Handbuch Bauwerksvermessung: Geodäsie, Photogrammetrie, Laserscanning

ISBN-13: 9783034896153 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 315 str.

Albert Wiedemann

Opis

Die Bauwerksvermessung bildet die Grundlage fur jede grundliche Bestandserfassung eines Gebaudes, seiner konstruktiven Zusammenhange, des Bauzustandes und zu planende Baumassnahmen. Sie erfasst das Bauwerk in seiner komplexen Form in einer angemessenen Detaillierung und bei Bedarf auch verformungsgetreu. Sie ist ein wesentlicher Bestandteil der Bauaufnahme im Rahmen von Sanierung, Modernisierung bzw. Umnutzung eines Gebaudes, aber auch bei Bauuntersuchungen fur wissenschaftliche Zwecke der Haus- und Bauforschung und bei denkmalpflegerischen Massnahmen.
Die Bauwerksvermessung vereint methodisch das Handaufmass mit Geodasie, Photogrammetrie und Laserscanning. Der Autor bietet einen umfassenden Uberblick und Anwenderwissen zum Thema Bauwerksvermessung. Die grundlegenden Verfahren Handaufmass, Geodasie, Photogrammetrie und Laserscanning bilden neben dem Management von Messprodukten an Bauwerken den Schwerpunkt des Buches. Das Buch ist ebenso geeignet als Nachschlagewerk uber die derzeit aktuellen Verfahren und Methoden."

Spis treści

1 Grundlagen.- 1.1 Allgemeine Grundlagen.- 1.1.1 Ziele und Aufgaben.- 1.1.2 Methoden.- 1.1.3 Geschichte und Einordnung.- 1.1.3.1 Geschichte der Bauwerksvermessung.- 1.1.3.2 Geschichte des Vermessungswesens.- 1.1.3.3 Geschichte der Architekturphotogrammetrie.- 1.1.4 Rechtliche Grundlagen und Rahmenbedingungen.- 1.1.4.1 Internationale Vereinbarungen und Organisationen.- 1.1.4.2 Baugesetzbuch, Denkmalpflegegesetze, Vermessungsgesetze.- 1.2 Messgrößen und Maßeinheiten.- 1.2.1 Strecken.- 1.2.2 Winkel.- 1.3 Bezugssysteme und Koordinaten.- 1.3.1 Bezugsflächen.- 1.3.2 Koordinaten.- 1.3.3 Koordinatensysteme.- 1.3.3.1 Polarkoordinaten.- 1.3.3.2 Lokale Koordinatensysteme.- 1.3.3.3 Regionale Koordinatensysteme.- 1.3.3.4 Globale Koordinatensysteme.- 1.3.3.5 Geographische Koordinaten.- 1.3.3.6 Geozentrische Koordinaten.- 1.3.4 Koordinatentransformationen.- 1.3.4.1 Translation (2D).- 1.3.4.2 Maßstabslose Transformation (2D).- 1.3.4.3 Ähnlichkeitstransformation (2D).- 1.3.4.4 Vereinfachte Ähnlichkeitstransformation mit 2 Passpunkten (2D).- 1.3.4.5 Affintransformation (2D).- 1.3.4.6 Weitere ebene Koordinatentransformationen.- 1.3.4.7 Räumliche Koordinatentransformation (3D).- 1.3.5 Festpunktfelder.- 1.3.5.1 Netz trigonometrischer Punkte zur Lagedefinition.- 1.3.5.2 Höhennetz.- 1.3.6 Vermessungsnetze für die Bauwerksvermessung.- 1.3.6.1 Netzdesign.- 1.3.6.2 Vermarkung.- 1.3.6.3 Design und Fertigung von Punktsignalisierungen.- 1.3.6.4 Auswahl natürlicher Passpunkte.- 1.3.6.5 Schnurnetz zur temporären Vermarkung.- 1.3.6.6 Punktübersichten und Einmessskizzen.- 1.4 Fehlerlehre und Statistik.- 1.4.1 Fehlerarten und ihre Wirkung.- 1.4.1.1 Zufällige Fehler.