Herkömmliche Methoden der Bestandserfassung für die Energieberatung sind zeitaufwendig und mühsam: Baupläne oder Baubeschreibungen müssen analysiert und ausgewertet werden, den Bestand gilt es visuell zu begutachten und technische Gebäudedaten, Raumbauteile oder die Gebäudetechnik vor Ort zu erfassen. Ganz anders mit Lidar- und Fotogrammetrie-Apps. Sie können die Datenerfassung erheblich beschleunigen, weil sich mit ihnen Grundrisse, Raumhöhen, Wandstärken, Brüstungshöhen oder Raumbauteile in wenigen Minuten digital erfassen lassen. Die Hardware dazu liefern aktuelle Smartphones oder Tablets sowie 3D-Panoramakameras.
In Verbindung mit den entsprechenden Apps lassen sich iOS- oder Android-Mobilgeräte quasi in einen „3D-Scanner“ verwandeln – ohne in teure Messtechnik investieren zu müssen. Die erzielbaren Genauigkeiten liegen je nach Objektgröße und -abstand im Zentimeter-, teilweise sogar im Millimeterbereich. Das ermöglicht eine kostengünstige, halbwegs genaue Bestandserfassung, beispielsweise auch für Vorentwürfe und Machbarkeitsstudien, Entwurfs- und Baueingabepläne, Angebote oder Abrechnungen, Mängel- oder Baufortschrittskontrollen.
Was Lidar und Fotogrammetrie unterscheidet
3D-Aufmaß-Apps verwenden zwei unterschiedliche Messverfahren: Während Mac iOS-Apps auf der Lidar-Messtechnologie aufsetzen (Lidar steht für Light Detection and Ranging, deutsche: Lichtdetektion und Entfernungsmessung), die in Apple iPhones ab der zwölften Generation und Apple iPads ab der zweiten Generation eingebaut ist, verwenden Android-Apps meist Messverfahren der Fotogrammetrie.
Bei der Lidar-Messmethode werden Laserimpulse ausgesendet, um Entfernungen zu messen und dreidimensionale Abbilder der Umgebung zu erstellen. Fotogrammetrie-Apps dagegen scannen Objekte nicht. Sie nutzen stattdessen mehrere Fotos für die 3D-Auswertung. Dabei erfasst entweder eine auf einem Stativ montierte 360-Grad-Panoramakamera das Umfeld oder das Messobjekt wird mit dem Smartphone oder Tablet im Video-Modus manuell umrundet. Die Kamera fotografiert das Objekt und berechnet mit Algorithmen und über einen Clouddienst die 3D-Daten. Für die 3D-Erfassung von Räumen ist die Fotogrammetrie allerdings nicht geeignet, da leere, strukturlose Wandflächen kaum markante Punkte zur Bildüberlagerung und Berechnung enthalten und wechselnde Lichtverhältnisse, verdeckte Ecken oder Reflexionen Messfehler verursachen.
Beim Lidar-Scan erhält man ein teilweise mit Fotodaten überlagertes 3D-Punktwolken- oder Netzmodell, das anschließend für die CAD-Planung verwendet werden kann. Bei der Raumerfassung werden Böden, Raumecken und Wände mithilfe von KI-Algorithmen erkannt und in ein 3D-Modell umgewandelt. Die Erfassungsdaten lassen sich anschließend in der Cloud in eine Punktwolke umwandeln, bearbeiten, zuschneiden und in ein gewünschtes CAD-Datenformat exportieren, beispielsweise DXF, und damit in beliebige CAD-Programme importieren.
Dort können die Messdaten zum Beispiel in Energieberatungsprogrammen weiterbearbeitet oder in CAD- oder BIM-Modelle umgewandelt werden. Teilweise lassen sich die Aufmaßdaten mit Informationen ergänzen – etwa zum Gebäude, zu den einzelnen Räumen, Bauteilen oder zur Gebäudetechnik. Werden die Daten online gestellt, kann man sie mit Projektbeteiligten teilen.
Worauf man achten sollte, wenn man eine Aufmaß-App benutzt
3D-Aufmaß-Apps setzen etwas Übung und Geduld voraus. So sind, etwa wie bei einer Videoaufnahme, langsame, gleichförmige und möglichst ruckfreie Bewegungen erforderlich, damit der Erfassungsvorgang korrekt ausgeführt wird. Andernfalls entstehen durch Aussetzer nicht erfasste Bereiche im Scan („Löcher“). Welche Bereiche vollständig und korrekt erfasst sind und welche noch oder erneut erfasst werden müssen, wird meist im Display farblich angezeigt. Ein Kamera-Stick kann bei der Erfassung schwer erreichbarer Stellen über Kopf oder für Untersichten gute Dienste leisten.
