Partnerschaft

Straßendaten im Viewer: Mit den Daten können auch Straßenzustandsbewertungen durchgeführt werden.
Quelle: iNovitas AG

Mit der flächendeckenden Digitalisierung des Strassennetzes in den Kantonen St.Gallen, Appenzell Innerrhoden und Appenzell Ausserrhoden erreicht die digitale Erfassung eine neue Qualität. Hochpräzise Kamera- und Sensorsysteme erfassen bis Ende Mai sämtliche Strassen und erzeugen einen digitalen Zwilling, der Verwaltungen, Werke, Ingenieur- und Planungsbüros oder Bauunternehmen mit aktuellen und detaillierten 3D-Daten versorgt. Damit erhalten unterschiedliche Fachstellen erstmals Zugang zu hochwertigen 3D-Daten, die präzise, aktuell und zeitnah abrufbar sind. Die technologische Umsetzung dieser Innovation basiert auf der engen Zusammenarbeit von GEOINFO und iNovitas, die ihre Lösungen über das Geoportal (www.geoportal.ch) und die infra3D Platform zugänglich machen.

Mit der Entwicklung des Geoportal.ch hat GEOINFO den Zugang zu Informationen mit Raumbezug revolutioniert und beschleunigt. Inzwischen kommt die webbasierte GIS-Lösung inkl. 3D-Viewer in rund 400 Gemeinden in 12 Kantonen zum Einsatz.

Dr. Hannes Eugster, CEO & Founder iNovitas AG: «Die gestärkte Partnerschaft zwischen GEOINFO und iNovitas setzt neue Massstäbe in der digitalen Erfassung und Nutzung von Infrastrukturdaten. Mit der flächendeckenden Bereitstellung der Digitalen Strasse schaffen wir eine innovative Grundlage für Verwaltungen, Planer, Ingenieurbüros oder auch Versicherungen bis hin zur Immobilien- und Versorgungswirtschaft.»

Andreas Kuratli, Geschäftsleiter GEOINFO Applications AG, sagt, dass «die Digitale Strasse ein wegweisendes Partnerprojekt mit iNovitas ist, das die Basis für datengetriebene Entscheidungen in der Infrastrukturplanung legt. Durch den breiten Einsatz der hochauflösenden 3D-Daten profitieren nicht nur Verwaltungen und Planungsbüros, sondern auch Branchen wie Finanzdienstleistungen oder Versicherungen von effizienteren und nachhaltigeren Prozessen.»

Digitale Strasse schafft neue Wertschöpfungspotenziale

Mit der Digitalen Strasse erhalten erstmals auch Branchen ausserhalb der klassischen Infrastrukturplanung Zugang zu präzisen, georeferenzierten 3D-Daten. Im Ingenieurwesen ermöglichen die hochauflösenden 3D-Daten präzisere Simulationen und Planungsprozesse. Versorgungswirtschaft und Telekommunikation profitieren von einer präzisen Datengrundlage für die effiziente Planung und Wartung ihrer Netze. Versicherungen können diese für die Risikobewertung und Schadenanalysen einsetzen, während Immobilienbewirtschaftungsfirmen exakte Standort- und Umgebungsdaten für Bewertungen und Planungen nutzen.

Die Möglichkeiten sind vielfältig: Ob für datenbasierte Entscheidungsprozesse, effizientere Abläufe oder nachhaltigere Planungen – die Digitale Strasse eröffnet Unternehmen neue Perspektiven, um zukunftsorientiert zu agieren. Gleichzeitig lassen sich durch optimierte Prozesse und eine reduzierte Anzahl an Vor-Ort-Begehungen CO₂-Emissionen senken und Ressourcen gezielter einsetzen. Interessierte Branchen sind eingeladen, die Potenziale dieser Technologie zu entdecken und für ihre spezifischen Anwendungen zu nutzen.

Digitale Zwillinge für effizientere und nachhaltigere Planungen

Die Digitale Strasse wird als lizenzierbarer 3D-Datensatz und darauf aufbauenden digitalen Werkzeugen im Geoportal zur Verfügung gestellt. Die hochauflösenden, georeferenzierten Datensätze bieten eine solide Grundlage für eine Vielzahl von Anwendungen in der Infrastrukturplanung, von der Bestandsaufnahme und Wartung bis hin zu Analyse- und Simulationsprozessen. Sie ermöglichen eine präzisere Entscheidungsfindung und optimierte Planungsabläufe, wodurch sowohl Zeit als auch Ressourcen effizienter eingesetzt werden können.

Von der digitalen Strasse sollen viele Akteure Branchen profitieren. Hochauflösende 3D-Daten ermöglichen eine exakte Erfassung und Analyse von Infrastrukturanlagen und liefern eine präzise Grundlage für die Planung und Instandhaltung. Prozesse wie Vermessung, Bestandsaufnahme und Bauplanung werden optimiert, wodurch Zeit und Kosten eingespart werden. Durch eine vorausschauende Planung und eine gezieltere Nutzung von Ressourcen lassen sich Materialverbrauch und Umweltbelastung reduzieren.

www.geoinfo.ch

www.geoportal.ch

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Straßendatenerfassung mit dem Mobile Mapping System VMX-2HA von RIEGL. Rückwärts positionierte Kamerasysteme (Pavement Kamerasystem) zeigen aufgrund hoher Auflösung auch kleinste Fahrbahnrisse.
Quelle: RIEGL Laser Measurement Systems GmbH

Das VMX-2HA Mobile Mapping System von RIEGL liefert nicht nur hochgenaue und durch Zusatz-Attribute besonders aussagekräftige Messdaten, sondern durch das vollintegrierte RIEGL Kamerasystem simultan auch hochauflösende Bilddaten. Neben der Montage einer Panoramakamera mit bis zu 72MP können bis zu 8 spezielle RIEGL-Kameras mit bis zu 24MP je Kamera direkt mit dem Messkopf gekoppelt werden. An den Seiten sind jeweils drei Kamera-Ports verfügbar. Die beiden vorderen ermöglichen über Karbonausleger eine Verbreiterung, um möglichst wenig Teile des Fahrzeugs auf den Bildern abzubilden. Direkt zur Rückseite des Fahrzeugs ausgerichtet können bis zu zwei Kameras angebracht werden. Diese sogenannten „Pavement-Kameras“ ermöglichen eine genaue Erfassung der Straßenoberfläche und sind damit speziell im Straßenerhaltungsmanagement ein wertvolles Monitoring-Instrument.

Erfassung kleinster Details

Das sogenannte „RIEGL Pavement Kamerasystem“ ist so konzipiert, dass zwei Kameras zur Straßenoberfläche hin ausgerichtet sind. Nachdem eine Kamera im Bildzentrum – bedingt durch die Brennweite des Objektivs – den kleinsten „Pixelfootprint“ auf der Straßenoberfläche bildet, haben die Entwickler die beiden Kameras so platziert, dass die Kamerazentren in etwa entlang der Spurbreite des Fahrzeugs ausgerichtet sind und so über die gesamte Fahrbahnbreite eine bestmögliche, relativ homogen verteilte Auflösung erzielen. Somit werden Defekte in der Fahrbahn bis zu wenigen Millimetern Auflösung erfasst.

