Bau-Drohnen

Aufmessen, inspizieren, dokumentieren

Drohnen können Gebäude bautechnisch oder energetisch überprüfen, geometrisch erfassen oder technische Anlagen inspizieren. Beim der Wahl von Dienstleistern oder Drohnen und beim Drohneneinsatz sollte man jedoch einiges beachten.

Unbemannte Fluggeräte, englisch Unmanned Aircraft Systems oder Unmanned Area Vehicles (UAS, UAV), populär meist „Drohnen“ oder „Multi­copter“ genannt, werden inzwischen in vielen Bereichen des Bauens, Sanierens und Erhaltens von Baubestand eingesetzt. Bestückt mit einer visuellen Digitalkamera, einer Wärmebildkamera oder einem 3D-Laserscanner, können ferngesteuerte Drohnen sowohl Fassaden oder Dachflächen als auch gebäudetechnische Anlagen inspizieren oder geometrisch erfassen, Schäden erkennen und dokumentieren, Energieverluste lokalisieren und vieles mehr. Baudrohnen sind damit ein wichtiger Baustein der Digitalisierung am Bau, denn sie liefern digitale Informationen ohne Medienbrüche und rationalisieren Prozesse.

Einsatzbereiche: vom Aufmaß …

Aktuelle und verlässliche Bestandsdaten sind eine wichtige Grundlage, um vor Überraschungen bei Bau-, Renovierungs-, Sanierungs- oder Umbaumaßnahmen gefeit zu sein. 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 von Bauwerken oder technischen Anlagen lassen sich nicht oder nur unzureichend geometrisch erfassen. Drohnen können über die luftbildgestützte Photogrammetrie oder mobile 3D-Laserscanner Gebäudehüllen lückenlos geometrisch vermessen und werden deshalb häufig auch parallel mit terrestrischen Messverfahren eingesetzt. Aus perspektivisch entzerrten Luftbildern lassen sich zentimetergenaue und maßstabsgerechte Dachaufsichten, Fassadenansichten oder Lagepläne erstellen. Werden Luftbilder photogrammetrisch ausgewertet, entstehen daraus 2D-Pläne oder dreidimensionale Gebäude- oder Geländemodelle. Diese lassen sich als Grundlage für Planungen, Kostenberechnungen, Ausschreibungen oder Visualisierungen verwenden. Mit speziellen 3D-­Laserscannern ausgestattete Drohnen tasten das Umfeld von oben rasterförmig in Sekundenschnelle ab und erzeugen dabei Millionen von 3D-Messpunkten, sogenannte „Punktwolken“. Dabei speichern sie während einer 360°-Umdrehung die Geometrie­daten aller von oben erfassten Objekte als räumliche Koordinatenwerte ab. Eine integrierte Digitalkamera erzeugt zusätzlich 360°-Fotopanoramen und erfasst die Objekte nahezu lückenlos. 


… bis zur Zustandserfassung

Etwas aus der Nähe und aus einer Perspektive betrachten zu können, wofür man sonst Leitern, Gerüste oder Industriekletterer braucht – das sind wesentliche Vorteile ferngelenkter Flugkörper im Baubereich. Mit kamerabestückten Drohnen können mit vergleichsweise wenig Aufwand auch schwer zugängliche Gebäudeteile von allen Seiten begutachtet und eventuelle Schäden dokumentiert werden. Sind Art, Ausmaß und Umfang der Schäden bekannt, lassen sich notwendige Reparatur- und Instandsetzungsmaßnahmen, der Einsatz von Gerüsten, Geräten und Material besser einschätzen und Leistungen präziser anbieten. Neben der Vorbereitung und Planung von Sanierungs- und Reparaturmaßnahmen sind Drohnen auch in der Überwachung und Dokumentation von Bau-, Installations- und Montagemaßnahmen einsetzbar. Der an der Drohnenunterseite angebrachten visuellen Digitalkamera mit einer Bildauflösung von 12 bis 36 Megapixel und mehr entgeht kein verrutsch­ter Dachziegel, keine defekte Dachrinne und kein maroder Schornsteinkopf. Details können im Live-Kamerabild oder am Büro-PC so nahe herangezoomt werden, dass selbst wenige Millimeter kleine Objekte gut erkennbar sind. Auch für das Monitoring von Baustellen, Industrie- und Infrastrukturanlagen oder Windkraftanlagen haben sich Drohnen schon vielfach bewährt. Regelmäßige Inspektionsflüge können Anlagenzustände, den Baufortschritt oder die Qualität von Bau- und Montagearbeiten überprüfen und auch jene Bereiche dokumentieren, die nach der Fertigstellung nicht mehr einsehbar sind. Auch für die energetische Inspektion eröffnen Drohnen neue Möglichkeiten. So gelingen mit einer an der Drohne befestigten Thermografiekamera auch Wärmebilder der oberen Stockwerke mehrgeschossiger Häuser, von Dächern oder technischen Anlagen, die man aufgrund des ungünstigen Betrachtungswinkels sonst nicht aufnehmen könnte. Das ermöglicht eine genauere energetische, bauphysikalische oder technische Beurteilung.

