Mit den Drohnen konnten wir die Brücken umfliegen und uns einen kompletten Überblick über die Infrastruktur verschaffen: Seiten, Unterseiten, Bodenbeschaffenheit. Letzten Endes erhält man viel mehr Daten als mit traditionellen Messverfahren. Außerdem geht es schneller,“ sagt Gröninger.

Die 3D-Karte des La Negra-Brückenbauprojekts ansehen

Auf das Bild klicken, um das 3D-Rendering der La Negra-Brücke anzusehen

Brückenprüfung kann komplex, teuer und zeitintensiv sein

Die Überprüfung von Brücken mit traditionellen Vermessungsmethoden ist kompliziert, teuer und zeitintensiv. Sie ist auch gefährlich, denn der Verkehr und schwer zugängliche Standorte stellen Risiken dar. Gröninger erklärt: „Wenn Sie die Punkte mit einem GPS-Rover erfassen, müssen Sie durch den Verkehr laufen. Das ist gefährlich und manchmal gar nicht möglich. Mit Drohnen fliegen Sie einfach trotz Verkehr um die Brücke herum. Darum sind Drohnen und Photogrammetrie für die Kartierung viel besser als herkömmliche Methoden.“

Darüber hinaus können bestimmte Bereiche gar nicht mit traditionellen Methoden kartiert werden. Gröninger fährt fort: „Mit den traditionellen Methoden müssen wir jeden Punkt auf der Brücke messen. Wenn die Brücke 100 m breit und 200 m lang ist, müssen wir nach jedem Meter und an jeder Kante eine Punktmessung machen. Mit den traditionellen Methoden muss mehr und an mehr Punkten gemessen werden. Das dauert und ist nicht gut genug, weil wir Punkte unter der Brücke, Pfeiler und untere Träger nicht messen können. Wir können nur betretbare Flächen messen, erhalten also nur Daten auf der Brückenoberfläche. Zusätzlich dazu war das steile Gelände für das Projekt in Kolumbien problematisch und für normale Vermesser gar nicht zugänglich. Wir mussten uns für eine andere Technologie entscheiden.“

Herausforderungen beim Vermessen einer Brücke in steilem Gelände

3D-Rendering eines Brückenbauprojekts mit Arbeitsprognose, rayCloud mit Photogrammetrie-Software und Drohnenkartierung.
3D-Rendering eines Brückenprojekts mit
rayCloud Technologie in Bildern
Das Projekt war eine Herausforderung, das bergige Gelände schwierig. Folgende Probleme musste das Team bewältigen:
  • Brückenfundamente und -pfeiler mussten im Freiflugmodus mit der Pix4Dcapture App kartiert werden.
  • Da sich sowohl Fundamente als auch Pfeiler im relevanten Bereich befanden, mussten Bodenkontrollpunkte (GCP) horizontal auf der Straße und vertikal an den Brückenpfeilern angebracht werden. Außerdem gab es kein GNSS-Verbindungsnetzwerk, sodass die GCP-Messung stationär erfolgen musste.
  • Durch die sehr dichte Vegetation bestand die Gefahr von störendem Bildrauschen oder Objekten in den 3D-Punktwolken. Mit der Pix4D rayCloud lassen sich die Punktwolken leicht bearbeiten und akkurate Modelle kreieren.

Schlankere Prozesse mit Pix4D Drohnenkartierungssoftware

Alle erfassten Bilder wurden mit der Pix4D Kartierungssoftware verarbeitet und so präzise und hochdetaillierte 3D-Modelle der existierenden Brücken und georeferenzierte Orthofotos der angrenzenden Gebiete erstellt (Bodenauflösung bzw. Ground Sampling Distance (GSD) von 1,2 Pixel/cm). Die 3D-Modelle halfen dem Team, die relevanten Gebiete detailliert zu visualisieren und daraufhin das Bauprojekt mit genauen Maßen und Volumenberechnungen effizient zu planen. Die 3D-Punktwolken wurden vektorisiert, um Brückenachsen zu erstellen. Anhand der generierten digitalen Geländemodelle (DTM) erfolgte die Volumenberechnung.

Dank Pix4D Software konnte STRABAG den Prozess effizienter gestalten und bei der Kartierung der einzelnen Brücken Zeit sparen. „Pix4D war schneller als andere Photogrammetrie-Software. Integrierte, automatische Features wie die Markierung von Bodenkontrollpunkten halfen, die manuelle Bearbeitungszeit enorm zu verkürzen. Wir haben bei früheren Projekten andere Software getestet, die langsamer war und Probleme bei der Anordnung komplexer Strukturen wie Brücken hatte,“ bestätigt Gröninger.

Matrix zum Vergleich traditioneller Vermessungsmethoden mit Pix4D.
Pix4D für die Drohnenkartierung ist ein riesiger Fortschritt gegenüber der traditionellen Landvermessung.

Mit Drohnen konnten nicht nur Zeit und Geld gespart, sondern auch Bereiche gemessen werden, die ansonsten unerreichbar gewesen wären. Wie wir bereits analysiert haben, gibt es wenige Branchen, die so komplex oder möglicherweise gefährlich sind wie die Bauindustrie.
Überwachung von Erdarbeiten anhand von Luftaufnahmen von Drohnen
Mit Luftaufnahmen von Drohnen lassen sich Erdarbeiten schneller und genauer überwachen.

