Vom Foto zurück zur Zeichnung

Management

Fernerkundung - Luftbild-Inspektionen der Stromnetze mit Hilfe von Flugrobotern finden immer häufiger statt. Sie ermöglichen zudem das Re-Engineering: Aus den Fotoslassen sich Werkstatt- oder Systemzeichnungen ableiten.

13. Oktober 2014

Weil Schäden an Mast oder Leiterseil vom Boden aus schwer identifizierbar sind, haben sich Bilder aus der Vogelperspektive bewährt. Im Vergleich zum Einsatz von Helikoptern sind Drohnen, Kopter oder auch UAV (Unbemannte Luftfahrzeuge) kostengünstiger. Mit ihren Kameras erstellen sie Serien hochauflösender Fotos vom Zustand der Freileitungen und Masten. Danach erfolgt eine Geocodierung der Aufnahmen und die Integration ins Informationssystem.

Schaltung nicht nötig

Zudem bietet sich über die Nahbereichs-Photogrammetrie die Möglichkeit des ›Reverse Engineering‹ (Re-Engineering): Aus den Aufnahmen des Flugroboters lassen sich Werkstatt- oder Systemzeichnungen ableiten. »Durch das Schlagwort der Probablistik und der sicherzustellenden Standsicherheit der Masten gehe ich von einer steigenden Nachfrage aus«, so Thorsten Werner, Leiter CT Fernerkundung im Bereich CeGIT der SAG, die diese Dienstleistung anbietet.

»Der wesentliche Vorteil ist, dass eine Schaltung der Leitung nicht erforderlich ist und die Methode eine Ableitung von Zeichnungen unter Spannung ermöglicht. Häufig fehlen solche alten Unterlagen für zum Beispiel einen Standsicherheits-nachweis oder für einen Umbau eines Masts«, so Werner weiter.

Eine Zeitersparnis ergibt sich im Gelände durch die rasche Befliegung der Masten im Vergleich zur aufwendigen Besteigung. Die Kostenersparnis bietet sich durch die nicht notwendige Schaltung für die Besteigung der Masten.

»Ein weiterer Vorteil liegt in der As-built-Dokumentation«, so Werner. Häufig weiche der geplante Mast von dem tatsächlich gebauten ab. »Darüber hinaus erfassen wir den Mast in der Gesamtheit mit allen Bauteilen und Maßen.«

Luftbilder photogrammetrisch auszuwerten ist bewährte Praxis. Heutige digitale Kamerasysteme bieten eine Auflösung von bis zu 230 Millionen Pixeln. So ermöglicht der digitale Bildflug eine Bodenauflösung von bis zu 1,5cm. »Mit der Nahbereichsphotogrammetrie erreichen wir eine Genauigkeit von ein bis drei Millimetern«, sagt Thorsten Werner. Räumliche Details werden nicht nur in der Lage, sondern auch in der Höhe erfasst. Gegenüber herkömmlichen Laser-Verfahren entfällt zudem bei der photogrammetrischen Auswertung die Bereinigung der Punktwolke.

60 bis 80 Bilder des Mastes

»Der Bedarf bei den Netzbetreibern ist unterschiedlich, je nach Verfügbarkeit der Unterlagen und Zeichnungen«, erläutert er. Zunächst bestehe ein gesunder Zweifel, wie aus Fotos eine genaue Zeichung werden soll. Es gebe nach wie vor Skepsis gegenüber solch einem innovativen Verfahren. »Schließlich messen wir nicht direkt mit der Schieblehre, so wie immer.« Daher sind die ersten Projekte bei den Kunden in der Regel Pilotprojekte, welche zunächst die Machbarkeit belegen.

