Dirk D
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Bauaufnahme und Planun
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im Bestand
Aus dem Programm
Bauw
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on Michael Stahr (Hrsg.
)
B
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on Guido F. Moschig
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inzunehmende Unregelm
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ßigkeiten bei Geb
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uden
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on Rainer Oswald und Ruth Abel
B
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n der Altbausan
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erun
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on Jürgen Weber und Volker Ha
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nahme und Planung im Bestand
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on Dirk Donath
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s – Das große Kompend
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on Andreas Weglage
(
Hrsg.
)
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rchitektur der Bausch
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on Joachim Schulz
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on Joachim Schulz
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ll Baukonstruktionslehre 1
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on Dietrich Neumann, Ul
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Hestermann, Ludwig Rongen
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nd Ulrich Weinbrenner
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ll Baukonstruktionslehre
2
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on Dietrich Neumann, Ul
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Hestermann, Ludwig Rongen
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nd Ulrich Weinbrenner
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B
auau
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nahme
und Planung
im Bestan
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G
rundlagen – Verfahren – Darstellung – Beispiele
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it180 Abbildun
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en und 10 Tabellen
unter M
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Braunes und M
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rafische Information der Deutschen Nationalbibliothe
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Deutschen Nationalbiblio
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rafie; detaillierte biblio
g
rafische Daten sind im Internet über
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1. Au
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lage 200
8
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© Viewe
g
+Teubner|GWV Fachverla
g
e GmbH, Wiesbaden 2008
Lektorat: Karina Danulat |
S
abine Koc
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Vieweg+Teubner ist Teil der Fachverlagsgruppe
S
pringer
S
cience+Business Media
.
www.v
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ewegteubner.de
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as Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich
g
eschützt. Jede
V
erwertung außerhalb der engen
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renzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohn
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ustimmung des Verlags unzulässig und stra
f
bar. Das gilt insbesondere
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ü
r
V
ervielfältigungen,
Ü
bersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung
u
nd Verarbeitung in elektronischen
S
ystemen.
Die Wiedergabe von
G
ebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Wer
k
berecht
i
gt auch ohne besondere Kennze
i
chnung n
i
cht zu der Annahme, dass solche Namen
i
m
Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als
f
rei zu betrachten wären und daher
von jedermann benutzt werden dür
f
ten
.
Umschla
gg
estaltun
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: KünkelLopka Med
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, He
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Umschla
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motiv: Jör
g
Braunes, Sebastian Neidhar
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Abbildun
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en ohne Quellenan
g
abe: Sebastian Neidhart, Jör
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Braune
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Satz und Layout: Michael Kraus, Jör
g
Braunes
Druck und buchbinderische Verarbeitun
g
: Krips b.v., Meppe
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Gedruckt au
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reiem und chlor
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rei gebleichtem Papier.
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BN 978-3-8348-0398-
6
Kontaktadresse des
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ormatik in der Architektur
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1
99423 We
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Fon: +49
(
3643
)
58 42 0
1
Fax: +49 (3643) 58 42 02
Em
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il:
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a
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Internet: htt
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://www.infar.uni-weimar.d
e
V
orwort
Architektur misst sich an der Angemessenheit und dem Einklang mit dem
O
rt.
Darin besteht die wesentliche Herausforderun
g
des Planens im Bestand: in dem
sorgfältigen Abgleich der Entwurfsidee und der daraus resultierenden Bauauf-
gabe mit dem vorhandenen Um
f
eld und der vorhandenen
G
ebäudesubstanz
.
Zur Unterstützung dieser Heraus
f
orderung stehen sowohl klassische als auch
c
omputer
g
estützte S
y
steme und Verfahren zur Verfü
g
un
g
. Sie unterstützen
g
lei
-
c
hermaßen die Dokumentation einer ersten Begehung eines Gebäudes als auch
die um
f
angreiche, detaillierte
S
imulation und Bewertung geplanter Veränderun
-
g
en.
1XUGLH
J
HQDXH.HQQWQLVGHU9HUIDKUHQHUP|
J
OLFKWGHP3ODQHUHLQHTXDOL¿]LHUWH
Bauaufnahme
.
Zum Aufbau des Buches:
Das Buch erläutert die Grundlagen, Geräte und Einsatzmöglichkeiten der
Bauau
f
nahme mit dem Augenmerk au
f
die Arbeitsabläu
f
e und An
f
orderungen
heuti
g
en Planun
g
sauf
g
aben. Es ist als Anleitun
g
für den praktischen Architekten
ge
d
ac
h
t.
Zugleich ist das Buch als ein Kompendium zum Stand der Technik in der Bauauf-
nahme zu sehen. Einige Abschnitte geben einen Ausblick in
S
ysteme und Ver
f
ah
-
ren, die in nächster Zukunft zu erwarten sind. Deshalb enthalten die Ka
p
itel auch
zahlreiche Querverweise und ergänzende detaillierte technische Beschreibun
-
gen als vertie
f
ende Erläuterung
f
ür den interessierten Fachmann.
I
n den Kapiteln 1-5 sind die
G
rundlagen
f
ür eine digitale Unterstützung de
r
Planun
g
im Bestand beschrieben. Die Kapitel
6
-
13
enthalten eine Beschrei
-
bung der Verfahren des Bauaufmaßes mit dem Schwerpunkt der geometrischen
Er
f
assung. In den Kapiteln 14-18 ist abschlie
ß
end die konkrete Anwendung de
r
V
erfahren in Form von Planun
g
sszenarien wie Sanierun
g
, Facilit
y
Mana
g
ement,
'HQNPDOSÀHJHXQGEDXEHJOHLWHQGH(UIDVVXQJEHVFKULHEHQ
Weimar, im Se
p
tember 200
8
I
n
h
a
lt
Vorwort V
I
n
h
a
l
t
VI
1 Planen und Bauen im Bestand
1
2 Bauaufnahme als Modellierungsprozess
7
2.1 Informationen zum Bauwerk 8
2.2 Datenverwaltung im Raumbuch 8
3 Computergestützte Bauplanung 1
1
2I¿FH$QZHQGXQJHQ
1
3.2 AVA-Systeme 1
1
3.3 Bildverarbeitungs- und Desktop Publishing Systeme 1
2
3.4 CAD- und CAAD-Systeme 1
3
3.5 Modellier- und Visualisierungssoftware 1
3
4
Geometrisches Modellieren in CAD / CAAD 1
5
4
.1 2D- und 3D-Linienmodell 1
5
4
.2 3D-Modell 16
4
.3 3D-Bauteilmodell 18
4
.4 Bauwerksinformationsmodell (BIM) 2
0
4
.5 Datenstrukturierung im CAAD 21
4
.6 CAAD-Funktionalität für Umbauplanung 2
3
5 Rechtliche und wirtschaftliche Grundlagen 25
6
Grundlagen und Systematik der Geometrieerfassung 31
6
.1 Abbildung und Modellierung 31
VII
6
.2
G
enauigkeiten 33
6
.3 Darstellungstie
f
e und
G
eneralisierung 3
5
6
.4 Herstellen geometrischer Bez
ü
ge 37
6
.5 Vorüberlegungen bei der
G
ebäudeau
f
nahme 4
0
7
Verwendung zeichnerischer Bestandsvorlagen 4
3
7
.
