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Was ist ein 3D-Planungsmodell?
Ein Planungsmodell übersetzt Ihre Pläne in eine digitale Oberfläche, an der sich ein Bagger, Grader oder eine Planierraupe orientieren kann. Was es ist, wie die Maschine es nutzt und warum es nicht dasselbe ist wie das bestehende Gelände.
Vom Plan zur Oberfläche
Ein Planungssatz besteht meist aus einem Lageplan, einem Längsschnitt und einer Reihe von Querprofilen. Für einen Menschen reicht das, um den Entwurf zu verstehen. Eine Maschinensteuerung braucht jedoch etwas anderes: eine durchgehende Oberfläche, auf der für jeden Punkt im Arbeitsbereich eine Sollhöhe bekannt ist.
Diese Oberfläche nennt man Planungsmodell oder Planungsoberfläche. Sie wird als TIN (Triangulated Irregular Network) aufgebaut, also als digitales Geländemodell (DGM) aus aneinandergrenzenden Dreiecken, deren Eckpunkte jeweils exakte X-, Y- und Z-Koordinaten haben. Zwischen diesen Eckpunkten wird linear interpoliert, sodass die Maschine überall eine Höhe ablesen kann.
Zu einem guten Modell gehören neben der Oberfläche auch Linien: Achsen, Kanten, Bordsteine, Böschungsfüße und Böschungsoberkanten. Diese Linien helfen dem Maschinenführer bei der Orientierung und bestimmen mit, wie die Dreiecke verlaufen.
Wie die Maschine das Modell nutzt
Eine Maschine mit 3D-Steuerung kennt über GNSS-Empfänger (oder ein Tachymeter) ihre eigene Position und die ihres Arbeitswerkzeugs, etwa der Schneide des Löffels oder des Schilds. Das System vergleicht laufend die Höhe dieses Werkzeugs mit der Sollhöhe aus dem Modell an derselben Stelle.
Die Abweichung erscheint auf dem Display in der Kabine als „zu hoch“ oder „zu tief“, meist mit einem Wert in Zentimetern. Bei halbautomatischen Systemen führt die Hydraulik das Schild oder den Löffel selbst nach. So lässt sich ohne Pflöcke und ohne ständiges Abstecken graben, planieren und feinplanieren.
Die Maschine folgt dem Modell wortwörtlich. Jeder Fehler im Modell, so klein er auch sein mag, wird daher ebenso wortwörtlich ausgeführt. Die Qualität des Modells ist deshalb genauso wichtig wie die Qualität der Maschine.
Planung oder bestehendes Gelände
Es ist wichtig, zwei Oberflächen auseinanderzuhalten. Das bestehende Gelände (die Aufnahme des Ist-Zustands) beschreibt die Baustelle, wie sie heute aussieht. Die Planungsoberfläche beschreibt, wie sie nach den Arbeiten aussehen soll.
Die Maschine arbeitet immer nach der Planung. Das bestehende Gelände dient dazu festzulegen, wo die Planung an die Umgebung anschließt, wo Böschungen enden und wie viel Boden abgetragen oder aufgefüllt werden muss. Ohne zuverlässige Aufnahme des Bestands kann ein Entwurf auf dem Papier korrekt wirken und auf der Baustelle dennoch seltsam anschließen.
Mehrere Schichten in einem Projekt
Ein Straßenbauprojekt oder eine Baugrube hat selten nur eine einzige Planungshöhe. Häufig werden mehrere Oberflächen erstellt, jeweils für eine Bauphase:
- Aushubsohle bzw. Sohle der Baugrube;
- Oberkante Tragschicht oder Frostschutzschicht;
- Fertighöhe (zum Beispiel Unterkante Deckschicht);
- Böschungen, Gräben und Anschlüsse an das bestehende Gelände.