BIM Scan

 

[1] 

Skaning Laserowy 3D jest już stałym elementem inwentaryzacji BIM. W ramach realizacji różnych projektów, projektanci natrafiają na niezliczoną ilość barier oraz nowych możliwości jakie daje ta technologia. W artykule - Metodologia skanowania do BIM stosowana w budynkach dziedzictwa [2] - Gustavo Rocha OrcID, Luís Mateus, Jorge Fernández i Victor Ferreira z 2020 roku, można dokładniej przeczytać o wdrażanych procesach i procedurach. Poniżej przedstawiam najważniejsze fragmenty:

Budynki zabytkowe mają zwykle złożoną (nieparametryczną) geometrię, która przekształca ich cyfryzację za pomocą konwencjonalnych metod w niedokładne i czasochłonne procesy. Jeśli chodzi o badanie i reprezentację aktywów historycznych, technologie teledetekcji odgrywają kluczową rolę w ostatnich kilku latach: skanowanie laserowe 3D i pomiary fotogrametryczne oszczędzają czas w terenie, a jednocześnie okazują się niezwykle dokładne w rejestrowaniu nieregularnych geometrii budynków. Jednak wydajna transformacja danych teledetekcyjnych w powykonawcze inteligentne modele parametryczne jest obecnie nierozwiązanym wyzwaniem. Pragmatyczna i zorganizowana metodologia modelowania informacji o budynkach historycznych (HBIM) jest niezbędna do uzyskania spójnego modelu, który może przynieść korzyści i zintegrować prace konserwatorskie i restauratorskie. Ten artykuł dotyczy tworzenia modelu HBIM zasobów dziedzictwa przy użyciu skanowania laserowego 3D i fotogrametrii. Nasze ustalenia ilustruje jedno studium przypadku: The Engine House Paços Reais w Lizbonie. W artykule opisano najpierw, jak i jakie środki należy podjąć, aby zaplanować dokładny proces skanowania do HBIM. Po drugie, opis kampanii badań teledetekcyjnych jest przeprowadzany odpowiednio i ma na celu uzyskanie wyników BIM, w tym procesu dopasowywania, czyszczenia i łączenia danych. Na koniec opisano fazę modelowania HBIM w oparciu o dane chmury punktów.

Tłumaczenie Dokumentu

W Europie 80% budynków zostało zbudowanych przed 1990 rokiem, a większość z nich nie ma modelu BIM, który można by uwzględnić w tej metodologii pracy. W takich przypadkach inżynieria odwrotna z wykorzystaniem procesów skanowania laserowego 3D i fotogrametrii staje się standardową procedurą [4]. Kiedy mamy do czynienia z budynkiem historycznym, należy dołożyć starań, aby uzyskać odpowiedni model, który może zaspokoić potrzeby metodologii modelowania informacji o budynku historycznym (HBIM). Często zdarza się, że termin BIM jest nadużywany, ponieważ często jest on powiązany z oprogramowaniem, a nie z procesem. BIM nie jest oprogramowaniem, ale zintegrowaną, opartą na współpracy metodologią skoncentrowaną na cyfrowym modelu budynku, który zawiera informacje potrzebne do zarządzania budynkiem w całym jego cyklu życia, od projektowania i budowy, po konserwację i zarządzanie po użytkowaniu.

Termin HBIM jest opisywany przez Murphy'ego [11] jako parametryczne rozwiązanie do generowania modeli, w którym elementy architektoniczne są reprezentowane nie tylko w ich geometrii, ale także w odpowiednich atrybutach historycznej bazy danych. Jest to zastosowanie metodologii BIM w zabytkowych budynkach historycznych i może mieć na celu monitorowanie stanu zachowania, zarządzanie dziedzictwem, konserwację prewencyjną, analizę opcji interwencji, planowanie konserwacji i restauracji, symulację budowy, gotowość na wypadek katastrofy i inne. 

W budynkach historycznych często występują ściany o niejednorodnych grubościach, odchyleniach i braku prostopadłości. Ściany nieortogonalne utrudniają pracę HBIM i należy zwrócić uwagę na ten aspekt, aby zdecydować, jakie podejście zostanie zastosowane. Maszynownia nie wykazywała dużych odchyleń ścian wewnętrznych, co pozwoliło na ortogonalne modelowanie tych elementów. Jednak jego zewnętrzny obwód nie był idealnie prostokątny. Jedna ze ścian wykazywała różnicę ponad 5 cm w swoim rzeczywistym położeniu od spodziewanego prostopadłego kąta. W tym przypadku, po zweryfikowaniu znacznego odchylenia, zdecydowano się na model ściany w jej rzeczywistym położeniu, z odpowiednim odchyleniem, aby zachować właściwości geometryczne zgodne z rzeczywistością. Ściany wykonano z odpowiednimi grubościami z dokładnością do 1 cm tolerancji. Postanowiono również oddzielić wykończenia zewnętrzne i wewnętrzne, umożliwiając na koniec procesu generowanie harmonogramu z liczbą wykończeń związanych z zastosowaniami zewnętrznymi lub wewnętrznymi. Model powstał w celu uniknięcia konfliktów i zderzeń pomiędzy elementami konstrukcyjnymi. Modelowanie zostało przeprowadzone przez jeden zespół, który miał pełną kontrolę nad tym, jak ma być wykonane aby uniknąć tych konfliktów. Interakcja podłóg, belek, ścian i innych elementów została starannie wykonana, aby zapewnić idealne skrzyżowanie i odzwierciedlić oryginalny budynek z dużą wiernością (Rysunek 9). Mimo to w niektórych punktach mieliśmy problemy z konfliktem, na przykład między kratownicami a ścianami i dachami. Stało się tak z powodu braku możliwości zbliżenia się do tych punktów, przez co pomiary najwyższych obszarów budynku były mniej dokładne.