1
Digitalisierung von Bestandsvorlagen 4
3
7
.
2
Vektorisierung von Bestandsvorlagen 4
4
7
.
3
Hybride Raster-Vektor-Bearbeitung 4
6
8 Handau
f
ma
ß
47
8
.
1
Einrichten eines Messnetzes 4
8
8
.
2
Nivellement 4
9
8
.
3
Distanzmessung 5
1
9
C
omputergestütztes Handau
f
ma
ß
53
9.1 Zeichnungsorientierte
S
ysteme 54
9.2 Flächen oder Raum orientierte
S
ysteme 5
5
10
Tachymetrie
61
1
0.1 Tachymetrie:
G
rundprinzip 6
2
10
.
2
Tachymetrie: Messwertverarbeitung
64
10
.
3
Tachymetrie: Technische Beschreibung 7
1
1
0.4
S
tationierung: Bestimmung des
G
erätestandortes 8
0
11
Photogrammetrie
85
1
1.1 Photogrammetrie:
G
rundprinzip 86
11
.
2
Photogrammetrie: Einbildauswertung
8
7
11
.
3
Photogrammetrie: Mehrbildauswertung
92
1
1.4 Photogrammetrie:
S
tereobildauswertung 9
5
11
.5 Photogrammetrie: Technische Beschreibung
9
7
I
n
halt
VIII
12
Laserscanning
10
5
12.1 Laserscanning:
G
rundprinzip 10
6
12
.
2
Laserscanning: Messwertverarbeitung
108
12.3 Registrierung: Verknüp
f
ung mehrerer Punktwolken 112
12
.4 Laserscanning: Technische Beschreibung
113
13
G
lobal Positioning
S
ystem
(G
P
S)
117
13.1
G
P
S
:
G
rundprinzip 117
13.2 Di
ff
erential-
G
P
S
118
1
4 Konzept einer interpretierenden,
planungsbegleitenden Er
f
assung 119
15 Erarbeitung von Raumb
ü
chern und Facility Management 12
7
16 Umbauplanung
(S
anierung
/
Modernisierung
)
13
3
'HQNPDOS
À
HJH
1
18
Baubegleitende Messungen
1
5
1
19
Nachwort
1
5
7
20
Anhang
1
5
9
iteratur
163
G
lossar 16
7
S
achwortverzeichnis 181
L
I
n
hal
t
1
Planen und Bauen im Bestand
W
enn heute von Architektur die Rede ist, kann mit hoher Wahrscheinlichkeit
d
avon ausgegangen wer
d
en,
d
ass e
i
ne
b
ere
i
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h
an
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B
ausu
b
stanz
berücksichtigt werden muss. Dies betri
ff
t sowohl das bauliche Um
f
eld der Archi-
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IJ
DEHDOVDXFK±LPPHUKlX
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HU±GLHXQPLWWHOEDUH(LQE
H
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J
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Bestandsobjektes in die Planung. Beide gehen in großem Maße in die Entschei
-
GXQJV
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QGXQJXQG/|VXQJVHUDUEHLWXQJZ|KUHQGGHU$UFKLWHNWXUSODQ
X
Q
JH
L
Q
Grundsätzlich ist das Bauen im Bestand
g
eprä
g
t durch fol
g
ende Szenarien, die
e
i
nan
d
er
d
urc
hd
r
i
ngen
:
A) Umbauplanung (Sanierung, Modernisierung, Umnutzung)
B) Erweiterun
g
C
) Abriss und Neuba
u
Die Entscheidung für eines dieser drei Szenarien ist hinsichtlich funktioneller,
gestalterischer und konstruktiver Kriterien sorg
f
ältig abzuwägen. Die beschrei-
benden Zustands
g
rößen des zu bewertenden Gebäudes bilden die wesentli-
c
hen Randbedingungen für die Analyse und Konzeption der Planungsaufgabe.
Hier liegt ein wesentlicher Unterschied zum Neubau
.
Die Bedeutung, die die vorhandene bauliche
S
ituation au
f
die bauliche Lösung
KDWZLUGRIWXQWHUVFKlW]WE]ZYLHO]XV
S
lWPLWLQGLH(QWVFK
H
LGXQ
J
V¿QGXQ
J
HLQE
H
-
zogen. Wie im architektonischen Entwerfen und Planen generell, sind auch beim
Bauen im Bestand die Auswirkungen au
f
die
S
inn
f
älligkeit
(
Nutzung, Au
f
wand,
Akzeptanz
)
der Lösun
g
in früheren Arbeitsphasen weitaus
g
rößer, als in späte-
ren
P
rozessen
.
Abb.:
1
.
1
L
e
b
enszy
kl
us von
G
ebäuden
,
Prozess
d
er Bauplanung und
B
estandserfassun
g
2
1 Planen und Bauen im Bestan
d
D
ie Er
f
assung und inhaltlichen Au
f
bereitung der beschreibenden In
f
ormationen
z
u
r
bes
t
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B
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a
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i
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e
t. Di
e
B
auau
f-
n
ahme besitzt für das Entwerfen, Planen und Bauen im Bestand eine sehr große
Bedeutung. Bereits mit Projektbeginn m
ü
ssen alle planerischen Intentionen
unter Berücksichti
g
un
g
des Gebäudebestandes erfol
g
en.