Man sollte sicherstellen, dass man beim Aufmaß nicht von Smartphone-Anrufen abgelenkt wird. Als Ergebnis erhält man eine aus vielen Millionen Messpunkten bestehende Punktwolkendatei respektive eine aus miteinander verbundenen Polygonflächen bestehende Polygonnetzdatei, auch „Mesh“ genannt. Die Messdaten können anschließend als LAS, OBJ, PLY, XYZ und weiteren 3D-Modell- und Punktwolken-Dateiformaten exportiert werden. Die Erfassungsdauer ist relativ kurz, sodass man inklusive der Daten-Nachbearbeitung in wenigen Minuten beispielsweise einen Raum, ein Geschoss oder einen Gebäudeteil digital erfassen kann.
Der tatsächliche Aufwand und die Wahl der passenden App hängen davon ab, welche Ergebnisse man braucht: eine 3D-Objekterfassung für eine Gebäudeanalyse, zweidimensionale Grundrisse, Ansichten oder Schnitte, CAD-Volumenmodelle oder BIM-Datenmodelle. Letzteres erfordert manuelle Konstruktionsarbeit, die mehrere Stunden in Anspruch nehmen kann und viel Erfahrung bei der Auswertung von 3D-Scandaten respektive Fotodaten.
Was der Markt bietet: 3D-Aufmaß-Apps kurz vorgestellt
Die seit 2020 auf Apple-Mobilgeräten verfügbare Lidar-Technologie hat einen regelrechten Boom bei der Entwicklung spezieller Aufmaß-Apps ausgelöst. Neben zahlreichen branchenübergreifenden Apps existieren inzwischen auch Branchenlösungen. So setzen beispielsweise Anbieter von Energieberatungs- und SHK-Software auf Lidar. Fotogrammetrie-Apps generieren aus den aufgenommenen Fotos beispielsweise 360-Grad-Fotopanoramen mit Messfunktion oder 2D-Grundrisse und teilweise auch 3D-Modelle.
In der Basisversion oder für einen begrenzten Zeitraum sind sowohl Lidar- als auch Fotogrammetrie-Apps kostenfrei. Für die weiteren, nach Leistungsumfang gestaffelten Versionen bieten die Hersteller unter anderem Software-Abonnements für etwa sechs bis 35 Euro pro Monat an oder teilweise auch andere Abrechnungsmodelle, etwa pro Projekt.
Der 3D-Workroom vom deutschen Anbieter Immersight kann aus den Fotodaten einer 360-Grad-Panoramakamera sphärische Panoramen inklusive Maßen sowie BIM-Modelle generieren und im IFC-Datenformat exportieren. Dazu verbindet sich die App per WiFi mit der Kamera,. Die 3D-Erfassung und Vermessung der Räume erfolgt nach Upload in der Cloud. Eingesetzt wird der 3D-Workroom für virtuelle Baustellenbegehungen, Angebote und Berechnungen oder für Dokumentationen.
Die in die Heizlastberechnung von Autarc integrierte Lidar-Scanfunktion erfasst Räume automatisch und beschleunigt damit herkömmliche Abläufe. Nach der Eingabe von Gebäudedaten, zentraler U-Werte für Dach, Fenster und Wände sowie der Raumerfassung – automatisch per Lidar oder manuell – prüft die Software alle Daten, berechnet die Heizlast nach DIN EN 12831 und erstellt automatisch einen normgerechten Report.
Mit Doorbit lassen sich Bestandsgebäude per Lidar und KI als 3D-Modell erfassen, daneben auch Fotos, Gebäudedaten (Baujahr, Bruttomaße, Raumkategorie, Raumhöhen, Teilflächen, U-Werte, Wandstärken) und technische Angaben. Nach dem Import in die Energieberatungssoftware Evebi von Envisys stehen alle Daten zur weiteren Berechnung bereit.
Mit der Heizreport Scanner App lassen sich dem Anbieter SHK Info zufolge Heizkörper und Geometrie eines Raumes dank Lidar-Technik und KI in nur zwei Minuten erfassen. Anschließend berechnet sie raumweise die Heizlast nach dem vereinfachten Verfahren gemäß DIN EN 12831, prüft die Heizflächen auf Eignung für den effizienten Betrieb mit einer Wärmepumpe und führt einen hydraulischen Abgleich für ein förderfähiges Heizsystem durch.
Magic Plan generiert Grundriss-Skizzen anhand fotografisch erfasster Räume, die man durch Zusatzinformationen ergänzen kann. Dafür nutzt die App die AR-Core-Scanfunktion kompatibler Android- sowie den automatischen Lidar-Scanner kompatibler iOS-Mobilgeräte. Bei optimalen Voraussetzungen lassen sich Anbieterangaben zufolge Genauigkeiten von drei bis fünf Zentimetern erzielen. Die Grundrisse können anschließend in den Formaten DXF, JPG oder PDF exportiert werden.
Die Metaroom Scan App vom österreichischen Unternehmen Amrax kann mehrere Räume, Stockwerke oder ganze Gebäude per Lidar-fähigem iPhone oder iPad erfassen und daraus 2D-Pläne und 3D-Modelle in diversen Formaten wie DXF, IFC, OBJ oder STL erstellen. Die App erkennt automatisch Raumelemente wie Fenster, Möbel und Türen.
