White Paper · Felsch Lighting Design

Digitale Bestandserfassung mittels 3D-Scans

Wie LiDAR und stereoskopische Tiefenerfassung die Planung im Bestand nachhaltig verbessern

Autor: Markus Felsch · Veröffentlicht: · Aktualisiert:

Titelseite: Digitale Bestandserfassung mittels 3D-Scans

Kurzfassung

Bestandsprojekte sind vor allem wegen unsicherer Datengrundlagen anspruchsvoll: Pläne fehlen, sind veraltet oder widersprüchlich. Dieses White Paper von Felsch Lighting Design zeigt, wie 3D-Scans mit LiDAR und stereoskopischer Tiefenerfassung den Bestand vollständig, neutral und reproduzierbar erfassen, wie die Punktwolke georeferenziert und in CAD- und BIM-Systeme übernommen wird und welchen wirtschaftlichen Nutzen das bringt. Praxisbeispiele sind die KölnBäder und das Tempodrom in Berlin.

Kernaussagen

  1. Eine Begehung erfasst selektiv und subjektiv. Ein 3D-Scan misst jeden sichtbaren Bereich – Installationen unter der Decke, Nischen, Leitungsführungen, Unebenheiten – metrisch korrekt und dauerhaft.
  2. LiDAR liefert die geometrische Genauigkeit, stereoskopische Kameras die visuelle Qualität. Hybride Systeme verbinden beides zu einer Punktwolke, die Messen und intuitives Verstehen ermöglicht.
  3. Auch größere Gebäude lassen sich innerhalb weniger Stunden vollständig erfassen.
  4. Die Georeferenzierung – global im Landeskoordinatensystem oder relativ zu einem Projektnullpunkt – ist die Grundlage für die Zusammenarbeit aller Gewerke in BIM.
  5. Der Workflow vom Scan zum Bestands-BIM hat drei Phasen: Punktwolke bereinigen und als .las oder .e57 exportieren, Bauteile parametrisch modellieren, Modell in die Planungssysteme übernehmen.
  6. Den größten Nutzen haben Scans zu Projektbeginn als Datengrundlage und am Projektende als Dokumentation des tatsächlichen Ausführungsstands für Abnahme und Facility Management.

Subjektive Wahrnehmung und objektive Erfassung

Bei einer klassischen Baustellenbegehung entsteht das Bild des Raums aus einer subjektiven Auswahl von Eindrücken. Details geraten in Vergessenheit, Maße werden geschätzt, Zusammenhänge falsch erinnert. Fotos helfen nur punktuell.

Technische Erfassungssysteme arbeiten vollständig, neutral und reproduzierbar. Der Scanner misst alle Oberflächen, geometrischen Elemente und räumlichen Zusammenhänge – unabhängig davon, ob sie als relevant wahrgenommen werden. Die Daten stehen jederzeit wieder zur Verfügung, ohne erneuten Ortstermin.

Die Herausforderung im Bestand

Bestandsgebäude verändern sich über Jahre. Umbauten, Reparaturen und Provisorien sind oft nicht dokumentiert, Pläne lückenhaft oder widersprüchlich. Ein klassisches Aufmaß erfasst nur das, was gerade gebraucht wird. Fehlt später eine Information, sind erneute Baustellenbesuche nötig. Bei historischer Bausubstanz, etwa dem Stadtpalais in Köln, muss der Scan zudem vor der Einrüstung stattfinden.

Technologien: LiDAR, Stereoskopie und 360°-Bilder

LiDAR (Light Detection and Ranging) sendet Laserimpulse aus und berechnet aus der Laufzeit des reflektierten Lichts die Entfernung zu Oberflächen. Aus Millionen Messpunkten entsteht ein genaues räumliches Abbild, unabhängig von Lichtverhältnissen.

Stereoskopische Systeme berechnen Tiefe aus den Bilddifferenzen versetzter Kameras und erzeugen eine überzeugende visuelle Dokumentation.

360°-Bilddaten ergänzen die Vermessung um eine digitale Begehung, die Abstimmungen und Entscheidungen erleichtert.

Georeferenzierung als Grundlage der Datenintegration

Bei der globalen Referenzierung wird die Punktwolke in ein übergeordnetes Koordinatensystem eingebunden, etwa ein amtliches Landeskoordinatensystem. Das eignet sich für größere Projekte mit Innen- und Außenbereichen und parallel arbeitenden Gewerken. Die relative Referenzierung bezieht sich auf einen Projektnullpunkt und genügt, wenn nur Innenräume erfasst werden oder keine Vermessungsdaten vorliegen.