Im Einz
e
ln
e
n
u
mf
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t
d
i
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B
auau
fn
a
hm
e
u
.
a
.:
Die Klärung des
G
rundzustandes
(
globale Werte wie
G
esamt
f
läche,
G
esamt
-
ƒ
zustand, Konstruktionsart, Befunduntersuchun
g
en
)
Die schrittweise Detaillierun
g
und Fortschreibun
g
der erfassten
ƒ
Daten
(
Skizze
,
Grobkontur der Geschosse, detaillierte Raummaße, detaillierte Konstruktion)
Der Abgleich mit den planerischen Maßnahmen (Anzeigen von Veränderun-
ƒ
gen im Bestand, Daten
f
ormat, Zugri
ff
au
f
die originär vor
O
rt au
f
genommenen
W
erte
)
E
in einfaches und bauspezifisches Erfassen
(
einfache Geräte, selbsterklä
-
ƒ
rende, multiple Nutzung)
E
in porträtierendes Arbeiten (das Aufnehmen der Ist-Größen vor Ort und deren
ƒ
d
irekte Übertragung in digitale Zeichnungen bzw. Modelle)
E
ine Au
f
gaben bezogene Dokumentation und Au
f
bereitung der Bestands
ƒ
besc
hr
e
i
be
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de
n W
e
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Di
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F
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i
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B
estan
d
s
i
n
d
d
em
A
rc
hi-
tekten nicht immer bekannt oder vertraut. Die besonderen Anforderun
g
en er
g
e
-
b
en sich aus den fachlichen und organisatorischen Aspekten und dem aktuellen
S
tand der Technik.
In dem hier diskutierten Au
f
gaben
f
eld des Architekten sind dies:
Die Architekturplanung erfolgt heute nahezu vollständig auf digitale
r
ƒ
B
as
i
s
.
N
eue Geräte und Systeme der geometrischen, gebäudetechnisch und bauwirt
-
ƒ
scha
f
tlichen Datener
f
assung sind ver
f
ügbar
.
Der Planungsprozess wird von einer Vielzahl von Fachleuten und Entschei
-
ƒ
dun
g
str
äg
ern
g
epr
äg
t.
A
bb.:
1
.
2
I
nte
g
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I
n
-
fo
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a
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n
e
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de
n
P
lanungsprozes
s
3
1
Planen und Bauen im Bestand
D
er Architekt übernimmt die Rolle des
G
eneralisten
.
ƒ
D
ie Nutzungsan
f
orderungen an
G
ebäude bzgl. Flexibilität, technischer
G
ebäu-
ƒ
d
eausrüstun
g
,
Ö
konomie und
Ö
kolo
g
ie sind
g
estie
g
en
.
Es bestehen strikte zeitliche Vor
g
aben für Umbau, Planun
g
und Realisierun
g
.
ƒ
G
ebäudebeschreibende und klassifizierende Informationen und entspre-
ƒ
c
hende Berechnungen müssen vom realisierten Objekt vorliegen. Hier gehen
die
O
riginalsubstanz und die Umbauma
ß
nahmen gleicherma
ß
en ein
.
Bauaufnahme als Erkenntnis
p
rozes
s
E
in digitales, fortschreibbares und parametrisiertes System der Bauwerkserfas
-
sung und seine vollständige Integration in den gesamten Planungsablau
f
kann
d
azu beitra
g
en, die zuvor beschriebenen Randbedin
g
un
g
en und Forderun
g
en-
a
ngemessen zu berücksichtigen. Die parallele analytische und konzeptionelle
P
lanungsarbeit und ein schrittweises Begrei
f
en des Bestandsobjektes durch
A
nreicherun
g
der Informationen sind damit
g
ewährleistet. Neben der Erfassun
g
d
er geometrischen Gebäude- und Raumgrößen muß parallel eine Informations-
v
erdichtung hinsichtlich der konstruktiven und
f
unktionellen
G
ebäudebeschrei
-
b
un
g
(
ener
g
etisches Verhalten, Brandschutz, Nutzun
g
sverwaltun
g
, Baure
g
eln
und -gesetze) erfolgen.
D
ie Art des Vorgehens hängt von der Aufgabenstellung, der Projektart und -größe
a
b. Mögliche Au
f
gaben sind:
Gebäudeverwaltung
/
ƒ
F
ac
ili
ty
M
anagement
Umbauplanung / Sanierung / Modernisierung
ƒ
hi
stor
i
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h
e
D
o
k
umentat
i
o
n
ƒ
B
ausc
h
a
d
ensana
l
ys
e
ƒ
Bestimmung des statisch-konstruktiven System
s
ƒ
b
au
b
eg
l
e
i
ten
d
e
Ei
nmessung un
d
F
ortsc
h
re
ib
ung
d
er
Pl
anungs
d
aten zur
ƒ
jeweils errichteten Konstruktion
(
Neubau wie Altbau
)
Q
ualitätssicherung, Mengenermittlung, Abrechnung von
ƒ
B
auleistunge
n
Die
j
eweils ein
g
esetzten Verfahren und S
y
steme der Bauwerkserfassun
g
sind
entsprechend dieser Aufgaben zu wählen. Die Angemessenheit und die Kompe-
t
enz des Bearbeiters sind stets zu beachten. Die Auswahl ist heute sehr gro
ß
u
nd reicht von kleinen S
y
stemen zum händischen Erfassen bis zu aufwendi
g
en
Gerätschaften des laserbasierten Abtastens von Gebäuden
Wo bei einigen Aufgaben eine augenscheinliche Einschätzung zur Qualität der
G
ebäudesubstanz ausreicht
,
sind an anderer
S
telle exakte
G
eometrie- und
Sachdaten mit
g
enauer Kenntnis der Konstruktion und des Material
g
efü
g
es
erforderlich
.
