Drohnen für die Ortsbegehung

Die Standortanalyse als Bestandteil von Immobilienprojektentwicklungen beschreibt einen Prozess der Untersuchung von Standortgegebenheiten, die Einfluss auf eine zu entwickelnde Immobilie nehmen. Ziel der Standortanalyse ist die Erarbeitung einer Entscheidungsgrundlage in Bezug auf die Weiterverfolgung eines Projekts.

Eine ausgeprägte Wettbewerbssituation und die Geschwindigkeit der Investitionsprozesse auf dem Immobilienmarkt führen in vielen Fällen zu einem knapp bemessenen Zeitkontingent für die Analyse eines Standorts und entsprechend zu einer eingeschränkten Untersuchungssorgfalt. Bei Verzicht auf eine entsprechende Analyse oder Missachtung der gewonnenen Erkenntnisse lassen sich Objekte nur schwer vermarkten, was oft hohe finanzielle Einbußen für den Investor mit sich zieht. Vermietung unter Einstandspreis oder im Worst Case Mietleerstände sind die Folgen.

Standortanalysen werden daher schon immer im Rahmen von Projektentwicklungen in unterschiedlichem Umfang vorgenommen. Die Analysen basieren u. a. auf Ortsbegehungen, der bestehenden Dokumentation wie Bebauungsplänen und Bestandsplänen, empirischen Erhebungen und Datensammlungen wie z. B. Statistiken.

Die technologischen Entwicklungen lassen neben den aktuell angewandten Methoden zur Digitalisierung der gesamten Bauwertschöpfungskette, insbesondere den digitalen Methoden im Rahmen von Building Information Modeling, auch interessante Perspektiven für die Standortanalyse erkennen. Vernetzte, IT-gestützte Produkte – sogenannte Smart Objects –, die durch Mikroelektronik und Sensorik in der Lage sind, Daten in Echtzeit zu erheben und zu übermitteln, bilden hierfür die Grundlage.

Basierend auf den echtzeitfähigen Daten können Smart Services dem Kunden eine flexible und nach seinen Bedürfnissen individuelle Dienstleistung anbieten, die meist auch Zeit- und Kostenersparnisse bedeutet.

Um die Möglichkeiten neuer digitaler Methoden vor dem Hintergrund des oftmals bescheidenen Zeitkontingents für Standortuntersuchungen zu prüfen, wurde im Rahmen einer am Institut für Baubetrieb und Baumanagement der Universität Duisburg-Essen durchgeführten Studie ein Smart Service Konzept für Standortanalysen entwickelt, mit Projektenwicklungsunternehmen als Nutzerzielgruppe. Das Ziel bestand darin, durch den Einsatz innovativer Technologien eine Effizienzsteigerung für die Standortanalyse zu erreichen. Experten aus dem Bereich Projektentwicklung und dem Bereich innovativer Technologien bewerteten anschließend die Praxistauglichkeit und technische Umsetzbarkeit des Konzepts.

Augmented Reality (AR) und Drohnen

Tablets und Drohnen bilden das technische Equipment, das während der Ortsbegehung im Rahmen des Smart Service zum Einsatz kommt. Ausgestattet mit Sensorik zur orts- und zeitunabhängigen Datenerfassung, formen die Endgeräte zusammen mit cloudbasierten Lösungen zur Datenauswertung das technologische Grundgerüst des Konzepts.

Ausgewählte Standortfaktoren werden zum einen per Drohne erhoben, zum anderen via Augmented Reality (AR) – einer Technologie zur Anreicherung der realen Umgebung mit virtuellen Objekten und Informationen, in der Regel über Datenbrillen oder Tablets.

AR via Datenbrille (Foto: Institut für Baubetrieb und Baumanagement)

AR via Tablet (Foto: Institut für Baubetrieb und Baumanagement)

Das erarbeitete Smart Service Konzept umfasst eine drohnenbasierte Datenerhebung, AR-basierte Datenerhebung via Tablet und virtuelle Kommunikation über das Tablet – alles gesteuert über eine App, die als zentrale Bedien- und Anzeigeoberfläche dient.

Schematisches Anwendungsprinzip des Smart Service aus Nutzersicht (Foto: Institut für Baubetrieb und Baumanagement)

Erhebung von Standortfaktoren anhand des Smart Service

Kernfunktion ist die AR-basierte Visualisierung von baurechtlichen Vorgaben aus Bebauungsplänen und Landesbauordnungen bei Betrachtung eines Grundstücks oder Objekts über die Tablet-Kamera. Konkret gemeint sind die Bebaubarkeit gemäß Bebauungsplan und die Abstandsflächen nach Landesrecht.

