Generalsanierung eines Autobahnabschnitts mit durchgängig begleitender Vermessung mittels Laserscanning
General Renovation of a Highway Section with Continuous Surveying Using Laser Scanning
Nikolaus Studnicka, Jacob Zurl
Der Straßenbau hat sich in den letzten Jahrzehnten rasch weiterentwickelt. Die manuelle Arbeit wird größtenteils von Maschinen übernommen und diese arbeiten immer mehr nach 3D-Modellen. So können die Maschinen effizient und ressourcenschonend den jeweiligen Arbeitsschritt ausführen. Grundlage für die korrekte Bauausführung der 3D-Maschinen ist stets die Vermessung. Die häufig dabei eingesetzte Laserscanning-Technologie kann sowohl von bewegten Fahrzeugen aus (Mobile Laserscanning – MLS, auch Mobile Mapping genannt) als auch im „Stop-&-Go“-Verfahren (terrestrisches Laserscanning – TLS) angewandt werden. Für die Vermessung von kilometerlangen Straßenzügen hat sich das Mobile Mapping durchgesetzt, vor allem, weil es mit der üblichen Fahrgeschwindigkeit durchgeführt werden kann und dabei der Verkehr nicht beeinträchtigt wird. Diese Aufnahmetechnik wurde hier zur anfänglichen Bestandsaufnahme eingesetzt. Um jedoch die Genauigkeit des resultierenden 3D-Modells eines kürzeren Straßenstücks zu maximieren, wurde für das in diesen Aufsatz beschriebene Projekt die Verwendung eines terrestrischen Laserscanners gewählt. So wird gezeigt, dass die Vermessung von wenigen Kilometern Autobahn in einem Baustellenbereich rasch, effizient und hochpräzise durchgeführt werden kann. Das mittels Laserscanning gewonnene digitale Oberflächenmodell kann sowohl für eine modellbasierte Abrechnung des Abtrags, für eine Ebenheitsprüfung als auch für eine automatisierte Maschinensteuerung verwendet werden. Als praxisnahes Beispiel wird die Vermessung einer realen Autobahnbaustelle behandelt – von der Datenaufnahme über die Auswertung bis zum digitalen Geländemodell werden die Bearbeitungsschritte beschrieben und analysiert. Dabei wird deutlich, dass beim abschließenden 3D-Asphaltfertigen die resultierende Fahrbahn basierend auf den TLS-Daten exakt erstellt werden kann. Die Genauigkeiten der Vermessung und der Fertigung wurden durch Totalstations-Messungen auf die Fahrbahnoberfläche überprüft.
Road construction has rapidly developed in recent decades. Manual labor is largely being taken over by machines, and these are increasingly working with 3D models. This allows the machines to carry out the respective work step efficiently and in a resource saving manner. The basis for the correct construction of the 3D machines is always surveying. The laser scanning technology often used for this can be applied both from moving vehicles (mobile laser scanning – MLS, also known as mobile mapping) and in the “stop-and-go” mode (terrestrial laser scanning – TLS). Mobile mapping has become widely accepted for surveying kilometers of road, mainly because it can be carried out at normal driving speed and without disrupting traffic. This recording technique was used here for the initial survey. However, in order to maximize the accuracy of the resulting 3D model of a shorter stretch of road, the use of a terrestrial laser scanner was chosen for the project described in this paper. It shows that the surveying of a few kilometers of highway in a construction site area can be carried out quickly, efficiently and with high accuracy. The surface model obtained by means of laser scanning can be used for a model-based calculation of the excavation, for a flatness test and for automated machine control. As a practical example, the surveying of a real highway construction site is discussed – from data acquisition to evaluation to the digital terrain model, the processing steps are described and analyzed. It becomes clear that the resulting road surface can be created exactly based on the TLS data during the final 3D asphalt production. The accuracies of the surveying and production have been assessed by total station measurements on the road surface.
Schlüsselwörter: Terrestrisches Laserscanning, Straßenbau
Keywords: Terrestrial laser scanning, road construction
DOI: 10.14627/avn.2025.1 2.4
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