Inspektion des historischen „Bondgate Tower“ mit der Matrice 300 RTK und der Zenmuse P1

Inspektionsdrohnen ermöglichen eine schnelle 3D-Modellierung historischer Architektur

By Bruce Crumley Bruce Crumley
November 30, 2022

Als Beamte antraten, um ein Torhaus aus dem 15. Jahrhundert im Nordosten Englands zu reparieren, standen sie vor einem Rätsel, lange bevor der erste Handwerker ein Werkzeug zu dem geschwächten historischen Juwel brachte. Wie, fragten sie sich, könnten sie detaillierte Inspektions- und Analysearbeiten durchführen, ohne für die Untersuchung Gerüste aufbauen zu müssen, die viel Geld und Zeit kosten würden – und den Straßenverkehr, der direkt durch den Bogen im Gebäude führt, für die gesamte Länge der Vermessungsarbeiten anhalten?

Die Antwort auf ihre Frage war der Einsatz der DJI Matrice 300 RTK-Inspektionsdrohne, die mit einem Zenmuse P1-Sensor ausgestattet war. Die erforderlichen handwerklichen Arbeiten, um ein vollständiges digitales 3D-Modell des geschichtsträchtigen Gebäudes zu erstellen, wurden in Rekordzeit abgeschlossen, dazu zu einem Bruchteil der Kosten manueller Methoden und mit minimaler Unterbrechung des gewohnten Verkehrflusses.

Historical Bondgate Tower Inspection - Tower Backside

Diese Vorbereitungsarbeiten zur Ermöglichung der Verfestigung und Restaurierung des Pförtnerhauses in Alnwick, Northumberland (England), sind ein wunderbares Beispiel dafür, wie die Pflege historisch wichtiger Bauwerke mit moderner Spitzentechnologie drastisch verbessert werden kann – wie in diesem Fall mit der DJI M300 RTK aufgenommenen Bilder zum Erstellen eines 3D-Modell.

Geschichte, die es wert ist, bewahrt zu werden

Der 1450 fertiggestellte „Bondgate Tower“ wurde unter der Herrschaft Heinrichs V. als Teil eines Projekts zur Errichtung einer Schutzmauer um Alnwick erbaut und diente, sobald diese Befestigungen fertiggestellt waren, als Ost-Eingang. Der Bau wurde dem zweiten Earl of Northumberland Henry Percy gestiftet, dessen Spitzname „Harry Hotspur“ die alternativen Namen „Hotspur Tower“ und „Hotspur Gateway“ inspirierte, die das dreistöckige Gebäude im Laufe der Jahrhunderte ebenfalls weitergegeben hat.

Der Bondgate Tower besteht aus drei Segmenten und hat zwei nach Osten ausgerichtete polygonale Türme – jeder mit drei schmalen Öffnungen gebaut – die den zentralen Teil umrahmen, der einen gewölbten, ebenerdigen Durchgang enthält. Die hintere Westfassade hat mehrere quadratische und schmale Öffnungen, die als Fenster dienen.

Die Zeit und die Elemente haben dem erhabenen Überbleibsel ihren Tribut abverlangt. Im Jahr 2019 hat die Historic England Society, die die geschützte Architektur des Landes überwacht, den Bondgate Tower in ihr Heritage at Risk Register eingetragen. Aber ein großer Schaden, der 2021 entstand, als ein hohes Fahrzeug versuchte – und dabei scheiterte – sich durch seinen Bogen zu quetschen, zwang die Beamten, umfangreiche Reparatur- und Verstärkungsarbeiten anzuordnen und das beträchtliche Risiko eines Einsturzes im Falle einer weiteren Kollision zu beseitigen.

Historical Bondgate Tower Inspection - M300 on the ground

Die DJI M300 RTK-Inspektionsdrohne bietet „historischen“ Erfolg bei der Vermessung des Bondgate Tower

Nach dem Nachdenken über traditionelle manuelle Vermessungsoptionen zur Festlegung von Restaurierungsplänen wurden die örtlichen Beamten über Inspektionsmethoden aus der Luft mit einer Drohne informiert, um ein genaues 3D-Modell der Oberflächenstruktur zu erstellen. Der Tipp führte dazu, dass das, was wie eine gewaltige Aufgabe schien, viel einfacher, schneller und kostengünstiger wurde als zuvor angenommen.

