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Erfassen, überprüfen und inspizieren mithilfe von Bau-Drohnen

Erfassen, überprüfen und inspizieren mithilfe von Bau-Drohnen
Bau-Drohnen: Das fliegende Auge

Drohnen können Bauwerke von oben geometrisch erfassen, energetisch überprüfen oder inspizieren. Bei der Auswahl von Drohnen oder Dienstleistern und beim Drohneneinsatz sollte man jedoch einiges beachten.

Text: Marian Behaneck

Mit einem 3D-Laserscanner, einer Digital- oder Wärmebildkamera ausgestattet, können ferngesteuerte Flugdrohnen – auch Multicopter, Unmanned Aircraft Systems oder Unmanned Area Vehicles (UAS, UAV) genannt – Bauwerke aufmessen, Bauwerksschäden oder Energieverluste lokalisieren und dokumentieren, Dächer oder Fassaden auf mögliche Schäden überprüfen und vieles mehr. Drohnen sind damit ein wichtiger Baustein der Digitalisierung am Bau, denn sie rationalisieren Prozesse und liefern digitale Informationen ohne Medienbrüche.

Was leisten Drohnen beim Aufmass?

Terrestrische Aufmaßverfahren wie die Tachymetrie, das 3D-Laserscanning oder die Fotogrammetrie erfassen nur jene Bereiche, die vom Boden oder von der umgebenden Bebauung aus zugänglich und sichtbar sind. Unzugängliche Bereiche lassen sich nur unzureichend oder mit erheblichem Aufwand geometrisch erfassen. Drohnen können über mobile 3D-Laserscanner oder die luftbildgestützte Fotogrammetrie Gebäudehüllen dagegen nahezu lückenlos geometrisch und fotografisch erfassen. Mit speziellen 3D-Laserscannern ausgestattete Drohnen tasten das Umfeld rasterförmig in Sekundenschnelle ab und erzeugen dabei Millionen von 3D-Messpunkten, sogenannte »Punktwolken«. Dabei speichern sie die Geometriedaten aller von oben erfassten Objektpunkte als räumliche Koordinatenwerte ab. Eine integrierte Digitalkamera erzeugt zusätzlich ein 360°-Fotopanorama. Aus perspektivisch entzerrten Luftbildern lassen sich ferner zentimetergenaue und maßstabsgerechte Lagepläne, Dachaufsichten oder Fassadenansichten erstellen. Werden Luftbilder fotogrammetrisch ausgewertet, entstehen daraus 2D-Pläne oder dreidimensionale Modelle, die als Grundlage für Planungen, Kostenberechnungen, Ausschreibungen oder Visualisierungen verwendet werden können.

Was leisten Drohnen bei der Inspektion?

Mit kamerabestückten Drohnen können schwer zugängliche Gebäudebereiche wie Firste, Traufen, Ortgänge, Dachrinnen, Gauben, Schornsteine, Flachdächer oder Fassaden begutachtet und eventuelle Schäden fotografisch dokumentiert werden. So kann man abschätzen, welche Arbeiten auszuführen sind, und eingrenzen, wo Gerüste für Reparaturarbeiten aufgestellt werden müssen. Details können im Live-Kamerabild oder nachträglich am Büro-PC so nah herangezoomt werden, dass selbst wenige Millimeter große Objekte erkennbar sind. Mithilfe KI-gestützter Systeme lassen sich die Drohnenaufnahmen auf mögliche Schäden oder Anomalien maschinell auswerten. Auch für die energetische Inspektion eröffnen Drohnen neue Möglichkeiten. Mit einer an der Drohne befestigten Thermografiekamera werden Wärmelecks, Wasserschäden oder andere Problemstellen von Dächern besser und schneller erkannt als mit einer handgeführten IR-Kamera. Regelmäßige Drohneninspektionen können auch die Qualität und Produktivität von Photovoltaik(PV)-Anlagen sichern und potenziellen Brandrisiken vorbeugen. Defekte Module, Anschlussfehler und Verschaltungsprobleme oder durch Verschattungen oder Verunreinigungen verursachte Überhitzungen einzelner Photovoltaik-Zellen lassen sich von oben mit Thermografiekameras lokalisieren und dokumentieren, ohne den Anlagenbetrieb zu stören.

sinnvoller: Drohne kaufen?

