Georeferenzierung im Bestand: wann du sie brauchst und wann ein lokales System reicht

Du hast ein Angebot für ein Bestandsaufmaß vor dir. Unter den Positionen steht „Georeferenzierung". Und du fragst dich: Brauche ich das? Dieser Artikel gibt dir eine Antwort, die du auf dein Projekt anwenden kannst.

Die kürzeste Antwort

Du brauchst Georeferenzierung, wenn dein Modell mit etwas außerhalb des Gebäudes zusammenpassen muss: mit Grundstücksgrenzen, mit dem Nachbargebäude, mit Leitungen im Boden, mit der Höhe der Straße, mit einem zweiten Modell oder mit einem amtlichen Lageplan.

Bleibt dein Vorhaben innerhalb der Außenwände, reicht ein lokales Koordinatensystem. Voraussetzung: Ursprung und Nordrichtung sind dokumentiert. Dann kannst du den amtlichen Bezug später ergänzen, ohne neu zu scannen.

Such dein Vorhaben in der Tabelle:

Das ist die Regel. Der Rest des Artikels erklärt, woran du die Fälle erkennst, was hinter den Kürzeln ETRS89, UTM und DHHN2016 steckt und warum ein Modell in amtlichen Koordinaten trotzdem in wahren Maßen bleiben muss.

Registriert ist nicht georeferenziert

Ein Laserscan liefert dir eine Punktwolke. Die Einzelscans werden dabei zu einem Ganzen zusammengeführt, das nennt sich Registrierung. Das Ergebnis ist die registrierte Gesamtpunktwolke im Format E57: in sich maßhaltig, jede Wand, jede Tür, jedes Geschoss an der richtigen Stelle zueinander.

Was die Punktwolke nicht hat, ist eine Lage in der Welt. Ihr Nullpunkt liegt dort, wo der Scan begonnen hat. Ihre Nordrichtung ist die Richtung, in die der Scanner gerade zeigte. Für das Gebäude selbst spielt das keine Rolle. Für alles, was außen anschließt, schon.

Georeferenzierung ist der Schritt, der diese Lücke schließt. Vermessungsingenieure schließen das Aufmaß an Festpunkte des amtlichen Netzes an, messen ein lokales Netz und gleichen es aus. Danach hat jeder Punkt der Punktwolke und jedes Bauteil des Modells Koordinaten im amtlichen System. Das ist eine eigene Leistung, mit eigener Messung vor Ort. Ein Scan ist nie automatisch georeferenziert.

Darauf solltest du in Angeboten achten: Steht dort „georeferenziert", frag nach, in welchem Bezugssystem und mit welchem Festpunktanschluss. Steht dort nur „registriert", ist das Modell lokal. Beides kann richtig sein. Es kommt darauf an, was du vorhast.

Woran du erkennst, dass du den amtlichen Bezug brauchst

Sechs Signale. Trifft eines zu, brauchst du den amtlichen Bezug, jetzt oder absehbar. Die Tabelle oben sagt dir das Ergebnis, dieser Abschnitt den Grund.

Grundstücksgrenzen und Abstandflächen. Sobald deine Planung die Lage des Gebäudes zur Grenze braucht, brauchst du Koordinaten, die zum Liegenschaftskataster passen. Ein lokales Modell kann dir sagen, wie lang die Fassade ist. Es kann dir nicht sagen, wie weit sie von der Grenze steht.

Anbau, Aufstockung, Erweiterung. Neues und Bestand müssen im selben System liegen. Der Vermesser, der später den Neubau absteckt, arbeitet im amtlichen Netz. Liegt dein Bestandsmodell dort schon, sparst du eine Transformation und eine Fehlerquelle.

