MONIS: Vermesser im Anflug

Mit Laser und sensibelsten Messgeräten ausgestattete Drohnen aus dem EU-Projekt MONIS scannen Baustellen und unwegsames Gelände. Sie bannen Gefahren und erleichtern die logistische Planung, wie Dr. Markus Leidinger vom Fraunhofer-Institut erläutert.

 Aufnahme einer Drohne, die unter einem Kirchturm in der Luft schwebt.

Diese Drohne ist vollgepackt mit modernster Technik und kann so präzise Bilder von Bauwerken und Gelände liefern. Entwickelt wurde sie von einem europäischen Forscherteam.

Fraunhofer IPM

Herr Dr. Leidinger, wie funktioniert Ihr Messsystem?

 Portrait-Aufnahme von Dr. Markus Leidinger, Geschäftsfeldentwickler beim Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg.

Dr. Markus Leidinger ist Geschäftsfeldentwickler beim Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM in Freiburg.

Fraunhofer IPM

Dr. Leidinger: Das System ist sehr kompakt. Wir kombinieren einen 3D-Laser-Scanner mit Kameras und Positionierungsgeräten. Wenn die Drohne über ein Gebäude oder Objekt oder darum herumfliegt, entstehen nicht nur 3-D-Aufnahmen, sondern es werden auch Bilddaten gesammelt, die dem Modell Farbe verleihen.

Warum ist dieser spezielle Aspekt so wichtig?
Es erleichtert die Auswertung der gewonnen Daten. Normalerweise spielen 3D-Laser-Scanner Bilder in Graustufen aus. Da ist es natürlich schwieriger, Objekte oder Untergründe voneinander zu unterscheiden oder auch Schäden am Gebäude zu entdecken.

Wie wurde die fliegende Drohne bisher eingesetzt?

Eine Anwendung, die wir bei der Entwicklung so nicht erwartet hatten, ist der Einsatz auf Baustellen im Straßenbau: Dort arbeiten sehr viele Subunternehmen Hand in Hand. Die MONIS-Drohnen werden eingesetzt, um die Fortschritte auf den verschiedenen Streckenabschnitten zu verfolgen und um die Logistik besser zu koordinieren. Letztlich sogar für die Qualitätskontrolle. Ohne die Farbgebung wäre dieser Einsatzzweck nicht möglich, da auf Baustellen viel mit Farbmarkierungen gearbeitet wird. 

Welche weiteren Einsatzmöglichkeiten gibt es?

Schon geplant ist der baldige Einsatz in der Landschaftsvermessung. Da verschiedene Daten – Maße, Farben und Strukturen – erhoben und dann digital zusammengesetzt werden, ist unser System sehr detailreich und kann sogar durch Vegetation durchschauen. Bisher muss beispielsweise ein Wald durchlaufen oder mit einem Flugzeug überflogen werden, um ihn zu vermessen. Der Einsatz der Drohne ist deutlich kostengünstiger und emissionsärmer. Gut eingesetzt werden können die Drohnen auch, wenn Straßen durch Schluchten und Täler verlaufen, wie bei uns in Baden-Württemberg. Regnet es dort sehr viel, können sich Stücke lösen und auf die Straße fallen. Das neue Messsystem nimmt Veränderungen auf Hängen wahr, dokumentiert diese und warnt so vor Gefahren.

Ursprünglich war auch der Einsatz im Bereich Gebäudesicherheit geplant. Ist das noch aktuell?

Vogelperspektive einer Baustelle, aufgenommen mi einer MOBIS-Drohne.

Baustelle von oben: Das Bild hat eine MOBIS-Drohne gemacht. 

Fraunhofer IPM

Das war unser Forschungsziel. Wir haben aber im Praxistest festgestellt, dass die Genauigkeit der Aufnahmen etwa für die Feststellung von feinsten Rissen an Brücken oder Gebäuden nicht ausreicht. Dafür müssen wir den eingesetzten Laser verändern. Deshalb haben wir ein neues Eurostars-Projekt gestartet, das sich speziell mit den Anforderungen an Gebäude- und Brücken-Inspektionen befasst. Größtenteils arbeiten dort sogar die gleichen Partner zusammen wie bei MONIS.

Wie haben Sie die länderübergreifende Zusammenarbeit erlebt?

Das hat sehr gut funktioniert und wirklich Spaß gemacht. Wir haben viele wertvolle Impulse von Kolleginnen und Kollegen aus anderen Ländern für meine Arbeit mitgenommen. Die Projekte im Europäischen Forschungsraum ermöglichen es, internationale Netzwerke aus- und aufzubauen. Ich denke, das haben alle Beteiligten so erlebt, denn aus MONIS sind viele neue Projektpartnerschaften entstanden, bilateral und multilateral, mit neuen und alten Partnern. Das ist schon beeindruckend. Positiv war auch, dass der administrative Aufwand sehr gering war und wir uns voll auf die Arbeit konzentrieren konnten.

Welche Vorteile bringt es, schon während der Forschungsarbeit mit Unternehmen zusammenzuarbeiten?

Der Wissenschaft wird ja oft unterstellt, dass sie in ihrem Elfenbeinturm vor sich hinarbeitet und sich tolle Technologien ausdenkt, die ganz viel können, deren praktischer Nutzen aber nicht ganz klar ist. Wenn Wissenschaft und Unternehmen von Anfang an zusammenarbeiten, wird die Sache meist ganz anders angegangen. Dann ist der Ansatz der, ein vorhandenes Problem mit technologischen Innovationen zu lösen. Das ist sehr praxisorientiert und die Perspektive der Verbraucherinnen und Verbraucher wird von Anfang an mitgedacht. Wobei ich schon denke, dass es manchmal auch den Elfenbeinturm braucht, um ganz neue Ideen entwickeln zu können.

Was sind die nächsten Ziele der Projektarbeit?

MONIS haben wir 2018 abgeschlossen und zwar erfolgreich, denn aus dem Projekt ist tatsächlich ein Produkt entstanden, das auch vermarktet wird. Aufbauend auf den Erkenntnissen des MONIS-Projekts haben sich uns neue Fragen gestellt und daraus sind drei neue europäische Projekte entstanden:

  • Im ersten Projekt geht es wie schon erwähnt darum, das Messsystem für Inspektionen zu optimieren.
  • In Projekt 2 wollen wir eine weitere Wellenlänge in die Laser bauen, um sie speziell für die Vermessung von Flussbetten zu verwenden. Das wäre etwas ganz Neues: Es geht darum, aus der Luft ins Wasser hinein zu messen.
  • Drittens haben wir ein Projekt gestartet, um die gewonnenen Daten mithilfe von KI schneller verwerten zu können. Denn das war auch eine Erkenntnis von MONIS: Sehr schnell entstehen große Datenmengen und die Auswertung hinkt der Erstellung hinterher.

Alle diese Projekte werden im Europäischen Forschungsraum entwickelt, so dass die gewonnenen Informationen in ganz Europa genutzt werden können. 

MONIS war ein Projekt des Programms EUROSTARS von 2015 bis 2018. Ein länderübergreifendes Team hat hierfür zusammengearbeitet, und zwar Forschende der Technischen Universität Wien, des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik sowie Elaborarium aus Spanien, Hauer & Stix aus Österreich und Airrobot aus Deutschland.

Weiterführende Informationen zum Thema Digitalisierung