Bauvermessung. Grundvorlesung im BA-Studiengang Bauingenieurwesen Prof. Dr.-Ing. H.-J. Przybilla. Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 1

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1 Bauvermessung Grundvorlesung im BA-Studiengang Bauingenieurwesen Prof. Dr.-Ing. H.-J. Przybilla Quellen: Resnik/Bill: Vermessungskunde für den Planungs-, Bau- und Umweltbereich Witte/Schmidt: Vermessungskunde und Grundlagen der Statistik für das Bauwesen Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 1

2 Ingenieurvermessung Als Ingenieurvermessung werden alle technischen Vermessungen bezeichnet, die im Zusammenhang mit Planung, Absteckung und Überwachung von Objekten aus dem Bereich des Bauwesens oder des Maschinenbaus durchzuführen sind. Bauvermessung Industrievermessung Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 2

3 Vermessungsarbeiten bei Bauvorhaben Vor Beginn der Bautätigkeit Während der Bautätigkeit Kartenunterlagen und / oder GIS-Datenbanken Katastervermessung und Grundbuchumschreibung Bestandsaufnahme... Absteckung Massenermittlung Baudokumentation Baukontrolle Nach Ende der Bautätigkeit... Schlussvermessung Bauwerksüberwachung Deformationsmessungen Hochschule Bochum Fachbereich... Geodäsie 3

4 Ingenieurtechnische Vermessungskomplexe Bei jedem Objekt entstehen drei unterschiedliche ingenieurtechnische Vermessungskomplexe : Aufnahme des örtlichen Bestandes als Unterlage für die Aufstellung eines baureifen Entwurfs sowie bei fertiggestellten Objekten; Absteckung Überwachung des ausgearbeiteten Entwurfs der Bauobjekte in die Örtlichkeit; der Bauobjekte und ihrer Umgebung auf horizontale und vertikale Bewegungen. Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 4

5 Moderne Aufnahmeverfahren s s s s s s Z β s GPS-Verfahren Elektronische Tachymetrie Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 7

6 Moderne Aufnahmeverfahren x, y x, y Terrestrische Photogrammetrie Luftbildmessung Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 8

7 Moderne Aufnahmeverfahren Terrestrisches Laserscanning Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 9

8 Moderne Aufnahmeverfahren Airborne Laserscanning Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 10

9 Passive Einweg Entfernungsmessung Das passive Radiosystem zur Streckenmessung besteht grundsätzlich aus folgenden Teilen: - Sender mit Uhr - Radioempfänger mit Uhr - Verfahren zur exakten Uhrsynchronisation t 0 Terrestrisches Navigationssystem Satellitennavigationssystem Sender t 0 t 1 Sendeturm Radioempfänger t 1 Radioempfänger Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 11

10 Räumlicher Bogenschnitt Bei der Positionsbestimmung wird der gesuchte Ort so erfasst, dass er in Koordinatenform dargestellt werden kann. Eine mathematische Lösung des räumlichen Bogenschnittes erhält man über die Kugelgleichung. (X 1, Y 1, Z 1 ) (X 2, Y 2, Z 3 ) (X 3, Y 3, Z 3 ) (X4, Y 4, Z 4 ) Z D 1 D 2 Y D 3 D 4 (X E, Y E, Z E ) 2 D 1 = (X 1 - X E ) 2 + (Y 1 - Y E ) 2 + (Z 1 - Z E ) 2 2 D 2 = (X 2 - X E ) 2 + (Y 2 - Y E ) 2 + (Z 2 - Z E ) 2 2 D 3 = (X 3 - X E ) 2 + (Y 3 - Y E ) 2 + (Z 3 - Z E ) 2 X Die vierte Strecke D4 wird gemessen, um die Abweichung der Empfängeruhr mathematisch beseitigen zu können. Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 12

11 Komponenten des Satellitennavigationssystems Kontrollstationen berechnen die Satellitenbahnen und laden diese Informationen an den Satelliten, die dann ihrerseits diese Parameter zusammen mit codierten Radiosignalen weiter vermitteln. Satellitensegment Kontrollsegment (Kontrolle und Steuerung) Nutzersegment (Messung und Berechnung) Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 13

12 Laufzeitdifferenzmessung Von den Satelliten werden synchronisierte Signalpakete einer bestimmten Form und Länge in einer fixierten zeitlichen Abfolge gesendet, die die Bestimmung des Zeitpunktes der Signalsendung im GPS-Empfänger erlauben im Empfänger erzeugtes Referenzsignal Empfangenes Satellitensignal Laufzeit t 0 t 1 Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 14

