30.09.2024

LiDAR Befliegung DB-Strecke

Infrastruktur
Lesedauer: 
4 Min.
Der Einsatz von Drohnenvermessungen bei DB-Streckenabschnitten

Die Erfassung und Überwachung von Bahnstrecken ist eine essenzielle Aufgabe für die Sicherheit und Instandhaltung der Deutschen Bahn. In diesem Zusammenhang gewinnt der Einsatz von Drohnen mit LiDAR-Technologie immer mehr an Bedeutung. In diesem Kontext standen wir bereits vor 1,5 Jahren im Austausch mit der DB Engineering & Consulting GmbH. Durch präzises Laserscanning und die Möglichkeit zur berührungslosen Datenerfassung bieten Drohnenbefliegungen (UAV Mapping) eine effiziente und sichere Lösung für Vermessungsaufgaben auf und entlang der Gleise. In diesem Beitrag beleuchten wir die Vorteile von LiDAR und zeigen, wie die Technologie bei der Befliegung von DB-Strecken eingesetzt wird.

LiDAR-Technologie und Drohnenvermessung: Eine Kombination für die Bahnstrecke

In Kombination mit Drohnen bietet LiDAR eine schnelle und effiziente Möglichkeit, große Streckenabschnitte in kurzer Zeit zu erfassen. Die Drohnenvermessung liefert detaillierte 3D-Modelle und Punktwolken, die für die Planung, Wartung, Ausbau und Instandhaltung von Bahnstrecken unerlässlich sind. Die Kombination aus Laserscanning und UAV Mapping erlaubt eine genaue Analyse des Geländes sowie der Gleisstruktur, selbst in schwer zugänglichen Bereichen.

Praxisbeispiel: LiDAR-Befliegung einer DB-Strecke in NRW


Im Juni führten wir eine Drohnenbefliegung eines 6 Kilometer langen Abschnitts der Deutschen Bahn in der Nähe von Wesel, Nordrhein-Westfalen, durch. Die Herausforderung bestand darin, eine exakte Erfassung der Strecke sowohl im Außenbereich als auch im Stadtgebiet zu gewährleisten. Mithilfe eines LiDAR-Sensors und 3D-LiDAR-Targets konnten wir in wenigen Stunden die Rohdaten für ein hochpräzises digitales Geländemodell (DGM) mit Bruchkanten aufzeichnen.

Die Effizienz der Drohnenbefliegung zeigte sich besonders durch die geringe Einsatzzeit vor Ort. Trotz der umfangreichen Datenerfassung war die eigentliche Befliegung innerhalb eines Einsatztages abgeschlossen. Passpunkte wurden durch eine Totalstation anhand der Gleisvermessungspunkte (GVP) erfasst, um eine exakte Grundlage für die nachfolgende Datenauswertung zu schaffen. Zusätzlich wurden durch das Vermessungsteam einige terrestrische Laserscans (TLS) der Abschattungsbereiche, z.B. Brückenbauwerke etc., durchgeführt.

Besonders im Vergleich zu herkömmlichen Methoden zeigt sich die Effizienz der Drohnenbefliegung: Das Gelände wurde nicht nur in kürzester Zeit erfasst, sondern auch mit einer hohen Genauigkeit dokumentiert. Dank der eingemessenen Passpunkte und der nachfolgenden Datenauswertung konnten hochwertige Bestandslagepläne mit geodätischem Raumbezug, digitale Geländemodelle und hochauflösende Orthophotos erstellt werden.

