Innovative Bauwerksvermessung || Technologie-Mix im Einsatz an der Hängebrücke in Passau

Unser Dank gilt der Stadt Passau, der Unteren Naturschutzbehörde der Stadt Passau, dem Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt (WSA) Donau MDK, sowie der DLRG Passau sowie RIEGL und den Partnern von 3ds-scan.

Eckpunkte der Vermessung:
+ UAV Vermessung
+ Terrestrisches Laserscanning (statisch) mit RIEGL VZ-600i mit 77 Scanpositionen
+ bootsgestütztes Laserscanning (kinematisch) mit RIEGL VZ-600i für die Brückenunterseite
+ mobiles Scanning der Kavernen mit XGrids Handscanner

Eckpunkte der Visualisierung:
+ photogrammetrische Erfassung der Brückenunterseite (Orthophoto)
+ 3D-Modellierung der Kavernen und ihrer Umgebung mit Gaussian Splatting
+ 3D-Modellierung der Brücke und des angrenzenden Stadtgebiets zur Visualisierung des Neubaus mit Gaussian Splatting
(hier als 3D-Modell zur Ansicht und hier als kurzes Video)

Einleitung: Die Herausforderung „Hängebrücke“

Die Hängebrücke über die Donau wurde im Jahr 1948 wieder errichtet. Die Brücke verbindet die Passauer Altstadt im Süden mit der B12 im Norden und verfügt über eine Spannweite von ca. 117 m. Das Haupttragwerk besteht aus zwei Tragkabeln, an welchen das Brückendeck abgehängt ist. Die Tragkabel sind auf der Südseite über Pylone im Boden und auf der Nordseite in der Felswand verankert. Die visuelle Seilprüfung 2025 ergab, dass die Dauerhaftigkeit des Bauwerks nicht mehr gegeben ist. Infolge einer Nachrechnung der Brücke wurde mittlerweile eine Tonnagebeschränkung festgelegt.

Vor diesem Hintergrund stand die komplexe Vermessung der Brücke im Mittelpunkt eines innovativen Projekts: Sollte saniert oder durch einen Neubau ersetzt werden? Die Antwort erforderte eine hochpräzise, ganzheitliche Erfassung des Bauwerks – von der Ober- und Unterseite, über die anliegenden Mauerwerke und Felswände bis zu den Verankerungspunkten in den Kavernen.

Hochpräzise Laserscanner-Erfassung: RIEGL VZ-600i im Einsatz

Die Brückenoberseite wurde mit dem RIEGL VZ-600i, einem terrestrischen Laserscanner der neuesten Generation, erfasst. Der Scanner setzt Maßstäbe in Präzision, Reichweite (bis zu 1.000 m) und Effizienz. Mit einer Messrate von bis zu 2,2 MHz und einer 3D-Positionsgenauigkeit von 3 mm in unter 30 Sekunden pro Scan liefert er hochdetaillierte Punktwolken – ideal für komplexe Bauwerksvermessungen und BIM-Anwendungen.

• 77 Standorte auf der Brückenoberseite für eine lückenlose Erfassung
• Punktdichte statischer Scan: 336.000 Punkte pro m², durchschnittlicher Punktabstand: 1,7 mm
• Vorteile: hohe Datendichte, Präzision und Geschwindigkeit
• Anwendung: Die Punktwolken dienten als Grundlage für die digitale Bestandsdokumentation und die Planung der Sanierungs- oder Neubaumaßnahmen

Kinematikmodus: Vermessung der Brückenunterseite per Boot

Die Unterseite der Brücke ist schwer zugänglich. Hier kam der kinematische Modus des VZ600i zum Einsatz: Auf einem Boot befuhren wir die Donau und erfassten die Brückenunterseite.

• Punktdichte kinematischer Scan: 87.800 Punkte pro m², durchschnittlicher Punktabstand: 3,3 mm
• Parallel wurde eine hochauflösende Kamera genutzt, um ein Orthophoto der Brückenunterseite mit einer Auflösung von 1,6 mm/Pixel zu erzeugen.
• Kombination: Die Punktwolke aus dem Laserscanner und das Orthophoto ergänzen sich ideal für eine vollständige digitale Repräsentation.