15 Erarbeitun
g
vonŹ
Rau
m
büc
h
e
rn
u
n
d
F
acility Managemen
t
16
Umbauplanung
Ź
(
Sanierung /
M
odernisierung
)
'HQNPDOSÀH
JH
Ź
18 Baube
g
leitendeŹ
M
essunge
n
4
1 Planen und Bauen im Bestan
d
D
ie Bauau
f
nahme ist ein Erkenntnisprozess, bei dem stu
f
enweise In
f
ormationen
g
esammelt und weiter an
g
ereichert werden Durch die Bauaufnahme entsteht ein
n
eues Wissen über die bauliche Situation. Fundierte Bewertungen zum weiteren
Vorgehen lassen sich ableiten. Wichtig ist eine
f
achlich und planerisch orientierte
S
icht auf die zu erfassende Bausubstanz. Doch erst ein „Be
g
reifen des Gebäu
-
G
HV³LPZDKUVWHQ6LQQHGHV:RUWHVHUODXEWHLQH
T
XDOL¿]LHUWH(L
Q
VFKlW]XQJ
Nur ein geometrisches Aufmessen von Gebäuden bildet keine ausreichende
G
rundlage
f
ür planungsbezogene Entscheidungen. Die Er
f
assung weiteren
G
ebäude beschreibender Daten ist unabdin
g
bar für des Verstehen der inneren
und äußeren Zusammenhänge im bestehenden Gebäude
Insbesonders sind dies: Angaben zu Bauformen, Raumgefüge, Konstruktions
-
a
rten, Material,
S
chädigungen, geschichtlichen Zusammenhängen, bautechni
-
schen und bauph
y
sikalischen Kenn
g
rößen.
In diesem Zusammenhan
g
ist sehr deutlich zu unterstreichen, dass nur der
e
ntsprechend fachlich ausgebildete Planer, ob Architekt oder Ingenieur, in der
Lage ist, ein
G
ebäude bau
f
achlich relevant au
f
zunehmen. Dazu ist das Begrei
-
f
en der inhaltlichen und verbor
g
enen Zusammenhän
g
e notwendi
g
.
D
ie Nichtfachleute des Bauens, zu denen auch und
g
erade die vermessenden
Ingenieure zu zählen sind, können zwar ein Gebäude exakt messen, sind abe
r
n
icht in der Lage, wirklich verwertbare Aussagen zu einem Bestandsobjekt zu
e
rbrin
g
en. Nur der mit der Praxis des Planens und Bauens vertraute Planer ist in
d
er Lage, die richtigen Fragen vor Ort zu stellen und die entsprechenden Daten
D
X
I
]XQHKPHQVRZLH(UNHQQWQLVVHGDUDXV]XJHZLQQHQ=XR
I
W
¿
QG
H
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G
H
U
P
raxis der Bauaufnahme sowohl baufachlich unsinni
g
oder falsch erfasste Daten.
E
in Beispiel sind die Erfassung von Schäden am Gebäude wie Risse, Setzungen
oder
S
chie
f
stellungen. Durch das geometrische Au
f
messen der
S
chadenssitu-
a
tion ist eine realistische Einsch
ä
tzun
g
nicht zu leisten. Es
g
eh
ö
ren An
g
aben
zu Materialübergängen, konstruktivem Versagen sowie fehlerhaften historischen
Veränderungen dazu. Diese zu erkennen setzt immer einen gro
ß
en
S
achver
-
stand und praktische Erfahrun
g
voraus
.
'
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JQLFKWLQGHU/DJHHLQH%DXDX
I
QDKPHZLUNOL
F
K
H
I¿
]LHQWXQG
d
amit wirtschaftlich durchzuführen, sowie die aktuell zur Verfü
g
un
g
stehenden
Verfahren und Systeme zu kennen bzw. zu bedienen.
Genau an dieser Stelle soll das Buch ansetzen: Dem Architekten und Bau
-
ingenieur kann sich hier mit den Möglichkeiten vertraut machen, welche
S
y
steme nutzbar sind und vor allem welche Ergebnisse zu erwarten sind.
Die meisten der hier vorgestellten Verfahren und Erfassungss
y
steme sind
Stand der Technik und haben sich in der Praxis bewährt. In dem Zusam
-
menhang sei darau
f
verwiesen, dass eine Kenntnis der heute vorhan
-
denen Mö
g
lichkeiten auch auf Grund der Rechtssicherheit
g
eboten ist. Der
Planer muss den Auftra
gg
eber ausdrücklich auf die Verfü
g
barkeit und das
D
as Bauaufmaß umfass
t
l
edi
g
lich die Vermessun
g
der
G
ebäudegeometrie
un
d
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eren
D
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s
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l
en Zeichnungen
(G
rund-
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iss, Schnitte, Ansichten)
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im
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s
i
o
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l
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n
digitalen Modellen.
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keiner kann
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erec
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G
ebäude aufnehmen
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nd in Architekturpläne
u
msetzen,
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g
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l
ern
t
h
at, diese zu
p
lanen"
Michael Korte,
a
adi
p
lan 200
8
5
1
Planen und Bauen im Bestand
zu erwartende Er
g
ebnis in Bezu
g
auf die Bauaufnahme hinweisen.
Der Spezialist in der Handhabun
g
anspruchsvoller und moderner S
y
steme de
r
Bauaufnahme (Tachymetrie, Photogrammetrie u.a.) ist, wie schon erwähnt,
]XQlFKVW NHLQ )DFKPDQQ GHV %DXHQV 'LHVHQ .RQ
À
LNW DX
I
]XO|VHQ E
H
GDU
I
HV
zweier Strate
g
ien: Zum einen müssen praktische Architekten und Bauin
g
enieure
d
ieses Arbeitsgebiet als Spezialisierung begreifen und besetzen (einige wenige
gibt es bereits
)
. Zum anderen muss die Ausbildung von
S
tudenten der Baudiszi-
plinen dies an
g
emessen ber
ü
cksichti
g
en.
Die anal
y
tische Betrachtun
g
der Bauwerke, Kenntnisse über statisch-konst-
ruktive Zusammenhänge, Handhabung moderner Erfassungs- und Diagnose
-
systeme sowie die In
f
ormationsverwaltung und -veranschaulichung, sind als
notwendi
g
e Schwerpunkte für die Ausbildun
g
zu nennen.
A
n der Bauhaus-
U
niversität Weimar besteht seit vielen
J
ahren ein
umfassendes Lehran
g
ebot für die dia
g
nostische Bauwerkserfassun
g
als
B
estandteil der Revitalisierung von Bauwerken. Die Teilnehmer er
f
ahren
T
heorie und Praxis der Verfahren zur Bauaufnahme
,
der Geometrieerfas-
s
un
g
un
d
d
er p
l
aner
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sc
h
en
W
e
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b
ear
b
e
i
tun
g
.
www.
u
ni-w
e
im
a
r.
de
Ź
Z
iel der Kapitel 2 bis 4 ist eine Einführung in die computergestützte Bauauf-
n
ahme und Bauplanung. Verschiedene M
ö
glichkeiten der Modellierung von
Bestandsdaten, insbesondere der Geometrie bilden den Hauptteil.