Durch die robuste und steife Anbindung des Kamerasystems an die IMU sowie an die Laserscanner lassen sich die Pavement-Bilder mit der Punktwolke exakt georeferenzieren. Damit wird eine präzise Tiefeninformation zu jedem Bild erreicht – Grundbedingung für die Erstellung von rektifizierten Orthobildern. Durch die hohe Bildauflösung von bis zu 24MP kann auf die kurze Distanz zwischen Kamerazentrum und Straßenoberfläche eine Auflösung im Orthofoto von 1 bis 2 Millimetern erreicht werden und so selbst dünne Risse und Schäden mit geringer räumlicher Ausdehnung erkannt werden. Ein weiterer Vorteil der Ausrichtung von zwei Kameras auf die Straßenoberfläche ist der größere seitliche Sichtbereich, wodurch zur Straße angrenzende Gehwege und benachbarte Fahrstreifen ebenfalls erfasst werden können.

Kombinierte Auswertung für höchste Präzision

Für die Fahrbahnanalyse selbst kommen aus den Scan- und Bilddaten generierte Orthofotos zum Einsatz. Grundlage für die präzise Erstellung dieser Orthofotos bildet die Punktwolke, an die spezielle Anforderungen in Bezug auf geringes Rauschen der Scandaten, ein exaktes Boresight-Alignment der Scanner sowie der Kameras zur IMU und ein exaktes Alignment von mehreren Scanstreifen zueinander gelten. Je höher die Auflösung der Bilder ist, desto präziser müssen die zugrundeliegende Trajektorie und Punktwolke sein. Jeder Fehler von wenigen Millimetern in der Position bzw. wenigen hundertstel Grad in der Orientierung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern würde sich als Unstetigkeit im Orthofoto bemerkbar machen.

Nachdem es das Ziel ist, Rissbreiten von wenigen Millimetern in den Fotos zu erkennen, muss auch die Genauigkeit der Trajektorie sowie der Punktwolke diesen Anforderungen entsprechen. Durch die ausgereiften und automatisierten Ausgleichsmethoden in der RIEGL Post-Processing Software ist es möglich, aus der Beobachtungsinformation der Punktwolke die IMU/GNSS Trajektorien so zu verbessern, dass eine in sich konsistente Punktwolke entsteht – selbst bei Mehrfachfahrten, die ursprünglich mit gewissen GNSS-Ungenauigkeiten von mehreren Zentimetern oder Dezimetern behaftet waren.

Speziell bei der Datenaufnahme in kurvigen Abschnitten, in Kreuzungsbereichen oder bei mehreren Fahrstreifen ist eine exakte Georeferenzierung unerlässlich zur Vermeidung von Inkonsistenzen. „RIEGL VMX-Systeme liefern selbst in sehr engen Kurven geometrisch exakt generierte Orthofotos“, sagt Harald Teufelsbauer, RIEGL Mobile Laser Scanning Business Division Manager. Analog zum Export von Laserdaten, die beispielsweise in einem Projektgebiet in Kacheln mit einer bestimmten Größe exportiert werden können, werden auch die Orthobilder als geo-referenzierte Kacheln exportiert. So wird die geometrische Form des Straßenverlaufs bei jedem Kurvenradius exakt abgebildet.

Genauigkeit bringt Vielseitigkeit

Das RIEGL Orthofoto zeigt einen kurvigen Straßenverlauf, dargestellt in QGIS mit unterschiedlichen Zoom-Levels. Objekte wie beispielsweise Kanaldeckel, ausgebesserte Asphaltfelder sowie Schadstellen mit Rissbreiten von wenigen Millimetern Breite werden hochauflösend und dimensionskorrekt dargestellt.
Quelle: RIEGL Laser Measurement Systems GmbH

Durch die exakte Georeferenzierung der Orthofotos lassen sich auch Mehrfachbefahrungen exakt nebeneinander bzw. übereinander legen. Die Ergebnisse können auf einfache Weise in GIS-Applikationen importiert und visualisiert werden.

Harald Teufelsbauer stellt die Vielseitigkeit des VMX-Systems und die Effizienz- und Produktivitätssteigerung für die Anwender in den Vordergrund: „Einerseits bieten unsere mobilen Kartierungssysteme die Präzision, um Straßenprofilparameter zu liefern, die den offiziellen Anforderungen für solche Vermessungen entsprechen – wie z.B. durch VTI-Abnahmetests in Schweden und Finnland bewiesen. Mit derselben Ausrüstung, während desselben Einsatzes und ohne zusätzliche Zeit im Feld zu verbringen erhält der Benutzer aber außerdem eine genaue Kartierung des kompletten 360 Grad Lichtraumprofils entlang des zurückgelegten Weges und kann damit auch weitere an ihn gestellte Anforderungsprofile optimal abdecken.“

www.riegl.com

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https://de.bentley.com/

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In der Öffentlichkeit wird viel über Künstliche Intelligenz diskutiert. Im professionellen Einsatz sind die Chancen bereits heute enorm. Dies gilt insbesondere für die Themen Mustererkennung, Identifikation von Objekten aus Bild- oder Rasterdaten sowie deren Klassifikation, also jene Bereiche, die in der Bildmesstechnik am häufigsten nachgefragt werden. Der Mobile Mapping-Spezialist iNovitas AG hat seine infra3D-Technologie (Hard- und Software) weiterentwickelt. Neuartige Auswertealgorithmen ermöglichen nicht nur die Fusion von Daten aus Stereo- und Lasertechnik. Die hochdichten Daten können auch mittels künstlicher Intelligenz ausgewertet werden.

KI-basierte Analyse: KI-basierte Erkennung und Bildung von Zustandsklassen in den infra3D-Straßenbildern.

Einsatz von KI

„Im Infrastrukturbereich lassen sich sehr viele unterschiedliche Aufgaben mit Unterstützung von Künstlicher Intelligenz lösen”, sagt Martin Montag, Chief Customer Officer von iNovitas. So unterstützt infra3D beispielsweise die teilautomatisierte Zustandsbewertung von Stadt- und Gemeindestraßen. Die Fahrbahnoberfläche wird mit einer Auflösung von bis zu einem Millimeter pro Pixel hochgenau erfasst. Schadens- oder Substanzmerkmale wie Risse oder Schlaglöcher werden sehr genau abgebildet. Aus Sicht der KI sind das Bildmuster, die erkannt werden. Das KI-Netz wird mit hochauflösenden 3D-Bildern von infra3D trainiert, um die Erkennung der verschiedenen visuellen Schadensmerkmale zu optimieren. Das trainierte KI-Netz gliedert die Straßen in homogene Abschnitte und bildet Zustandsklassen der untersuchten Straßenabschnitte. „Durch die mehrfache Analyse aus verschiedenen Bildperspektiven der Straße erhalten wir ein umfassendes Verständnis des Straßenzustands, was für die Straßenerhaltung, die Infrastrukturplanung und die Gewährleistung sicherer Fahrbedingungen notwendig ist”, so Montag.

Die bewerteten Straßenabschnitte werden von Fachexpert:innen qualitativ geprüft und einer Zustandsklasse zugeordnet, die mit den entsprechenden Normen des visuellen Zustands vergleichbar ist. „Damit können wir unseren Kund:innen schnell objektive, reproduzierbare und präzise Zustandsbewertungen liefern. Die Ergebnisse können die Kund:innen in ihre infra3D-Softwarelösungen oder beliebige GIS-Systeme einblenden”, erklärt der Experte. So stehen die Daten jederzeit zur Verfügung und bilden die Grundlage für die Planung von Instandsetzungsmaßnahmen und die Koordination im öffentlichen Raum.

Da die mobile Erfassungstechnik von iNovitas eine hohe Bildüberdeckung aus mehreren Kameraperspekti- ven erzeugt, ist auch eine detaillierte 3D-Aufnahme der Fahrbahnoberfläche (Spurrinnen) möglich, anhand derer der technische Zustand der Straße beurteilt werden kann.