- 1.4.1.2 Systematische Fehler.- 1.4.1.3 Grobe Fehler.- 1.4.2 Fehlerfortpflanzung und Ausgleichsrechnung.- 1.4.3 Rechenschärfe und Rundung.- 1.4.4 Toleranzen im Bauwesen.- 2 Dokumentation von Gebäuden und Ensembles.- 2.1 Amtliche Dokumentation.- 2.1.1 Katasterunterlagen.- 2.1.2 Amtliche Karten.- 2.1.3 Lageplan.- 2.1.4 Geoinformationssysteme (GIS).- 2.2 Pläne.- 2.2.1 Grundriss.- 2.2.2 Schnitt.- 2.2.3 Ansicht.- 2.2.4 Detaildarstellungen.- 2.2.5 Maßstäbe und Detaillierungsgrad.- 2.2.6 Materialien und Aufbewahrung.- 2.3 3D-Beschreibungen.- 2.3.1 CAD-Modell.- 2.3.2 Animation.- 2.3.3 Virtual Reality.- 2.3.4 Augmented Reality.- 2.4 Fotografie.- 2.4.1 Analoge Fotografie.- 2.4.1.1 Fotografisches Material.- 2.4.1.2 Kameras.- 2.4.1.3 Objektive.- 2.4.1.4 Licht.- 2.4.1.5 Belichtung.- 2.4.1.6 Archivierungen von Fotomaterialien.- 2.4.2 Digitale Bilder.- 2.4.2.1 Flächensensoren.- 2.4.2.2 Zeilenkameras.- 2.4.2.3 Spezialkameras.- 2.4.3 Scannen analoger Fotovorlagen.- 2.4.4 Digitale Bildverarbeitung.- 2.5 Textliche und hybride Beschreibungen.- 2.5.1 Raumbuch.- 2.5.2 Hypertext Dokumente.- 2.5.3 Informationssystem.- 2.6 Archivierung digitaler Daten.- 2.6.1 Datenträger.- 2.6.2 Datenformate.- 2.6.2.1 Texte.- 2.6.2.2 Datenbanken.- 2.6.2.3 Vektordaten.- 2.6.2.4 Rasterdaten.- 2.6.2.5 Hypermedia.- 3 Erfassung von Messelementen.- 3.1 Messprinzipien.- 3.1.1 Vom-Großen-ins-Kleine.- 3.1.2 Überbestimmungen.- 3.1.3 Vermeidung von systematischen Fehlern.- 3.2 Geräte und Instrumente.- 3.2.1 Bauteile, Kleingeräte und Zubehör.- 3.2.1.1 Lote und Libellen.- 3.2.1.2 Fernrohr.- 3.2.1.3 Stative.- 3.2.1.4 Fluchtstab.- 3.2.1.5 Nivellierlatten und Kleingerät.- 3.2.1.6 Aufstellen eines Instruments.- 3.2.2 Winkelmessung.- 3.2.2.1 Bestimmung rechter Winkel.- 3.2.2.2 Theodolit.- 3.2.2.3 Satzmessung.- 3.2.2.4 Berechnung von Richtungswinkeln aus Koordinaten.- 3.2.3 Streckenmessung.- 3.2.3.1 Streckenmessung mit dem Messband.- 3.2.3.2 Optische Streckenmessung.- 3.2.3.3 Elektro-optische Entfernungsmessung (EDM).- 3.2.4 Höhenmessung.- 3.2.4.1 Einfache Werkzeuge.- 3.2.4.2 Nivellement.- 3.2.4.3 Rotationslaser.- 3.3 Beschaffung einer Vermessungsausrüstung.- 4 Messverfahren.- 4.1 Schrittskizze.- 4.2 Handaufmaß.- 4.3 Punktbestimmung ohne Theodolit.- 4.3.1 Bogenschlag.- 4.3.2 Einbindeverfahren.- 4.3.3 Orthogonalverfahren.- 4.3.4 Spannmaßkontrolle.- 4.3.5 Streckennetz.- 4.4 Zielpunktvermessung.- 4.4.1 Polarpunktvermessung.- 4.4.2 Vorwärtsschnitt.- 4.4.3 Neupunktausgleichung.- 4.5 Standpunktvermessung.- 4.5.1 Ebener Rückwärtsschnitt.- 4.5.2 Freie Stationierung.- 4.5.3 Standpunktsausgleichung.- 4.6 Netzmessung.- 4.6.1 Freies Netz.- 4.6.2 Netz im übergeordneten Bezugssystem.- 4.6.3 Polygonzug.- 4.6.3.1 Beidseitig angeschlossener Polygonzug.- 4.6.3.2 Einseitig angeschlossener Polygonzug.- 4.6.3.3 Eingehängter Polygonzug.- 4.6.3.4 Geschlossener Polygonzug (Ringpolygon).- 4.6.4 Netzausgleichung.