Bauantrag und amtlicher Lageplan. Die Bauvorlagenverordnungen der Länder verlangen im Lageplan Höhenangaben, oft ausdrücklich im amtlichen Höhenbezugssystem. In Nordrhein-Westfalen etwa fordert § 3 der Verordnung über bautechnische Prüfungen einen Lageplan im Maßstab von mindestens 1:500. Er muss die Höhen der Grundstückseckpunkte, des Baufelds und der angrenzenden Verkehrsflächen enthalten, jeweils bezogen auf das aktuelle amtliche Höhenbezugssystem. In bestimmten Fällen, etwa wenn die Grenzen nicht festgestellt sind, muss ein Katasteramt oder ein Öffentlich bestellter Vermessungsingenieur den Lageplan als amtlichen Lageplan anfertigen. Die Anforderungen unterscheiden sich von Bundesland zu Bundesland. Ein Bestandsmodell im amtlichen System liefert die Höhen, die dieser Lageplan braucht.

Leitungen, Gelände, Nachbargebäude. Kanal, Hausanschlüsse, Böschungen, Stützmauern, die Nachbarfassade an der Grenze: Alles, was du aus anderen Quellen dazuholst, liegt in amtlichen Koordinaten vor. Dein Modell muss dort hin, sonst passt nichts übereinander.

Mehrere Teilmodelle oder Bauabschnitte. Zwei Gebäude auf einem Grundstück, ein Bestandsmodell und ein Neubaumodell, ein Aufmaß in zwei Etappen: Ein gemeinsames amtliches System ist der einzige Bezug, den alle Beteiligten teilen, ohne sich abzustimmen.

Übergabe an GIS oder Liegenschaftssysteme. Kommunen, Bestandshalter mit Portfolio und Infrastrukturbetreiber führen ihre Daten in ETRS89/UTM. Ein lokales Modell lässt sich dort nicht einordnen.

Wann ein lokales System reicht und was du trotzdem festhalten musst

Viele Bestandsaufgaben bleiben im Gebäude. Eine Sanierung im Inneren. Eine Flächenberechnung nach DIN 277 oder MF-GIF 2023. Ein Aufteilungsplan für die Begründung von Wohnungseigentum. Bestandspläne als Planungsgrundlage für den Umbau. In all diesen Fällen zählt, dass das Modell in sich stimmt. Wo es auf der Erde liegt, spielt für die Aufgabe keine Rolle.

Ein lokales System ist dann die richtige Wahl. Es ist einfacher zu handhaben, die Koordinaten bleiben klein, und jede CAD- oder BIM-Software arbeitet damit ohne Sonderbehandlung.

Zwei Dinge musst du trotzdem einfordern, sonst verbaust du dir den Weg zur späteren Georeferenzierung:

1. Ein dokumentierter Ursprung. Der Nullpunkt des Modells muss an einem Punkt liegen, den man später wiederfindet. Ein vermarkter Punkt vor dem Gebäude, eine Gebäudeecke, ein Punkt, der in der Punktwolke eindeutig ist. Der Punkt gehört in die Projektdokumentation, mit Foto oder Skizze.
2. Eine dokumentierte Nordrichtung. Entweder ist das Modell nach Norden ausgerichtet, oder der Drehwinkel zur Nordrichtung ist notiert. Ohne diesen Winkel lässt sich das Modell später nur mit neuer Messung einpassen.

Sind beide Angaben da, ist die Georeferenzierung eine Transformation: Der Vermessungspartner misst den Ursprung und einen zweiten Punkt im amtlichen Netz ein, und das Modell wird verschoben und gedreht. Fehlen sie, fängst du beim Scan wieder an.

Das amtliche System: ETRS89/UTM und DHHN2016

Georeferenzierung heißt in Deutschland: Anschluss an zwei amtliche Bezugssysteme, eines für die Lage und eines für die Höhe.

Lage: ETRS89 mit UTM-Abbildung. ETRS89 ist das Europäische Terrestrische Referenzsystem 1989. Die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV) hat es 1991 als einheitliches Lagebezugssystem für Deutschland beschlossen. Weil die Erde gekrümmt ist und Pläne flach sind, wird ETRS89 mit der UTM-Abbildung in die Ebene gebracht. Deutschland liegt in den UTM-Zonen 32 und 33. Koordinaten bestehen aus Ostwert und Nordwert in Metern.