Die Optimus App von Hottgenroth kann Raum-, Gebäude- und Anlagendaten direkt vor Ort digital erfassen. Mit der integrierten Lidar-Raumerfassung können Nutzer von Apple-Pro-Geräten Räume scannen. Die Software berechnet aus den Scandaten ein dreidimensionales Raummodell, das in der Desktop-Software Optimus 2026 für eine vereinfachte Heizlastberechnung inklusive Wärmepumpen-Check und einen hydraulischen Abgleich verwendet wird.
Die App Pix4Dcatch vom Schweizer Unternehmen Pix4D nutzt Lidar-Scanner von Apple-Geräten oder bei Android-Smartphones die Fotogrammetriedaten der Kamera sowie GPS-Daten, um georeferenzierte 3D-Modelle zu erstellen. Die App nimmt Bilder und Punktwolken auf und verarbeitet sie in der Cloud. Anschließend können Messungen durchgeführt und die Ergebnisse ausgewertet werden.
Polycam ist eine sowohl Lidar- als auch Fotogrammetrie-basierte 3D-Aufmaß-App für iPhone und iPad, mit der einzelne Raumscans zu kompletten 3D-Gebäudemodellen zusammengestellt, bearbeitet und in vielen Dateiformaten für die Weiterbearbeitung exportiert werden können. Über die Plattform Polycam Web können die Aufnahmen mit anderen geteilt werden.
Site Scape von Faro für Lidar-3D-Scans auf iOS-Mobilgeräten erfasst Gebäude und Räume in Echtzeit und wandelt sie in CAD- oder BIM-Modelle um. Im Modell können Messungen vorgenommen, Kommentare hinzugefügt und die Modelle mit Teammitgliedern geteilt oder in verschiedenen Formaten für die Verwendung in 3D-Modellierungssoftware exportiert werden.
Twin Capture generiert aus 360-Grad-Kameradaten sowohl ein detailliertes 3D-Modell als auch immersive Rundum-Panoramen, etwa für die Baustelleneinweisung oder virtuelle Baubegehungen. Die auf einem Stick oder Helm montierbare Kamera erfasst dank KI-gestützter Computer Vision-Technologie auch den Baustellenfortschritt oder Montagefehler.
Die App Zvplan von Con Soft ermöglicht ein Lidar-gestütztes Raum- und Geschossaufmaß zur schnellen Ermittlung der Heizlast einzelner Räume gemäß DIN EN 12831. Mobilgeräte ohne Lidar können über eine Schnittstelle Messdaten von Lasermessgeräten importieren. Die Daten werden automatisch in eine bestehende Heizlast- oder Heizungsanlagenberechnung übernommen.
Was die Apps nicht können
3D-Aufmaß-Apps haben Schwächen. So können Fotogrammetrie-Apps nur bei guten Lichtverhältnissen und guter Ausleuchtung optimale Ergebnisse liefern, während Lidar auch bei schlechten Lichtverhältnissen funktioniert. Eine intensive Nutzung des Lidar-Sensors kann die Akkus von Mobilgeräten jedoch schnell leersaugen und Datenspeicher mit großen Datenmengen schnell überfordern. Zudem haben beide Verfahren Probleme mit glatten und spiegelnden Oberflächen wie Fensterscheiben oder bei direktem Sonnenlichteinfall.
Neben den systembedingten Einschränkungen gibt es auch Grenzen beim Einsatz zu beachten. So sind präzise Aufmaße für die Detail- und Montageplanung oder den 3D-Druck nur bedingt möglich. Die in Apple-Mobilgeräten verbauten Lidar-Scanner haben zudem eine begrenzte Reichweite von etwa fünf Metern, was die Erfassung größerer Räume oder Objekte erschwert. Bei größeren Projekten oder in Anwendungsfällen, bei denen es auf Millimeter ankommt, sollten die Messungen mit einem präzisen tachymetrischen Aufmaßsystem, einem handgeführten oder terrestrischen 3D-Laserscanner zumindest überprüft werden. In vielen Fällen ist eine vollständige Erfassung mit diesen präziseren Messgeräten meist sinnvoller.
Einige Apps setzen automatisierte, teilweise KI-gestützte Algorithmen ein – etwa, um die aufgenommenen Fotos zu optimieren. Das ist zwar für fotogrammetrische Auswertungen hilfreich, aber kontraproduktiv, wenn die Aufnahmen (auch) für die Fotodokumentation verwendet werden, weil beispielsweise Schäden an Objektoberflächen dann nicht mehr zu erkennen sind. Bei sensiblen Objekten sollte man bedenken, dass die Erfassungsdaten meist in der Cloud verarbeitet und gespeichert werden. Da die meisten Anbieter ihren Firmensitz in den USA haben, ist der Support manchmal etwas umständlich und nicht immer zuverlässig. Zudem müssen sich viele der meist sehr jungen Anbieterfirmen erst noch am Markt behaupten.
