Drohnen-Photogrammetrie

Thema: Aufmaß, Vermessung & BIM · Redaktion: Bräuer Architekten

Drohnen-Photogrammetrie ist ein Verfahren, bei dem aus vielen überlappenden Luftbildern einer Drohne ein maßstäbliches dreidimensionales Abbild eines Gebäudes oder Geländes berechnet wird. Ergebnis sind Punktwolken, texturierte 3D-Modelle und entzerrte Orthofotos. Im Bauwesen wird das Verfahren vor allem für Dach- und Fassadenaufmaße, Geländemodelle und die Dokumentation von Baustellen eingesetzt.

• Die Drohne fliegt das Objekt in festgelegten Bahnen ab und nimmt Fotos mit hoher Überlappung auf.
• Spezielle Software berechnet daraus die räumliche Lage tausender Bildpunkte und erzeugt ein 3D-Modell.
• Mit Passpunkten oder satellitengestützter Positionierung werden Genauigkeiten im Zentimeterbereich erreicht.
• Besonders wertvoll ist das Verfahren für schwer zugängliche Bereiche wie Dächer, hohe Fassaden und Gelände.
• Für den Drohnenflug gelten die Regeln der EU-Drohnenverordnung und der deutschen Luftverkehrs-Ordnung.

Photogrammetrie bedeutet wörtlich „Messen mit Licht und Bild“. Wird derselbe Punkt eines Objekts auf mehreren Fotos aus unterschiedlichen Blickwinkeln abgebildet, lässt sich seine Lage im Raum berechnen. Moderne Programme erkennen automatisch Tausende solcher gemeinsamer Punkte in den Bildern und rekonstruieren daraus Kamerapositionen und Objektoberfläche. Das Verfahren wird als Structure from Motion bezeichnet.

Damit das Ergebnis maßstäblich und lagerichtig wird, braucht es Bezugspunkte. Dazu werden vor dem Flug Passpunkte am Boden ausgelegt und eingemessen, oder die Drohne bestimmt ihre Position während des Flugs mit hochgenauem Satellitenempfang (RTK). In der Praxis werden beide Methoden oft kombiniert.

Ergebnis	Typische Verwendung
Orthofoto	maßstäbliche Draufsicht auf Dach oder Grundstück, Grundlage für Lagepläne und Dachplanung
Punktwolke	Grundlage für Bestandsmodelle, Schnitte und Ansichten
3D-Mesh mit Textur	anschauliche Dokumentation, Präsentation, Schadenskartierung
Geländemodell	Höhenplanung, Erdmassenberechnung, Entwässerung
Fassadenansichten	Sanierungsplanung, Denkmalpflege, Schadensdokumentation

Typische Projekte sind Dachsanierungen, die Planung von Photovoltaikanlagen, Fassadenaufmaße an Altbauten und Denkmalen, Baufortschrittsdokumentationen sowie die Erfassung großer Grundstücke.

1. Vorbereitung: Klärung von Ziel, Genauigkeit und gewünschten Ergebnissen, Prüfung von Luftraum, Schutzgebieten und Nachbarschaft, Einholung erforderlicher Zustimmungen.
2. Passpunkte: Auslegen und Einmessen von Zielmarken am Boden oder Nutzung bereits vorhandener Vermessungspunkte.
3. Befliegung: automatisierter Flug in Bahnen für Dach und Gelände, ergänzt durch Schrägaufnahmen der Fassaden. Die Bildüberlappung liegt meist bei 70 bis 80 Prozent.
4. Auswertung: Berechnung von Punktwolke, Mesh und Orthofoto, Kontrolle der Genauigkeit an unabhängigen Prüfpunkten.
5. Weiterverarbeitung: Übernahme in CAD oder BIM, Erstellung von Dachplänen, Ansichten oder Geländemodellen.

Für ein Einfamilienhaus dauert die Befliegung meist weniger als eine Stunde. Die Auswertung nimmt je nach Umfang und gewünschter Genauigkeit einige Tage in Anspruch.

Photogrammetrie und 3D-Laserscanning sind keine Konkurrenten, sondern ergänzen sich. Der terrestrische Laserscanner misst Innenräume und Fassaden vom Boden aus sehr präzise, sieht aber keine Dachflächen. Die Drohne erfasst Dächer und obere Fassadenbereiche schnell und vollständig, liefert in Innenräumen jedoch keine brauchbaren Ergebnisse.

• Laserscanning: sehr hohe Genauigkeit, unabhängig von Licht und Textur, ideal für Innenräume und Fassaden.
• Drohnen-Photogrammetrie: großflächig und schnell, fotorealistische Texturen, ideal für Dächer und Gelände.
• Kombination: Beide Datensätze werden in einem gemeinsamen Koordinatensystem zusammengeführt und ergeben ein vollständiges Gebäudemodell.

