3D-Laserscanning mit dem BLK360

Leica blk360 Laser Scanner in der Praxis

Wir erfassen und visualisieren Gebäude, Räume und Gelände mit moderner Laserscanning Technologie

3D-Laserscanning kommt heute in sehr vielen Bereichen zum Einsatz, bei denen es auf eine schnelle, genaue und kostengünstige Erfassung der Topographie ankommt. Typische Anwendungen sind das verformungsgerechte Aufmaß, das Fassadenaufmaß und die Gebäudedokumentation. Aus den Laserscann Ergebnissen lassen sich beispielsweise Volumen, Flächen, Grundrisse und Schnitte und vor allem auch aktuelle Pläne ableiten. Von den Vorteilen des High-Definition Surveying profitieren nicht nur Vermessungsingenieure, sondern auch Auftraggeber und Anwender von VR – Virtual Reality Systemen. An diesem Punkt kommen wir ins Spiel und nutzen die neue Technologie um die reale Welt in virtuelle Welten zu transformieren.

Die Werbung zum Leica BLK360 verspricht: Eine Revolution im Bereich des 3D Scannings. Der BLK360 ist der kleinste und zugleich leistungsstärkste Scanner seiner Klasse. Scanning, Panoramabilder und Thermalbilder alles in wenigen Minuten, mit einer Reichweite von bis zu 60m. Mit einem Gewicht von 1,1 kg ist der BLK360 ein absolutes Leichtgewicht.

Wir haben den BLK360 inzwischen auf Herz und Nieren testen können. Mehrere Objekte, Gebäude, Innenräume sowie Grundstücke haben wir damit erfasst und die Ergebnisse mit Photogrammetrisch erfassten 3D Modellen verglichen.

Hier ein kurzer Bericht zu unseren Erfahrungen des 3D-Laserscanning mit dem Leica BLK360. Für diesen Bericht haben wir exemplarisch einen relativ einfachen Raum, den Viktoriensaal im Neuen Schloss Schleißheim, gewählt. Der Viktoriensaal hat eine Größe von 15m x 13m und eine Raumhöhe von etwa 12m.

Die Vorbereitung

Bevor man sich zum Objekt der Begierde begibt, muss man sich einen genauen Plan überlegen, wo und wie oft man den BLK360 im Raum positioniert. Auch ein Laserstrahl geht nicht um die Ecke. D.h. man muss dafür sorgen das der Laserstrahl trotzdem in jede Ecke, bzw. alle verdeckten Wände des Raumes treffen kann, um diesen bis ins letzte Detail erfassen zu können.
Der Laser hat zwar 60m Reichweite, aber selbst in diesem Raum, muss man den Scanner mindestens 6 mal scannen lassen, damit er möglichst alle Ecken des Raumes erfassen kann. Problematisch sind in diesem Fall z.B die Fensterleibungen, der Kamin und die nach hinten versetzten Fenster unterhalb der Decke in einer Höhe zwischen 8,30 m und 12 m. Bei dieser Raumhöhe muss man einen zweiten Scandurchgang in einer Höhe von etwa 10 m durchführen, um den oberen Bereich fehlerfrei abdecken zu können.

Laserscannen und die Zusammenführung in eine 3D-Punktewolke

Leica blk360 Laser Scanner in der Praxis

Der BLK360 verfügt über mehrere Sensoren und Kameras. Drei Kameras mit jeweils 15 Megapixel sind für die Fotoaufnahmen vorgesehen. Im ersten Durchgang nach dem Start wird ein spährisches Panorama mit einer Auflösung von 150 Megapixel aufgenommen. In den Einstellungen kann man sogar ein HDR Panorama erstellen, was deutlich mehr Zeit in Anspruch nimmt. Auf die Qualitätsmerkmale kommen wir später zu sprechen.
Im zweiten Durchgang erfasst der BLK360 berührungslos seine Umgebung und speichert jeden Punkt als dreidimensionale Punktwolke in seinem Koordinatensystem auf dem internen Datenspeicher ab. Der Scanvorgang dauert je nach Auflösung und HDR / Nicht HDR zwischen 2 und 20 Minuten. Der BLK360 kann als Stand-Allone-Gerät betrieben werden. Dazu betätigt man einfach den am Gerät den Aufnahmeknopf und startet den Scan. Die Daten werden auf dem 64GB internen Speicher gespeichert.

Gleichzeitig kann der BLK360 per WLAN mit einem ipad Pro verbunden werden um die Daten in Echtzeit mit Recap Mobile zu verarbeiten.

Um Recap Mobile nutzen zu können ist eine Autodesk Recap Pro Lizenz notwendig. Diese kann man z.B. auch Monatsweise bei Autodesk abrufen. Vorausgesetzt man hat die einzelnen Scan-punkte nicht zu weit auseinander platziert, führt Recap Mobile die Registrierung automatisch durch und erstellt eine zusammenhängende Punktwolke.