Erdarbeiten 80 % schneller überprüfen

Management von Erdarbeiten in Deutschland

Nach seiner Fertigstellung wird die internationale Teilchenbeschleunigeranlage FAIR in Darmstadt einer der größten und komplexesten Teilchenbeschleuniger der Welt sein. Das Herzstück wird ein Ringbeschleuniger mit 1.100 m Umfang. Die Konstruktion des „FAIR-Rings“ ist nur ein Teil des Projekts. An dem Vierjahresprojekt beteiligen sich zehn Länder. Die unkomplizierte und effiziente Überwachung der Erdarbeiten ist also essentiell.

Projektinformationen

ProjektartBau einer großen Forschungsanlage
OrtDarmstadt
Projektgröße30 km²
Anzahl der Bilder1.800 Bilder pro Monat
AuflösungGSD ~1,3 Pixel/cm
AblaufMicrodrones MD4-1000 Drohne mit Sony RX1 R2 42 MP Kamera + Bodenkontrollpunkte auf Platten
SoftwarePix4Dengine

Um aktuelle Daten zu erhalten und die Volumenänderungen im Verlauf des Projekts zu berechnen, fliegt STRABAG jeweils am Monatsende mit Drohnen über das Baugelände. Mithilfe der Verarbeitung der gesammelten Bilder in Pix4D Software werden digitale Geländemodelle (DTM) erstellt und Volumenberechnungen durchgeführt, um Veränderungen einschätzen zu können. Diese Fortschritte können mit den Beteiligten, wie zum Beispiel Projektmanagern und Auftragnehmern, geteilt werden. Es kann ein Projektbericht erstellt und dokumentiert werden, dass die Arbeiten pünktlich und plangemäß laufen.

Mapping a construction site using drones and photogrammetry software
Drone mapping greatly benefits construction project management

Drones and Pix4D represent a significant time saving, delivering results up to 80% faster than traditional methods. A single survey using standard techniques would take approximately two weeks. However, with a drone, STRABAG can fly the area in one day and process images in another. “We need two days in total for flying and processing compared to two weeks — that is why we are using drone technology. We save a lot of time, and the accuracy is good,” explains Thomas.

A group watching a drone take off to map a dam in Kenya
Drone mapping allows construction companies to complete projects faster and with greater efficiency

Große Projekte effizienter dokumentieren

Dammbau in Kenia

Der Thiba-Damm in Kenia wird das Gesicht der Region verändern. Durch die sichere, ganzjährige Wasserversorgung wird eine zweite Ernte jedes Jahr möglich.

Vor Beginn der Bauarbeiten musste STRABAG 8 km² Gelände um den Damm herum kartieren. Die Verwendung von Drohnen war die effizienteste und kostensparendste Methode, um sich einen Überblick aus der Luft zu verschaffen und 3D-Modelle des Gebiets zu erstellen.

Projektinformationen

ProjektartDammbau
OrtRegion Nairobi, Kenia
Projektgröße8 km²
Anzahl der Bilder6.500
AuflösungGSD ~2,4 Pixel/cm
AblaufInspire II Drohne mit X4S Kamera + Bodenkontrollpunkte in Beton
SoftwarePix4Dengine

Für die akkurate Kartierung dieses groß angelegten Projekts und die Erfassung georeferenzierter Daten platzierte STRABAG etliche Bodenkontrollpunkte. Doch das Unternehmen traf gleich auf die erste Herausforderung: das Messen der Bodenkontrollpunkte. Es konnten keine Kontrollpunkte auf den Boden gesprüht werden, da es jeden Morgen stark regnete und die Markierungen sofort verschwanden. Erfasste Daten konnten also nicht zuverlässig mit den Daten des nächsten Tages verglichen werden.

Eine rayCloud zeigt für das Dammbauprojekt aufgenommene Bilder.
Mit rayCloud Photogrammetrie-Software können die Benutzer die Originalaufnahmen mit jedem Punkt der 3D-Rekonstruktion verbinden, um visuell die Genauigkeit des Projekts zu überprüfen und zu verbessern.

Das Team behalf sich mit Bodenkontrollpunkten aus Beton und war so in der Lage, die entsprechenden, ausreichend genauen Maße zu sammeln. Das Bauen und Vermessen der Bodenkontrollpunkte dauerte drei Wochen. Nach dem Anbringen der GCP-Markierungen brauchte das Team aber nur noch drei Tage, um Flugaufnahmen des gesamten Gebiets zu machen. Die Verarbeitung der vielen Bilder in Pix4D dauerte eine Woche.

Nach dem schwierigen GCP-Markierungsprozess suchte STRABAG nach einer zeitsparenderen Lösung und testete das PPK-Direct Georeferenzierungssystem mit Drohnen. „Dieses GPS-System ist problemlos mit Pix4D Software kompatibel. Wir haben es ausprobiert und sehr gute Ergebnisse damit erzielt. Sie müssen in Pix4D die Kalibrierung nicht mehr berechnen. Die Bilddatei enthält GPS-Informationen mit einer Abweichung von weniger als 2 cm. Dadurch brauchen wir in Zukunft weniger Bodenkontrollpunkte und sparen jede Menge Zeit. Für dieses Projekt brauchen wir dann zum Beispiel keine 100 Bodenkontrollpunkte mehr, sondern nur noch 20,“ erklärt Gröninger.

Verschiedene Projekte, ein Tool

Auf den ersten Blick erscheinen die aufgeführten Projekte in Bezug auf Umfang, Komplexität und Ort sehr unterschiedlich. Trotzdem verlässt sich STRABAG für die effizienteste Sammlung und Verarbeitung von Daten auf die gleiche Lösung: Drohnen und Pix4D Kartierungssoftware.

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