Für den gewerblichen Einsatz geeignete Multicopter-Drohnen sind schon ab ca. 500 Euro zu haben. Das sind mit vier oder mehr Rotoren ausgestattete Fluggeräte, die ähnlich wie Hubschrauber mit den Rotoren den Auftrieb und durch deren Neigung zugleich den Vortrieb erzeugen. Neben der Rotorenanzahl (4, 6, 8 oder 12 Rotoren) unterscheiden sich Drohnen nach dem Gewicht, der Flugzeit und Reichweite der Drohnen-Fernsteuerung sowie der integrierten oder nachrüstbaren Kamera. Klappbare Drohnen haben Vorteile beim Transport und der Lagerung. Maximale Flugzeiten von 20 bis 30 Minuten reichen für normale Inspektionsflüge ebenso aus wie Reichweiten von 2 bis 5 km. Die Nutzlast spielt bei Profi-Drohnen eine wichtige Rolle, da sie hochwertige Kameras oder Messgeräte aufnehmen müssen. Für Inspektionsflüge ganz wichtig ist die Foto-/Videoqualität der eingebauten oder nachrüstbaren Kamera. Sie hängt von mehreren Faktoren ab: vom Bildsensor, der Kameraoptik, aber auch vom Stabilisierungssystem der Drohne (Gimbal). Auch die Montageposition der Kamera ist wichtig: Ist sie günstig angebracht und rundum schwenkbar, kann man beispielsweise nicht nur aufs Dach, sondern auch unter Dachvorsprünge schauen. Gesteuert werden Drohnen über eine Funkfernsteuerung oder über Notebooks, Tablets und Smartphones. Drohnen mit integriertem GPS-Modul können sich selbst orientieren und dadurch beispielsweise Rundumflüge um ein beliebiges Objekt selbstständig ausführen. Zu den Anschaffungskosten zwischen 500 Euro für Einsteiger-Drohnen und 5 000 Euro und mehr für Profi-Drohnen kommen Ausbildungs- und Prüfungskosten hinzu sowie Kosten für eine Luftfahrzeug-Haftpflichtversicherung. Nützliche Hinweise zum Kauf, das aktuelle Marktangebot sowie Testberichte bieten die Webseiten www.drohnen.de, www.drohnen-kaufen.com oder www.drohne-quadrocopter.de.

… oder einen Dienstleister beauftragen?

Wer Dienstleister beauftragt, muss weder auf diese technischen Details noch auf Vorschriften achten. Um Genehmigungen, Anmeldungen, eventuelle Absperrungen, Sicherheitsvorkehrungen, Versicherungen, die Organisation und das notwendige Equipment kümmern sie sich. Vor der Beauftragung sollte man die Aufgabe mit dem Dienstleister besprechen und das Areal möglichst gemeinsam besichtigen. Erst danach kann er richtig abschätzen, welche vorbereitenden Maßnahmen zu treffen sind. Er kümmert sich im Vorfeld um alle Genehmigungen durch Behörden über die Abstimmung mit Grundeigentümern bis hin zur Flugsicherung. Vor dem Start sollte die Flugroute unter Berücksichtigung der Vegetation, der Wetter- und Lichtbedingungen etc. festgelegt werden. Ist zusätzlich eine Gebäude- oder Geländevermessung vorgesehen, müssen zuvor zur maßstabsgerechten Orientierung der Flugaufnahmen Referenzmarken per GPS und Tachymeter eingemessen werden. Alternativ kann auch ein vorhandenes lokales Bezugssystem verwendet werden. Der Flug selbst wird von einem erfahrenen Piloten manuell oder per automatisiertem Rundum- oder Wegpunktflug durchgeführt. Nach der Auswertung und Aufbereitung der Bild- und gegebenenfalls Messdaten werden dem Auftraggeber Foto- und Film-Dokumentationen, gegebenenfalls Orthogonalfotos, Aufmaßpläne oder 3D-Modelle ausgehändigt. Die Kosten lassen sich nicht pauschal beziffern, da sie vom individuell notwendigen Genehmigungs-, Absperrungs- und Sicherungsaufwand sowie dem Auswertungs- und Aufbereitungsaufwand abhängen. Eine Übersicht über aktuelle Preise findet man zum Beispiel unter: www.airteam.ai/pricing oder www.drohnen-luftbildservice.de/preise.php.