- 4.6.5 Global Positioning System (GPS).- 4.7 Höhenmessung.- 4.7.1 Nivellement.- 4.7.2 Trigonometrische Höhenübertragung.- 4.7.3 Höhenmessung mit GPS.- 4.7.4 Barometrische Höhenmessung.- 4.8 Datenerfassung und -management.- 4.8.1 Datenerfassung.- 4.8.1.1 Punktnummerierung und Punktkodierung.- 4.8.1.2 Kartierung vor Ort.- 4.8.1.3 Teilautomatische Messung.- 4.8.2 Datenübergabe.- 4.8.2.1 Konsistenzprüfung.- 4.8.2.2 Berechnung.- 4.8.2.3 Übergabe an CAD.- 4.8.3 CAD-Bearbeitung.- 4.8.4 Bauwerks Informations-System.- 4.9 Geodätische Aufgaben.- 4.9.1 Geländeaufnahme.- 4.9.2 Lageplan.- 4.9.3 Flächen- und Volumenbestimmung.- 4.9.3.1 Flächenbestimmung aus Karten und Plänen.- 4.9.3.2 Flächenbestimmung aus Koordinaten.- 4.9.3.3 Volumenbestimmung.- 4.9.4 Absteckung.- 4.9.4.1 Polare Absteckung.- 4.9.4.2 Bogenschnitt.- 4.9.4.3 Orthogonale Absteckung.- 4.9.4.4 Übertragung von Schnittebenen.- 4.9.4.5 Kreisbogenabsteckung.- 4.9.5 Bauwerksüberwachung.- 4.9.5.1 Absolutmessungen.- 4.9.5.2 Relativmessungen.- 4.9.6 Sonstige Aufgaben.- 4.9.6.1 Ablotung.- 4.9.6.2 Turmhöhenbestimmung.- 5 Architekturphotogrammetrie.- 5.1 Grundlagen.- 5.1.1 Methoden der Architekturphotogrammetrie.- 5.1.1.1 Einzelbildphotogrammetrie.- 5.1.1.2 Stereophotogrammetrie.- 5.1.1.3 Mehrbildphotogrammetrie.- 5.1.2 Vorteile und Grenzen der Architekturphotogrammetrie.- 5.1.3 Erfassung von Bilddaten.- 5.1.3.1 Allgemeine Regeln.- 5.1.3.2 Analoge Bildaufnahme mit Amateurkameras.- 5.1.2.3 Analoge Bildaufnahme mit Teilmesskameras.- 5.1.3.4 Analoge Bildaufnahme mit Messkameras.- 5.1.3.5 Digitale Messbildaufnahme.- 5.1.3.6 Scannen analoger Bilder zu Messzwecken.- 5.1.4 Koordinatensysteme.- 5.1.4.1 Objektkoordinaten.- 5.1.4.2 Bildkoordinaten.- 5.1.4.3 Gemessene Koordinaten.- 5.1.5 Bildkoordinatenfehler.- 5.2 Orientierung.- 5.2.1 Innere Orientierung.- 5.2.1.1 Innere Orientierung einer Kamera.- 5.2.1.2 Berechnung von Bildkoordinaten.- 5.2.1.3 Graphische Bestimmung der inneren Orientierung.- 5.2.2 Äußere Orientierung.- 5.2.2.1 Rotationsmatrizen.- 5.2.2.2 Kollinearitätsgleichungen.- 5.2.2.3 Normalfall der terrestrischen Photogrammetrie.- 5.2.3 Orientierungstechniken.- 5.2.3.1 Räumlicher Rückwärtsschnitt.- 5.2.3.2 Zweistufige Orientierung eines Bildpaares.- 5.2.3.3 Einstufige Orientierung eines Bildpaares.- 5.2.3.4 Räumlicher Vorwärtsschnitt.- 5.2.3.5 Andere Orientierungstechniken.- 5.2.3.6 Graphische Bestimmung der äußeren Orientierung.- 5.2.3.7 Bündelblockausgleichung.- 5.3 Entzerrung.- 5.3.1 Bildaufnahme.- 5.3.2 Optisch-mechanische Entzerrung.- 5.3.3 Digitale Entzerrung — Übersicht.- 5.3.3.1 Direkte und indirekte Entzerrung.- 5.3.3.2 Resampling.- 5.3.4 Digitale Entzerrung: nicht-parametrisch.- 5.3.4.1 Projektive Entzerrung.- 5.3.4.2 Andere nicht-parametrische Entzerrungen.- 5.3.5 Digitale Entzerrung: parametrisch.- 5.3.5.1 Parametrische Entzerrung.- 5.3.5.2 Abwicklung.- 5.3.5.3 Projektion.- 5.3.5.4 Differenzielle Entzerrung.