LiDAR im Tiefbau: Technik, Praxis und Vorteile

Herausforderungen und Relevanz der As-Built-Dokumentation 

In der as-built-Dokumentation im Tiefbau bestehen nach wie vor erhebliche Lücken. Die Pläne weisen häufig Abweichungen in Bezug auf Lage und Höhe von der realen Situation auf. Dies führt zu kostspieligen Nachmessungen und Verzögerungen. LiDAR (Light Detection and Ranging) ist eine Technologie, die eine schnelle Erfassung von Millionen präziser Messpunkte ermöglicht und in kurzer Zeit ein vollständiges 3D-Abbild der Baustelle liefert – unabhängig von den Licht- oder Wetterbedingungen. Damit adressiert die Technologie zentrale Herausforderungen der Bestandsdokumentation und gewinnt zunehmend an Bedeutung. 

Marktanalysen prognostizieren ein Wachstum des globalen LiDAR-Marktes von etwa 1,7 Mrd. USD im Jahr 2024 auf über 3,7 Mrd. USD bis 2029 mit rund 18 % jährlicher Wachstumsrate. Für den DACH-Raum schätzt eine Studie das Marktvolumen 2021 auf rund 112 Mio. USD mit einer erwarteten Steigerung auf 253 Mio. USD bis 2030 . Vor diesem Hintergrund besteht ein hohes Potenzial für Netzbetreiber und Tiefbauunternehmen, Prozesse durch LiDAR-gestützte Dokumentation effizienter und sicherer zu gestalten. 

2. Technologische Grundlagen: Wie LiDAR funktioniert

Mobile LiDAR-Systeme im Tiefbau werden sowohl auf Fahrzeugen als auch als tragbare Einheit (Handscanner/Rucksack) eingesetzt: 

• Fahrzeugmontierte Scanner: Multi-Laser-Drehspiegelscanner wie Velodyne HDL32E oder RIEGL VUX1HA erzeugen Millionen Punkte pro Sekunde und sind oft mit 360°-Kameras kombiniert. 

• Hand- & Rucksackscanner: Geräte wie Leica BLK2GO oder GeoSLAM ZEB Go verwenden SLAM-Algorithmen und integrierte IMUs für GPS-arme oder enge Umgebungen. 

Die Georeferenzierung erfolgt über RTK/PPK-fähiges GNSS, MEMS- oder FOGIMUs und einen erweiterten Kalman-Filter, der die 6D-Pose (Position + Orientierung) kontinuierlich schätzt. Werkseitig kalibrierte Hebelarme und Boresight-Winkel sowie Geo-Kontrollpunkte vor Ort sorgen für Genauigkeiten < 10 cm (DIN 18202:2019). 

Standard-Workflows zur Datenverarbeitung: 

• Registrierung: Grob via GNSS/IMU, präzise mittels ICP/SLAM
  . 
• Filterung: Entfernung von Rauschen, Ausreißern und Reduktion der Punktdichte . 
  
  
• Modellierung: Ableitung von 3D-Meshes, Profilen oder BIM-Elementen mit Software wie FARO Scene oder Autodesk ReCap . 

Digitale Anwendungen im Tiefbaualltag

Der Einsatz von LiDAR im Tiefbau ist längst nicht mehr auf einzelne Leuchtturmprojekte beschränkt. Vielmehr hat sich die Technologie zu einem integralen Bestandteil des digitalen Bauens entwickelt. Netzbetreiber, Bauunternehmen und Planungsbüros nutzen LiDAR zunehmend im Tagesgeschäft, um Arbeitsprozesse effizienter, sicherer und nachvollziehbarer zu gestalten. 

Ein gutes Beispiel dafür ist DeepUps Lösung. Der tragbare 3D Scanner und die dazugehörigen webbasierten Plattform bieten eine vollständige Lösung für die LiDAR-gestützte Dokumentation im Tiefbau. Die eingesetzten Scanner sind GNSS-gekoppelt und liefern eine georeferenzierte Punktwolke der Baustelle. Über die Plattform können Bauleiter und Planer diese Daten anschließend visualisieren, analysieren und direkt mit bestehenden Plänen vergleichen. So wird aus einer manuellen Nachdokumentation ein digitaler und medienbruchfreier Workflow. 

