Mithilfe von LiDAR hat Wingfield Scale and Measure das Innere von vor über 60 Jahren stillgelegten Eisenbahntunneln vermessen und erfasst, um sie auf ihre neue Bestimmung vorzubereiten.

Im Jahr 1956 durchfuhr die letzte Dampflokomotive die Wray- und Sidling-Tunnel in Rockhill Furnace, die Teil der 32 Meilen (51,5 km) langen Kohlebahnstrecke waren. Über 60 Jahre später werden die Tunnel wieder befahren, diesmal zur Vorbereitung darauf, Touristen nach Rockhill Furnace und in die umliegenden Städte zu bringen.

Die 1874 gegrabenen Tunnel waren Teil der East Broad Top Railroad, einer der ersten Eisenbahnlinien in Amerika, die Schmalspur nutzte, was aufgrund der schmaleren Schienen den Bau von engeren Kurven und leichteren Brücken ermöglichte. Heute sind sie die älteste noch erhaltene Schmalspurbahn östlich der Rocky Mountains und Teil des ständig erweiterten Sanierungsprogramms der 27 Meilen (43,5 km) langen Strecke, zu der auch die Wray- und Sidling-Tunnel gehören.

Die East Broad Top Railroad Foundation (EBT) ist eine gemeinnützige Stiftung, die sich der Restaurierung und Erhaltung der Bahnstrecken, sechs Dampflokomotiven, eines Lokschuppens, von Schienen- und Lokomotivenwerkstätten sowie weiterer Personen- und Güterwagen widmet. Derzeit liegt der Schwerpunkt auf der Sanierung der Wray- und Sidling-Tunnel.

Der erste Schritt zum Verständnis des Zustands und zur Ermittlung des besten Vorgehens bei der Sanierung besteht darin, Video- und LiDAR aus dem Inneren des Tunnels zu erfassen. Dies ist eine Herausforderung, da alte und stillgelegte Tunnel ein Sicherheitsrisiko darstellen, da die Gefahr eines Einsturzes oder von Bodensenkungen besteht. Bevor Datenerfasser den Tunnel betreten dürfen, ist eine Inspektion und gegebenenfalls eine Verstärkung der Tragkonstruktion erforderlich. Dies kann zu erheblichen Verzögerungen führen und die Kosten des Sanierungsprojekts in die Höhe treiben.

Das Team von Wingfield Scale and Measure, einem Anbieter von Messlösungen, war sich dieser Bedenken durchaus bewusst, als es beauftragt wurde, der EBT die Daten für den Beginn der Sanierungsplanung der Tunnel zur Verfügung zu stellen. Da man wusste, dass bodengestützte Roboter aufgrund der unbekannten Bodenverhältnisse ungeeignet waren, entschied sich Wingfield für den Einsatz von Hovermap, das zur Datenerfassung auf einer DJI M300 montiert wurde.

Links Austin Brooks und rechts James Kenney von Wingfield Scale & Measure. Da sich das Team von Wingfield der möglichen Gefahren in dem stillgelegten Tunnel bewusst war, schickte es eine Hovermap Drohne hinein, um den Zustand des Tunnels zu untersuchen.

Hovermap eines der Werkzeuge in unserem Arsenal, das manchmal die einzige Möglichkeit darstellt, Daten sicher zu erfassen.“

James A. Kenney, Leitender Ingenieur
– Wingfield Scale

Im Frühjahr 2022 verbrachte das Wingfield-Team einen Tag vor Ort, um vermessungsgenaue GPS-Daten sowie Luft- und LiDAR sowohl vom Wrays- als auch vom Sliding-Tunnel zu erfassen.

Im Frühjahr 2022 verbrachte das Wingfield-Team einen Tag vor Ort, um vermessungsgenaue GPS-Daten sowie Luft- und LiDAR sowohl vom Wrays- als auch vom Sliding-Tunnel zu erfassen.