Vorteile der LiDAR-Drohnenbefliegung für die Deutsche Bahn
  1. Berührungslose Vermessung: Die Drohnenvermessung ermöglicht es, Gleisabschnitte berührungslos zu erfassen, ohne den laufenden Bahnverkehr zu stören. In unserem Beispiel konnte die Befliegung sogar während einer Vollsperrung genutzt werden, um noch effizienter zu arbeiten.
  2. Hohe Genauigkeit: LiDAR-Daten liefern präzise Punktwolken mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich. Diese Genauigkeit ist entscheidend für die Erstellung digitaler Geländemodelle, die später für Bauprojekte und Wartungsmaßnahmen genutzt werden.
  3. Schnelle Datenerfassung: Im Vergleich zu herkömmlichen Vermessungsmethoden verkürzt die Drohnenbefliegung die Einsatzzeiten erheblich. In wenigen Stunden lassen sich lange Streckenabschnitte erfassen, was zu Zeit- und Kosteneinsparungen führt.
  4. Umfassende Datenauswertung: Die nachfolgende Auswertung der LiDAR-Daten ermöglicht die Erstellung von hochauflösenden Punktwolken und Geländemodellen. Diese Daten sind essenziell für die Wartung und Überwachung der Gleise, insbesondere in Bezug auf Vegetationsmanagement, Bodenbewegungen und Gleisverformungen. Die erfassten Punktwolken sind so hochauflösend, dass zentimetergenaue Schnittprofile durch das Gleisbett gelegt werden können.

Anwendungsgebiete von LiDAR bei der Deutschen Bahn


Die Drohnenvermessung mittels LiDAR bietet vielfältige Einsatzmöglichkeiten entlang von Bahnstrecken:

  • Streckensicherung: Durch regelmäßige UAV-Befliegungen lassen sich Gefahrenpotenziale wie Erosion oder Bodenabsenkungen frühzeitig erkennen, bevor sie zu sicherheitsrelevanten Problemen führen.
  • Überwachung von Vegetation: Mit der Klassifikation der Punktwolke können Vegetation und Objekte wie Hochspannungsleitungen identifiziert und überwacht werden. Dies ist entscheidend, um sicherzustellen, dass Vegetation nicht in die Gleisinfrastruktur hineinwächst.
  • Erstellung digitaler Geländemodelle (DGM): Ein DGM mit Bruchkanten liefert wichtige Informationen zur Neigung und Beschaffenheit des Geländes, was für die Streckenplanung und -wartung unerlässlich ist. Anhand dieser Urgeländedaten kann ein zukünftiger Streckenausbau geplant werden.
  • Kombination mit terrestrischem Laserscanning (TLS): Durch die Integration von UAV-Daten mit terrestrischen Laserscans können umfassende 3D-Modelle erstellt werden, die detaillierte Einblicke in die Streckeninfrastruktur bieten.

Zukunft der Drohnenvermessung bei der Deutschen Bahn


Die Verwendung von LiDAR-Sensoren und UAV Mapping wird zunehmend zur Norm in der Streckenwartung und -überwachung. Die Vorteile in puncto Zeitersparnis, Sicherheit und Präzision machen diese Technologie zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Bahnvermessung. In Zukunft könnten Drohnenvermessungen regelmäßig genutzt werden, um nicht nur Wartungsintervalle zu optimieren, sondern auch die Instandhaltungskosten zu senken und die Betriebssicherheit zu erhöhen.

Fazit


Die Drohnenbefliegung mit LiDAR bietet eine effiziente und präzise Lösung für die Vermessung und Überwachung von Bahnstrecken. Insbesondere bei der Deutschen Bahn zeigt sich der Nutzen dieser Technologie in Form von schnellen, genauen Datenerfassungen, die die Sicherheit und Wartung der Infrastruktur verbessern. Drohnenvermessung wird auch in Zukunft eine Schlüsselrolle bei der Streckenerhaltung spielen und die Effizienz von Bau- und Wartungsprojekten erheblich steigern.

Das oben beschriebene Vermessungsprojekt wurde zusammen mit einem langjährigen Partnerunternehmen, Hemminger Ingenieurbüro GmbH & Co. KG, umgesetzt.

3D-LiDAR-Target mit Basisstation
DJI Remote Controller während einer Missionsplanung
DJI M300 RTK im Feld mit zusätzlichem Fallschirmsystem, Luftraumbeobachter
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