D
as Kapitel 5
g
ibt einen Einblick in die rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmen-
b
edingungen der Bauaufnahme.
2
Bauau
f
nahme als Modellierungsprozes
s
U
m Sicherheit in der Planun
g
von Bestandsob
j
ekten zu
g
ewährleisten, ist es
n
otwendig, so viele Informationen wie nötig – und nicht wie möglich – über das
G
ebäude zu er
f
assen, in einen entsprechenden Zusammenhang zu stellen und
f
ach
g
erecht zu dokumentieren. Dabei ist es nicht mö
g
lich, alle relevanten In
f
or
-
m
ationen zu Beginn einer Planung zu erfassen. Vielmehr ist es notwendig stets
a
uc
h
neue
E
r
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enntn
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h
e
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ne para
ll
e
l
zum
Pl
anungs- un
d
B
auprozess
V
WDWW¿QGHQGH%DXDXIQDKPH]X
J
HZLQQHQ,P9HUODXIGHUSODQHULVFK
H
Q'
X
U
FK
-
a
rbeitung und der Bauausführung werden Fragestellungen auftreten, welche
n
ur durch eine au
f
den Planungsprozess abgestimmte und in diesen integrierte
B
estandsaufnahme
g
eklärt werden können. An
g
efan
g
en von einem skizzen-
h
aften Überblick zur ersten Objektbegehung bis zur Befunduntersuchung eines
Verbindungsdetails während der Entwur
f
splanung, werden die Daten strukturiert
a
b
g
ebildet und fortlaufend er
g
änzt. Ein
g
enaues Ordnun
g
ss
y
stem und exakte
B
ezeichnungen bzw. Beschriftungen sind unabdinglich.
Wichtig bei der Bauaufnahme ist der direkte Kontakt zum Objekt. Moderne
Er
f
assungstechniken wie Tachymetrie, Laserscanning oder Photogrammet
-
U
LHHUODXEHQ HLQH VFKQHOOH XQG HI¿]LHQWH *HRPHWULHHUIDVVXQ
J
EH
G
LQ
J
HQDEH
U
einen Abstand zur Bausubstanz. Die Messung erfolgt nicht am Objekt, sondern
von einem
f
estgelegten
G
erätestandort mehrere Meter ent
f
ernt. Doch gerade
d
er Kontakt zur Bausubstanz und dessen Erfahrun
g
mit allen Sinnen
(
Fühlen,
Sehen, Hören, Schmecken und Riechen) ist es, welcher dem Planer das zu
er
f
assende
G
ebäude in all seinen Aspekten begrei
f
en lässt. Daraus
f
olgt, dass
s
tets eine
g
eei
g
nete Kombination der Verfahren und Werkzeu
g
e den Bauauf
-
n
a
h
me
p
rozess
b
est
i
mmen muss.
D
ie Bauaufnahme stellt sich als ein Prozess der Modellbildung dar: Das Original
(
das
G
ebäude
)
wird in eine modellha
f
te Abbildung über
f
ührt. Damit verbunden ist
i
mmer eine Differenzierun
g
auf das Wesentliche. Nur die
j
eni
g
en Ei
g
enschaften
d
es Originals werden in das Modell übernommen, die für den Zweck der Modell-
b
ildung wesentlich sind. Das hei
ß
t jede Bauau
f
nahme stellt eine Interpretation
d
es Ori
g
inals durch den Aufnehmenden dar. Die Qualität der Bauaufnahme ist
YRQGHUIDFKOLFKHQ4XDOL¿]LHUXQJGHV$XIQHKPHQGHQDEKlQJLJ
1
0
Ź
T
ac
h
ymetr
i
e
11
Ź
Ph
oto
g
rammetr
ie
12
Ź
L
aserscann
i
n
g
8
2 Bauaufnahme als Modellierungsprozes
s
2.1 I
NF
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RMATI
O
NEN Z
UM
B
AUWERK
Im Zu
g
e der Bauaufnahme sind unterschiedliche Inhalte zu erfassen und struk-
tur
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egen:
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Geo
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tri
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n
:
Die Geometrie des Bestandsobjektes, welche unter Verwendung verschie-
denster Ver
f
ahren er
f
asst und in Form von
(
digitalen
)
2D- oder 3D-Modellen
ab
g
ebildet wurde.
ƒ
S
achdate
n
(
Alphanumerische Informationen):
(
(
Alle Merkmale des Ob
j
ektes, die sich mit Hilfe von Buchstaben oder Zahlen
beschreiben lassen und nicht direkt aus der Geometrie ablesbar sind (z.B.
M
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en,
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Bedeutun
g
von
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ebäudeteilen bezo
g
en au
f
deren
S
ubstanzwert
).
ƒ
Beziehungsin
f
ormationen
(
Relationale In
f
ormationen
):
Die Zusammenhän
g
e zwischen einzelnen Ob
j
ekten, beispielsweise die Zu
g
e
-
hörigkeit eines Raumes zu einem Geschoss
.
Multimediale Informationen
(
er
g
änzende Informationen verschiedenarti
g
en
ƒ
C
harakters):
Alle in
f
ormalen In
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ormationen
,
wie Bilder
,
S
kizzen oder Videos
,
die einzelnen
Ob
j
ekten zu
g
eordnet werden können
.
Bau
f
achliche Einschätzunge
n
ƒ
D
ie Bewertun
g
und Würdi
g
un
g
des Gesamtzustandes unter fachlichen
G
esichtspunkten, bezogen auf die anstehende Bauaufgabe
V
iele dieser Informationen sind während einer Bauaufnahme nicht immer gesi-
c
hert
f
estzustellen.
Of
tmals können lediglich Vermutungen und Hypothesen
g
etroffen werden. Bei nicht
g
esicherten Informationen sind Befunde zu nehmen.