Bevor man mit dem Kopter bei so einem Projekt startet, gilt es die Wetteraussichten und Fluggenehmigungen einzuholen. »Eine Befliegung bei starkem Regen oder hohen Windgeschwindigkeiten ist nicht möglich, daher ist bei der Planung eines solchen Einsatzes das Wetter zu berücksichtigen«, gibt Werner zu bedenken. Zudem gelte es, die örtlichen Gegebenheiten zu beachten. Gegebenenfalls erfolgt eine Sicherheitseinweisung am Mast durch den Auftraggeber. Dann erfolgt die Befliegung des Masts mit dem Kopter mit einer kalibrierten hochauflösenden Spiegelreflexkamera. Parallel werden Passpunkte am Mast vermessen. Die Kamera nimmt rund 60-80 Bilder des Masts aus unterschiedlichen Perspektiven und Höhen auf.

Auslösen vom Boden aus

Der Flugroboter muss dafür mehrmals um den Mast, zum Beispiel Traversen fliegen. Jedes Bauteil und Blech muss mehrfach auf den unterschiedlichen Aufnahmen zu sehen sein. Es erfolgt eine Live-Bild Übertragung aus der Kamera zum Boden auf einen Monitor. Hier wird die Kamera durch den Fachmann per Fernsteuerung ausgelöst. »So wird sichergestellt, dass im Nachgang keine Aufnahmen fehlen«, erläutert Werner.

Die Aufnahmen werden vor Ort gesichtet und gegebenenfalls ergänzt. Die Abreise erfolgt nach etwa ein bis zwei Stunden.

»Die Herausforderung liegt darin, genügend Aufnahmen der Bauteile, Bleche und Profile zu erhalten und diese anschließend möglichst genau zu orientieren«, so Werner.

Nachbereitung am PC

Dazu ist eine zusätzliche Bestimmung von Referenzpunkten am Mast erforderlich die Schaffung eines übergeordneten Koordinatensystems für den Mast. Diese erfolgt durch ein terrestrisches Aufmaß. »Es ist nicht nötig, am Mast einen Referenzpunkt zu markieren, die Bilder sind so hochauflösend, dass eine Ecke eines Schraubenkopfes als Referenzpunkt dienen kann«, erklärt Werner. »Diese werden zuvor tachymetrisch eingemessen.« Die hohen Genauigkeiten im Bereich von 1 bis 3mm würden durch eine Mehrfachbestimmung der Maße in den Aufnahmen erreicht.

Das Fachpersonal verarbeitet die Aufnahmen im Innendienst am PC dann weiter. Erst die Nachbereitung der Fotos erlaubt das Messen in den Bildern. So wurden zum Beispiel bei einem Projekt für eine CAD-Zeichnung in 60 Aufnahmen 600 Punkte gemessen. Die Fotos für die weitere Bearbeitung mit der Software schon bei der Aufnahme zu verorten ist nicht erforderlich, wie Werner erläutert: »In der Nahbereichsphotogrammetrie müssen die Aufnahmen nicht verortet werden. Dies erfolgt im Nachgang durch die Bestimmung von sogenannten Verknüpfungspunkten innerhalb des Bildverbands.«

Nach der photogrammetrischen 3D-Auswertung erstellen die Fachleute die CAD-Zeichnung. Ein automatisierter Prozess sei bei diesen Genauigkeitsanforderungen noch nicht möglich, sagt Werner.

Individualität gegeben

»Jeder Mast ist anders und hat seine besonderen Eigenschaften«, berichtet er aus den Erfahrungen in bisherigen Projekten. Bauteile oder Profilstärken lassen sich nicht von einem Mast zum anderen übertragen. »Es ist eine sorgfältige und konzentrierte Ausarbeitung des Bildmaterials nötig, die nicht automatisiert, sondern händisch durch Fachpersonal erfolgt.«

Dabei kann er sich vorstellen, dass sich künftig gerade beim Faktor Zeit noch zusätzliches Potenzial heben lässt: »Die Erstellung der Zeichnungen, ob Systemzeichnung oder Werkstattzeichnung, ist noch sehr zeitintensiv. Auch der Einsatz vor Ort am Mast wird, mit zunehmender Erfahrung, optimierter ablaufen, sodass mehrere Masten am Tag aufgenommen werden können.«

Erschienen in Ausgabe: 08/2014