Session 5: Building Information Modelling - Eine Methode...

Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick

Session 5: Building Information Modelling -Eine Methode für Vermessungsingenieure!

Christian Clemen

HTW Dresden, Fakultät Geoinformation

12. Juni 2014

Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 1 / 45


Agenda

1 ProjektPartnerAufgabenErgebnis

2 BIM-MethodeDefinitionProjektmanagementSemantikGeometrieIFC

3 VermessungSekundärdatenHandaufmaß und TachymetrieLaserscanning

4 Ausblick


Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis

Projektpartner

Abb. 1 Team 2014

Abb. 2 Team 2013

Projekt: Entwicklung geodätischer Methodenfür das Facility Management vonWerksgeländen

BMB: Beiersdorf Manufacturing Berlin

ZAFT: Zentrum für AngewandteForschung und Technologie e.V.

7 studentische Mitarbeiter

Diplomarbeit: R. Ehrich (BIM&Laserscanning)

Bachelorarbeit: S. Sauer (BIM&Absteckung), S. Schnabel(Registrierung)



Das Werksgelände

Abb. 3 Das BMB-Werksgelände in Berlin-Charlottenburg



Digitale Bestandsdokumentation

CAD-Modelle von Bauwerken sind dieGrundlage der Planung undKommunikation.

Das Facility Management benötigtschnellen Zugriff auf technischbelastbare und aktuelle CAD-Modelle.Entscheidungsprozesse werden durcheine digitale Bestands-dokumentationbeschleunigt.

Das technische Erbe (z.B. alteLeitungen) soll bei der Planung vonBaumaßnahmen berücksichtigt werden.

Abb. 4 CAD Bestandspläne

Abb. 5 Unterirdische Tankanlagen



Digitale Bestandsdokumentation - Aufgaben Phase 1

SemantischeHomogenisierung desCAD-Bestandes nachKostenstellen (DIN276)

Abb. 6 CAD Layer

Digitalisierung desAltdatenbestandes(Scannen, Referenzieren,Konstruieren)

Abb. 7 analoger Bestand

Werkskoordinatensystemund Neuvermessungdes Außengeländes

Abb. 8 Neuvermessung



Digitale Bestandsdokumentation - Ergebnis Phase 1

1 Einheitlicher Zugriff über eine Software (AutoCAD)2 Unterirdische Behälter/Leitungen sind geometrisch exakt

lokalisierbar

1

2

Abb. 9 Ergebnis - Phase 1 (CAD)



Digitale Bestandsdokumentation - Aufgaben Phase 2

Innenraummodell3D-GebäudegeometrieTechnische Gebäudeausrüstung (Strom, Beleuchtung,Kommunikation)

Grundriss, Schnitt, Ansicht, AbwicklungRaumbuch, Stückliste

Abb. 10 Zwischenergebnis- Phase 2 (BIM)


Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC

BIM-Methode

BIM-Methode



BIM

Building Information Modeling

BIM „[. . . ] ist eine Methode der durchgängigen Planung, Ausführungund Bewirtschaftung auf Basis von zumeist dreidimensionalen,bauteilorientierten Softwaresystemen über den gesamtenLebenszyklus eines Gebäudes“ (Liebich 2011, S.45).

Projektmanagement (Lebenszyklus, Gebäudemodell)

Semantik (Bauteilmodellierung)

Geometrie (Parametrische Modellierung)

Datenaustausch (IFC)



Gemeinsames Bauwerksmodell

(a) Dateiaustausch (CAD)

Architecture

Construction

Manager

HVAC

Owner

Building

Owner

Civil

Engineering

Structural

Engineer

Lighting

Designer

Facilities

Manager

(b) Bauwerksmodell (BIM)

Architecture

Construction

Manager

HVAC

Owner

Building

Owner

Civil

Engineering

Structural

Engineer

Lighting

Designer

Facilities

Manager

Shared

Project

Model

Abb. 11 Zusammenarbeit aller am Bau beteiligten Gewerke



Gemeinsames Bauwerksmodell - Arbeitsweise

Architecture

Construction

Manager

HVAC

Owner

Building

Owner

Civil

Engineering

Structural

Engineer

Vermessungs-

ingenieurFacilities

Manager

Shared

Project

Model

Abb. 12 Gemeinsames Bauwerksmodell

Ziel

Das Modell ist konsistentDie Sichten sind aktuell

Arbeitsweise

Check-in VermessungsergebnisseCheck-out Absteckungs- undFortführungsunterlagen

BedingungRedundanzfreie ObjekmodellierungManipulations- und Konsistenzregeln



Zentrales Bauwerksmodell - Sichten

Graphische Daten

Abb. 13 Schnitt

AlphanumerischeDaten

Abb. 14 Raumliste

SpezialisierteAusgabe

Abb. 15 gbXML



Semantik

Semantik



Semantik

Abb. 16 Die visuelle Erscheinung ist nur die halbe Wahrheit

nach: Robert Kaden und Prof. Thomas H. Kolbe: Vorlesungsskript, Semantische 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle mitCityGML, Fakultät Geoinformation, Technische Universität München