13 Schnittgeometrie Die Genauigkeit der Positionsbestimmung (DOP=Delution of Precision) hängt von der Genauigkeit der einzelnen Streckenmessungen und von der geometrischen Konfiguration der benutzten Satelliten ab. σ P = DOP σ Obs Positionsgenauigkeit Geometrie Streckengenauigkeit gute Geometrie DOP < 3 schlechte Geometrie DOP > 5 Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 15

14 GPS-Anwendung im Vermessungswesen Seit dem Erreichen des Endausbauzustandes des GPS bietet seine Nutzung häufig wirtschaftliche und leistungstechnische Vorteile gegenüber konventionellen Verfahren bei der Lösung von Vermessungsaufgaben in einem breiten Genauigkeitsspektrum. Relative Trägerphasenmessungen Relative Codemessungen Postprocessing PDGPS RTK DGPS Codemessungen GPS 0,001 0,01 0,1 1,0 10,0 Genauig- Landesvermessung Geodaten- Ortung, keit [m] Ingenieurvermessung erfassung Navigation Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 16

15 Innenraum Aufnahme Bei den innenräumlichen Bauaufnahmen ermöglicht in der Regel erst eine Verfahrenskombination eine effektive und somit kostengünstige Arbeit. Handaufmaß mit Hilfsdreiecken s s Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 17

16 Innenraum Aufnahme Bei den innenräumlichen Bauaufnahmen ermöglicht in der Regel erst eine Verfahrenskombination eine effektive und somit kostengünstige Arbeit. Aufnahme mit einem Tachymeter Messpunkte Konstruierte Raumkanten Polygonpunkt Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 18

17 Photogrammetrie und Fernerkundung Verfahren zur Vermessung von Objekten nach Lage und Form. Messungen nicht direkt am Objekt, sondern indirekt auf Bildern des Objekts. Bedeutendste Dokumentationsmethode sind aerophotogrammetrische Messbilder, die im Rahmen von Bildflügen aufgenommen werden. Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 20

18 Industrievermessung Die Objekte der Industrievermessung (z. B. im Fahrzeug- oder Industrieanlagenbau) sind in der Regel kleiner als bei einer üblichen Bauvermessung, die Genauigkeitsanforderungen (Toleranzen) bei solchen Vermessungen gehen aber bis in den Submillimeterbereich. Theodolitmessystem Nahbereichsphotogrammetrie Tachymetrie (Laserscanner) XT = YT = HT = Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 29

19 Deformationsmessungen Zur Deformationserfassung werden geeignete, unmittelbar mit dem Bauwerk verbundene Punkte vermarkt und zu verschiedenen Zeitpunkten eingemessen. Lagenetz Höhennetz Tachymeter Nivellier Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 30

20 Kontinuierliche Deformationsmessungen Geodätische Messverfahren werden sehr oft in Verbindung mit elektrischen Messeinrichtungen eingesetzt, die zusätzliche Informationen zu den absoluten Bewegungen liefern und damit eine Interpretation der Bewegungsursachen erleichtern. Geodätische Messverfahren Elektrische Verfahren Referenzstation GPS- Empfänger Kontrollstation Neigungsmesser Extensometer Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 31

21 Moderne Verfahren der 3D-Absteckung Absteckung wird mit modernen Tachymetern und GPS-Empfängern weitgehend automatisiert, wobei alle Positionen online angezeigt und verglichen werden können. Tachymeter Prisma Referenzstation GPS- Empfänger A B Display A B Ist-Höhe Soll-Höhe N Standpunkt Zielpunkt Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 35

22 Steuerung von Baumaschinen In einigen Fällen wird die Absteckung zur elektronischen, nahezu vollautomatischen und mit dem Bauprozess gekoppelten Steuerung. Reflektor Tachymeter GPS- Empfänger Referenzstation Monitor Soll-Lage Ist-Lage Soll-Höhe Ist-Höhe Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 36

23 Trassierung Trassierung - Festlegung einer Trasse in Form einer Folge von einfachen geometrischen Trassierungselementen (Gerade, Kreis, Klothoide, usw.). X Y Trasse im Grundriss NN Trasse im Aufriss Hochschule Bochum Fachbereich Geodäsie 37