Expertise im Fokus: „Geodata goes BIM"

1. Was haben BIM und Geodaten miteinander zu tun, und warum wird diese Verknüpfung benötigt? 

BIM und Geodaten sind eng miteinander verknüpft. Ein Gebäudeinformationsmodell funktioniert nur, wenn auch bekannt ist, wo sich ein Bauwerk befindet und welche räumlichen Dimensionen es hat. Zu Beginn eines Projekts fließen Vermessungsdaten als Grundlage in das BIM-Modell ein und alle relevanten Informationen werden hier zentrale hinterlegt. Darauf baut die Planung auf. Der Vorteil: Alle Projektbeteiligten arbeiten mit derselben Datenbasis, statt eigene Modelle zu erstellen. 

So können Informationen für Ausschreibungen, Genehmigungen oder die Bauausführung direkt genutzt werden. Auch Absteckungsdaten oder Kosteninformationen lassen sich mit den räumlichen Daten verknüpfen und entsprechend auswerten. Entscheidend ist dabei immer der geografische Bezug. Die Information „ein Zaun“ reicht nicht aus, erst mit der räumlichen Dimension, etwa einer Länge von 300 Metern, Höhe von 2 Metern, wird sie für Planung, Ausschreibung und Bau wirklich nutzbar.

2. Was ist smartROCK, und was wollte man erreichen? 

smartROCK war ein vom Bundesministerium für Digitales und Verkehr (mFUND) mit gefördertes Forschungsprojekt zur Anwendung der BIM- bei Planung, Bau und Überwachung von Schutzbauwerken gegen Steinschlaggefahren das wir gemeinsam mit unseren Projektpartnern w&p geoprojekt GmbH, Weimar, und Geobrugg AG, Romanshorn (CH) am steilsten Weinberg Europas „Bremmer Calmont" bei Cochem bearbeitet haben. Das Projekt ist inzwischen erfolgreich abgeschlossen und die errichteten Steinschlagschutz- und Felssicherungsbauwerke sind installiert und schützen die darunterliegende Bundesstraße. 

Der Grundgedanke des Projekts war nicht, dass an einer bestimmten Stelle akuter Handlungsbedarf wegen Steinschlag bestand, sondern dass die BIM-Methodik anhand eines Praxisbeispiels erprobt werden sollte. Die Standortsuche übernahm das Ingenieurbüro w&p geoprojekt Weimar; entscheidend waren die passende Topographie, Geologie und ein felssturzgefährdetes Gebiet sowie der Landesbetrieb Mobilität in Cochem, Rheinland-Pfalz als kooperationsbereiter Praxispartner Dabei sollte das BIM-Modell den gesamten Lebenszyklus des Schutzbauwerks begleiten, beginnend mit der Planung über dem Bau bis hin zur Instandhaltung und auch dem möglichen späteren Rückbau. Damit bleiben die räumlichen und bauteilbezogenen Informationen langfristig in einer gemeinsamen Datengrundlage verfügbar. 
 
Mit diesem Projekt sind wir einen wichtigen Schritt vorwärts gegangen, denn es ist immer noch so, dass viele Auftraggeber (Bauherren) aus diesem Bereich die BIM-Methodik noch gar nicht kennen, bzw. sie nur die zunächst höheren Kosten sehen. Ihnen müssen Funktionsweise und erprobte und dokumentierte Vorteile nähergebracht werden, um so die Akzeptanz für dieses Verfahren zu steigern.

3. Welche Besonderheiten und Herausforderungen gibt es bei Schutzbauwerken gegen Naturgefahren? 

Während die BIM-Methodik in anderen Planungs- und Baubereichen (z. Bsp. Hoch- und Tiefbau) bereits etabliert ist, steht sie bei Schutzbauwerken gegen Naturgefahren wie Steinschlag oder Felssturz noch am Anfang. Deshalb war es für uns und allen Partnern, die am Projekt SmartROCK gearbeitet wichtig, hier einen Einstieg zu finden und die Methodik zu testen.  

Ein wichtiger Bestandteil der Planung mit BIM sind die Bauteilbibliotheken 
Für viele Bereiche des Hochbaus existieren bereits fertige BIM-Elemente, die direkt in ein Modell integriert werden können. Bei Schutzbauwerken wie Fangzäunen fehlten solche Elemente bislang. Stützen, Verankerungen, Seilzüge, Umlenkrollen und Abspannungen mussten daher zunächst als BIM-Bauteile erstellt werden. 

Im Projekt wurde diese Bibliothek für die konkret benötigten Bauteile aufgebaut. Künftig muss sie um weitere Elemente erweitert werden, damit BIM auch für andere Schutzbauwerke effizient eingesetzt werden kann. 