Handscanner für Kavernen: Präzise Erfassung der Verankerungspunkte

Die Verankerungspunkte der Stahlseilkonstruktion in den vier Kavernen erforderten eine besonders flexible Lösung, da die engen und schwer zugänglichen Bereiche weder einen Drohnenflug noch ausreichend Standorte für einen terrestrischen Scan sinnvoll zuließen. Wir haben einen tragbarer Handscanner eingesetzt, der moderne 3D-Laserscanning-Technologie in einem leichten Gehäuse vereint:

• Echtzeit-Datenerfassung und präzise Punktwolken-Generierung – ideal für enge Räume und komplexe Geometrien.
• Technische Merkmale: Kombination aus LiDAR, Panoramakameras, Inertialnavigation und Hochleistungs-Computing.
• Anwendung: Der Scanner ermöglichte eine detaillierte 3D-Darstellung der Verankerungen, die direkt in die Gesamtmodellierung einfloss. Besonders geeignet für die Erstellung fotorealistischer, begehbarer 3D-Modelle durch innovative Rendering-Verfahren.

Drohnenvermessung: Punktwolke und Orthophoto der Brückenoberseite

Mit einer Drohnenvermessung erfassten wir die Brückenoberseite und erzeugten:

• Eine hochauflösende Punktwolke.
• Ein Orthophoto mit einer Auflösung von 1.1 cm/Pixel.

Weitere Drohnenflüge wurden genutzt um einen digitalen Zwilling der Brücke samt Umgebung mit Hilfe des Gaussian Splatting-Verfahrens (3DGS) zu erstellen. Die Stärke liegt hier in der Visualisierung. Die üblicherweise aus der Photogrammetrie bekannte Texturierung von Meshes hat ihre Schwächen bei kleinen Details und filiganen Objekten (Strommasten, Äste, Antennen o.ä.). 3DGS geht einen anderen Weg und nutz 3D-Punkte um Gauß-Verteilungen zu modellieren. Die Darstellung ist sehr detailreich und wirkt fotorealistisch.

• Vorteile:
  • Echtzeit-Rendering mit geringerem Rechenaufwand.
  • Fotorealistische Darstellung von komplexen Geometrien und Oberflächen (z. B. Rost, Verzierungen).
  • Effiziente Datenmenge: Ideal für große Bauwerke wie die Luitpoldbrücke.

Terrestrische Kontrolle: GNSS Receiver von Emlid

Zur geodätischen Einbindung und Validierung der Daten kamen zwei GNSS Receiver von Emlid zum Einsatz:

• Reach RS2 und Reach RS4 Pro: Beides sind leistungsstarke Multi- bzw. All-Band RTK GNSS-Empfänger mit hoher Genauigkeit.
• Funktion:
  • Passpunkte wurden in die Prozessierung der Laserscan- und Drohnendaten integriert.
  • Kontrollpunkte dienten der unabhängigen Validierung der Genauigkeit aller erfassten Daten.

Synergien der Technologien: Vom Scan zum digitalen Zwilling

Die Kombination der verschiedenen Technologien ermöglichte eine lückenlose, hochpräzise und mehrdimensionale Erfassung der Luitpoldbrücke:

Ergebnis: Ein vollständiges, validiertes 3D-Modell der Brücke als Grundlage für:

• Sanierungsplanung (z.B. Austausch der Stahlseile).
• Neubauplanung (falls erforderlich).
• Monitoring (langfristige Überwachung von Verformungen oder Schädigungen).

Fazit: Multitechnologie als Schlüssel für die Zukunft der Bauwerksvermessung

Das Projekt an der Luitpoldbrücke Passau zeigt: Moderne Bauwerksvermessung erfordert den intelligenten Einsatz verschiedener Technologien – von terrestrischem Laserscanning über mobile und handgeführte Systeme bis hin zu Drohnen und GNSS. Die Kombination dieser Methoden ermöglicht nicht nur eine hochpräzise Bestandsdokumentation, sondern auch die Erstellung fotorealistischer digitaler Zwillinge, die für Planung, Sanierung und Monitoring unverzichtbar sind.