Die lokalen Behörden wandten sich zunächst an die BIM- und Inspektionsspezialisten Three Sixty Group, die sich bereit erklärten, die Arbeiten mit Ausrüstung und beim Arbeitsablauf zu unterstützen, die vom englischen Drohnen-Einzelhandels- und Dienstleistungsanbieter Heliguy bereitgestellt wurden. Es wurde schnell entschieden, für das Projekt eine DJI Matrice 300 RTK-Drohne mit einem P1-Sensor einzusetzen – eine Kombination, die sich bei früheren Vermessungen historischer Stätten durch Three Sixty bewährt hatte.

Historical Bondgate Tower Inspection - Pilots with M300

Sicherung einer geschützten antiken Stätte dank modernster Drohnentechnologie

Die M300 RTK integriert moderne Luftfahrtfunktionen, fortschrittliche Fähigkeiten der künstlichen Intelligenz, ein omnidirektionales Erfassungs- und Positionierungssystem, ein UAV-Gesundheitsmanagementsystem und eine Flugzeit von 55 Minuten und wird von unzähligen Unternehmen und öffentlichen Benutzern als die beste Inspektionsdrohne der Welt angesehen. Die automatische Umschaltung in Echtzeit zwischen 2,4 GHz und 5,8 GHz ermöglicht einen zuverlässigeren Flug in Umgebungen mit hoher Interferenz, die AES-256-Verschlüsselung gewährleistet eine sichere Datenübertragung.

Historical Bondgate Tower Inspection - M300 Close Up

 

Der rauscharme, hochempfindliche 45-Megapixel-Vollformatsensor der Zenmuse P1, die optimierten 24/35/50-mm-Objektive mit fester Brennweite und der globale mechanische Verschluss (Global Mechanical Shutter) liefern hochauflösende Bilder, welche für die Erstellung eines äußerst detaillierten, genauen und zuverlässiges 3D-Drohnenmodells und der zu inspizierten Strukturen benutzt werden. Es verfügt außerdem über einen dreiachsig stabilisierten Gimbal, um gestochen scharfe, klare Fotos aufzunehmen und das Potenzial für Datenlücken in den Bildern praktisch zu eliminieren.

Die kombinierte technische Lösung war von der ersten Sekunde an die erste Wahl, als Three Sixty einen Blick auf den Luftinspektionsplan des Bondgate Tower warf.

Historical Bondgate Tower Inspection - Pilot with M300

„Wir haben in früheren ähnlichen Projekten andere Drohnen ausprobiert, aber die M300 mit einem P1-Sensor ist in Bezug auf Effizienz, Sicherheit und Qualität der gelieferten Bilder eine Klasse für sich. DJI war von Anfang an die einzige Überlegung, und wie immer hat die M300 wirklich für uns geliefert.“ - Paul Henzell, Geschäftsführer der Three Sixty Group.

Beamte überwältigt von der DJI-Luftinspektion und dem 3D-Drohnenmodell

Als die Beamten, die die Luftinspektion in Auftrag gegeben hatten, das 3D-Modell der Drohne des Torhauses sahen, waren sie positiv erstaunt über die Präzision und den Detaillierungsgrad der digital nachgebildeten Struktur. Es ist eine Reaktion, die Henzell aus Erfahrung kennt, sobald der M300 und der P1 im Einsatz sind.

Historical Bondgate Tower Inspection - 3D Model 1Historical Bondgate Tower Inspection - 3D Model 2Historical Bondgate Tower Inspection - 3D Model 3Historical Bondgate Tower Inspection - 3D Model 4

„Es ist immer wieder erstaunlich zu sehen, wie das endgültige 3D-Modell der Drohne auf dem Bildschirm geladen wird und wie die Reaktion des Kunden von Überraschung zu Verblüffung wechselt und schließlich förmlich umgehauen wird, wenn er ein vollständiges Verständnis davon bekommt, wie detalliert es ist“, erklärt Henzell. „Sie können die erzeugte Energie tatsächlich spüren, wenn sie die Fülle der erzeugten Daten aufnehmen – und wie wichtig sie für die Planung und Durchführung eines erfolgreichen Restaurierungsrprojekts sein wird.“

Wenn der Bondgate Tower ein Beweis für die Langlebigkeit von Menschenhand geschaffener Architektur ist, zeigten die DJI M300-Inspektionsdrohne und die Vermessung des Bauwerks durch den P1-Sensor, wie moderne Technologie sogar diese Errungenschaften der Handarbeit übertrumpfen kann.