Wenn eine Kommune eine Straßenzustandserfassung bei iNovitas in Auftrag gibt, erhält sie als Endergebnis mehrere Leistungsbausteine. Dazu gehören die Zustandsbewertung der Zustandsabschnitte und die Zuordnung zu Zustandsklassen, die Datenausgabe der Straßenabschnitte und Zustandsklassen als Offline-Layer in beliebigem Format (z.B. JSON, GML, Esri Shape-File oder GeoJSON) inkl. Beschreibung der Daten und Attribute sowie ein Kurzbericht und die Besprechung der Ergebnisse per Video.

Vorteile der KI

„Eine KI-basierte Bewertung ist ressourceneffizienter, ökologischer und schneller als herkömmliche Methoden“, sagt Montag. Zudem ermögliche KI ein standardisiertes und damit reproduzierbares Vorgehen, das einen objektivierten Vergleich der Ergebnisse ermögliche. In der Folge, so der iNovitas-Geschäftsführer, könne eine „noch objektiviertere Übersicht über das gesamte Straßennetz” entstehen. Da die Zustandsklassen über mehrere Jahre ermittelt werden, kann auch die Zustandsentwicklung wirtschaftlich dargestellt und damit die Effizienz der eingesetzten Finanzmittel für die Straßenerhaltung nachgewiesen werden. Die mit infra3D erfassten Straßendaten decken alle möglichen Anforderungen in einer Kommune ab. „Wir alle können von KI profitieren”, sagt Montag. Das Unternehmen wendet die Methode beispielsweise auch auf verschiedene Straßenobjekte wie Verkehrsschilder, Schächte etc. an.

www.infra3d­viewer.de

www.inovitas.ch

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Die eagle eye technologies GmbH hat den Markt der mobilen, vermessungstechnischen Straßenbefahrung in Deutschland entscheidend geprägt. Das 2008 ausgegründete Unternehmen entwickelte bereits seit 2001 eines der ersten kinematischen Systeme in Deutschland, mit dem auch Kommunen ihre Straßen systematisch befahren und vermessungstechnische Geodaten erzeugen konnten. Mit der selbstentwickelten Navigationslösung basierend auf der neuen INS-Sensortechnik und GNSS und anderen damals neuartigen Technologien war es möglich, das Straßennetz vollständig zu erfassen und den jeweiligen Zustand zu klassifizieren. In diesem Jahr geriet das Unternehmen jedoch in wirtschaftliche Schwierigkeiten. Im Januar 2023 stellte es einen Insolvenzantrag. BUSINESS GEOMATICS sprach mit Gründer und Geschäftsführer Dr. Johannes Ludwig über die aktuelle Situation des Unternehmens.

Foto: eagle eye technologies Deutschland GmbH

Herr Dr. Ludwig, können Sie die Entwicklung der letzten Monate beschreiben?

Die Auftragsentwicklung war im vergangenen Jahr sehr positiv. Allerdings hatten wir Schwierigkeiten, ausreichend personelle Kapazitäten für die Datenauswertung zu mobilisieren. Da eagle eye technologies die Daten ausschließlich in Deutschland auswertet, sind wir auf einheimische Fachkräfte angewiesen – und die sind derzeit rar. Im vergangenen Jahr konnten wir auf dem angespannten Arbeitsmarkt nicht genügend Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter finden. Gleichzeitig kam es zu Verzögerungen bei fest eingeplanten Entwicklungstools. Da im Winter bekanntlich die Befahrungen und damit Datenneuaufnahmen aus witterungstechnischen und vor allem lichttechnischen Gründen nur sehr eingeschränkt möglich sind, gehörte es bislang auch zu unserem normalen Geschäftsverlauf, dass in der vierten Jahreszeit gegebenenfalls gewisse Liquiditätsüberbrückungen notwendig waren. Dies wurde bislang von den Gesellschaftern des Unternehmens auch jeweils im Konsens unterstützt. In diesem Winter allerdings konnte auf Grund von Veränderungen in der strategischen Ausrichtung unserer Gesellschafterpartner keine Einigung über eine notwendige Zwischenfinanzierung erzielt werden. Die notwendige Konsequenz, die wir auch zum Schutz unserer Kunden und Lieferanten ziehen mussten, war schließlich der Insolvenzantrag im Januar dieses Jahres.

Wie ist die aktuelle Situation?

Dr. Johannes Ludwig, Gründer und Geschäftsführer, hat die eagle eye technologies GmbH in Berlin neu aufgestellt. Die Messfahrzeuge des Unternehmens (Bild oben) sind mit allen Patenten in die neue GmbH übergegangen. Foto: eagle eye technologies Deutschland GmbH

Im Zuge der Neuordnung und der erklärten Fortführung des erfolgreichen Geschäftes von eagle eye technologies musste der unternehmerische Rahmen vollständig neu strukturiert werden. Dazu war neben umfangreichen gesellschafts- und handelsrechtlichen Neuaufstellungen auch die Suche nach einem schlagkräftigen Partner erforderlich. Im Ergebnis wurden dann schließlich die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie alle Unternehmens-Assets inklusive aller Rechte und Patente der eagle eye Technologie sowie alle weiteren Wirtschaftsgüter in der neuen „eagle eye technologies Deutschland GmbH“ zusammengeführt. Es hat damit ein Betriebsübergang stattgefunden. Seit dem 01. April 2023 ist die gesamte eagle eye technologies in der neuen „eagle eye technologies Deutschland GmbH“ zusammengeführt. Mit der Gräbert Gruppe haben wir zudem nicht nur einen starken wirtschaftlichen, sondern auch strategischen Partner gefunden. Die Unternehmensgruppe Gräbert ist ein familiengeführtes und unabhängiges Unternehmenskonstrukt, das seit 1977 erfolgreich im internationalen CAD-Markt tätig ist und wie wir seinen Hauptsitz in Berlin hat. Das Unternehmen verfügt über Niederlassungen in den USA, Japan, Korea, China und Indien und ist sowohl in der CAD-Entwicklung als auch im CAD-Datenmanagement mit seinen Cloudlösungen international führend. Ein perfektes Match also. Sowohl im Vertrieb bei der Markterschließung als auch bei der Datenauswertung und IT-Entwicklung und -Prozessierung ergeben sich Synergien, die wir nutzen werden.

Wie haben die Kunden reagiert?

Trotz der schwierigen Situation sind uns unsere Kunden in jeder Hinsicht treu geblieben. Wir haben keinen Kunden verloren und unsere Kunden haben in den letzten Monaten eine wirklich sehr gute Zahlungsmoral gezeigt. Für diese Unterstützung auf breiter Basis bedanken wir uns ganz herzlich.