Fazit: Drohnen sind Expertensache

Multicopter werden immer preiswerter und leistungsfähiger. Doch die Auswahl und Beschaffung des richtigen Equipments, die Datenauswertung und nicht zuletzt das Führen von Drohnen setzen Know-how, Können und Erfahrung voraus. Auch den zeitlichen und finanziellen Aufwand für den Erwerb und die Verlängerung von Drohnenführerscheinen oder Genehmigungen sollte man nicht unterschätzen. Inzwischen gibt es zahlreiche professionelle Anbieter, die Dienstleistungen mit Multicoptern anbieten (siehe Infokasten). Entscheidend bei der Auswahl ist, was man erwartet: Inspektionsflüge können alle, dagegen setzen Thermografie-Inspektionen, Dach- oder Fassadenaufmaße, CAD-Daten-, respektive 3D-Modellauswertungen, Ingenieurwissen voraus. Deshalb sollte man darauf achten, dass alles aus einer Hand kommt.

Weitere Informationen z.B. unter:
www.drohnen.de
www.drohnen-vergleich.net
Verband für unbemannte Luftfahrt:
www.uavdach.org

Aus den Foto- und Messdaten werden Orthogonalfotos, 2D-Pläne und 3D-Modelle generiert
Foto: Geospector

  • EU-Drohnenverordnung
    Die gesetzliche Grundlage für den Drohnenbetrieb bilden seit 2021 die EU-Drohnenverordnung sowie nationale Vorgaben. Danach müssen sich hierzulande praktisch alle Drohnenbetreiber registrieren lassen. Sie erhalten daraufhin eine Registrierungsnummer, die auf allen verwendeten Drohnen angebracht werden muss. Voraussetzung für den Betrieb aller Drohnen ist eine Drohnen-Haftpflichtversicherung. Gewerbliche Drohnenpiloten benötigen grundsätzlich einen Drohnenführerschein. Beim Einsatz von Drohnen sind luftverkehrsrechtliche, datenschutz- und gegebenenfalls urheberrechtliche Aspekte zu beachten. Drohnen werden vom Hersteller nach ihrer Gewichtsklasse gekennzeichnet. Diese reicht von C0 für Drohnen unter 250 g Startgewicht bis C4 mit 4 bis 25 kg Startgewicht. Für ältere Drohnen gelten Übergangsregelungen. Wer welche Drohne in welchen Bereichen mit welchem Befähigungsnachweis fliegen darf, entscheiden Betriebs- oder Anwendungsszenarien. Diese richten sich nach dem Drohnen-Startgewicht und der Einsatznähe zu Menschen (weitere Infos: www.drohnen.de/20336/drohnen-gesetze-eu).
  • Datenschutz und Urheberrecht
    Der Einsatz von Drohnen mit Foto- oder Videofunktion hat auch datenschutz- und urheberrechtliche Aspekte. So kann ein Einsatz über privatem Gelände die Eigentums- und Privatsphäre des Eigentümers beeinträchtigen. Deshalb benötigt man in der Regel seine Erlaubnis, auch wenn die Aufnahmen nicht weitergegeben oder veröffentlicht werden. Ist Letzteres der Fall und sind Personen oder Fahrzeugkennzeichen auf den Aufnahmen zu erkennen, muss man sie zuvor unkenntlich machen. Darüber hinaus ist zu beachten, dass Luftbilder oder Videos von urheberrechtlich geschützten Objekten wie etwa architektonisch prägnanten Bauwerken oder Kunstobjekten häufig nicht unter die sogenannte »Panoramafreiheit« fallen und dann auch einer Genehmigung des Urhebers (des Architekten oder Künstlers) bedürfen, wenn sie veröffentlicht werden.
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