Grenzen hat die Photogrammetrie bei glatten, spiegelnden oder einfarbigen Oberflächen, bei dichter Vegetation und bei schlechtem Licht. Glasfassaden, frisch verputzte weiße Wände oder Bereiche unter Bäumen lassen sich nur eingeschränkt rekonstruieren.

Für den gewerblichen Drohneneinsatz gelten in Deutschland die EU-Drohnenverordnung 2019/947 und ergänzend die Luftverkehrs-Ordnung. Wichtige Punkte sind:

• Registrierung als Betreiber beim Luftfahrt-Bundesamt und Kennzeichnung der Drohne,
• Kompetenznachweis der Fernpiloten je nach Betriebskategorie,
• Haftpflichtversicherung für den Drohnenbetrieb,
• Beachtung geografischer Gebiete, etwa Kontrollzonen von Flugplätzen, Naturschutzgebiete oder Industrieanlagen,
• Einschränkungen beim Überflug von Wohngrundstücken und Menschenansammlungen,
• Datenschutz bei der Aufnahme von Personen und Nachbargrundstücken.

Vor jedem Flug sind Wetter, Luftraum und Genehmigungslage zu prüfen. In der Nähe des Flughafens Rostock-Laage oder an der Küste mit ihren Schutzgebieten kann eine Genehmigung oder Abstimmung erforderlich sein.

Für Eigentümer und Planer bedeutet die Drohnen-Photogrammetrie vor allem Sicherheit und Zeitersparnis. Dächer müssen nicht mehr mit Gerüst oder Hubsteiger begangen werden, Schäden werden aus sicherer Entfernung dokumentiert. Die Ergebnisse stehen schnell zur Verfügung und lassen sich direkt in die Planung übernehmen.

Bräuer Architekten kombiniert Drohnenaufnahmen mit Laserscanning und klassischem Aufmaß. Aus den Daten entstehen Dachpläne, Fassadenansichten und vollständige Bestandsmodelle für Sanierung, Umbau und Denkmalpflege.

Wann sich eine Drohne besonders lohnt

Besonders wirtschaftlich ist der Drohneneinsatz bei großen oder komplexen Dachlandschaften, bei Kirchen, Gutshäusern und anderen hohen Gebäuden sowie bei Grundstücken mit viel Gelände. Auch für die regelmäßige Dokumentation des Baufortschritts ist die Drohne ideal, weil sich Aufnahmen mit gleicher Flugroute jederzeit wiederholen lassen.

• Zu geringe Bildüberlappung führt zu Lücken im Modell.
• Ohne Passpunkte oder RTK ist das Modell nicht maßstabsgetreu.
• Flüge bei starkem Gegenlicht oder Wind verschlechtern die Qualität.
• Rechtliche Vorgaben und Flugbeschränkungen werden nicht geprüft.

• Laserscanning 3D – 3D-Laserscanning ist ein Messverfahren, bei dem ein Laserscanner seine Umgebung berührungslos und flächendeckend abtastet.
• Punktwolke – Eine Punktwolke ist eine Sammlung von Messpunkten im dreidimensionalen Raum, die zusammen die Oberfläche eines Objekts abbilden.
• Gebäudevermessung – Gebäudevermessung ist die maßliche Erfassung eines bestehenden Gebäudes mit dem Ziel, seine Geometrie, Räume, Bauteile und Höhen genau zu dokumentieren.
• Bestandsmodell – Ein Bestandsmodell ist ein digitales dreidimensionales Modell eines vorhandenen Gebäudes, das dessen tatsächlichen Zustand abbildet.
• Scan-to-BIM – Scan-to-BIM bezeichnet den Prozess, aus 3D-Laserscan-Punktwolken ein vollständiges, parametrisches BIM-Gebäudemodell zu erstellen.
• Orthofoto – Ein Orthofoto ist ein Luft- oder Fassadenbild, das so entzerrt wurde, dass es maßstäblich ist wie eine Karte oder ein Plan.
• Fassadenaufmaß – Ein Fassadenaufmaß erfasst die Außenwände eines Gebäudes mit allen Fenstern, Türen, Gesimsen, Vorsprüngen und Schäden in Lage und Größe.

Wie genau ist ein Drohnenaufmaß?

Mit Passpunkten oder RTK-Positionierung werden je nach Flughöhe, Kamera und Objekt Genauigkeiten im Bereich weniger Zentimeter erreicht.

Darf eine Drohne über mein Nachbargrundstück fliegen?

Der Überflug von Wohngrundstücken ist eingeschränkt. In der Regel ist die Zustimmung der Eigentümer erforderlich oder der Flug muss so geplant werden, dass fremde Grundstücke nicht überflogen werden.

Ersetzt die Drohne ein klassisches Aufmaß?

Für Dächer und Gelände oft ja. Für Innenräume und genaue Details bleiben Laserscanning und Handaufmaß notwendig.