Welche Ziele verfolgt die eagle eye technologies Deutschland GmbH?

eagle eye technologies ist nach wie vor in vielen Bereichen des Mobile Mappings technologisch und fachlich sehr innovativ. Diesen Vorsprung wollen wir weiter ausbauen. Wir wollen als Unternehmen wachsen und unser Leistungsspektrum sukzessive erweitern. Der zukünftige Fokus von eagle eye technologies wird neben der weiteren stetigen Verbesserung und Präzisierung unserer Basistechnologien auf die Automatisierung durch KI und mittels anderer Verfahren gesetzt. Gleichzeitig wird aber auch das Bewusstsein der Kunden für Datenqualität und den daraus resultierenden Nutzwert deutlich steigen und uns daher auch technische und prozessuale Herausforderungen bescheren. Spannend wird in den nächsten Jahren auch die Entwicklung von KI-Lösungen bleiben. Im KI-Bereich entwickeln wir bereits seit 2015 erste Lösungen und Ansätze. Doch stehen wir sicher erst am Anfang einer sich gerade dynamisch entwickelnden neuen Welt. Um qualifizierte und qualitätsgesicherte Daten mit Unterstützung von KI zu erhalten, braucht es erfahrene Ingenieure wie die von der eagle eye technologies Deutschland GmbH.

www.ee-­t.de

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Das Auskunftssystem HEmisphere stellt Straßen- daten in Hessen webbasiert zur Verfügung. Quelle: HELLER Ingenieurgesellschaft mbH

Hierzu zählen das Straßennetz, administrative Informationen und vor allem auch Daten zum Bestand (etwa Aufbau und Querschnitt), sowie dem Straßenzustand. Die Daten können auf Karten, im Längs- und Querprofil visualisiert oder tabellarisch dargestellt werden. Zudem kann die Vor-Ort-Situation anhand von Streckenbildern und automatisch generierten Feldkarten eingeschätzt werden, was einen großen Mehrwert für die tägliche Arbeit darstellt.

Der Start von HEmisphere wurde von zwei Einführungsschulungen flankiert. Über dreihundert Mitarbeitende von Hessen Mobil nahmen hieran teil und ließen sich von der Projektleiterin Mareike Simon die Möglichkeiten des Systems zeigen.

HEmisphere ist ein von HELLER entwickeltes System auf Basis des OnKo3-Clients und der EVE-Plattform. Sowohl der Client als auch die Plattform wurden hierfür kundenspezifisch angepasst und um zusätzliche Funktionen ergänzt. HEmisphere ersetzt eine Reihe älterer Fachsysteme und bietet neue, praktische Funktionen. Besonders die Integration von Daten aus verschiedenen Systemen ist für Hessen Mobil von besonderer Bedeutung.

www.heller­ig.com

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Als die drei Pioniere Patrick Glaser, Achim Hoth und Danilo Jovicic-Albrecht 2018 das Unternehmen vialytics GmbH gründeten, basierte dies auf der Kombination von handelsüblichen Smartphones als Sensorsystem und einem KI-Tool zur Datenauswertung. Mit vialytics erfassen Kommunen per Smartphone automatisch den Zustand ihrer Straßen und planen alle Erhaltungs- und Instandhaltungsmaßnahmen in einem System.

Die Mitarbeitenden der Gemeinden nutzen das vialytics System intuitiv per Smartphone. Während der Zustandserfassung wird es hinter der Windschutzscheibe kommunaler Fahrzeuge oder am Fahrradlenker befestigt und nimmt dabei alle vier Meter ein georeferenziertes Bild der Verkehrswege auf. Straßenschäden und -inventar erkennt das System auf den Bildern automatisch. Foto: Vialytics GmbH

Seitdem verfolgt das Stuttgarter Unternehmen mit 75 Mitarbeitenden einen ambitionierten Wachstumskurs. Dieser basiert auch auf einem Partnerprogramm. Anfang 2021 zählte das Unternehmen bereits 100 Partnerkommunen, die Begehungen durchführen oder beratend zur Seite stehen. Mittlerweile sind es über 300 Partner.

Einsatzgebiet Aufgrabungen

Das Straßenmanagementsystem ist besonders einfach und flexibel einsetzbar. Es kann auch im Umfeld von Straßenaufgrabungen eingesetzt werden, um den Baufortschritt und die Wiederherstellung der Straßenoberfläche zu dokumentieren. Mit dem vialytics Straßenmanagementsystem können Bauprojekte während des gesamten Prozesses detailliert und rechtssicher dokumentiert werden. Die Datenerfassung erfolgt am einfachsten per Smartphone in der Kategorie Aufgrabungen. Dazu erstellen die verantwortlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter mit der integrierten App regelmäßig georeferenzierte Markierungen direkt auf der Baustelle.

Für einen Gesamtüberblick können mehrere Fotos aus verschiedenen Perspektiven aufgenommen werden. Zusätzlich kann über die Notizfunktion der App eine detaillierte Zustandsbeschreibung der Grabungsstelle hinzugefügt werden – auch per Sprachausgabe möglich. Nach dem Speichern werden die Markierungen automatisch in das vialytics-Websystem hochgeladen. Hier können die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter den Status der Bauphase überprüfen, Aufgaben direkt aus dem System versenden oder sicherstellen, dass die Grabung ordnungsgemäß durchgeführt wurde.

Darüber hinaus bietet die Planungsansicht die Möglichkeit, Sanierungsmaßnahmen für Asphaltreparaturen mit Aufgrabungen externer Partner vorausschauend zu planen und so Synergien zu nutzen. So können beispielsweise Baumaßnahmen zusammengelegt und langwierige Baustellen vermieden werden.

Aufgrabungen als Risiko und Herausforderung

Der Straßenraum umfasst neben den eigentlichen Verkehrsflächen die gesamte innerörtliche Infrastruktur einschließlich Wasserversorgung, Nah- und Fernwärme, Strom und Telekommunikation. Straßenaufgrabungen umfassen sowohl kleinere Eingriffe für neue Strom- oder Wasserleitungen als auch tiefere Maßnahmen für Kanäle oder den Bau von Nah- und Fernwärmeleitungen. Solche Aufgrabungen und Straßenaufbrüche sind daher sehr häufig und können zu dauerhaften Schäden an der Straßenbefestigung führen. Insbesondere der Glasfaserausbau verstärkt diese Herausforderung für die Kommunen in Deutschland. Auch die sorgfältige Bauüberwachung gewinnt zunehmend an Bedeutung.

Jede Aufgrabung stellt eine dauerhafte Störung der Verkehrsflächenbefestigung dar. Um dies zu vermeiden, hat die Forschungsgesellschaft für Straßen- und Verkehrswesen (FGSV) Richtlinien für Aufgrabungen herausgegeben. Daraus geht hervor, dass aufgegrabene Straßen fachgerecht wiederhergestellt werden und dem ursprünglichen Zustand technisch gleichwertig sein müssen.

Die KI wertet die Bilder aus und identifiziert so Straßenschäden. Als Ergebnis wird der Gesamtzustand des Straßennetzes dokumentiert. Foto: Vialytics GmbH

Darüber hinaus gibt es technische Herausforderungen. So können unsachgemäße Reparaturen problematisch werden, wenn z. B. Fugen im Asphalt nicht geschlossen werden und eindringendes Wasser im Straßenaufbau zu Frost-Tau-Wechselschäden führt. Kommunen sollten alle Aufgrabungsarbeiten sorgfältig kontrollieren und dokumentieren, um die Verkehrssicherheit zu gewährleisten und die Lebensdauer der Straßen zu verlängern.

„Eine lückenlose und rechtssichere Dokumentation ist unerlässlich, um alle gesetzlichen und behördlichen Anforderungen zu erfüllen, potenzielle Schäden und teure Rechtsstreitigkeiten zu vermeiden“, sagt Danilo Jovicic-Albrecht, Geschäftsführer und Gründer der vialytics GmbH. Mit der vialytics-Methode werden detaillierte Beschreibungen und Fotografien mit exakten Zeitstempeln während und nach der Baumaßnahme erstellt.