Kaufen oder Dienstleister beauftragen?

Gewerblich einsetzbare Drohnen werden immer preiswerter. Mit fest installierter Kamera sind sie schon ab 500 € zu haben, Profi-Drohnen für Aufmaße oder IR-Kamerainspektionen kosten ab etwa 5.000 € aufwärts. Wer sie häufiger als einmal pro Quartal für Inspektionsflüge braucht, sollte einen Kauf in Erwägung ziehen. Dabei sollte man allerdings den zeitlichen und finanziellen Aufwand für die Einholung und Verlängerung von Genehmigungen berücksichtigen. Nicht zuletzt setzen Drohnen fliegerisches Können, Know-how und Erfahrung voraus. Alles, was über eine Drohnen-Inspektionen hinausgeht, also präzise 3D-Vermessungen oder Thermografie-Untersuchungen, erfordert zusätzliches Expertenwissen und spezielles Equipment. Sofern man diese Ingenieurleistungen nicht ohnehin selbst anbietet, sollte man entsprechende Dienstleister beauftragen. Entscheidend bei deren Wahl ist, welche Ergebnisse man erwartet. Inspektionsflüge können praktisch alle. Dagegen setzen Thermografie-Inspektionen, Dach- oder Fassadenaufmaße, CAD-­Daten-, respektive 3D-Modellauswertungen etc. zusätzliches Ingenieurwissen voraus. Deshalb sollte man darauf achten, dass man alles aus einer Hand bekommt. Verfügt der Drohnen-Dienstleister über Know-how in den Bereichen Vermessung, Plan- und Modell­erstellung, kann er über die reinen Luftbildaufnahmen hinaus auch die erfassten Bestandsdaten professionell auswerten. Vom Flug bis zum fertigen 3D-CAD- oder -BIM-Modell entstehen damit Ergebnisse, die man für die Planung von Bau-/Umbau- oder Instandhaltungsmaßnahmen unmittelbar verwenden kann. Wer einen Dienstleister beauftragt, muss weder auf technische Details noch auf rechtliche Vorgaben (Infokasten unten) achten. Um Genehmigungen, Anmeldungen, eventuelle Absperrungen, Sicherheitsvorkehrungen, Versicherungen, die Organisation und das notwendige Equipment kümmert er sich. Vor der Beauftragung sollte man allerdings die Aufgabe im Detail besprechen und das Objekt und umgebende Areal möglichst gemeinsam besichtigen. Erst danach kann der Anbieter abschätzen, welche vorbereitenden Maßnahmen zu treffen sind – von notwendigen Genehmigungen durch Behörden über die Abstimmung mit Grundeigentümern bis hin zur Flugsicherung. 

Wie läuft ein Drohnen-Einsatz ab?

Vor dem Start sollte die Flugroute unter Berücksichtigung der Vegetation, der Wetter- und Lichtbedingungen etc. festgelegt werden. Ist zusätzlich eine Gebäude- oder Anlagenvermessung vorgesehen, müssen zuvor zur maß­stabs­gerechten Orientierung der Flugaufnahmen Referenzmarken per GPS und Tachymeter eingemessen werden. Alternativ kann auch ein vorhandenes lokales Bezugssystem verwendet werden. Vor dem Flug werden die Bodenstation eingerichtet und alle nötigen Sicherheitsvorkehrungen sowie Absperrungen getroffen. Der Flug selbst sollte von einem erfahrenen Piloten manuell oder per automatisiertem Rundumoder Wegpunktflug durchgeführt werden. Anhand des Live-Kamerabilds und einer Vor-Ort-Vorauswertung können eventuell unzureichende oder fehlende Fotoaufnahmen nachgeholt werden. Ausgewertet und aufbereitet werden die Bild- und ggf. Messdaten vom Anbieter anschließend im Büro. Ergebnisse von Drohnen-Befliegungen sind Foto- und Film-Dokumentationen, respektive Orthogonalfotos, Aufmaßpläne, 3D-Modelle etc. In welchen Datenformaten diese übergeben werden, sollte zuvor schriftlich vereinbart werden. Die dabei entstehenden Kosten hängen wesentlich vom individuellen Genehmigungs-, Absperrungs- und Sicherungsaufwand sowie dem Auswertungs- und Aufbereitungsaufwand ab. Für eine reine Drohnen-Inspektion eines mehrstöckigen Mietshauses muss man etwa einen halben Tag und Kosten ab etwa 1.000 € ansetzen. Sollen zusätzlich Fotos und Messdaten ausgewertet bzw. aufbereitet werden, etwa um daraus Fassadenpläne oder 3D-­Modelle zu erstellen, fallen Kosten ab etwa 6.000 € an. Eine Preisübersicht findet man u.a. unter www.drohnen-­luftbildservice.de/preise.php .

Was sollte man als Auftraggeber beachten?