Leica blk360 Laser Scanner in der Praxis Recap pro registrierung

Recap Pro Mobile auf dem iPad: Links die Liste der aufgenommenen Positionen, rechts das Scann-Ergebnis, dargestellt als 2D Orthophoto. Die schwarzen Punkte zeigen die Position an der der BLK360 stand. Um Recap Mobile nutzen zu können ist eine Autodesk Recap Pro Lizenz notwendig. Diese kann man z.B. auch Monatsweise bei Autodesk abrufen. Vorausgesetzt man hat die einzelnen Scan-punkte nicht zu weit auseinander platziert, führt Recap Mobile die Registrierung automatisch durch und erstellt eine zusammenhängende Punktwolke.

Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im Bild des BLK360
Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im Bild des BLK360

In dem erzeugten Plan kann man recht schnell erkennen ob z.B. weitere Scanpositionen notwendig sind um den gesamten Raum abdecken zu können. Schaltet man von der Kartenansicht auf Realbild um, sieht man das ausgewählte Panorama. In diesem kann man bereits Vermessungen durchführen oder auch Notizen hinzufügen. Die weißen Kugeln zeigen den Standpunkt weiterer Scann-Punkte an.


Nachbereitung der 3D-Laserscann Daten

Die Nachbereitung der Daten erfolgt am Desktop PC mit dem Autodesk Programm Recap Pro. Dazu müssen die Daten vom iPad über das USB Kabel übertragen werden. Dies erfolgt komfortabel über Recap Pro. Falls die Registrierung bereits zuverlässig am iPad gemacht wurde, kann Recap Pro am Desktop das Projekt direkt registrieren. Manuelle Registrierung oder Teil-import der Daten ist natürlich auch möglich. Anzumerken ist allerdings der Umstand, dass man keine andere Möglichkeit hat an die Scann Daten des BLK360 heranzukommen. Der BLK360 besitzt weder eine auswechselbare Speicherkarte noch einen USB Anschluss.

Autodesk Recap Pro am Desktop: Import der Daten vom iPad und automatische Registrierung. Das Bild zeigt den blau markierten Standpunkt und stellt das aufgezeichnete Panorama dar.

Schaltet man statt der Panorama Ansicht die 3D-Ansicht an, so sieht man die Punktewolke und darin mit Kugeln dargestellt die übrigen Scann-Standpunkte.

Autodesk Recap Pro, registrierung der BLK360 Daten
Autodesk Recap Pro, Punktewolke der registrierten BLK360 Scanner Daten

Analyse, Vermessung und Fotodokumentation

Anhand des 3D-Gebäudemodells kann das Objekt bequem vom Schreibtisch aus begutachtet und analysiert werden.
Innerhalb des virtuellen Rundganges können Details geprüft und vermessen werden.

Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im Bild des BLK360
Autodesk Recap Pro Mobile , Vermessung im drehbaren Panorama

Ebenso können direkt in der 360°  Panoramaansicht die jeweiligen Scan-Standpunkte geöffnet werden, um Abstände, Höhen usw. einfach und schnell einzumessen.
Zu guter Letzt kann man die Daten exportieren und ggf. in anderen Software Tools weiterverarbeiten.
Das Vermaschen zu einem fertigen, texturierten Modell geht auch mit Autodesk Recap Pro. Allerdings ist die Größe auf 30×30 m und maximal 20 Scan-Standpunkte limitiert. Größere Modelle müssen aufgeteilt oder eben mit anderer Software weiter vearbeitet werden.


Vergleich der erzeugten 3D Modelle

1. Photogrammetrie (Nicht bereinigtes 3D-Modell, erzeugt aus 503 Fotos)

Leica BLK360 3D Laserscan

Virtueller Rundgang Neues Schloss Schleißheim

Virtueller Rundgang Neues Schloss Schleißheim Treppenhaus

Hier zeigen wir Ihnen ein paar außergewöhnliche Aufnahmen aus dem Neuen Schloss Schleißheim. Der virtuelle Rundgang startet mit einer schwebenden 360 Grad Kamerafahrt durch das Schloss Treppenhaus. Baukünstlerisch der wohl bedeutendste Raum des Schlosses, beruht dieser auf einer Erfindung von Henrico Zuccalli. Ihm gelang hier eine Aufteilung von Treppenläufen und Podesten innerhalb eines hohen weiten Saales. Dies wurde bald als mustergültig anerkannt und später von Balthasar Neumann beim Entwurf der Schlosstreppen von Brühl und Würzburg aufgriffen.

Virtueller Rundgang Neues Schloss Schleißheim

Oben angekommen, zum greifen nahe, sieht man aus nächster Nähe das beeindruckende Gemälde . Eine Ebene tiefer,  unterhalb der Decke hat man eine sehr gute Sicht auf die aufwendigen Deckenfresken. Schaut man sich z.B. die Köpfe der Löwen im Detail an, erkennt man das jeder Löwen Kopf anders gestaltet worden ist.

Vom Treppenhaus Panorama aus, kann man bereits den großen Saal erkennen. Im ganz in Weiß gehaltenen Großen Saal wird Max Emanuel als Kurfürst und siegreicher Feldherr in den Türkenkriegen verherrlicht. Dieser beeindruckende Raum erstreckt sich über zwei Geschosse und wird von beiden Längsseiten von Licht durchflutet. Das Deckengemälde des Venezianers Jacopo Amigoni mit dem “Kampf des Aeneas und Turnus um die Hand der Königstochter Lavinia” schmückt die riesige Decke des großen Saales.