Mit der an Bord des M300 Hovermap Kamera und Hovermap darunter Hovermap nutzten sie den Pilot-Assist-Modus Hovermapzur Navigation durch die Tunnel, wobei die Bordkamera das UAV für die visuelle Inspektion lieferte. Hovermapim Pilot-Assist-Modus verfügbaren Funktionen Hovermapzur omnidirektionalen Kollisionsvermeidung und zum Fliegen ohne GPS-Empfang wirken wie eine Sicherheitsblase um die Drohne herum und gewährleisten so die Sicherheit sowohl der Ausrüstung als auch des Tunnels. An einer Stelle während der Tunnelerkundung verlor die Drohne die Verbindung zu den Steuerelementen des Bedieners, woraufhin Hovermap sein Protokoll für Kommunikationsausfälle Hovermap und mit der Planung und Durchführung einer sicheren Rückkehr zum Startpunkt begann – eine weitere Maßnahme zur Gewährleistung der Sicherheit der Ausrüstung und des Tunnels.

Der LiDAR aus dem Inneren des 148 Jahre alten Tunnels zeigte eingestürzte Stützkonstruktionen aus Holz, was die Entscheidung rechtfertigte, anstelle von Personal eine Drohne hineinzuschicken.

Der Einsatz einer Drohne erwies sich als die beste Vorgehensweise, als das Wingfield-Team bei der Untersuchung feststellte, dass sich im Tunnel Stützkonstruktionen eingestürzt hatten, die andernfalls vor dem Betreten durch Personal hätten abgestützt werden müssen und den Einsatz bodengestützter autonomer Fahrzeuge eingeschränkt hätten.

Zurück im Büro nutzte das Wingfield-Team die Hovermap von Maptek Studio und Hovermap sowie eigene, maßgeschneiderte Import-Workflows, um den Import und die Nachbearbeitung der Hovermap zu vereinfachen. Maptek Studio wurde zudem verwendet, um alle LiDAR sowie die Photogrammetriedaten mithilfe der firmeneigenen Workflows von Wingfield zu einem einzigen Datensatz zusammenzufassen. Mit Point Studio wurde der kombinierte Datensatz anhand von State-Plane-Koordinaten georeferenziert, gefiltert und einer Qualitätskontrolle unterzogen, bevor die endgültigen Ergebnisse exportiert wurden.

Neben den endgültigen Ergebnissen aus dem Datensatz wurden dem EBT auch Videos und Screenshots zur Verfügung gestellt. Diese werden von den Sanierungsunternehmen genutzt, um das Sanierungsprojekt für die Tunnel besser planen und den Umfang festlegen zu können. Ausgehend von der Planung der Sicherheitsanforderungen werden diese Daten auch dazu verwendet, das zu entfernende Material sowie das Ausmaß des Wassereintritts und den Gesamtzustand der Tunnel zu erfassen. Die genauen Daten ermöglichen es den Auftragnehmern, präzisere Kostenvoranschläge zu erstellen, um sicherzustellen, dass sie den Zeit- und Kostenrahmen einhalten.

Die Möglichkeit, das Innere der Tunnel mit einem an einer Drohne montierten Hovermap schnell zu kartieren, Hovermap Wingfields Einsatzzeit vor Ort – eine Zeitersparnis, die sie an EBT weitergaben.

„Ohne den Einsatz von Hovermap wäre es nicht möglich gewesen, bei diesem Projekt Daten in dieser Qualität zu erheben“, sagt James.

Das Endergebnis liefert EBT zudem eine historische Bestandsaufnahme des Zustands der Tunnel zu einem bestimmten Zeitpunkt – etwas, das seit der Fertigstellung der Tunnel im Jahr 1874 nicht mehr durchgeführt wurde.

Das Team von Wingfield führte alle LiDAR und Photogrammetriedaten mithilfe seiner firmeneigenen Arbeitsabläufe zu einem einzigen Datensatz zusammen und lieferte EBT damit eine aktuelle und genaue Bestandsaufnahme des Tunnelzustands.

„Die EBT (East Broad Top) Railroad feiert ihr 150-jähriges Bestehen, und nun nutzen wir modernste Technologie, um die Bahnstrecke zu sanieren. Es ist faszinierend zu sehen, wie die Vergangenheit durch die gesammelten Daten wieder zum Leben erwacht. Die LiDAR ist unglaublich, und wir hatten keine Ahnung, wie detailliert sie sein würde. Das hilft uns, die Sanierungsarbeiten zu dokumentieren und besser zu planen, während wir gleichzeitig ein hohes Maß an Sicherheit gewährleisten.“

James Roslund, Technischer Leiter
– East Broad Top Foundation Inc.