Vom Messpunkt zum parametrischen Bauteil

  1. Vorbereitung und Bereinigung: Rauschen reduzieren, Artefakte durch Spiegel oder offene Fenster filtern, Registrierungsgenauigkeit prüfen, Export als .las oder .e57.
  2. Modellrekonstruktion: Oberflächen werden manuell oder halbautomatisch in Wände, Decken, Träger, Fenster und TGA-Komponenten übersetzt.
  3. Integration: Übernahme in CAD-, BIM- und Planungssysteme als gemeinsamer Planungsraum aller Gewerke.

Wirtschaftliche Vorteile

Ein 3D-Scan spart Zeit, reduziert Aufwand und vermeidet Fehler. Rückfahrten zur Baustelle entfallen, Planungsphasen werden kürzer, unnötige Anpassungen während der Ausführung werden vermieden. Die Planung beginnt früher und verläuft strukturierter.

Praxisbeispiel KölnBäder

Die KölnBäder betreiben zahlreiche Hallen- und Freibäder, die über Jahre erweitert, saniert und nachgerüstet wurden. Für Umbauten an technischer Gebäudeausrüstung und Beleuchtung fehlten konsistente Bestandsunterlagen, Begehungen waren durch den Badebetrieb eingeschränkt. Mit einem kombinierten LiDAR- und 360°-Kamerasystem entstand innerhalb weniger Stunden eine vollständige Punktwolke. Ergebnis: vollständige Dokumentation der Installationen im Decken- und Unterzugsbereich, exakte Höhen- und Abstandsmaße, deutlich weniger Baustellentermine – alle Fachplaner konnten remote arbeiten.

Praxisbeispiel Tempodrom Berlin

Die Dachkonstruktion des Tempodroms mit radial verlaufenden Rippen und unregelmäßigen Höhen ist für Tragwerks-, TGA- und Veranstaltungstechnikplanung eine besondere Herausforderung. Der Scan lieferte eine verlässliche Grundlage, reduzierte sicherheitskritische Arbeiten in großer Höhe und machte enge Installationsbereiche früh sichtbar.

Ausblick und Fazit

Die Zukunft der Bestandsplanung liegt in der Verknüpfung von Punktwolken, BIM-Modellen und digitalen Zwillingen. Künstliche Intelligenz wird Bauteile und Installationen zunehmend automatisch erkennen, mobile und robotergestützte Systeme erfassen auch im Betrieb und auf großen Arealen. 3D-Scans machen die Realität sichtbar, messbar und nachvollziehbar – die Grundlage für eine faktenbasierte Planung.

„Aus dem Zusammenspiel von Licht und Schatten entsteht der Kontrast, in dem die Aussage zum Vorschein kommt.“

Markus Felsch

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Begriffe kurz erklärt

LiDAR
Light Detection and Ranging: optisches Messverfahren, das aus der Laufzeit reflektierter Laserimpulse Entfernungen berechnet.
Punktwolke
Digitale Sammlung von Millionen Messpunkten mit genauer räumlicher Position; Grundlage für Messungen, Kollisionsprüfungen und CAD-/BIM-Modelle.
Georeferenzierung
Räumliche Verortung der Punktwolke, global in einem Landeskoordinatensystem oder relativ zu einem Projektnullpunkt.
.las / .e57
.las ist ein etabliertes Austauschformat für LiDAR-Daten; .e57 ist herstellerunabhängig und kann zusätzlich Bild- und Sensordaten speichern.
Bestands-BIM
Parametrisches Gebäudemodell aus realen Bestandsdaten mit Bauteilen, Materialien und technischen Anlagen.
Digitaler Zwilling
Digitales Abbild eines realen Gebäudes, das über den Lebenszyklus gepflegt und für Planung und Betrieb genutzt wird.

Häufige Fragen

Wie lange dauert ein 3D-Scan eines Gebäudes?

Auch größere Gebäude lassen sich innerhalb weniger Stunden vollständig erfassen. Die Aufbereitung zu Punktwolke, Grundrissen oder BIM-Modell folgt im Büro.

Was ist der Unterschied zwischen LiDAR und Stereoskopie?

LiDAR misst Entfernungen mit Laserimpulsen und liefert die geometrische Genauigkeit. Stereoskopie berechnet Tiefe aus versetzten Kamerabildern und liefert die visuelle Qualität. Hybride Systeme kombinieren beides.

In welchen Formaten wird die Punktwolke geliefert?

Üblich sind .las und .e57. Daraus entsteht bei Bedarf ein IFC-Modell für BIM und CAFM.

Wann im Projekt lohnt sich ein 3D-Scan?

Zu Projektbeginn als belastbare Datengrundlage und am Projektende zur Dokumentation des tatsächlichen Ausführungsstands für Abnahme, spätere Umbauten und Facility Management.

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