Bei durch Ingenieurverstand begründeten Vermutungen, die nicht gesehen oder
g
emessen wurden, ist es wichtig, diese als solche zu kennzeichnen und gege-
benenfalls
g
esondert abzule
g
en
.
2.2 D
ATENVERWALT
U
N
G
I
M
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UC
H
E
in
g
eei
g
netes Ordnun
g
ss
y
stem unterstützt die strukturierte Abla
g
e der erfass
-
ten Daten. Als technisches Hilfsmittel dient hier das Raumbuch
,
welches als
Kombination aus Text, Zeichnung,
S
kizze und Bild die verschiedenen In
f
orma
-
tionen dem Raum zuordnet, und diesen hierarchisch in die Struktur Gebäude,
G
eschoss, Raumgruppe und Raum einordnet.
9
2 Bauaufnahme als Modellierungsprozes
s
In der klassischen Bauaufnahme entsteht das Raumbuch als schriftliche Doku-
m
entation im Anschlu
ß
an die
G
eometrieer
f
assung. Im Zuge der digitalen Er
f
as-
s
un
g
ist anzustreben, dass sämtliche Bestandsinformationen – sowohl
g
eometri-
s
c
h
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h
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i
c
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t-geometr
i
sc
h
e – geme
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nsam verwa
l
tet wer
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en.
V
ersc
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f
ma
ß
-
S
ysteme, insbesondere im computergestützten Handau
f
ma
ß
, unterstüt
-
z
en dieses Anlie
g
en in dem Sinne, dass sowohl die auf
g
enommene Geomet-
U
LHDOVDXFK1XW]HUGH¿QLHUWHDO
S
KDQXPHULVFKH
D
aten un
d
M
u
l
t
i
me
di
a-
D
aten
i
n
e
iner Raumbuchstruktur verwaltet werden. Bei der Überführung der aufgenom-
m
enen Daten in den Planun
g
sprozess erfol
g
t allerdin
g
s wieder eine Trennun
g
:
D
ie Geometrie wird ins CAAD ex
p
ortiert und die al
p
hanumerischen und multime-
d
ialen Daten, werden als schri
f
tliche Dokumentation ausgegeben.
+LHULVWHLQ.RQÀLNW]ZLVFKHQGHU:DKOGHV$XIPDV\VWHPVXQGG
D
P
L
W
G
G
v
erbunden die Wahl der Aufmaßtechnik
)
und dem erforderlichen Format
d
er a
b
zu
g
e
b
en
d
en
b
zw. we
i
terzuverwen
d
en
d
en
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aten zu verme
id
en.
Z
iel sollte es immer sein, dass der Au
f
traggeber mit den au
f
genommenen
Daten sofort weiterarbeiten kann. Darüber ist der Auftra
gg
eber zu informie-
ren
Abb.:
2
.
1
A
uszu
g
e
i
nes
R
aum
b
uc
h
s
a
ls be
g
leitende schriftliche
Dokumentation
:
Marienstraße 10 Weimar
,
Fehlhaber
,
Braunes
,
2004
3 Computergestützte Bauplanun
g
D
er Computer als Arbeitsmittel im Architektur- oder In
g
enieurbüro ist alltä
g
li-
cher Standard. Nicht nur die Architekturplanung erfolgt heute digital, ebenso die
k
omplette B
ü
roorganisation, Adress- und Terminverwaltung sowie Recherche
und Kommunikation. F
ü
r die Planun
g
im Bestand
g
ilt dies ebenso: Die komplette
D
atenerfassung, angefangen von der Bestandsgeometrie über die Fotodoku-
m
entation bis zur Zustands- und Mangeler
f
assung, er
f
olgt digital. Der Planer
w
ird dabei von einer Vielzahl unterschiedlicher A
pp
likationen unterst
ü
tzt, die hier
n
ur im Überblick genannt werden sollen
.
3
.1
O
F
FI
CE
-
ANWENDUN
G
EN
W
ie die Bezeichnung schon verrät, unterstützen
2
I¿FH$QZHQGXQJHQ GHQ
P
laner bei den alltäglichen
O
rganisations- und Verwaltungsau
f
gaben im Büro.
D
i
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au
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i
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u
nt
e
r
sc
hi
ed
li
c
h
e
n
A
ufgaben zugeschnittene Einzelprogramme zur Textverarbeitung, Tabellenkal-
k
ulation, Bildschirmpräsentation, Termin- und Adressverwaltung und ein
f
acher
D
atenbankbearbeitun
g.
,P=X
J
HGHU%HVWDQGVHUIDVVXQ
J
¿QGHQLQVEHVRQGHUHT
abe
ll
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nk
a
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u
l
a
ti
o
n
e
n
u
n
d
D
atenbanken zur Aufnahme von Sachdaten – gerade im Facility Management –
ih
re
A
nwen
d
ung.
3
.2 AVA-
S
Y
S
TEME
A
usschreibung von Bauleistungen und Kostensch
ä
tzungen, Vergabe von
B
auleistun
g
en und Kostenanschla
g
sowie Abrechnun
g
von Bauleistun
g
en und
K
ostenfeststellung: Dies sind die Aufgaben, die mit Unterstützung von AVA
-
S
ystemen im Planungsbüro bearbeitet werden. Programmtechnisch handel es
s
ich um ein Texts
y
stem mit Rechenfunktionen und Verknüpfun
g
mit multi-media-
len Daten. Je nach System werden vielfältige Anwendungen unterstützt, z.B.:
V
erwaltun
g
von Raumb
ü
chern
ƒ
W
ohn- und Nutzflächenberechnun
g
ƒ
12
3 Computergestützte Bauplanun
g
E
rstellen von Leistungsverzeichnissen
ƒ
A
usschreibun
g
ƒ
A
ngebotsprü
f
un
g
ƒ
A
brechnung
ƒ
K
ostensch
ä
tzung und -kontroll
e
ƒ
Bau
k
oo
r
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in
a
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on
ƒ
Mengen- und Massenberechnun
g
ƒ
In der Praxis werden AVA-S
y
steme oftmals los
g
elöst von der Planun
g
im CAA
D
verwendet, dabei können vielfältige Eingangsdaten, wie Raum- und Flächen
-
z
uordnun
g
en, Men
g
en, Massen und Materialien, direkt aus dem
C
AAD über-
n
ommen werden. Dies
g
eschieht entweder durch Datenexport in Tabellen oder
über Direktschnittstellen. Voraussetzung für eine durchgängige und fehlerfreie
N
utzung ist ein präzise modelliertes
G
ebäudemodell
.
