Wie packt man es, bei einem Tunnelprojekt nicht aneinander vorbei zu bohren? Oder: Wie werden Rennwagen eigentlich so präzise gefertigt, dass sie in Sekundenbruchteilen um Kurven rasen können? Die Antwort: Weil überall Geodäten im Spiel waren.
Ein riesiges und super spannendes Feld der Geodäsie ist die Industrievermessung. Stell dir vor, die Einzelteile für ein Flugzeug werden an verschiedenen Orten auf der ganzen Welt hergestellt. Am Ende müssen sie aber alle exakt zusammenpassen. Genau das stellen Vermessungsingenieure sicher!
In Industriezweigen wie dem Schiffbau, Flugzeugbau oder Fahrzeugbau sind sie die Experten für höchste Genauigkeit. Ihre Arbeit gehört zur Qualitätssicherung, denn sie überprüfen mit High-Tech-Instrumenten, ob die gefertigten Bauteile exakt den digitalen Plänen entsprechen. Unglaublich, aber wahr: Über 90 % aller Merkmale, die in der Qualitätsprüfung kontrolliert werden müssen, sind geometrischer Natur.
Geodäten benötigen bei ihrer Arbeit sogenannte Präzisionsmessinstrumente. Dabei geht es mitunter um den Millimeter. Das ist ihr „Tech-Stack“, um die Welt zu vermessen und zu gestalten.
Die Totalstation ist ein viel eingesetztes Messinstrument in der Geodäsie. Es bestimmt gleichzeitig die Strecke und den Winkel zu einem Punkt. Aus diesen Informationen kann dann automatisch eine Koordinate und vieles mehr bestimmt werden:
© Leica Geosystems GmbH; weitere Informationen: www.leica-geosystems.com
Ausgesprochen wie „Laser-Trecker“, hat dieses Gerät nichts mit Landwirtschaft zu tun – ist aber mindestens genauso teuer. Mithilfe eines Lasertrackers können Vermessungsingenieure in der Industrie hochgenaue 3D-Koordinaten messen. Das ist die absolute Voraussetzung dafür, dass Flugzeuge, Autos und Schiffe korrekt gefertigt werden können und über viele Jahre sicher im Betrieb sind.
Wenn es um kleinere Objekte geht, bei denen ein extrem hoher Detailgrad und höchste Genauigkeit gefragt sind, kommt der Messarm zum Einsatz. Er erfasst die Oberfläche eines Bauteils entweder durch direkten Kontakt mit einer „Tastkugel“ oder berührungslos mit einem optischen Linienscanner. Aus den Daten entsteht eine hochpräzise 3D-Punktwolke des Objekts, die digital weiterverarbeitet werden kann.
Anwendungsbeispiel aus der Industrievermessung: Geometrieprüfung des Frontflügels eines Rennwagens nach einem leichten Crash mittels Messarm mit Linienscanner (rote Laserlinie ist sichtbar). Im Hintergrund ist das gemessene digitale Abbild des Flügels im Live-Modus zu sehen.
Prinzipiell ist ein Laserscanner ein Lineal – aber was für eines! Seine Laserstrahlen tasten Oberflächen zeilenartig oder rasterartig ab und können so die Entfernung und den Winkel zu einem Objekt messen.
Und das erledigt der Laserscanner rasend schnell, denn in jeder Sekunde kann er die Koordinaten von Hunderttausenden von Punkten bestimmen und dabei eine Genauigkeit von bis zu 0,1 Millimetern erreichen. Das Ergebnis ist eine riesige digitale Punktewolke. Mithilfe von solchen Systemen können sogar „digitale Zwillinge“ erzeugt werden, d.h. digitale Abbilder von Infrastruktur und Gebäuden.
Das Nivellier ist ein horizontales Fernrohr mit dem die sogenannte Nivellierlatte anvisiert wird. Es kommt zum Einsatz bei der Ermittlung von Höhenunterschieden.
Die Theorie ist cool, aber die Praxis ist noch besser. Hier siehst du, wo die Industrievermessung der Geodäsie den Unterschied macht.
Zurück zum Rennwagen: Bei seiner Herstellung kommt es auf Genauigkeiten im Sub-Millimeterbereich an. Um sicherzustellen, dass alle Bauteile exakt gefertigt sind und perfekt zusammenspielen, werden Messarme und Lasertracker eingesetzt.
Ingenieure können damit die Geometrie von Komponenten wie dem Frontflügel prüfen und selbst kleinste Abweichungen sofort erkennen. Diese Optimierung der Fertigungsprozesse ist nicht nur in der Formel 1, sondern auch im Nachwuchs-Rennsport wie der „Formula Student“ entscheidend.