Höhe: DHHN2016 mit Normalhöhennull. Das Deutsche Haupthöhennetz 2016 ist das amtliche Höhenbezugssystem. Die AdV hat am 21. September 2016 die bundesweite Einführung beschlossen, bis zum 30. Juni 2017 haben die Länder es eingeführt. Die Höhenbezugsfläche heißt Normalhöhennull, kurz NHN. Höhen werden deshalb als „Höhe über NHN im DHHN2016" angegeben. Der Zusatz ist wichtig, weil auch das Vorgängersystem DHHN92 NHN-Höhen kannte.

Die Altlasten. Bestandsunterlagen aus den Jahrzehnten davor tragen andere Systeme. Lagekoordinaten oft nach Gauß-Krüger, einer älteren Abbildung mit schmaleren Meridianstreifen. Höhen oft im DHHN92 oder noch älter „über Normalnull", abgekürzt NN. Die Differenzen zwischen DHHN92 und DHHN2016 liegen im Zentimeterbereich und sind regional unterschiedlich. Zwischen den alten NN-Höhen und den NHN-Höhen des DHHN92 lagen die Unterschiede im Flachland bei Millimetern bis wenigen Zentimetern, im Gebirge deutlich darüber. Gauß-Krüger- und UTM-Koordinaten desselben Punkts sehen sich nicht einmal ähnlich, weil Bezugsmeridiane, Kennziffern und Maßstab verschieden sind.

Was das für dich heißt: Ein alter Lageplan mit Gauß-Krüger-Koordinaten und ein neues Modell in UTM passen nicht übereinander, ohne dass jemand transformiert. Und eine Höhe „über NN" aus einem Plan von 1985 ist keine Höhe über NHN im DHHN2016. Wer die Systeme mischt, baut Versätze ein, die im Plan niemand sieht und auf der Baustelle jeder merkt.

Die UTM-Falle: Koordinaten sind keine Maße

Hier liegt der Punkt, an dem auch erfahrene Planer stolpern. Die UTM-Abbildung projiziert die gekrümmte Erde auf eine Ebene. Das geht nicht ohne Verzerrung. Am Mittelmeridian jeder Zone gilt ein Maßstabsfaktor von 0,9996. Eine Strecke von einem Kilometer erscheint dort in UTM-Koordinaten 40 Zentimeter kürzer, als sie in der Natur ist. Mit dem Abstand zum Mittelmeridian nimmt die Verkürzung ab; etwa 180 Kilometer entfernt ist sie null, weiter außen werden Strecken länger abgebildet. Dazu kommt ein Anteil aus der Höhe des Geländes.

Für einen Lageplan ist das egal. Für ein Gebäude nicht. 40 Zentimeter auf einen Kilometer sind 4 Zentimeter auf 100 Meter Fassade. Das liegt außerhalb dessen, was im Bau als Toleranz durchgeht. Die Bayerische Vermessungsverwaltung schreibt dazu, dass die Streckenänderungen aus der UTM-Abbildung die im Bauwesen üblichen Toleranzen überschreiten und bei Planung und Bau berücksichtigt werden müssen. Für größere Vorhaben empfiehlt sie ein eigenes Baukoordinatensystem.

Die Konsequenz für dein Bestandsmodell: Das Bauwerk bleibt im Modell in wahren Maßen. Eine Wand, die 12,00 Meter lang ist, ist im Modell 12,00 Meter lang. Der amtliche Bezug wird über Versatz und Drehung angebunden: Das Modell bekommt einen Basispunkt mit amtlichen Koordinaten und einen Drehwinkel zur Nordrichtung. Wer stattdessen das ganze Modell in UTM-Koordinaten hineinskaliert, hat ein Modell, das auf dem Lageplan stimmt und auf der Baustelle 4 Zentimeter zu kurz ist.

Für dich als Planer heißt das: Frag nach, wie die Georeferenzierung im Modell umgesetzt ist. Die richtige Antwort lautet: wahre Maße im Modell, amtlicher Bezug über Basispunkt und Drehung.

Wie der Bezug ins Modell kommt

Der Weg hat drei Schritte, und an zwei davon sind Vermessungsingenieure beteiligt.