Ein weiterer Schritt in die Virtuelle Realität kann auch über die Erfassung der Räume als echte 3D Objekte dargestellt werden. Diese Technik nennt sich Photogrammetrie und wird hier kurz dargelegt.

Das 3D Modell vom Viktoriensaal wurde mittels 3 Kameras Sony Alpha 7R II aufgenommen. Dabei wird der Raum systematisch von allen Seiten aus verschiedenen Höhen und Perspektiven fotografiert. Ein Spezialstativ bestückt mit den 3 Kameras sorgt für die stabile Ausrichtung der Kameras. Ganz wichtig für die Photogrammetrie sind scharfe Fotos. Je schärfer desto besser: jeder Pixel mehr hilft der Software ein noch genaueres Ergebnis zu berechnen und die Form und Struktur der Objekte exakt berechnen zu können.
Aufgrund von Reflexionen am Boden hatte die Photogrammetrie Software erhebliche Probleme die Struktur des Fußbodens fehlerfrei darzustellen. Da dies nur ein erster Versuch war, haben wir im zweiten Anlauf einen Leica BLK360 Laser Scanner eingesetzt. Ein Laserscanner vereinfacht die Aufnahme von Daten zur 3D-Erfassung und soll präziser und schneller arbeiten als die Erfassung mittels Photogrammetrie. Doch wie sieht es mit der optischen Textur Qualität aus?
Diesen Fragen sind wir im Detail auf den Grund gegangen: So funktioniert das 3D-Laserscanning mit dem BLK360

Viktoriensaal, Photogrammetrisches 3D Modell

Das 3D Modell ist mit Hilfe einer VR Brille ‘begehbar’. Falls Sie eine Windows Mixed Reality Brille besitzen, nutzen Sie bitte einen Browser mit WebVR Unterstützung (z.B. Microsoft Edge). Klicken Sie auf das Brillen-symbol View in VR und setzen danach Ihre VR Brille auf. Mit Hilfe des Hand-Kontrollers können Sie sich im Raum frei teleportieren oder soweit Sie Platz haben, können sie auch frei durch den Raum schreiten. Der Daumensensor (links-rechts) verändert den Standpunkt im Raum in der Höhe.

Diese Art der Photogrammetrie nennt man auch Nahbereichsphotogrammetrie

In der Nahbereichsphotogrammetrie gibt es, anders als in der Luftbild Photogrammetrie, keine Einschränkungen bei der Aufnahmeanordnung. Es können beliebige Aufnahmepositionen verwendet werden wie sie entstehen, wenn man ein Objekt mit einer Kamera von mehreren Richtungen fotografiert.



Virtueller Rundgang Hofgarten Schleißheim und Schloss Nymphenburg

Diese Boden und Luftbild Panoramen wurden im Laufe der letzten Jahre erstellt und aktuell in einem neuen Virtuellen Rundgang zusammengefasst.

Mit unseren 360° Panorama, Videos und Rundgängen erleben Sie faszinierende Ausblicke. Natürlich auch mit VR-Brille!“


6-streifig in die Zukunft

Virtuelle Rundgang: A3 Ausbau Regensburg

Die A3 bei Regensburg hat Ihre Belastungsgrenze erreicht. Der Ausbau der A3 bei Regensburg beginnt. Der Virtuelle Rundgang: A3 Ausbau Regensburg dokumentiert den Ist Zustand mit Panorama Luftbilder entlang der Autobahn vor dem geplanten Umbau 2018.

Der Ausbau der A3 beginnt Anfang 2018 mit der Erneuerung der Bahnunterführung für die Gleisanlagen bei Burgweinting. Nach dem Bau der A3 1965 verlief die A 3 praktisch auf der grünen Wiese. Seither entwickelte sich der Verkehr rum um Regensburg sehr stark. Handel und Gewerbe, Bildungs- und Gesundheits-Einrichtungen sowie Industriebetriebe siedelten sich beiderseits der A 3 an. Die Stadt wuchs an die A 3 heran, mit den entsprechende Folgen für den Verkehr: Die A 3 wird zunehmend für Stadtfahrten, den regionalen Verkehr und natürlich auch von Berufspendlern genutzt. Seit der EU-Osterweiterung stieg der Fernlast-verkehr auf über 72.000 Fahrzeuge/Tag an. Für die Zukunftsfähigkeit der A 3 gibt es nur eine Lösung: den 6-streifigen Ausbau.

Wir haben zusammen mit meinem Kooperationspartner multimaps360 den Ist-Zustand entlang der A3 in einem virtuellen Panorama Rundgang dokumentiert. Der Panorama Rundgang basiert auf hochauflösenden Luftbildern.

Virtuelle Rundgang: A3 Ausbau Regensburg

Interaktive visuelle Informationen zum Bauprojekt

Der Virtuelle Rundgang: A3 Ausbau Regensburg wird nach und nach mit nützlichen Informationen und Multimedia Daten ergänzt.