Wer die Daten unbemannter, ferngelenkter, mit einer Kamera ausgestatteter Fluggeräte gewerblich nutzt, muss neben Luftfahrt- auch Datenschutz- und ggfs. Urheberrechte beachten. Um die Anmeldung eines gewerblichen Drohnenflugs beim zuständigen Ordnungsamt oder der Polizei, eventuelle Startrechte vom Nachbargrundstück aus oder die Benachrichtigung von Anwohnern, die sich durch die surrenden Fluggeräte gestört fühlen können, kümmert sich der Dienstleister. Der Einsatz von Drohnen mit Foto- oder Videofunktion hat aber auch datenschutz- und urheberrechtliche Aspekte, die der Auftraggeber beachten muss. 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, sollte man sie 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 (Architekt/Künstler) bedürfen, wenn sie veröffentlicht werden.

Rechtliche Voraussetzungen

Die rechtlichen Vorgaben zum Betrieb von Drohnen wurden neu geregelt. Dazu hat das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) eine „Verordnung zur Regelung des Betriebs von unbemannten Fluggeräten“ vorgelegt, die am 7. April 2017 in Kraft getreten ist. Zu den wichtigsten Neuerungen zählen die Kennzeichnungspflicht, wonach unbemannte Luftfahrtsysteme ab einer Startmasse von mehr als 250 g gekennzeichnet sein müssen, um im Schadensfall den Halter feststellen zu können. Für den Betrieb von unbemannten Luftfahrtsystemen ab 2 kg ist zudem ein Kenntnisnachweis verbindlich. Auch das ist neu: Unterhalb von 5 kg Drohnen-Gesamtgewicht ist für gewerbliche Nutzer keine Erlaubnis durch Landesluftfahrtbehörden mehr erforderlich. Generelle Betriebsverbote gibt es außerhalb der Sichtweite des Drohnen-Piloten für Geräte unter 5 kg, in Flughöhen über 100 m sowie über und in der Nähe sensibler Bereiche wie etwa Menschenansammlungen, Industrieanlagen, Krankenhäusern, Flugplätzen etc. sowie in Wohngebieten – es sei denn, die Bewohner stimmen dem Überflug zu. Trotz dieser bundesweit geltenden BMVI-Verordnung unterscheiden sich länderspezifische Regelungen und Genehmigungsprozesse in einigen Details (siehe: www.drohnen.de, Suche: Aufstiegsgenehmigung).

Drohnen-ABC

Drohnen sind mit vier, acht oder mehr Rotoren ausgestattete Fluggeräte, die ähnlich wie Hubschrauber mit den Rotoren den Auftrieb und durch die Neigung der Rotorebene zugleich auch den Vortrieb erzeugen. Unterschieden werden Drohnen u.a. nach der Rotorenanzahl, dem Gewicht, der Flugzeit und Reichweite sowie der integrierten oder nachrüstbaren Kamera. Im Hinblick auf die Foto- und Videoqualität sind die Kameradaten (Bildauflösung ab 12 Megapixel bzw. 4K) sowie das Stabilisierungssystem der Drohne entscheidend. Drohnen werden meist per Funkfernsteuerung, teilweise auch über Notebooks, Tablets oder Smartphones gesteuert. Die meisten Modelle besitzen GPS-Module, worüber sich die Drohne selbst orientiert und dadurch auch Automatikfunktionen ermöglicht: beispielsweise Rundumflüge um ein zuvor definiertes Objekt (Region of Interest) oder das Abfliegen individuell definierter Wegpunkte (Waypoint). Allerdings ist dabei zu beachten, dass der Pilot aufgrund der hierzulande geltenden Sichtflugvorgaben seine Drohne jederzeit im Blick haben muss, um potentielle Gefahren erkennen und rechtzeitig reagieren zu können.

Link- und Literaturhinweise, Quellen*

www.bvcp.de Bundesverband Copterpiloten

www.bmvi.de/drohnen Regeln für den Drohnen-Betrieb

www.drohnen.de Tests, Vergleiche, Technik

www.drohne-quadrocopter.de Magazin für Multicopter

www.drohnen-kaufen.com Marktübersicht, Kaufberatung

www.drohnen-vergleich.net Aktuelle Drohnen im Test

www.uavdach.org Verband für unbemannte Luftfahrt

www.wikipedia.de Suche: „Quadrocopter“

Dieckert U., Eich, S.: Drohnen Technik und Recht bei gewerblicher und behördlicher Nutzung, Bundesanzeiger Verlag/Fraunhofer IRB Verlag, Stuttgart 2018

 

Drohnen-Anbieter*

www.aerialtronics.com, www.asctec.de, www.dji.com, www.ehang.com, www.exabotix.de, http://flightcopter.de, www.microdrones.com, www.mikrokopter.de, www.parrot.com, www.stormbee.com, www.walkera.com, www.yuneec.com

Drohnen-Dienstleister*

www.aerophoto.de, www.architekt-fischer.de, www.copting.de, www.drohne-beweissicherung.com, www.drohnen-luftbildservice.de, www.drohnenwerke.de, www.geospector.de, www.isw-technik.de, www.logxon.com, www.meixner.com, www.quadrocopterpilot.de, www.r2ds.de, www.robotic-air.de, www.sky-i.com, www.spectair.com, www.syswe.de, www.vaireco.de

* Auswahl, ohne Anspruch auf Vollständigkeit

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