Drohneninspektion: Viel schneller, günstiger und gründlicher

Wäre der Drohneneinsatz für Luftinspektionen keine Option gewesen, hätten sich die Beamten auf die traditionelle Methode der manuellen Vermessung verlassen müssen, was mehr gekostet, viel länger gedauert und weniger umwerfende Ergebnisse geliefert hätte.

Bei der Umsetzung mit traditionellen Lösungen wären rund um das Pförtnerhaus Gerüste errichtet worden, mit all der Arbeit und dem Transport, die erforderlich wären. In der Zwischenzeit wären sowohl der Autoverkehr durch den Bogen als auch der Fußgängerzugang in der Nähe des Bauwerks während der gesamten Dauer der manuellen Inspektion umgeleitet worden – ein Zeitraum von mehreren Wochen und möglicherweise Monaten. Die Kosten und die Störungen des Verkehrs dafür wurden auf ein kaum merkbares Minimum reduziert, indem man sich stattdessen für eine Luftinspektion entschied.

Mithilfe der DJI M300 Drohne und Zenmuse P1 Nutzlast konnten die Piloten von Three Sixty an einem einzigen Tag das sammeln, was sie für das vollständige 3D-Modell benötigten – etwa sechs Stunden tatsächliche Fotografie. Dabei konnten sie die engen Zeitvorgaben einhalten, die sie im Rahmen des Projekts vereinbart hatten.

„Wir mussten zwischen 8:30 Uhr und 15:00 Uhr fertig werden, um die Beeinträchtigung durch die Straßensperrung so gering wie möglich zu halten“, erinnert sich Henzell. „Es ist eine ziemlich geschäftige Verkehrsader, also sollten wir sie nicht länger als nötig blockiern, und mit der M300 konnten wir an einem einzigen Tag alles erledigen.“

Historical Bondgate Tower Inspection - 3D Model Roof

 

Die Drohneninspektion des alten Torhauses durch die DJI M300 bietet verschiedene Aufnahmeoptionen

Bei der 3D-Modellierung modernerer Gebäude verwendet Three Sixty normalerweise die Smart Oblique Capture-Funktion des P1, die das einzelne Objektiv des P1 durch Software und Automatisierung effektiv in eine Schrägkamera verwandelt. Für die Drohneninspektion des Bondgate Tower hingegen erklärt Henzell, dass die Bilder aufgrund der unregelmäßigen Oberflächen der antiken Struktur manuell aufgenommen wurden.

Dabei würden die Piloten die DJI M300 schweben lassen, mit dem P1 den Bereich direkt vor der Inspektionsdrohne erfassen und dann einen Meter darüber oder höher positionieren, bis ein vollständiges Raster geflogen wurde, um das endgültige 3D-Modell zu erstellen.

„Smart Oblique ist der richtige Weg, wenn Fassaden schön und glatt sind, aber wenn Sie es mit vielen Unregelmäßigkeiten zu tun haben – von denen einige genau die Art von Details sind, die Sie im 3D-Modell sehen müssen – dann muss man beim Flug und der richtigen Kameraausrichtung die manuelle Befliegung vorziehen“, erklärt er. „Besonders innerhalb des gewölbten Abschnitts.“

Die Luftinspektion und das 3D-Modell das mithilfe der M300 RTK und dem P1-Sensor von DJI ermöglichten es den Behörden, die genauen Reparaturen und Restaurierungen zu bestimmen, die zur Verstärkung des 572 Jahre alten Torhauses erforderlich sind. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass das Gebäude auch noch im nächsten Jahrhundert steht. Ebenso beeindruckend ist es, dass die Beamten durch den Einsatz moderner Technologie beim Schutz des historischen Relikts viel Zeit und Geld gegenüber traditionellen Methoden sparten.

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Tags: Bau und Landvermessung

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Bruce Crumley
Über den Autor Bruce Crumley

Bruce Crumley is a career journalist, writer, and current staff contributor to DroneDJ.com, covering consumer and enterprise UAVs, developments across the drone sector, as well as emerging next-generation craft like air taxis and other urban air mobility applications. He previously worked for Fortune, Sports Illustrated, the New York Times, The Guardian, Agence France-Presse, and was Paris correspondent and bureau chief for Time magazine for over two decades, specializing in political and terrorism reporting. He splits his time between Paris and Biarritz, and is the author of novel Maika‘i Stink Eye.

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