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Ausgezeichnet mit dem „Bentley Be Inspired Award“

Kirchen-Innenraum per Punktwolkenverarbeitung detailgenau erfasst

Frankfurt am Main (Hessen) – Die deutsche Firma Steuernagel Ingenieure, die zu den Finalisten für den Be Inspired Award 2013 von Bentley Systems gehörte, wurde für Innovation bei der Punktwolkenverarbeitung und für ihr Projektmanagement ausgezeichnet.

Die Firma wurde von der Stadt Frankfurt/Main mit der Restaurierung der Leonhardskirche beauftragt, einer gotischen Kirche aus dem 13. Jahrhundert, die zu den wertvollsten Bauwerken der Stadt Frankfurt gehört. Als einzige Kirche in der Frankfurter Innenstadt, die die Bombenangriffe des Zweiten Weltkriegs praktisch unzerstört überstanden hat, ist Sankt Leonhard schützenswertes historisches Erbe. Obwohl die Kirche die Jahrhunderte zwar fast unversehrt überstanden hat, fordern die Jahre ihren Tribut. Aus dem Grund hatte sich die Stadt Frankfurt entschlossen, Sankt Leonhard zu restaurieren.

Im Rahmen der Restaurierung sollte das Steuernagel-Team eine moderne Fußbodenheizung einbauen und den Boden gleichzeitig in etwa auf das Niveau absenken, das er vor zirka 200 Jahren hatte. Zu dem Zweck musste die Firma den kompletten Innenraum der Kirche mit allen Nebenräumen, dem Deckengewölbe und den beiden Apsiden und Türmen detailgenau erfassen.
Diese Daten wurden verwendet, um Grundrisse sowie Wand- und Deckenansichten in Form von Aufmaßplänen zu erstellen, auf denen der gotische Baustil mit allen Fresken und Details exakt wiedergegeben wurde. Diese Daten waren zentral für die CAD-Phase, erwiesen sich jedoch auch als nützlich und notwendig für die Ausschreibungen und die Abrechnung sowie für Dokumentationszwecke. Die Steuernagel Ingenieure bedienten sich eines 3D-Laserscanningverfahrens, um den Ist-Bestand der Leonhardskirche zu erfassen. Wegen der besonderen Komplexität des Bauwerks erschien der Firma das 3D-Laserscanningverfahren als die einzige kosteneffektive Lösung für die Erfassung des Kircheninnenraums. Die Beauftragung erfolgte durch das Denkmal- und Hochbauamt Frankfurt am Main, das mit dieser Strategie einverstanden war. Der Einsatz des Laserscanningverfahrens ermöglichte es der Firma, eine Punktwolkendarstellung der Kirche zu generieren. Diese Daten konnten dann in CloudWorkx und MicroStation modelliert werden. Mit MicroStation konnten die Spezialisten der Firma beispielsweise zwischen den Punktmessdaten, der farbigen Darstellung und der Intensitätsdarstellung der Punktwolken hin- und herwechseln und gleichzeitig eine hohe Detailgenauigkeit der Säulen, Fenster, Treppen und Fugen sicherstellen:
Die Dokumentation der Leonhardskirche bestand aus 17 Milliar­den gescannten Punkten und ca. 300 GByte Daten, die im Rahmen von sieben Scanningphasen erfasst wurden. Trotz der riesigen Datenmenge ermöglichte es das 3D-Laserscanningverfahren den Steuernagel-Ingenieuren, die Messzeit auf sechs Wochen zu reduzieren und gleichzeitig die Workflows des Projekts zu rationalisieren.
Ein Ziel des Projekts war die Dokumentation der Bauzwischenstände während der Ausschachtung zur Absenkung des Kirchenbodens. An etwa 15 Tagen haben die Vermessungsingenieure jede Ausgrabungsphase – bis hinab in eine Tiefe von fast 3,5 Meter – vollständig gescannt. Nach jeder Scanphase konnten die Spezialisten mehrere Pläne erstellen und in relativ kurzer Zeit bereitstellen, ohne dass es notwendig gewesen wäre, zur Baustelle zurückzukehren. Die Daten, die das Steuernagel-Team erfasst hat, ermöglichten es auch, einen Aufmaßplan der Baustelle mit Darstellung aller Details – bis hin zu den Sitzbänken – zu erstellen und die Erstellung eines 3D-Präsentationsmodells der Kirche in Auftrag zu geben:

Die Steuernagel Ingenieure arbeiten seit mehr als 20 Jahren mit Bentley Software; dies war aber das erste Projekt, bei dem eine so große Zahl von Laserscandaten erfasst wurde.
Die Erfassung dieser riesigen Datenmenge war die größte Heraus­forderung im Rahmen des Projekts; die Bentley Software trug dazu bei, den Rest des Projekts relativ einfach zu machen.
Die Firma hat während des Projekts gelernt, dass eine sehr detaillierte Projekt- und CAD-Datei-Struktur in MicroStation definiert werden muss. Dies erleichtert die Kommunikation zwischen allen Projektbeteiligten.

Steuernagel Ingenieure würden eines gern an der Bentley Software ändern: Sie hätten es bevorzugt, wenn die aktive Tiefe in MicroStation und Cloudworx immer angezeigt wird. Ausgehend von ihrer Erfahrung mit der Leonhardskirche haben die Steuernagel Ingenieure die Absicht, in Zukunft noch andere Projekte anzunehmen, die Punktwolken-Darstellungen erforderlich machen. Nach der Restaurierung soll die Leonhardskirche Ende 2014 wieder eröffnet werden. Sie ist wegen der umfassenden künstlerischen und archäologischen Restaurierungsarbeiten seit 2011 geschlossen.

Dieser Beitrag erschien zuvor in ConnectPress. Autorin: Jill Jerabek, Redakteurin.

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