Typische zeichnerische Darstellungen und Symbole des Bebauungsplans werden als virtuelle, dreidimensionale Objekte über das Display eingeblendet. Baulinie, Baugrenze und zugehörige Grenzabstände markieren die überbaubare Fläche explizit auf dem begutachteten Grundstück. Angaben zur Geschossigkeit, maximalen Gesamthöhe, Grundflächen-, Geschossflächen- und Baumassenzahl werden als virtuelle Textinformation ergänzt. Hinzu kommt die Projektion der berechneten Abstandsflächen inklusive Meterangabe in Abhängigkeit der zulässigen Gesamthöhe der baulichen Anlage.

Integriert ist außerdem eine AR-basierte Messung von objekt- und geländebezogenen Größen, wie Entfernungen, Höhen und Steigungen. Über das Tablet-Display werden virtuelle Messinstrumente angezeigt, mithilfe derer nach Auswählen von Messpunkten die Dimensionen am Standort berechnet werden. Die mittels AR bestimmten und projizierten Abmessungen in der Umgebung sollen ergänzend zu den visualisierten baurechtlichen Parametern die Bebauungsmöglichkeiten eines begutachteten Grundstücks für Projektentwickler greifbarer machen.

Gesteuert über ein Tablet lassen sich via Drohne Passanten- und Verkehrsfrequenzen messen und der Zustand von Straßen und umliegenden Gebäuden erfassen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass datenschutzrechtliche Anforderungen zur Erfassung personenbezogener Daten, sowie behördliche Auflagen für Drohnenflüge nicht Gegenstand der Betrachtung sind. Das Ziel der Straßen- und Gebäudezustandserfassung per Drohne besteht darin, die Umfeldqualität messbar zu machen.

Nach Begehen ausgewählter Abschnitte der Umgebung und Aufnahme via Tablet werden Bilddaten verglichen und ausgewertet. Für die beteiligten Nutzer erscheint auf dem Display die Bewertung der Umfeldqualität durch virtuell eingeblendete Textangaben und Markierung der Erhebungspunkte.

Passanten- und Verkehrsfrequenzen werden nach ähnlichem Prinzip erhoben. In einer fixierten Position nimmt die Drohne per Kamera Passanten- und Verkehrsströme auf. Im erfassten Kamerabild werden die bewegten Objekte erkannt und die Auswertung der Frequenzdaten auf dem Display in Textform am entsprechend markierten Erhebungspunkt projiziert.

Eine drohnenbasierte Foto- und Videodokumentation der Ortsbesichtigung liefert hilfreiche Aufnahmen aus unüblichen Perspektiven. Unter anderem können attraktive Aussichten aus den oberen Geschossen eines potenziellen, noch fiktiven Objekts oder markante Ausblicke auf das zukünftige Objekt simpel identifiziert werden.

Sensoren, Cloud, Software – Die Technik im Hintergrund

Möglich gemacht wird die mobile Smart Service Anwendung durch eine Systemarchitektur, in der neben den Endgeräten – Tablet und Drohne – eine Reihe von Sensoren, eine virtuelle Plattform und die Verbindung zwischen den Geräten und der Plattform entscheidend sind (siehe Abbildung „Systemarchitektur des Smart Service Konzepts“).

Systemarchitektur des Smart Service Konzepts (Foto: Institut für Baubetrieb und Baumanagement)

Tablets verfügen über eine Vielzahl an verbauten Sensoren. Hierzu zählen u. a. Kamerasensoren, GPS-Sensoren, Bewegungssensoren und Beschleunigungssensoren. Sie bilden in Kombination die Basis für ein geeignetes Trackingverfahren innerhalb der AR-Anwendung, d. h., zur Ermittlung der Nutzerposition. Für die geplante Anwendung im Außenbereich ist eine möglichst genaue Bestimmung entscheidend, denn basierend auf der Position findet die Überlagerung von realer Umgebung und virtuellen Projektionen statt.