Złożone elementy konstrukcyjne wymagają dokładnego i terminowego modelowania i analizowania. Cel ten popycha naukowców do poszukiwania zautomatyzowanych rozwiązań w generowaniu danych BIM. W ciągu ostatnich pięciu lat liczba publikacji z zakresu automatyzacji BIM wzrosła o około 400% (229 artykułów z lat 2014–2019 i 57 artykułów z lat 2009–2013, pobranych w serwisie SCOPUS przy użyciu słów kluczowych BIM i automatyzacja). Istnieje jednak rozdźwięk między praktykami branżowymi a badaczami, zwłaszcza w odniesieniu do kryteriów, którymi kieruje się wdrażanie BIM w budownictwie [38,39]. Wpływa to głównie na wdrażanie / integrację automatyzacji w rzeczywistych kontekstach niemodułowych. Złożone formy, liczne zmienne morfologiczne i typologiczne pozostają głównymi barierami w standaryzacji zautomatyzowanych rozwiązań w modelowaniu BIM. Istnieją jednak spore szanse na wzrost możliwości przetwarzania, a nowa wiedza w zakresie grafiki i wizji komputerowej przyniesie niezawodne standardowe rozwiązania w najbliższej przyszłości. W ramach automatyzacji dla BIM, modelowaniu topografii poświęcono wiele uwagi, a osiągnięcia naukowe zostały skutecznie wdrożone w rozwiązaniach komercyjnych. Topografia wokół budynku objętego studium przypadku miała kilka nachyleń i odkształceń, ale ręczne modelowanie nadal oznaczało nadmierną pracę i niedokładność. Aby uniknąć błędów i zaoszczędzić czas, zastosowano zewnętrzną wtyczkę zainstalowaną w programie Revit o nazwie „Scan Terrain”. Ta wtyczka umożliwia nam automatyczne tworzenie powierzchni topograficznej z chmury punktów. Użytkownicy mogą zdefiniować wielkość uprawy w chmurze, odległość między utworzonymi punktami oraz limit wysokości punktów, które będą znajdować się na jej powierzchni. W ten sposób powierzchnia topograficzna może zostać utworzona w ciągu kilku sekund, niemniej jednak konieczne jest przeprowadzenie oględzin i korekty niektórych punktów, które mogły zostać utworzone nieprawidłowo. Algorytm wtyczki może identyfikować poziome powierzchnie i unikać pionowych elementów, takich jak ściany i meble, ale niektóre elementy, takie jak stopnie, podłogi i rośliny, nadal mogą być mylone z topografią. Brak regularności w chmurze punktów, obecność obszarów, które nie zostały dobrze uchwycone przez skan oraz roślinność do połowy wysokości również zakłócały prawidłowe działanie wtyczki. Dlatego, aby uzyskać najlepsze wyniki, wymagane jest wstępne czyszczenie chmury punktów, a po utworzeniu topografii wymagane są ręczne korekty. Mimo to metoda ta okazuje się bardzo skuteczna w dostarczaniu modelu o wysokiej jakości i dokładności oraz oszczędzaniu czasu modelowania.

Proponowany przepływ pracy (Rysunek 16) (Tabela 1) polegał na stworzeniu modelu BIM, który jest przygotowany do zwiększenia poziomu szczegółowości, jeśli zajdzie taka potrzeba w przyszłości. Niektóre elementy zamodelowano bardziej szczegółowo, osiągając LOD 350 (kratownice, drzwi i okna), podczas gdy inne pozostały na LOD 300 (ściany i podłogi). Wynikało to z braku możliwości sprawdzenia materiałów stanowiących rdzeń niektórych elementów. W ten sposób ich model ograniczał się do wymiarów, rozmiaru, położenia, orientacji i materiałów wykończeniowych, ale bez rozróżnienia między warstwami wewnętrznymi. Ostateczny model, poza geometryczną rekonstrukcją budynku, zawiera wszystkie elementy sklasyfikowane zgodnie z jego przeznaczeniem, wraz z materiałami wykończeniowymi oraz elementami konstrukcyjnymi i wsporczymi w miarę możliwości. Model BIM nie jest statyczny; LOD można zwiększyć, aktualizując informacje geometryczne i niegeometryczne (takie jak właściwości fizyczne i materiałowe, koszty, producenci, skład i inne) w dowolnym momencie.

Źródła:

[1] pixabay.com; autor: MarkusChrist

[2] Metodologia skanowania do BIM stosowana w budynkach dziedzictwa - Gustavo Rocha OrcID, Luís Mateus †, Jorge Fernández † i Victor Ferreira † CIAUD, Lizbońska Szkoła Architektury, Uniwersytet Lizboński, 1349-063 Lizbona, Portugalia * Autor do którego korespondencja powinna być adresowana † Ci autorzy w równym stopniu przyczynili się do powstania tej pracy Dziedzictwo 2020,  https://www.google.com/url?q=https%3A%2F%2Fwww.mdpi.com%2F2571-9408%2F3%2F1%2F4%2Fpdf&sa=D&sntz=1&usg=AFQjCNHGuCtSTWefVujF_0fNNUqFFv37dg