Besonders interessant ist dies für den Zeitpunkt der Abnahme, bei der eine akribische Dokumentation wichtig ist. Um einen Vergleich mit dem Soll-Zustand zu erhalten, werden die gleichen Daten auch vor dem eigentlichen Beginn der Aushubarbeiten erfasst. „Alle Informationen werden langfristig gespeichert, um den ordnungsgemäßen Ablauf der Baumaßnahme und die Einhaltung aller Vorschriften nachweisen zu können“, beschreibt Jovicic-Albrecht. So können im Zweifelsfall Sachverhalte anhand von Belegen rekonstruiert werden.

www.vialytics.de

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Ansicht des Digitalen Zwillings des Straßenraums im infra3D Web-Viewer. Die Analysen des Straßenzustandes sind farblich kodiert. Fotos: iNovitas Deutschland GmbH

Ein Digitaler Zwilling des Straßenraums – bei dem sprachlichen Bild haben nicht nur Vermessungsingenieure eine starke Assoziation. Die Abbildung der Straßen inklusive der Fahrbahnbeschaffenheit in einem 3D-Datensatz kommt einem dabei in den Sinn. Doch wie erzeugt man einen solchen Digitalen Zwilling kostengünstig, effizient und mit der notwendigen Genauigkeit? Der Mobile Mapping-Spezialist iNovitas Deutschland GmbH hat dafür seine infra3D-Technologie (Hardware und Software) entsprechend weiterentwickelt. Neuartige Auswertungsalgorithmen ermöglichen die Fusionierung der 3D-Intelligenz aus Stereo- und Laser-Technologie, um eine „höchstmögliche Punktdichte (Tiefeninformation) mit optimaler 3D-Intelligenz und Messsicherheit zu erreichen“, so das Unternehmen.

infra3D digitalisiert die Straßenräume und stellt Anwendern das digitale 3D-Abbild der Straßeninfrastruktur webbasiert zur Verfügung. Damit liefert es eine Grundlage für unterschiedliche Anwendungen und Analysen. „In infra3D können zudem alle Grundlagedaten des visuellen und messtechnischen (Längs- und Querebenheit) Straßenzustandes schnell und kostengünstig erhoben, bewertet und im Web-Viewer visualisiert werden“, so Stefan Basler, Co-Geschäftsführer von iNovitas Deutschland. Dies eliminiere subjektive Bewertungen, ermögliche die Vergleichbarkeit der Schäden über die Zeit und verbessere die Unterhaltschätzung.

Maßgeblich ist einerseits ein bildbasiertes Verfahren für die Erhebung des visuellen Zustandes. Andererseits wird per 3D-Laserscanning auch eine detaillierte Aufnahme der so wichtigen Fahrbahnoberfläche durchgeführt, mit der sich beurteilen lässt, welchen technischen Zustand die Straße besitzt.

Die Lösung unterstützt alle maßgeblichen Normen in Deutschland, Österreich und der Schweiz (ZTV ZEB-StB 20063, E EMI, VSS Norm SN 640 925b). infra3D kann  darüber hinaus inklusive der erfassten Zustandsdaten in Drittsysteme (beispielsweise GI-Systeme) integriert werden und bildet somit die Basis für ein einheitliches Straßenerhaltungsmanagement von Kommunen.

Die Besonderheit der iNovitas-Lösung ist, dass neben der bildbasierten Erhebung auch hochpräzise 3D-Informationen gesammelt werden. „Deren Qualität ist einzigartig im Marktvergleich”, zeigt sich Basler überzeugt. Der Straßenzustand kann gleichzeitig visuell per infra3D-Bilddaten und einer messtechnischen Erfassung (Längs- und Querebenheit) ermittelt, bewertet und dargestellt werden. Die Bewertung und Visualisierung erfolgt direkt in der Software infra3D.

Flexibler Ansatz

Wichtig für iNovitas ist, dass der verfolgte Ansatz eines qualitativ hochwertigen Digitalen Zwillings alle möglichen Anwendungen in einer Kommune abdecken kann – beginnend mit der reinen virtuellen Feldbegehungen und 3D-Messungen, Visualisierung der Straßendaten im Webbrowser, über die Bestandsdokumentation und diverse Fachapplikationen und -kataster bis hin zur anspruchsvollen Zustandsbewertung. „Aus wirtschaftlicher Sicht ist das hocheffizient, denn mit einer einmaligen Befahrung lassen sich mehrere Ziele erreichen. Dadurch werden auch ökologische Vorteile erzielt und deshalb wurde infra3D vor kurzem in der Schweiz für den Green Business Award nominiert“, so Basler.

Folglich ist auch das Angebot von iNovitas flexibel. Zuletzt hatte die iNovitas Deutschland GmbH eine neue Softwarelösung auf dem deutschen Markt vorgestellt, die Daten von allen gängigen Mobile Mapping-Systemen verarbeiten kann. Daraus ergibt sich auch für die Straßenerhaltung der Ansatz, dass Kommunen mehr Flexibilität bei der Wahl des Befahrungsunternehmens gewinnen und dabei auch die Zustandsanalyse auf Basis von Drittdaten (Erfassung durch einen beliebigen Mobile Mapping Dienstleister) durchführen lassen können – vorausgesetzt, die Qualität dieser Daten erfüllt die Anforderungen für diesen Zweck.

Kommunen können Leistungen dadurch sehr frei beauftragen. Die Erhebung des Zustandes und Bestandes kann entweder direkt durch Kunden, durch Drittanbieter oder durch iNovitas selbst als Dienstleister realisiert werden. Zusätzlich zu dieser Dienstleistung offeriert das Unternehmen für Kommunen auch Maßnahmenkataloge zur Zustandserhaltung.

Technisch gesehen ergeben sich die Vorteile der Straßendatenerfassung in infra3D auch durch die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholbarkeit. Da die visuelle Erfassung des Zustands jederzeit reproduzierbar ist und auch der Zugriff auf ältere Daten von infra3D unterstützt wird, können Bewertungen jederzeit nachvollzogen werden. „Die Daten sind somit – unabhängig vom Wetter – jederzeit, schnell und von überall verfügbar, schaffen den Überblick und vereinfachen den Prozess der Projektplanung und der Budgetierung“, so Basler.

Die Erhebung der Oberflächenschäden erfolgt in den infra3D-Bildern. Die Fahrbahnoberfläche wird dabei mit einer Pixelauflösung von ein bis zu zwei Millimetern im Raum erfasst. „Darin lassen sich alle Schadens- oder Substanzmerkmale nach allen Normen mit bester Qualität beurteilen“, so Basler. Die Auswertungsergebnisse können im infra3D Service und im Drittsystem visualisiert sowie als Shape- und CSV-Datei zur Verfügung gestellt werden. (sg)

www.infra3d-viewer.de

www.inovitas-gmbh.de

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vialytics Experte Christian Wehle (links) erklärt Volker Steiner, verantwortlich für die Straßeninstandhaltung in Urbach, die neuesten Funktionen der Smartphone-App.  Gefahrenstellen werden einfach per Smartphone dokumentiert und im Web-System als Auftrag an weitere Ämter weitergeleitet. Foto: vialytics GmbH

Erhaltungsmanagement kommunaler Straßen mit Hilfe eines Smartphones, einer KI-basierten Auswertung der damit aufgenommenen Bilddateien und eines WebGIS: Diese Komponenten bilden die Basis der Lösung der vialytics GmbH. Bereits über 150 Kommunen nutzen es, um Strecken zu kontrollieren sowie Erhaltung und Unterhaltung der Straßen zu organisieren.