4. Welche Rolle spielen drohnengestützte Geländeaufnahmen im Projektablauf? 

Sie sind der erste Schritt am Anfang des Projekts, um präzise Geodaten zu erfassen. In diesem Fall wurde die Topographie des Geländes überwiegend mit Drohnen aufgenommen. Gerade bei Steinschlagprojekten mit steilen Felswänden ist diese Methode notwendig, da klassische Vermessungsverfahren in schwer zugänglichem Gelände nur eingeschränkt oder gar nicht praktikabel sind. 

Zunächst wurde das rund 600 Meter lange Untersuchungsgebiet entlang der Straße mit einer Auflösung von etwa zwei bis drei Zentimetern großflächig erfasst. Diese erste Vermessung lieferte ein detailliertes digitales Abbild der Geländeoberfläche und damit die räumliche Grundlage für die weiteren Untersuchungen. Auf Basis dieser Topographiedaten konnten die Geologen gezielt Bereiche für ihre Kartierungen auswählen. Die daraus gewonnenen geologischen Informationen wurden anschließend mit den räumlichen Daten verknüpft und in das BIM-Modell integriert.  

Da nicht das gesamte Untersuchungsgebiet gesichert werden sollte, wurde anschließend ein besonders gefährdeter Bereich als Demonstrationsfläche ausgewählt. Für dieses etwa 100 mal 100 Meter große Teilgebiet erfolgte eine erneute Drohnenbefliegung mit einer höheren Auflösung von rund einem Zentimeter. Auf dieser Basis konnten festgelegt werde, wo welche Schutzmaßnahmen erforderlich sind: beispielsweise welcher Fangzaun mit welchen Eigenschaften an welcher Position errichtet oder welche Felsfläche mit welchem Netztyp und welcher Anordnung von Felsnägeln gesichert werden sollte.  

Auch während der Bauphase kamen Drohnen mehrfach zur baubegleitenden Vermessung und Dokumentation zum Einsatz. Nach Abschluss der Arbeiten erfolgte schließlich eine weitere detaillierte Vermessung der tatsächlich errichteten Bauwerke und Bauteile, darunter Zaunstützen und Felsnägel. 

5. Am Ende des Projekts ist ein Leitfaden entstanden. Welche konkreten Ergebnisse liefert der Leitfaden für zukünftige Projekte? 

Der Leitfaden befindet sich derzeit noch in Bearbeitung und wird vom beteiligten Ingenieurbüro erstellt. Er soll nicht nur die Projektergebnisse zusammenfassen, sondern auch die wichtigsten Entscheidungsprozesse und Erfahrungen dokumentieren. Dazu gehört beispielsweise die zu Projektbeginn durchgeführte Marktanalyse verschiedener BIM-Softwarelösungen mit ihren jeweiligen Vor- und Nachteilen. So soll bei zukünftigen Projekten leichter nachvollzogen werden können, welche Software sich für welchen Anwendungsfall eignet und wie sich Geodaten, Planungsinformationen und Bauteildaten sinnvoll zusammenführen lassen. Darüber hinaus sollen „Lessons Learned und Best Practices“ festgehalten werden. Ziel ist es, die im Projekt gewonnenen Erfahrungen für weitere Vorhaben nutzbar zu machen und vergleichbare Projekte künftig effizienter umzusetzen. 

5+1. Was können in Zukunft BIM und Geodaten bei Schutzbauwerken leisten? 

Ich denke, BIM wird sich auch bei Schutzbauwerken gegen Naturgefahren zunehmend durchsetzen. Noch ist die Methode hier nicht vorgeschrieben, doch das dürfte sich ändern – zunächst vor allem bei größeren Infrastruktur- und Energieprojekten, bei denen Schutzbauwerke Teil der Gesamtplanung sind. 

Dabei geht es künftig nicht nur um Planung und Bau, sondern stärker um den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks. Nachhaltigkeit heißt auch, Schutzsysteme möglichst lange funktionsfähig zu halten. Monitoring, Inspektion und Wartung werden deshalb wichtiger. BIM kann dabei zur zentralen Informationsplattform werden und beispielsweise Daten aus elektronischen Überwachungssystemen direkt mit dem Bauwerksmodell verknüpfen. 

Gleichzeitig wächst der Bedarf an präzisen Geodaten, etwa durch Drohnenaufnahmen in schwer zugänglichem Gelände. Auch die Bauteilbibliotheken entwickeln sich weiter: Schon seit Abschluss des Projekts sind zahlreiche neue Elemente hinzugekommen. Hinzu kommen Informationen wie der CO₂-Fußabdruck, die sich direkt im Modell hinterlegen lassen. So wird BIM künftig nicht nur die Planung erleichtern, sondern auch dazu beitragen, Schutzbauwerke effizienter, nachhaltiger und langfristig besser zu betreiben.