Wenn du also das nächste Mal einen Rennwagen siehst, weißt du: Industrievermessung in der Geodäsie macht ihn erst so richtig schnell.
Wie bereits erwähnt: Die Technologien der Industrievermessung sind der Klebstoff, der globale Fertigungsketten zusammenhält.
Nur durch hochpräzise Messungen kann sichergestellt werden, dass die Tragfläche aus Spanien, das Fahrwerk aus Frankreich und das Cockpit aus Deutschland am Ende ein sicheres Flugzeug ergeben, das Menschen um die ganze Welt fliegt.
Auf dem Weg von A nach B kann dir so einiges im Weg stehen. Ein ganzes Bergmassiv zum Beispiel. Oder ein Meer. Oder eine dicht besiedelte Großstadt. Wenn außen herum keine Option darstellt, dann geht es vielleicht unten drunter.
Tunnel gehören zu den imposantesten Bauwerken überhaupt. Geodäten sorgen dafür, dass die Tunnelröhren genau da gebohrt und gesprengt werden, wo sie hingehören.
Dass das kein triviales Unterfangen ist, zeigt das Beispiel des Gotthard-Basistunnels, der 2016 eröffnet wurde. Mit 57 Kilometern Länge ist er der längste Eisenbahntunnel der Welt und führt mitten durch das Gotthardmassiv in den Schweizer Alpen. Bis zu 2.300 Meter Gebirge türmen sich über den beiden Tunnelröhren auf.
Zugegeben: Wenn du an Geodäsie und Vermessung denkst, ist die Verbindung zur Verbrecherjagd und Forensik nicht sofort offensichtlich. Allerdings halten moderne 3D-Vermessungs- und Dokumentationsverfahren verstärkt am Tatort Einzug und gewinnen in der Rechtsmedizin und bei der Polizeiarbeit an Bedeutung.
Du kannst Photogrammetrie, die Streifenlichttopometrie und das Laserscanning eben nicht nur für die Vermessung der Erde einsetzen, sondern auch, um Beweismaterial sicherzustellen. Aus den 3D-Datensätzen kannst du so eine digitale Asservatenkammer aufbauen.
In der Rechtsmedizin haben Hightech-Methoden bereits Einzug gehalten, um medizinische Befunde sowohl von Lebenden als auch von Verstorbenen zu dokumentieren und zu analysieren: Man denke nur an DNA-Analysen oder die Toxikologie. In einem weiteren Schritt geht es nun darum, den Einsatz von virtuellen Autopsien zu erforschen.
Die forensische Rekonstruktion für das Körperinnere kann mit MRI- und MSCT-Daten beginnen. Beim Körperäußeren sind dann auch Vermessungsingenieure gefragt. Du kannst nämlich das hochpräzise optische 3D-Oberflächenscanning einsetzen, um die Körperoberfläche mit allen äußeren Befunden zu erfassen und auch mutmaßliche Tatinstrumente digitalisieren. So kannst du beispielsweise herausfinden, ob die potenzielle Tatwaffe tatsächlich die vorliegenden Verletzungen verursacht haben kann, oder von wo aus das Opfer angeschossen wurde.
Aber auch für Verkehrsunfälle kannst du Vermessungsmethoden aus der Geodäsie einsetzen. Photogrammetrie und 3D-Laserscanning eignen sich auch dafür, Unfallstellen und Tatorte digital zu erfassen. Somit kannst du den Unfall- oder Tathergang später am Computer möglichst genau rekonstruieren: Wie genau konnte es dazu kommen, dass sich zwei Autos ineinander verkeilt haben, wo sind sie vorher gefahren, wie schnell waren sie unterwegs? Bei der Kantonspolizei Bern in der Schweiz arbeiten bereits Vermessungsspezialisten mit diesen Verfahren.
Diese modernen Messmethoden verbessern nicht nur die Möglichkeiten für Forensiker, Unfälle und Tathergänge besser zu analysieren. Sie eignen sich auch für ganz neue Aufgaben wie die Gesichtserkennung oder die Blutspurenanalyse. Und für dich als Geoinformatiker oder Vermessungsingenieur bietet die Forensik ein spannendes, unkonventionelles Aufgabenfeld.
Üblicherweise ist das Arbeitsumfeld der Industrievermessung geprägt von spannenden hochkomplexen Projekten, die oftmals auch internationale Zusammenarbeit ermöglichen.
Weitere Informationen speziell zur Industrievermessung lassen sich auf der Internetpräsenz des Kompetenzkreises Industrievermessung finden: www.kk-iv.de
Ein Angebot der InteressenGemeinschaft Geodäsie (IGG)
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