Wie der Sprung im kommunalen Erhaltungsmanagement auf eine digitale Lösung gelingen kann, zeigt die schwäbische Gemeinde Urbach. Hier ist Volker Steiner für die Straßeninstandhaltung zuständig. Der ausgebildete Straßenbaumeister berichtet von der Zeit vor der Einführung der vialytics-Technologie von schweren Ordnern mit Kostentabellen und Lageplänen, in die Schäden händisch mit Textmarkern eingetragen werden mussten. Jetzt überblickt er alle Daten in einer übersichtlichen Weboberfläche. „Das neue vialytics System ist für mich eine erhebliche Erleichterung“, bekräftigt Volker Steiner. „Ich kann mit dem Tablet kurz auf eine Baustelle gehen und Schäden direkt vor Ort dokumentieren.“

Handy hinter der Windschutzscheibe

Die Daten für das vialytics Straßenmanagementsystem erfasst ein Smartphone hinter der Windschutzscheibe kommunaler Fahrzeuge. Alle vier Meter nimmt das System ein georeferenziertes Bild der Verkehrswege auf und erkennt darauf Straßenschäden automatisch. Zudem kann jederzeit eine Gefahrenstelle manuell per Knopfdruck dokumentiert werden, inklusive Foto, Zeitstempel und genauem Standort. „Damit ersetzt das System die herkömmliche Streckenkontrolle mit Stift und Papier“, so Patrick Glaser, Geschäftsführer der vialytics GmbH. Zudem hänge der Erfolg kommunalen Erhaltungsmanagements von den Zustandsdaten ab. „Diese zu erheben und zu pflegen, frisst in Bauämtern wertvolle Zeit, die besser in die Umsetzung von Maßnahmen gesteckt werden kann“, so Glaser.

Alle gesammelten Daten landen im Web-System am Rechner. Im Kartenmodus lassen sich Straßenschäden und Gefahrenstellen detailliert anzeigen und in eine Planungsansicht überführen, um langfristige Erhaltungsmaßnahmen oder schnelle Reparaturen zu organisieren. In der Gemeinde Urbach finden sich vom Vollausbau über den Straßen- und Wasserbau bis hin zu Belagsarbeiten alle wichtigen Maßnahmen in dieser Liste wieder. Volker Steiner und seine Kollegen teilen die Oberfläche dafür in verschiedene Planungsebenen ein, zum Beispiel zur Kostenschätzung bei Ausschreibungen, aber auch um bereits laufende Maßnahmen zu dokumentieren und deren Gesamtsumme für den Jahresabschluss zu berechnen. Das findet auch der Urbacher Gemeinderat spannend, der über das vialytics-System einen Einblick in das umfassende Erhaltungsmanagement erhält und aufgrund aktueller Daten möglichst objektiv Entscheidungen für Sanierungsmaßnahmen treffen kann. (sg)

www.urbach.de

www.vialytics.de

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Platzwunder, sichere Zone für nicht-motorisierte Verkehrsteilnehmer und wichtiger Faktor für die E-Mobilität – Fuß- und Radwege sind mehr, als sie auf den ersten Blick scheinen. Auch deshalb werden die sogenannten Nebenanlagen bei der Erstellung von Erhaltungskonzepten für Straßen, Wege und Plätze miteinbezogen. „Dabei ist klar, dass für Fuß- und Radwege andere Erhaltungsstrategien notwendig sind als für Straßenfahrbahnen. Auch, weil lehrbuchartige Erhaltungsstrategien meist ausschließlich auf Fahrbahnen ausgerichtet sind“, weiß Bernd Mende, einer der Geschäftsführer der Ge-Komm GmbH I Gesellschaft für kommunale Infrastruktur, die passgenaue und transparente Erhaltungskonzepte für die verkehrliche Infrastruktur in Städten und Gemeinden entwickelt.

Die Erhebung der Daten von Gehwegen erfolgt in der Regel zu Fuß, während Radwege mittels speziell ausgestatteter Allrad-Kfz oder Fahrräder erfolgen. Foto: Ge-Komm GmbH I Gesellschaft für kommunale Infrastruktur

Fuß- und Radwege haben bei der Ge-Komm GmbH dabei einen besonderen Stellenwert. Aus vielfachen Gründen, wie Alexander Klassen, ebenfalls Geschäftsführer des Unternehmens aus dem Osnabrücker Land, berichtet: „Die Geh- und Radwege dienen insbesondere auch als Behältnisse für eine Vielzahl von Ver- und Entsorgungsleitungen. Durch die häufigen und vielfach unvermeidbaren Aufbrucharbeiten ergeben sich dabei Problematiken, die zu beachten sind. Die zahlreichen Aufbrüche erschweren zudem ein prognostizierbares Alterungsverhalten der Verkehrsflächen. Dadurch sind individuell passgenaue Lösungen gefordert, die in der Regel über allgemeine fachliche Hinweise und Empfehlungen hinausgehen.“

Neue Herausforderungen durch Breitbandausbau

Zudem ergeben sich für die Träger der Straßenbaulasten aktuell besondere Herausforderungen durch die bundesweit erfolgende flächendeckende Verlegung von Breitbandkabeln. „Diese Thematik ist vor dem Hintergrund des gerade novellierten Telekommunikationsgesetzes (TKG) besonders relevant“, sagt Mende und mahnt an: „Mit der Neufassung des TKG ist der Gesetzgeber noch näher an die Seite der Telekommunikationsunternehmen gerückt und hat die Einflussmöglichkeiten zum Schutz der Straßeninfrastrukturen weiter eingeschränkt.“ Insbesondere alternative Verlegetechniken – beispielsweise das Trenching oder die mindertiefe Verlegung – würden dabei eine wichtige Rolle spielen.

Darüber hinaus stehen die Geh- und Radwege beim Aufbau der Ladeinfrastruktur für die E-Mobilität im Fokus. Häufig werden Ladesäulen auf den Nebenanlagen platziert, was die Problematik der Aufgrabungen weiter verschärft. Auch spielen laut Eugen Bitjukov, dritter Geschäftsführer der Ge-Komm GmbH, die Erfordernisse zur Erfüllung der Verkehrssicherungspflicht eine erhebliche Rolle, „da die Anforderungen an die Geh- und Radwege häufig sogar höher sind als die an die Fahrbahnen. So hat die Anzahl der Schilder, die auf Radwegschäden und Gehwegschäden hinweisen, in letzter Zeit deutlich zugenommen.“ Es gelte dabei immer die jeweiligen Nutzergruppen zu berücksichtigen, da sich Anforderungen an Verkehrswege für Fußgänger und Radfahrer in der Rechtsprechung häufig anders darstellen würden als Anforderungen an die Fahrbahnen für den Autoverkehr.

Die Erhebung der Daten von Gehwegen erfolge in der Regel zu Fuß, während Radwege mittels speziell ausgestatteter Allrad-Kfz oder Fahrräder erfasst würden. Mende erklärt: „Die Daten werden in der Örtlichkeit bereits komplett digital erhoben und im Innendienst nach umfangreicher Qualitätsprüfung als GIS-Lösung aufbereitet. Die digitalen GIS-Projekte werden auf Wunsch mittels des WebGIS-Service www.kommunale-straßen.de bereitgestellt.“ Die dabei anfallende Administration erledigt die Ge-Komm GmbH. Nutzer können dann über das Internet rund um die Uhr, von überall und mit allen Smartdevices auf sämtliche Daten zugreifen.