Semantik am Beispiel Autodesk Revit

Abb. 17 Beispiel: Spezialisierungsbeziehung für eine Stütze in Autodesk Revit

Abb. 18Stütze




Abb. 19 Bauteil, Eigenschaften und Beziehungen in Autodesk Revit




Abb. 20 Elemente in Autodesk Revit (Modell, Ansicht, Bezug)



Geometrie

Geometrie



Dreidimensionale Modelltypen - Übersicht

Abb. 21 Drahtgittermodell (1d) Abb. 22 Flächenmodell (2d)Abb. 23 Körpermodell (3d)



Volumenmodelle - akkumulative

(a) Randflächenmodell (b) Zellmodell (c) Octree

Abb. 24 Akkumulative Volumenmodelle (Bildquelle [Streilein99])

3D-Modelle ohne Konstruktionsvorschrift. DieInformationsmittel (Körper, Fläche, Kante, Punkt bzw.Rasterkoordinate) können direkt genutzt werden

Ein direkter Vergleich zwischen Vermessungsergebnis undModellkoordinaten ist bei akkumulativen Volumenmodelleneinfach möglich



Volumenmodelle - generative

(a) CSG

\

U

Vereinigung

Differenz

(b) Sweep (c) Parametrisch

Abb. 25 Generative Volumenmodelle

Informationsmittel sind geometrische Primitive und derenVerknüpfungen, nicht das Ergebnis der Modellierung

Die Konstruktionshistorie ist unverzichtbarer Bestandteil desModells [Pahl90]



Parametrische Modellierung

Benutzer ändert ein

Maß

Fixierte Maße

Konflikt wird

angezeigt

Abb. 26 Vorteile der Parametrischen Modellierung

Kohärenz zwischen Semantikund Geometrie

Verknüpfung zu anderenObjekten (Topologie)

Regelbasierte Änderung derObjekte

Maßstabsabhängige Darstellung

Nachteil: Beschränkung aufParametermenge



Industry Foundation Classes

IFC



Bauwerksmodell - Datenaustausch - IFC Standard

Industry Foundation Classes (IFC)

Der offene BIM-Standard spezifiziert ein objektorientiertesInformationsmodell für die Beschreibung eines Gebäudes [IFC14]

Die International Alliance for Interoperability(IAI) leitet den Entwurf des Datenmodells

Software-Firmen, Berufsverbände,akademische Einrichtungen, Behörden. . .

in sehr viel Ländern (USA, Skandinavien,Singapur), Beteiligung von mehr als 500Firmen

IFC4: ISO Public Available SpecificationISO/PAS 16739

Abb. 27 Logo der IFC(buildingSMART)


Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning

Vermessung

Vermessung



Agenda

1 ProjektPartnerAufgabenErgebnis

2 BIM-MethodeDefinitionProjektmanagementSemantikGeometrieIFC

3 VermessungSekundärdatenHandaufmaß und TachymetrieLaserscanning

4 Ausblick



Sekundärdatenerfassung - analog

Abb. 28 Gescannte Entwurfszeichnung und BIM



Sekundärdatenerfassung - digital

Abb. 29 BIM Konstruktion mit CAD als Digitalisierungsreferenz



Handaufmaß

Abb. 30 Disto (Bildquelle:www.leicageosystems.de)

Abb. 31 Handaufmaß mit Feldriss: VergleichCAD Datenbestand + FM Daten

PreiswertVoraussetzung

RechtwinkligAbstraktionsgrad 2-3cm

BIM KonstruktionMaße sind Parameterwerte!Konsistenzregeln

VorgehenSequentiellHierarchisch (Raster, Ebenen)



Tachymetrie

1 Codierte Polaraufnahme

Einheitlicher RaumbezugCode (Fenster, Mauer . . . )vermessungst. Auswertesoftware(außer DGM)