Schritt 1: Lage- und Höhennetz einrichten. Ein Vermessungspartner markiert Festpunkte am Gebäude, misst sie im amtlichen Netz ein und gleicht die Messung aus. In der Vermessungspraxis läuft der Anschluss heute meist über den Satellitenpositionierungsdienst SAPOS der Landesvermessung. Dessen Echtzeitdienst HEPS erreicht nach Angaben von Geobasis NRW eine Lagegenauigkeit von 1 bis 2 Zentimetern und eine Höhengenauigkeit von 2 bis 3 Zentimetern. Wo es genauer sein muss, kommen Nivellement und Anschluss an Höhenfestpunkte dazu. Welche Methode zum Einsatz kommt, entscheidet der Vermessungspartner nach Objekt und geforderter Genauigkeit. Bei SMART+AGILE heißt das Ergebnis Baustein Georeferenzierung: Abmarkung der Festpunkte, Netzmessung mit Ausgleichsrechnung, Anpassung an das amtliche Festpunktnetz in ETRS89 und DHHN2016. Die vermessungstechnische Arbeit vor Ort leisten wir in Zusammenarbeit mit Vermessungspartnern.

Schritt 2: Punktwolke und Modell verorten. Wir passen die registrierte Punktwolke über die Festpunkte in das amtliche System ein. Das 3D-Bestandsmodell, aus dem SMART+AGILE alle Datenpakete ableitet, übernimmt diesen Bezug. Das ist der Baustein Übernahme Georeferenzierung: Wir verorten das Modell lage- und höhenrichtig und prüfen abschließend, ob die Position plausibel ist. Weil Pläne, Flächen und IFC-Modell aus demselben Modell kommen, tragen sie den Bezug automatisch mit.

Schritt 3: Den Bezug in den Daten festschreiben. In CAD-Plänen steht der Bezug im Planstempel und in den Koordinaten der Achsen. Im IFC-Modell hat das Format seit der Version IFC4 eigene Stellen dafür: Die Klasse IfcMapConversion speichert Versatz und Drehung zwischen Modellursprung und amtlichem System, IfcProjectedCRS benennt das Koordinatenreferenzsystem, üblicherweise über den EPSG-Code. Die Fachwelt nennt diese vollständige Ausprägung Level of Georeferencing 50. Mit dem älteren IFC2x3 geht das nicht vollständig; dort lässt sich der Bezug nur behelfsweise ablegen, etwa über die geographische Lage des Grundstücks oder den Ursprung des Projektkoordinatensystems, ohne Angabe des Referenzsystems. Achte bei jedem Anbieter darauf, dass ein georeferenziertes Modell als IFC4 geliefert wird und die Kartenkonvertierung gesetzt ist.

Wer kein georeferenziertes Modell hat und später eines braucht, kommt mit dokumentiertem Ursprung und Nordrichtung ohne neuen Scan aus. Darum lohnt es sich, diese zwei Angaben in jedem Angebot einzufordern, auch wenn du den Baustein zunächst weglässt.

Was du jetzt hast

Du kannst die Frage aus dem Angebot beantworten. Muss dein Modell mit etwas außerhalb des Gebäudes zusammenpassen, brauchst du den amtlichen Bezug in ETRS89/UTM und DHHN2016. Bleibt das Vorhaben im Gebäude, reicht ein lokales System mit dokumentiertem Ursprung und Nordrichtung. In beiden Fällen bleibt das Bauwerk im Modell in wahren Maßen, der Bezug kommt über Basispunkt und Drehung.

Für Fragen zum Bauantrag, zum amtlichen Lageplan und zu den Anforderungen deines Bundeslands sind die Bauaufsicht und ein Öffentlich bestellter Vermessungsingenieur die richtigen Ansprechpartner. Dieser Artikel ordnet ein, er ersetzt keine Beratung im Einzelfall.

Wie das Aufmaß selbst abläuft, von der Erfassung bis zum Modell, liest du im Artikel zum Scan-to-BIM-Workflow. Welche Formate du am Ende in der Hand hältst, erklärt der Beitrag zu DWG, IFC, PDF und E57. Und wenn du ein Bestandsmodell als Planungsgrundlage brauchst, findest du die passenden Datenpakete auf der Seite Planen: das IFC-Modell für die BIM-Weiterverarbeitung, die CAD-Pläne für die klassische Planung. Der Baustein Georeferenzierung lässt sich zu jedem Datenpaket dazubuchen.