Vielfach eingesetzt und geschätzt

„Unsere Individual-Lösungen werden vielfach eingesetzt und sind in der Branche geschätzt“, sagen die Ge-Komm-Geschäftsführer Mende, Klassen und Bitjukov unisono. Dabei sei jedoch klar, dass die Ergebnisse von Zustandserfassungen und -bewertungen allein in der Regel keinesfalls ausreichen würden, um eindeutige Prioritätenlisten zu erstellen. „Auch nach Abarbeitung der gravierendsten Verkehrssicherungspflichtschäden wird man in der Praxis in jeder Kommune immer eine Vielzahl von Verkehrsflächen finden, die nicht alle auf einmal und sofort beseitigt werden können“, so Klassen. Um in dieser typischen Ausgangssituation die richtige Prioritäten-Reihenfolge in Form eines Rankings zu schaffen, bedarf es klarer Kriterien und Gewichtungen. An diesem Punkt setzt die Entscheidungsmatrix XChoice.de an (BUSINESS GEOMATICS berichtete in der Ausgabe Nr. 6/2020) und hilft bei der Erstellung von transparenten Prioritätenlisten. Durch die Definition von Maßnahmenkategorien zur Schadensbeseitigung lassen sich sinnvolle Sanierungsarbeiten zu Paketen zusammenfassen, die dann vom eigenen Bauhof, oder auch mittels externer Unterstützung, wirtschaftlich abgearbeitet werden können.

„Ideal wäre es, wenn mehr Kenntnis über geplante Aktivitäten der Ver- und Entsorger vorhanden wäre. Aber genau das ist nicht immer der Fall – häufig auch, weil zu wenig abgestimmt und koordiniert wird“, so Mende. „Genau an diesem Punkt sollte angesetzt werden, um die sich bietenden Vorteile für beide Seiten zu nutzen. Aktivitäten der Versorger und der Abwasserentsorgung bieten ja schließlich auch erhebliche Chancen. Durch abgestimmte Koordination lassen sich Synergien in erheblichem Umfang nutzen – zum Vorteil der Nutzer und der kommunalen Budgets.“ (jr)

www.ge-komm.de

www.kommunale-straßen.de

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Das webbasierte Auskunftssystem OnKo3. Foto: Schniering GmbH

Bundesfernstraßen werden seit Ende der 1990er messtechnisch erfasst. Die Bundesanstalt für Straßenwesen vergibt dafür entsprechende Zertifikate. Für die Zustandserfassung und -bewertung (ZEB) von Radwegen gibt es bisher noch keine offiziellen Regelwerke bzw. standardisierten Verfahren. Was sich aber aller Voraussicht nach bald ändern wird. Der Radverkehr zieht inzwischen höchstes gesamtgesellschaftliches und politisches Interesse auf sich. Die Gründung des Arbeitskreises 4.1.4 „ZEB Radwege“ der Forschungsgesellschaft für Straßen und Verkehrswesen (FGSV) oder aktuelle Forschungsprojekte können als Vorboten einer stärkeren Standardisierung gedeutet werden. Technologisch gesehen ist der Markt bereits gerüstet. So hat die Firma Schniering GmbH seit mehr als 10 Jahren Fahrzeuge im Einsatz, die in der Lage sind, detaillierte Höhenlängsprofile von Radwegen zu erfassen. Sie sind so genau, dass auch kleinere Erhöhungen etwa durch Wurzelwachstum ersichtlich werden, die einen erheblichen Einfluss auf den Nutz- und Substanzwert der Radwege haben. Die Auswertungen übernimmt die HELLER Ingenieurgesellschaft mbH aus Darmstadt, die ihre Methoden auch seit 2020 auf die Möglichkeiten der neuen Messtechnik abgestimmt hat.

Messtechnik setzt sich durch

Dabei hat die Schniering Ingenieurgesellschaft bereits lange Erfahrungen mit der Radwegeerfassung. Schon 2006 wurde das erste Messfahrzeug für die ZEB der Radwege aufgebaut, auf Basis der Kompetenzen aus dem Bereich der Straßen-Zustandserfassungen. Damals wurde ein Quad mit Kameratechnik, Ebenheitssensoren und Positionserfassung ausgestattet, der allerdings, vor allem was die Kompensation der Fahrzeugbewegungen und -schwingungen durch die Sensorik, noch nicht die Leistung erbrachte, die man von den „großen“ Fahrzeugen kannte. Vor allem aber gab es noch keinen Bedarf an Messtechnik für Radwege. „Zunächst wollte man bestenfalls visuelle Daten haben, alles andere schien unverhältnismäßig“, erinnert sich Volker Jakobi, Geschäftsführer der Schniering GmbH.

Doch im Laufe der Zeit entwickelte sich der Anspruch an detailliertere Daten. 2010 entwickelte HELLER gemeinsam mit der Niedersächsischen Landesbehörde für Straßenbau und Verkehr ein spezielles Verfahren für die messtechnische Zustandserfassung und -bewertung der straßenbegleitenden Radwege. Nicht nur Niedersachsen, sondern auch Bundesländern wie Sachsen-Anhalt und Baden-Württemberg und zahlreiche Landkreise setzten dies auch ein. Parallel hat auch SCHNIERING das Messfahrzeug beständig weiterentwickelt. Inzwischen hat die Essener Firma rund 50.000 Kilometer Radwege erfasst und durch HELLER bewertet. Die niedersächsischen Landesstraßen wurden 2020 bereits zum dritten Mal befahren.

2020 gab es einen weiteren Meilenstein in der Entwicklung. Induziert durch die Verbesserung der Messtechnik, mit der ein hochgenaues Höhenlängsprofil erstellt werden kann, wurde auch das Bewertungsverfahren durch beide Firmen entscheidend weiterentwickelt und um die messtechnische Bewertung der Ebenheit ergänzt. „Zur Erfassung der Ebenheit wird das aus der Bundes-ZEB bekannte HRM-Verfahren eingesetzt, wobei die Bewertung auf der Grundlage geometrischer Indikatoren erfolgt“, sagt Henning Balck von HELLER. Neben den Zustandsmerkmalen werden standardmäßig auch die Bauweise und die Breite der Wege erhoben.

Interessant dabei ist, dass die Auswertung aufgrund der Georeferenzierung einen eindeutigen Bezug zum Straßennetz hat. „So kann ein ganzheitlich orientiertes Erhaltungsmanagement durchgeführt werden“, sagt Jakobi. Das Auswerteraster lässt sich dabei flexibel an die erforderlichen Rahmenbedingungen anpassen. Im Ergebnis liefert es zwei Teilwerte, die die Gebrauchseigenschaften (Befahrbarkeit) und den erforderlichen Substanzerhalt beschreiben. Der jeweils schlechtere Wert definiert den Gesamtwert.

Der Zustand der einzelnen Zustandsabschnitte lässt sich merkmalsbezogen auf Karten und in Form von Streckenbändern darstellen. Sämtliche Ergebnisse werden den Anwendern auch über das von HELLER speziell für die Erhaltungsplanung entwickelte webbasierte Auskunftssystem OnKo3 zur Verfügung gestellt.