2 Zwangsbedingungen prüfen/ausgleichen

Planarität (Punkte in einer Ebene)Orthogonalität (Wand, Decke)

3 Ermittlung der (Bauteil-)Parameter

Direkt aus HandaufmaßBerechnen aus Polaraufnahme (CAD)

4 Übergabe an BIM

nicht automatischMaße aus CAD, Abzeichnen

Abb. 32 Tachymeter (Bildquelle:www.trimble.de)

AbsteckungAutodesk PointLayout (...Leica)Tekla Strukture(...Trimble)



Laserscanning

Laserscanning



Import von Punktwolken

Abb. 33 Import von Punktwolken (1/4) - BIM und Punktwolke im gleichen Koordinatensystem




Abb. 34 Import von Punktwolken (2/4) - Schnitt als Digitalisierungsreferenz




Abb. 35 Import von Punktwolken (3/4) - Bauteilmodellierung (Sweep)




Abb. 36 Import von Punktwolken (4/4)- Bauteil Dach



Konstruktion in 2D-Scanneransicht

Abb. 37 2D-Scanneransicht und Bauteilmodell sind verknüpft

1 Scannen

2 Registrieren

3 2D-Ansicht

4 Geometrie

5 Semantik

6 Topologie




Abb. 38 Konstruktion: VirtuSurv vermittelt zwischen Punktgeometrie und parametrisierter Darstellung im BIM (Revit)[Ehrich,2013]




Abb. 39 Konstruktion einer Wandöffnung mit VirtuSurv und AutoDesk Revit [Ehrich,2013]



Konstruktion in Scanneransicht

Abb. 40 Familieneditor: Gescannte Stütze als Digitalisierungsreferenz für den neuen Typ [Ehrich,2013]



Zusammenfassung und Ausblick

Zusammenfassung undAusblick



Neue Produkte - Vermessung

IT-Dienstleistung

GIS ↔ BIMBIM Services (Fortführung, On-demand Sichten)

Bauen im Bestand

BIM konforme Bestandsdokumentation (Grundlagenermittlung,Festpunkte, Lage und Höhenpläne)Objektstrukturierte Bauwerksmodelle in parametrischerDarstellung

Bauausführung

Absteckung (check-out, check-in)Vermessungstechnische Überwachung der Bauausführung



Trends

ArbeitsteilungCloud Services für rechenintensive AufgabenBIM-ServerViewer für den Kunden (3D-PDF, Buzzsaw)

SpezialisierungKollisions- und Bauprozessmodellierung (4D/5D)BIM-Kataloge von Herstellern und ZuliefererFachanwendungen auf BIM BasisVermessungssoftware wird an BIM angepasst

StandardIFC4, Neue IFC DomänenBessere IFC Unterstützung der kommerziellen Software



Quellen

Quellen

Ehrich, R. (2013): Untersuchung zum geodätischen Einsatz von Autodesk Revit und VirtuSurv für die digitaleBestandsdokumentation von Gebäuden. Diplomarbeit an der Fakultät Geoinformation der HTW Dresden,unveröffentlicht, 2013.

IFC (2014): HTML-Dokumentation der IFC2x Edition 3. URL:http://www.buildingsmart-tech.org/ifc/IFC2x3/TC1/html/index.htm (Recherche 10.06.2014)

Liebich, T. (2014); Schweer, C.-S.; Wernik S. (2011): Die Auswirkungen von Building Information Modeling (BIM) auf dieLeistungsbilder und Vergütungsstruktur für Architekten und Ingenieure sowie auf die Vertragsgestaltung. Schlussberichtdes Forschungsprojekt BIMHOAI. URL: http://www.irbnet.de/daten/baufo/20118035383/Endbericht.pdf (Recherche:10.06.2014)

Pahl, G. (1990): Konstruieren mit 3D-CAD Systemen – Grundlagen, Arbeitstechnik, Anwendung. Springer-Verlag. Berlin

Streilein, A. (1999): Digitale Photogrammetrie und CAAD. Dissertation, Institut für Geodäsie und Photogrammetrie derETH Zürich, Mitteilungen Nr. 68, Zürich.



Kontakt

Kontakt

Prof. Dr. - Ing. Christian Clemen

Fachgebiet CAD und Virtual Reality / Chair of CAD and Virtual RealityFakultät Geoinformation/ Faculty of GeoinformationHTW Dresden/ Dresden University of Applied Sciences

Friedrich-List-Platz 1D-01069 DresdenGermany

christian.clemen(an der)htw-dresden.de


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