Masterarbeit (abgeschlossen)

Ermira Bytyci

Vergleichsstudie von KI-Methoden zur automatisierten Rekonstruktion von Gebäudegeometrien aus Punktwolken

Building Information Modeling steht für die Nutzung von 3D-Modellen im Lebenszyklus eines Bauwerks. Trotz aller Vorteile des digitalen Planens, Bauens und Betreibens existieren für den überwiegenden Anteil der Bestandsbauwerke im Bundesfernstraßennetz keine digitalen Modelle. Dadurch wird nicht nur die Einführung von BIM gerade in der Betriebsphase verzögert, sondern auch eine wesentliche Verbesserung der Planung von Erhaltungsmaßnahmen gehemmt. Eine Digitalisierung des Istbestandes, gerade im infrastrukturellen Bereich, ist somit ein wichtiger Schritt für die Verbreitung und Akzeptanzerhöhung der BIM Methodik.
Moderne Vermessungstechniken ermöglichen bereits eine schnelle, aufwandsarme und genaue Vermessung des Gebäudes in Form von Punktewolken. Die Überführung der Geometriedaten in ein digitales BIM-Modell erfolgt allerdings weiterhin manuell und ist somit personal- und kostenintensiv. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit KI-basierte Methoden für die (teil-)automatisierte Rekonstruktion der Bestandsgeometrie von Infrastrukturbauwerken zu entwickeln und bereit zu stellen.

Im Rahmen dieser Masterarbeit soll eine Vergleichsstudie verschiedener KI-Methoden zur Rekonstruktion von Geometrien aus Punktewolken durchgeführt werden. Aus einer Übersicht der vorhandenen Algorithmen sollen die vielversprechendsten identifiziert und auf einen Anwendungsfall des Bauwesens adaptiert werden. Es werden dabei Methoden aus verschiedenen Bereichen der künstlichen Intelligenz in die Betrachtung mit einbezogen und abschließend die Ergebnisse unter vorher definierten Gesichtspunkten bewertet.

Projektarbeit

Zusätzlich wird eine Projektarbeit am Lehrstuhl für Tunnelbau, Leitungsbau und Baubetrieb (Prof. Dr.-Ing. Markus Thewes) zum Thema Ermittlung des Informationsbedarfs zur Implementierung einer Lebenszykluskostenanalyse in ein BIM-basiertes Erhaltungsmanagement für Straßentunnel geschrieben. Die Betreuung erfolgt durch Hendrik Wahl, M.Sc. und Benedikt Faltin, M.Sc..

Im Rahmen der „Wissenschaftlichen Begleitung der BMVI Pilotprojekte zur Anwendung von BIM im Infrastrukturbau“ wurde eine umfangreiche Materialsammlung erstellt, welche aktuelle Entwicklungen bezüglich der Anwendung von BIM im Infrastrukturbau und auch Tunnelbau zusammenfasst. Zudem werden Standards und Richtlinien sowie rechtliche Rahmenbedingungen betrachtet, die in diesem Zusammenhang zu beachten sind. Die Auswertung der Materialsammlung zeigt, dass die Anwendung der BIM-Methodik im Tunnelbau bisher wenig verbreitet ist. Dies gilt insbesondere für den Betriebszeitraum der Bauwerke.

In der vorliegenden Arbeit werden die Potenziale zur Betrachtung und Analyse von Lebenszykluskosten mithilfe der BIM-Methodik untersucht. Im Fokus steht dabei insbesondere die Ableitung von kostenspezifischen Informationsanforderungen welche sowohl für den Übergang („Handover“) von der Projektphase (Planung und Ausführung) in den Betrieb benötigt werden, als auch während der Betriebsphase zu erfassen sind. Aus den ermittelten Anforderungen werden abschließend Randbedingungen für die Anwendung von LZK-Analysen auf Grundlage eines BIM-Modells abgeleitet.