Eigenständiges Knoten-Kanten-Modell am nachhaltigsten

Grundlage für die Arbeiten ist die Erstellung eines digitalen Modells (Knoten-Kanten-Modell) des Radwegenetzes. Für dessen Erstellung gibt es bei straßenbegleitenden Wegen im Moment in der Praxis noch zwei unterschiedliche Paradigmen, einmal die Anbindung des Radwegemodells an das Straßennetz und einmal der Aufbau eines komplett eigenen Knoten-Kanten-Modells, wie es für freilaufende Wege ohnehin notwendig ist. „Hier gibt es erhebliche Unterschiede, da es auch bei den straßenbegleitenden Wegen hohe Abweichungen geben kann“, so Jakobi. Oft sei das Radwegenetz in Realität schnell erheblich kürzer oder auch länger als das Straßennetz. Solche Datenunstimmigkeiten haben großen Einfluss auf die Praxistauglichkeit der Modelle für die Planung. Die Erfahrung lehre, dass der Aufbau eines durchgängig selbständigen Modells das nachhaltigere Verfahren ist: „Datenverluste durch nicht durchführbare Zuordnung lassen sich so vermeiden und die Planung erheblich verbessern“, so Jakobi. (sg)

www.schniering.com

www.heller-ig.de

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Hohe Präzision, simultane Erfassung der Längs- und Querebenheit und ein geringes Gewicht – die Anforderungen der Oßwald GmbH an ein mobiles Messsystem zur Straßenzustandsüberwachung waren enorm hoch. Nach langer Suche ist das Nürnberger Unternehmen, das Teil der Demir-Unternehmensgruppe ist und sich auf Aufgaben im Bereich klassischer Vermessung, Straßenzustandserfassung und Mobile Mapping sowie die Planung und Dokumentation von Bauprojekten im Kabel- und Leitungsbau spezialisiert hat, schließlich beim Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik (IPM) in Freiburg fündig geworden: hier wurde seit 2018 das innovative Messfahrzeug TORERO geplant und entwickelt. Die Einzelanfertigung des Fraunhofer IPM, die Mitte 2020 an Oßwald ausgeliefert wurde, ist dabei nicht nur mit moderner Technik ausgestattet, sondern darüber hinaus als einziges System seiner Art in Deutschland in der Lage, Straßenzustands- und Straßenraumerfassung mit dem gleichen Zeitstempel durchführen zu können.

Seit Mitte August 2020 ist bei der Oßwald GmbH das innovative Messfahrzeug TORERO im Einsatz, das vom Fraunhofer IPM geplant und entwickelt wurde. Foto: Oßwald GmbH

Dabei wiegt das innovative Fahrzeug unter 3,5 Tonnen, „wodurch es von jedem Mitarbeiter mit einem normalen Klasse-B-Führerschein zu führen ist. Und, noch wichtiger, TORERO kann auch auf solchen Straßen eingesetzt werden, die eine Maximallast von 3,5 Tonnen haben – was im kommunalen Bereich eine nicht zu unterschätzende Anzahl ist”, weiß Rudolf Rippl, Experte für Mobile Mapping und Straßenzustandserfassung bei der Oßwald GmbH. Darüber hinaus ist das Messfahrzeug mit zwei Ladybug 5+-Panoramakameras, GPS-Antennen zur genauen Positionierung und Ausrichtung des Fahrzeugs, Oberflächenkameras mit einer Auflösung von 8,8 Megapixeln, LED-Leuchten, vier Einzelbildkameras sowie Umgebungs- und Oberflächenlaser ausgestattet.

Einzigartiges Messfahrzeug

„Die Anforderungen an die Genauigkeit der Messungen im Zusammenhang mit Straßenzustandserfassungen sind enorm“, berichtet Rippl. „Auch bei Geschwindigkeiten von bis zu 80 km/h werden sehr hohe Auflösungen benötigt. Ebenfalls muss zur Vermeidung von Abschattungen eine gleichmäßige Beleuchtung gewährleistet sein.“ Zudem müssen die Systeme von TORERO so zueinander kalibriert sein, dass die Daten von allen Systemen deckungsgleich sind. „So lassen sich die Daten des Clearance Profile Scanners (CPS) zur Erfassung der Umgebung und des Pavement Profile Scanner (PPS) zur Erfassung der Oberfläche zu einer noch dichteren Punktwolke vereinen. Gleichzeitig sind sowohl die Punktwolken, die Bilder der Einzelkameras als auch die der Panoramakameras deckungsgleich“, führt der studierte Geograph aus. Um diese innovative Funktionsweise sicherzustellen, werden alle für die Straßenzustandserfassung relevanten Teile jährlich von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) auf Herz und Nieren geprüft. Die Kalibrierung der Systeme zueinander hingegen erfolgt beim Fraunhofer-Institut.

Zustandserfassung mit 800 Hz-Messfrequenz

Hauptkomponenten für die Zustandserfassung sind der PPS, der ebenfalls vom Fraunhofer IPM entwickelt wurde, vier Triangulations-Laser mit Submillimeter-Auflösung für die Messung der Längsebenheit, LED-Panels zur gleichmäßigen Ausleuchtung der Oberfläche sowie zwei 50 Megapixel-Oberflächenkameras. Der PPS arbeitet dabei mit einer 800 Hz-Messfrequenz und einem Scanwinkel von 70°, während der CPS eine 200 Hz-Messfrequenz aufweist. Zudem haben beide Scanner eine Scanfrequenz von 2 MHz. „Der Laser nimmt damit pro Sekunde bis zu 2 Millionen Punkte auf 4 Metern Breite auf“, so Rippl. Die aufgenommenen Daten werden dann beispielsweise zur Berechnung der Querebenheit der Straße oder für Vermessungsaufgaben genutzt, etwa dann, wenn es um genaue Vermessung von Straßenschäden, Schienen oder anderes Straßeninventar geht.

Die auf TORERO installierten Oberflächenkameras nehmen darüber hinaus Bildstreifen von 3,7 Zentimetern mit einer Auflösung von 0,6 Millimetern auf. „Diese müssen anschließend zu einem Mosaik ‚gesticht‘ werden. Das bedeutet, dass die einzelnen Bildzeilen sowohl quer als auch längs nahtlos ineinander übergehen müssen“, erklärt Rippl. Im Resultat entsteht ein Bildmosaik mit 10.000-mal-4530 Pixeln, welches einen Straßenausschnitt von 10-mal-4,53 Metern abbildet.

Scharf und kontrastreich auch bei hoher Geschwindigkeit

Die Luftfederung von TORERO erlaubt darüber hinaus auch bei unebener Fahrbahn eine maximale Laufruhe des Fahrzeugs, sodass die Aufnahmen auch bei schlechten Oberflächenverhältnissen hochwertig und nicht verwackelt sind. Durch die spezielle Beleuchtung können die Oberflächenkameras außerdem mit Belichtungszeiten von rund 50 µs betrieben werden, wodurch die Bilder auch bei Fahrgeschwindigkeiten von bis zu 80 km/h scharf und kontrastreich sind. „Die Schäden werden dann Meter für Meter betrachtet, sodass am Ende eine schematische xml-Datei entsteht, mit der Schäden systematisch ausgewertet werden können. Mithilfe der zusätzlichen Quer- und Längsebenheiten kann man sich dann ein gutes Bild des Straßenzustands und dessen Veränderung über einen bestimmten Zeitraum machen.“

Zwar ist die Auswertung der Befahrungsdaten zeitintensiv, gleichzeitig wird dieses Vorgehen bei Bundesautobahnen und -straßen gefordert. Eine Alternative dazu bietet sich auf Basis moderner Machine Learning-Algorithmen: „Hier kommen vorwiegend der Umgebungsscanner (CPS) und die Einzelbildkameras zum Einsatz. Neben Straßenschäden können so auch andere Objekte erkannt und verortet werden, sodass die Erstellung von Katastern und Straßeninventar teilautomatisiert stattfinden kann“, berichtet Geograph Rippl. Gleichwohl können die Panoramabilder in Kombination mit dem CPS auch für Planungen und Vermessungen verwendet werden. Rippl resümiert: „Gerade im kommunalen Bereich ist die doppelte Funktionalität von Vorteil, da hier nur ein Dienstleister zu einem Zeitpunkt das Gebiet befahren muss.“ (jr)

www.osswaldgmbh.de

www.ipm.fraunhofer.de

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