Typische Anwendungsfelder: 

• Leitungskataster: Die präzise Erfassung von Versorgungsleitungen vor und nach der Verlegung erleichtert spätere Wartungsarbeiten und hilft, Schäden durch Tiefbaumaßnahmen zu vermeiden. Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Lage werden unmittelbar sichtbar. 

• Grabenüberwachung: Die Volumenberechnung von Aushub- und Füllmengen in Echtzeit ermöglicht eine automatisierte und dokumentierte Massenbilanz. Dadurch reduziert sich der manuelle Aufwand zur Mengenermittlung um bis zu 70 %. 

• Bestandsabgleich: Die Kombination von LiDAR-Daten mit BIM-Modellen erlaubt exakte Soll-Ist-Vergleiche im Sinne der ISO 19650-1. Dies unterstützt sowohl die Qualitätssicherung als auch die Abrechnung und Projektfreigabe. 

Ein typischer Workflow umfasst: 

• Planung und Vorbereitung: Festlegung von RTK-Basisstationen, Kontrollpunkten und Datenformaten. 

• Datenerfassung: Einsatz von Fahrzeugscannern auf größeren Strecken sowie Handscannern in engen Gräben oder schlecht zugänglichen Bereichen. 

• Datenverarbeitung: Registrierung der Punktwolken mit Tools wie FARO Scene, Filterung und Qualitätskontrolle, Export in gängige Formate (z. B. LAS, E57). 

• Analyse: Erstellung von Höhenprofilen, Volumenberechnungen, CAD-Grundrissen oder BIM-Modellen. 

• Dokumentation: Übergabe der Daten in bestehende CAD-, GIS- oder BIM-Systeme zur weiteren Bearbeitung oder Archivierung.

Wirtschaftliche und qualitative Vorteile

LiDAR-basiertes 3D-Scanning liefert im Tiefbau nachweislich erhebliche Effizienzgewinne, indem es Vermessungsprozesse beschleunigt, Kosten senkt und die Qualitätssicherung verbessert. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren entfallen zahlreiche Einzelmessungen, während das Fehlerrisiko durch lückenlose Punktwolken minimiert wird. 

Kernvorteile im Überblick: 

• Zeitersparnis von 50–80 % bei der Vermessung 

• Kostenreduktion von 20–30 % durch reduzierten Personalaufwand 

• Erhöhte Genauigkeit (< 10 cm) durch präzise Georeferenzierung 

• Weniger Nacharbeit: bis zu 60 % weniger Korrekturen durch genaue Soll-Ist-Analysen 

• Mehr Sicherheit durch berührungslose Erfassung in gefährlichen Umgebungen 

• Digitale Konsistenz: Medienbruchfreie Workflows vom Feld ins Planungsbüro 

Diese Kombination macht LiDAR zu einer strategischen Investition für Netzbetreiber und Tiefbauunternehmen, die präzise as-built Dokumentationen benötigen und ihre Projektabläufe optimieren wollen. Lösungen wie die von DeepUp bieten hier einen praxisbewährten Einstieg mit einem besonders schnellen Return on Investment.

Ausblick: Trends und Potenziale

LiDAR hat sich als Schlüsseltechnologie für präzise As-Built-Dokumentation im Tiefbau etabliert. Zukünftige Entwicklungen wie solid-state LiDAR ohne bewegte Teile, höhere Scannerauflösungen und fortschrittliche Sensorfusionsmodule werden die Geschwindigkeit und Kosteneffizienz weiter steigern. KI-gestützte Algorithmen zur automatischen Klassifikation und Objekterkennung aus Punktwolken gewinnen an Bedeutung. Die Kombination mit Augmented Reality – wie sie DeepUp mit dem kommenden Modul "DeepView" plant – ermöglicht Live-Visualisierungen vor Ort und unterstützt Bauleiter bei Entscheidungen („in situ“). In Summe integriert LiDAR den Tiefbau nahtlos in digitale Prozesse, erhöht die Transparenz, verbessert die Sicherheit und steigert die Wirtschaftlichkeit.