Was ist ein digitaler Zwilling? Einfach erklärt
Was ein digitaler Zwilling ist, wofür er im Bauwesen und in der Industrie genutzt wird und wie er mit Drohne, LiDAR und Laserscanning entsteht.
Vom Bauwesen über die Industrie bis zu Städten und Energieprojekten: Digitale Zwillinge sind überall ein Thema. Doch was genau ist ein digitaler Zwilling, wofür wird er genutzt und wie entsteht er für ein reales Gelände? In diesem Beitrag erklären wir es einfach, mit Beispielen aus unserem eigenen Portal.
Was ist ein digitaler Zwilling?
Ein digitaler Zwilling ist ein virtuelles Abbild eines realen Objekts (eines Grundstücks, Gebäudes, Werks oder einer Maschine), das aus gemessenen Daten entsteht und sich am Computer begehen und vermessen lässt. Anders als eine gewöhnliche 3D-Darstellung liegt er in realen Koordinaten und im richtigen Maßstab: Eine am Bildschirm gemessene Strecke, Fläche oder ein Volumen entspricht dem Wert vor Ort.
Ein guter digitaler Zwilling wird außerdem aktuell gehalten. Wird dasselbe Gelände in Abständen erneut vermessen, zeigt der Zwilling, wie es sich verändert hat.
Wofür wird ein digitaler Zwilling genutzt?
- Bauwesen: Abtrags- und Auftragsmengen, Baufortschritt und Bestandskontrolle werden vom Büro aus gemessen.
- Industrieanlagen: Gebäude, Dächer und Maschinenaufstellung werden maßhaltig archiviert; neue Investitionen und Umbauten werden darauf geplant.
- Energieprojekte: Wind- und Solarparks, Zufahrtswege und Gelände werden in einem einzigen Modell geprüft.
- Kommunen: Gebäude-, Straßen- und Adressdaten werden mit einem 3D-Stadtmodell für Planung und Kontrolle verknüpft.
Der größte Vorteil: Entscheidungen ohne Fahrt zur Baustelle. Alle im Team arbeiten mit denselben aktuellen Daten.
Wie entsteht ein digitaler Zwilling?
Der digitale Zwilling eines Geländes entsteht in drei Schritten:
- Datenerfassung. Offene Flächen werden mit Drohnenphotogrammetrie erfasst, der Boden unter Bewuchs mit Drohnen-LiDAR, Innenräume und Maschinen mit mobilen (SLAM) oder terrestrischen Laserscannern. Alle Daten werden über Passpunkte in ein gemeinsames Koordinatensystem gebracht.
- Verarbeitung. Aus den Rohdaten entstehen Punktwolken, Orthofotos, 3D-Mesh-Modelle und digitale Geländemodelle. Bei Bedarf wird aus dem Scan ein BIM-Modell erstellt.
- Bereitstellung. Die Ergebnisse werden so aufbereitet, dass sie ohne schwere Desktop-Software im Browser laufen, und mit dem Team geteilt.
Digitaler Zwilling und BIM: Was ist der Unterschied?
BIM (Building Information Modeling) beschreibt ein Gebäude mit intelligenten Bauteilen wie Wänden, Stützen und Decken; Typ, Geschoss, Abmessungen und Material jedes Bauteils sind bekannt. Ein digitaler Zwilling verbindet dieses Modell mit realen, vor Ort gemessenen Daten.
Für Bestandsgebäude gibt es oft gar kein BIM-Modell. Dann wird das Gebäude per Laser gescannt und das Modell aus dem Scan erstellt (Scan to BIM). So haben Sie sowohl den Scan, der die Wirklichkeit zeigt, als auch ein bauteilbasiertes Modell, mit dem sich rechnen lässt.
Vom Scan zum BIM, Schritt für Schritt
Die folgenden Bilder stammen aus einem Beispielprojekt einer Fabrik in unserem Portal und zeigen, in welcher Reihenfolge der digitale Zwilling eines Gebäudes entsteht.
1. Aus Drohnenfotos entsteht das äußere 3D-Modell des Werks.
2. Der Innenraum wird per Laser gescannt; der Scan liegt im äußeren Modell.
3. Aus dem Scan entsteht ein BIM-Modell mit Wänden, Stützen, Trägern und Ausstattung. Hier das Erdgeschoss.
4. Ein Klick auf ein Bauteil zeigt Typ, Geschoss, Abmessungen, Fläche, Volumen und ob jeder Wert gemessen oder abgeleitet wurde.
5. Über die Geschosswahl lässt sich das Obergeschoss einzeln prüfen.
6. Bei ausgeblendeten Außenwänden werden Treppen und Innenräume sichtbar.
7. Das BIM-Modell wird zum Vergleich über den Scan gelegt.
Beispiele für digitale Zwillinge
Ein großer Teil unserer Feldarbeit ist Teil eines digitalen Zwillings:
- Volumenberechnung in einem Steinbruch aus einem Drohnen-Oberflächenmodell
- Bestandsplan mit Stereoauswertung für einen Windpark
- Drohnen-LiDAR entlang eines bewachsenen Bachkorridors
- 3D-Modell und Flächenermittlung aus Schrägbefliegung einer Industrieanlage
MapSurvey Portal: der digitale Zwilling Ihres Geländes im Browser
Unsere Daten stellen wir Kunden über das MapSurvey Portal bereit. 3D-Modell, LiDAR-Punktwolke, Orthofoto und fotorealistisches Gaussian-Splatting-Modell öffnen sich in einer Ansicht. Sie können Strecken, Flächen, Volumen und Schnitte messen, Vermessungen verschiedener Zeitpunkte vergleichen und Zeichnungen als DXF, KML und GeoJSON exportieren.
Der Bereich BIM & Modeling im Portal öffnet das aus dem Scan erstellte IFC-Modell. Ein Klick auf ein Bauteil zeigt Typ, Geschoss, Abmessungen, Fläche und Volumen. Das Modell lässt sich zum Vergleich über den Scan legen, und bei jedem Wert steht, ob er vor Ort gemessen oder abgeleitet wurde.
Erstellen wir den digitalen Zwilling Ihres Geländes
Wenn Sie einen digitalen Zwilling Ihres Grundstücks, Gebäudes oder Werks wünschen, sehen Sie sich unsere Leistungen 3D-Laserscanning, Drohnenvermessung und 3D-Stadtmodell an oder kontaktieren Sie uns.