Üblicherweise werden im Außenbereich ausschließlich GPS-Signale zur Ortung herangezogen, wobei mit Abweichungen von rund zehn Metern gerechnet werden muss. Durch dichte Bebauung in Großstädten kann die Positionsgenauigkeit unter Empfangsproblemen leiden. Derartige Abweichungen bei der Projektion von baurechtlichen Parametern können bei der Grundstücksuntersuchung nicht in Kauf genommen werden. Verschiedene visuelle und nicht visuelle Sensoren bieten daher in Kombination ein zuverlässigeres Trackingsystem.

Als visuelles Trackingverfahren kommt ein merkmalbasiertes Verfahren zur Anwendung, da Rechenleistung und Batterieressourcen von mobilen Endgeräten beschränkt sind und für modellbasierte Verfahren nicht ausreichen. Das merkmalbasierte Verfahren stützt sich auf die Wiedererkennung von Merkmalen im Kamerabild, die natürlichen Formen ähneln.

Neben GPS zählt auch W-LAN zu standardmäßig verbauten Sensoren in Drohnen, ebenso wie eine integrierte Kamera. Letzteres bildet die Grundlage zur Datenerfassung für die Frequenzmessungen und Zustandserfassungen am Standort.

Die Smarten Objekte können einerseits über das verbaute W-LAN der Drohne Daten auf direktem Wege untereinander austauschen. Anderseits besteht eine Mobilfunkverbindung, über die ein Datenaustausch mit einer Cloud stattfindet. Über die virtuelle Plattform werden die Endgeräte entlastet bzw. notwendige Ressourcen ausgelagert. Ausreichend Rechenleistung für aufwendige Prozesse wird bereitgestellt, die ein Tablet, geschweige denn eine Drohne, nicht mitbringen.

Datenbanken liefern u. a. Bilddaten für das Trackingverfahren der AR-Funktionen, die zum Abgleich mit dem Kamerabild verwendet werden. Andere Datenbaken enthalten Bildmuster von Straßen- und Gebäudezuständen zum Abgleich und zur Bewertung der Umfeldqualität vor Ort.

Der Vergleich von Kamerabild und gespeicherten Bilddaten wird von spezieller Analysesoftware in der Cloud durchgeführt und ausgewertet. Hinzu kommen u. a. Grafiksoftware für die Generierung virtueller Projektionen, Analysesoftware für die Objekterkennung und Auswertung von Frequenzmessungen oder auch Datenschutzsoftware zur Sicherung persönlicher und projektbezogener Daten im Mobilfunknetz.

Bewertung des Smart Service Konzepts und Ausblick

Um eine repräsentative Bandbreite an Immobilienprojekten abzudecken, wurden erfahrene Projektentwickler mit Schwerpunkt Büro- und Wohnnutzung zur Beurteilung der Praxistauglichkeit und Effizienz des Smart Service Konzepts als Experten interviewt. Zusätzlich wurde auch die technische Umsetzbarkeit von Experten auf dem Gebiet technologischer Innovationen – u. a. AR und Smart Objects – bewertet.

Die Interviewauswertung hat ergeben, dass das erarbeitete Konzept einen wertvollen Ansatz zur Ausgestaltung eines effizienz- und qualitätssteigernden Smart Service für die Standortanalyse liefert, mit Fokus auf den AR-basierten Funktionen. Insbesondere eine Projektion von baurechtlichen Vorgaben mittels AR im Rahmen der Ortsbegehung kann eine wertvolle Grundlage liefern.

Eine Effizienzsteigerung in der Standortanalyse wird jedoch erst in Ergänzung mit einer echtzeitnahen Gebäudemodellierung erwartet. Wegen unterschiedlicher Planungs- bzw. Bearbeitungssachstände in der Standortanalyse kommen verschiedene Varianten hinsichtlich der Modellierung in Frage. Für eine bereits bestehende, grobe Planung eines potentiellen Baukörpers erscheint die kooperative, extern gesteuerte Gebäudemodellierung unter Einbeziehen des Architekten und die Synchronisation des überarbeiteten Gebäudemodells in der AR-Anwendung eine mögliche Lösung.

Andererseits bietet sich für die frühzeitige Ortsbesichtigung ohne vorhandenen Planungsstand eine schematische Gebäudemodellierung durch simple, geometrische Formen unmittelbar vor Ort an. Datenbrillen bieten hier mehr Interaktionsmöglichkeiten als Tablets. Allerdings wird auch in diesem Szenario Architektursachverstand für den Modellierungsprozess benötigt, über den Projektentwickler nur bedingt verfügen.

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