3
.
3
B
I
LDVERARBEITUN
GS
-
U
ND
D
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S
KT
OP
P
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G
S
YS
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Bild
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Bild
er –
b
e
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sp
i
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swe
i
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gescannte Fotos oder Pl
ä
ne, digitale Fotos oder Renderings einer Visualisie
-
r
un
g
ssoftware – Aufbereiten, Manipulieren und Montieren. Die di
g
italen Bilde
r
li
egen
d
a
b
e
i
a
l
s
R
aster-
b
zw. 3L[HOJUD¿NYRUEHLGHUVLFKGLH%LOGLQIRUPDWLRQ
a
us einzelnen Bildpunkten zusammensetzt. Jeder Bildpunkt
(
Pixel
)
kann separat
a
b
g
erufen und entsprechend manipuliert werden.
M
it Desktop Publishin
g
S
y
stemen
(
DTP
)
lassen sich di
g
itale Vorla
g
en für Print
-
P
ublikationen erstellen. Aufgabe dieser Systeme ist weniger die Unterstützung
A
bb.:
3
.
1
Überführun
g
der Daten
vo
m M
ode
ll z
u
r AVA
1
3
3
Computergestützte Bauplanung
b
ei der Erstellung von Inhalten, als vielmehr das Zusammenfügen verschieden
-
a
rtiger Daten aus unterschiedlichen
Q
uellen. DTP-
S
o
f
tware verarbeitet sowohl
7H[WDOVDXFK3L[HOXQG9HNWRU
J
UD
¿
NHQ
Im Gegensatz zum pixelcodiertem Resultat setzt sich eine 9HNWRUJUD¿NDXV
m
athematisch beschreibbaren Kurven und Linien zusammen. So werden
GLH
*
UD
¿
NGDWHQGXUFKPDWKHPDWLVFKH)XQNWLRQHQYHUZDOWHW±EHLV
S
L
HOVZH
L
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naten
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Mi
tte
lp
un
k
tes un
d
d
essen
R
a
di
us.
Die Funktionalitäten von Bildverarbeitungs- und DTP-Systemen ver-
schwimmen zunehmend miteinander, so lassen sich beispielsweise in
%LOGYHUDUEHLWXQJVV\VWHPHQDXFK9HNWRUJUD¿NHQYHUDUEHLWHQXQG%L
OG
P
D
Q
L
L
L
-
p
ulation in DTP-Systemen vornehmen.
B
eide Programmgruppen haben mittlerweile einen nicht unerheblichen Stellen
-
w
ert im Büroalltag erlangt, beispielsweise bei der
G
estaltung von Planlayouts
ode
r F
o
t
odo
k
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m
e
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a
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o
n
e
n.
3
.4
C
AD- UN
D
C
AAD-
S
YS
TEME
Im Allgemeinen versteht man unter CAAD-Systemen Werkzeuge, die das
U
msetzen und Durcharbeiten verschiedenster Pro
j
ekte unterstützten.
C
AD –
computer aided desi
g
n – bezeichnet dabei S
y
steme, die in der Re
g
el komfor-
t
able Zeichen- und Modellierwerkzeuge darstellen, während CAAD – compute
r
D
LGHGDUFKLWHFWXUDOGHVLJQ±]XVlW]OLFKDQZHQGHUVSH]L
¿
VFKH)XQN
W
LRQHQ
I
UGLH
a
rchitektonische Planun
g
bereitstellen.
3
.5 MODELLIE
R
-
UND
V
ISUALISIERUNGSSOFTWAR
E
D
ie Präsentation architektonischer Entwürfe in Form von
p
ers
p
ektivischen
D
arstellungen und zum Teil
f
otorealistischen „Vorwegnahmen“ des
G
eplanten,
g
ehört mittlerweile zum Standardrepertoire eines Architekturbüros. Modellier-
und Visualisierungssoftware bieten hierfür weitaus umfangreichere Möglich-
k
eiten
,
als dies bei
C
AAD-
S
o
f
tware der Fall ist
,
wobei auch hier die
G
renzen
verschwimmen und aktuelle CAAD-S
y
steme umfan
g
reiche Visualisierun
g
swerk
-
z
euge
b
ere
i
tste
ll
en
.
4
Geometrisches Ź
Mode
lli
e
r
e
n in
C
AD
/
C
AAD
Abb.:
3
.
2
B
eispiel
f
ür eine
Vi
sua
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s
i
erun
g
:
R
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n
s
tr
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kti
o
n
de
r
S
chlo
ß
kapelle Weimar,
Florian Scharfe
,
200
5
4
Geo
m
et
ri
sc
h
es
M
ode
lli
e
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n in
C
AD
/
C
AA
D
C
AD- und
C
AAD-
Sy
steme bieten viel
f
älti
g
e Mö
g
lichkeiten, die Bestands
g
eomet-
r
ie eines Gebäudes abzubilden, an
g
efan
g
en von der einfachen zweidimensiona
-
len Zeichnung bis zum komplexen
3
D-Modell. Welche dieser Varianten genutzt
w
erden, h
ä
n
g
t letztendlich von verschiedenen Faktoren ab
:
der Komplexität des
G
ebäudes
ƒ
d
er
Zi
e
l
ste
ll
ung
d
e
r
ƒ
Bauau
f
nahme bzw. Bestandsplanung
der Leistungs
f
ähigkeit des verwendeten
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C
AAD-
S
ystems
d
en Ver
f
ahren der
G
eometrieer
f
assung und damit der Er
f
assungsso
f
twar
e
ƒ
A
n dieser Stelle soll ein kurzer
Ü
berblick über die verschiedenen Modellierun
g
s
-
m
ö
g
lichkeiten innerhalb des CAD bzw. CAAD
g
eschaffen werden. Inwieweit die
Er
f
assungssysteme die Art der
G
eometrieabbildung unterstützten, wird im Zuge
der Ver
f
ahrensbeschreibun
g
in den Kapiteln 7 bis 13 erläutert
.
