Schadensdiagnose an Bauwerksoberflächen mit dem multispektralen Laserscanner
Bild 1: Durch Feuchte (blau) und Bewuchs (grün) geschädigte Ziegelmauerwand. Ergebnis einer Multispektralklassifizierung von Daten einer Digital- und einer NIR-Kamera. Die Auswertung erfolgte in Kooperation mit der TU Dresden, Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung.
BAM/BBR
Bild 2: Messung der Feuchteverteilung an Ziegelmauerwerk mit dem multispektralen Laserscanner. Das Bild zeigt den normierten Feuchteindex, gemessen bei einer Wellenlänge von 1930 nm in Bezug auf eine Referenzwellenlänge und farbkodiert dargestellt (blau = maximaler Feuchteindex, grün = minimaler Feuchteindex).
BAM/BBR
Das Messprinzip des multispektralen Laserscanners lässt sich folgendermaßen kurz beschreiben: Die Bauwerksoberfläche wird mit Laserlicht definierter Wellenlängen bestrahlt. Mit Fotodioden wird die reflektierte Strahlung gemessen und analysiert. Die reflektierte Strahlung weist je nach Material, Beschaffenheit und Feuchte der zu untersuchenden Oberflächen eine unterschiedliche spektrale Intensitätsverteilung auf. Durch die Verbindung des Messvorgangs mit einem Scanner wird die Oberfläche im Raster erfasst und für jedes Oberflächenelement die Reflexionseigenschaften in Abhängigkeit von den verwendeten Wellenlängen der Laserdioden ermittelt. Ergebnis einer Multispektralaufnahme sind zunächst mehrere Bildkanäle, also Bilddaten bei einer definierten Wellenlänge.
Die Auswertung der Multispektraldaten erfolgt mit Bildverarbeitungsmethoden aus der Geofernerkundung. Zur Ermittlung der Chlorophyllverteilung wird der Vegetationsindex (NDVI) verwendet. Er verknüpft die Messwerte im nahen Infrarot, auf die sich die Vitalität der Vegetation durch das Minimum der Chlorophyllabsorption besonders auswirkt, mit den Messwerten im roten Spektralbereich, in dem das nicht der Fall ist. Damit kann auf einfache und wirkungsvolle Weise die Verteilung von Bewuchs auf Bauwerksoberflächen erfasst und visualisiert werden. In Anlehnung an den NDVI kann ebenfalls der normalisierte Feuchteindex berechnet werden. Hierbei werden die Messwerte aus dem Bereich einer Wasserabsorptionslinie in Bezug zu den Messwerten einer Referenzwellenlänge, bei welcher die Messungen unempfindlich gegenüber dem Wassergehalt sind, gesetzt. Der berechnete Index ist also bei Vernachlässigung von Störeinflüssen auf die Messung ein Maß für den relativen Feuchtegehalt der Oberfläche des Untersuchungsobjektes. Für eine weitergehende Analyse der Daten hinsichtlich der Diagnose von Schäden an der untersuchten Bauwerksoberfläche wurden verschiedene Ansätze der Multispektralklassifizierung angewendet.
Der neu entwickelte multispektrale Laserscanner befindet sich derzeitig noch im Laboreinsatz. Zukünftig ist die Integration des multispektralen Laserscanners mit einem 3D-Laserscanner geplant. Als schnelles, automatisierbares und zerstörungsfreies Verfahren zur Schadenskartierung, Dokumentation und zum Monitoring auch an unzugänglichen Bauwerksbereichen soll der Einsatz des neuen Laserscanners zur Qualitätssicherung und Kostensenkung bei Bau- und Sanierungsmaßnahmen beitragen.
Einsatz eines multispektralen Laserscanners zur Untersuchung von Bauwerksoberflächen (Berichtsnr. 2481)
Forscher:
M. Hemmleb, F. Weritz, C. Maierhofer,
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Unter den Eichen 87
12205 Berlin
Telefon: +49 30 8104-0
Fax: +49 30 8112029
E-mail: info@bam.de
http://www.bam.de
Kurzbericht:
http://www.bbr.bund.de/..._2481_einsatz_laserscanner.pdf
Weitere Informationen zur Bauforschungsförderung:
Guido Hagel
Förderung der Bauforschung im Referat II 13
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung
Deichmanns Aue 31-37, 53179 Bonn
Tel. +49 (0)1888 401 1482
Fax +49 (0)1888 401 1519
E-mail guido.hagel@bbr.bund.de
http://www.bbr.bund.de/...te_bauforschung/uebersicht.htm
Das Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
ist eine Bundesoberbehörde im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (BMVBS). Die Bauabteilungen betreuen Bundesbauten im In- und Ausland. Die wissenschaftlichen Abteilungen beraten die Bundesregierung bei Aufgaben der Raumordnung, des Städtebaus, des Wohnungswesens und bei Grundsatzfragen des Bauwesens.