- 5.3.5.5 Sonderfälle.- 5.3.6 Fehlerbetrachtung.- 5.3.7 Mosaikbildung.- 5.3.7.1 Geometrische Mosaikbildung.- 5.3.7.2 Radiometrische Mosaikbildung.- 5.4 Stereophotogrammetrie.- 5.4.1 Physiologische Grundlagen.- 5.4.2 Bildaufnahme.- 5.4.2.1 Stereokameras.- 5.4.2.2 Phototheodolit.- 5.4.2.3 Genäherte Stereoaufnahme.- 5.4.2.4 Bildpaare.- 5.4.2.5 Bildreihe.- 5.4.3 Geräte und Software.- 5.4.4 Orientierung.- 5.4.5 Auswertung.- 5.5 Mehrbildphotogrammetrie.- 5.5.1 Bildaufnahme.- 5.5.2 Orientierung.- 5.5.3 Auswertung.- 5.5.4 Software.- 5.6 Sonderverfahren.- 5.6.1 Doppelverhältnis.- 5.6.2 Graphische Entzerrung.- 5.6.3 Graphische Rekonstruktion eines Grundrisses.- 5.6.4 Einschneideverfahren nach Meydenbauer.- 5.6.5 Tiefenbestimmung aus Einzelbildern.- 5.6.6 Bildfolgen.- 5.7 Aerophotogrammetrie.- 5.7.1 Systematische Befliegungen mit Reihenmesskameras.- 5.7.2 Digitale Luftbildkameras.- 5.7.3 Sonderlösungen.- 6 Laserscanning.- 6.1 Grundlagen der Laserscanner.- 6.1.1 Laserscanner mit elektro-optischer Entfernungsmessung.- 6.1.2 Laserscanner mit CCD-Kameras.- 6.1.3 3D-Messsysteme mit strukturiertem Licht.- 6.1.4 Übersicht über verfügbare Laserscanner.- 6.1.4.1 Scanner mit CCD-Kameras.- 6.1.4.2 Scanner mit elektro-optischer Streckenmessung.- 6.1.5 Weitere Unterscheidungskriterien.- 6.1.6 Auswahl des richtigen Scanners.- 6.2 Erfassung von figürlichen 3D-Objekten.- 6.3 Erfassung von Oberflächen.- 6.4 Digitale Kopie.- 6.5 Objektmodellierung.- 7 Projektmanagement.- 7.1 Aufgabenanalyse.- 7.1.1 Was muss gemessen werden?.- 7.1.2 Wie detailliert muss gemessen werden?.- 7.1.3 Wie genau muss gemessen werden?.- 7.2 Messplanung.- 7.2.1 Methodenauswahl.- 7.2.1.1 Wohngebäude.- 7.2.1.2 Repräsentative Fassade.- 7.2.1.3 Dekoration: Reliefs, Mosaiken, Decken- oder Wandfresken.- 7.2.1.4 Dachstuhl.- 72.1.5 Ruine.- 7.2.2 Planung des geodätischen Bezugsnetzes.- 7.2.3 Planung der einzelnen Messungen.- 7.2.3.1 … für die Fassadenansichten.- 7.2.3.2 … für die Grundrissdarstellung.- 7.2.3.3 … für Längs- und Querschnitte.- 7.2.4 Planung der photogrammetrischen Bildaufnahmen.- 7.2.5 Zeitplanung.- 7.2.6 Ausrüstungslisten.- 7.3 Messdokumente.- 7.3.1 Formen der Dokumente.- 7.3.1.1 Zeichnungen.- 7.3.1.2 Feldbücher.- 7.3.1.3 Fotografien.- 7.3.2 Inhalte der Dokumention.- 7.4 Nachbearbeitung.- 7.4.1 Datenfusion.- 7.4.1.1 Manuelles Zeichnen.- 7.4.1.2 CAD-Bearbeitung.- 7.4.1.3 Mosaikbildung.- 7.4.2 Qualitätssicherung.- 7.4.2.1 Mathematische und statistische Bewertungen.- 7.4.2.2 Spannmaßkontrollen.- 7.4.2.3 Plausibilitätskontrolle.- 7.4.2.4 Rückprojektion von 3D-CAD-Daten in Fotos.- 7.5 Übergabe.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 8.1 Methoden in Entwicklung.- 8.1.1 Automatische Tachymetrie.- 8.1.2 3D-Modellierung.- 8.1.3 Digitale Bildverarbeitung.- 8.2 Vorgehensweise heute und morgen.- 8.3 Zusammenfassung.- Symbolverzeichnis.- Abkürzungen.- Sachwortverzeichnis.