4.1 2D
-
UND
3
D-
L
I
NIENM
O
DELL
D
ie wohl ein
f
achste Art der Modellierun
g
ist die Abbildun
g
der Bestands
g
eometrie
i
n Form zweidimensionaler Schnittdarstellun
g
: Grundrisse, Schnitte, Ansichten
.
D
ie Zeichnungen setzen sich dabei aus einzelnen elementaren
C
AD-
O
bjekten
z
usammen, die als Vektordaten in nur zwei Dimensionen – der x- und
y
-Richtun
g
– beschrieben werden. Die Sichten auf das Bestandsob
j
ekt sind völli
g
unab-
h
ängig voneinander.
S
ollen verschiedene Ansichten eines
O
bjektes dargestellt
w
erden, ist eine separate 2D-Zeichnun
g
anzu
f
erti
g
en.
W
erden die elementaren
C
AD-
O
b
j
ekte im dreidimensionalen Raum durch
B
eschreibun
g
ihrer Koordinaten in x,
y
und z an
g
eordnet, erhält man als
e
in
f
achste Form der 3D-Modellierung ein 3D-Linienmodell.
16
4
Geometrisches Modellieren in CAD / CAA
D
4
.
23
D-
M
O
DEL
L
W
eitere Formen der 3D-Modellierun
g
sind Fl
ä
chen- und Volumenmodelle. Bei
Flächenmodellen werden zur Darstellung eines Objektes ebene oder räumli
-
FKH)OlFKHQ
5HJHO
À
lFKHQRGHU)UHL
I
RUP
À
lFKHQ
YHUZHQGHW9ROXP
H
QPR
G
H
OO
H
h
in
g
e
g
en beschreiben die Geometrie in ihrer Körperlichkeit. Ge
g
enüber dem
3D-Linienmodell ermöglichen Flächen- und Volumenmodelle die Berechnung
von verdeckten Linien und
S
chattierungen sowie die
S
chnittbildung. Beim
Flächenmodell er
g
eben sich im Schnitt ausschließlich Schnittkanten, während
im
9ROXPHQPRGHOODXIJUXQGGHU
.
|U
S
HUOLFKNHLW6FKQLWWÀlFKHQEHUHFKQHWZHU
G
HQ
kö
nnen
.
=
XU *HQHULHUXQJ YRQ 9ROXPHQPRGHOOHQ ZLUG KlX¿J DXI '*UXQGSULP
L
W
L
YH
zurückgegri
ff
en oder das Modell entsteht durch so genannte
S
weep-
O
peratio-
n
en, bei denen der K
ö
rper anhand einer
g
eschlossenen Kontur und einer Kurve
ge
bild
et w
i
r
d
.
Abb
.: 4.2
3
D-
G
rundprimitive
zur Generierun
g
von
Vo
l
u
m
e
nm
ode
ll
en
A
bb
.: 4.1
Ü
bersicht der elemen-
t
aren CAD-Ob
j
ekte, die
a
uf der Ebene
(
2D-CAD
)
oder im Raum
(
3D-
C
AD
)
a
n
g
eor
d
net se
i
n
k
önnen
17
4
Geometrisches Modellieren in CAD / CAA
D
A
nhand eines 3D-Modells lassen sich zweidimensionale Pro
j
ektionen – Schnitte
und Ansichten – ableiten. Je nach verwendetem System können diese auch
a
ssoziativ sein, d.h. Änderungen am Modell werden in der zweidimensionalen
P
ro
j
ektion mit
g
eführt.
Wä
hrend in der Neubauplanun
g
3D-Linienmodelle kaum eine Rolle spielen,
¿
QGHQVLHEHLGHU%HVWDQGVHUIDVVXQJ±LQVEHVRQGHUHLQGH
U
T
ac
h
ymetr
i
e,
d
e
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M
e
h
r
bild
p
h
otogrammetr
i
e un
d
i
m
/
DVHUVFDQQLQJ±KlX
¿
JHU9HUZHQGXQJ'DV
3D-Linien
g
erüst dient dabei meist als Grundla
g
e zur Ableitun
g
von 2D-Zeichnun-
g
en, oder zur Modellierung eines 3D-Flächen- oder Volumenmodells.
6
HKUKlX¿JHUIROJWDXFKHLQH]ZHLGLPHQVLRQDOH
M
o
d
e
lli
erung
i
m
d
re
idi
mens
i-
o
nalen Raum. Dabei werden 2D-
S
chnittdarstellungen au
f
einer Bezugsebene
e
rzeu
g
t, welche im dreidimensionalen Raum an
g
eordnet ist.
Abb.: 4.
3
V
ersc
hi
e
d
ene
F
ormen
d
er Sweep-Modellierun
g
:
Translation, Rotation,
V
er
j
ün
g
un
g
un
d
V
er
bi
n
-
d
un
g
zweier Konturen
(
von links nach rechts
)
10
Ź
Tachymetri
e
11
.
3
Photogrammetrie:
Ź
M
e
h
r
bild
auswertun
g
12
Ź
L
aserscann
i
n
g
A
bb
.: 4.4
zweidimensionale
Schnittdarstellun
g
en,
a
n
g
eordnet im 3D-Rau
m
18
4
Geometrisches Modellieren in CAD / CAA
D
4
.
33
D-
B
A
U
TEILM
O
DEL
L
Wä
hrend die voran
g
ehend beschriebenen 2D- und 3D-Modelle den all
g
emei
-
n
en Funktionsumfang von CAD-Systemen darstellen, gehen CAAD-Systeme
n
och einen
S
chritt weiter.
S
ie bieten spezielle,
f
ür die architektonische Planung
k
onzipierte Ob
j
ekte zur dreidimensionalen Modellierun
g
von Bauteilen: Wände,
S
tützen, Decken, Träger, Fenster etc.
D
ie Bauteile werden zwar mit Hil
f
e von Flächen- oder Volumenmodellen dar
g
e-
stellt, ihre Erzeu
g
un
g
erfol
g
t allerdin
g
s automatisiert durch Ein
g
abe verschiede-
n
er Parameter Für eine Wand werden beispielsweise An
f
angs- und Endpunkt
A
bb.: 4.5
P
r
i
nz
i
p
d
er
V
or
g
e
h
ens-
weise bei Zeichnun
g
s
-
o
rientiertem
C
AD
(
oben
)
un
d
b
aute
il
or
i
ent
i
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C
AAD
(
unten
)