5 DVW-Seminar Geodäsie-BIM Präsentation-Schaller...

Prof. Dr. Jörg SchallerEsri Deutschland Group GmbH

Prof. Schaller UmweltConsult GmbH (PSU)

161. DVW-Seminar Geodäsie und BIM13.06.2017, Hamburg

GEODESIGN: Die Interaktion von BIM und GIS anhand aktueller Projektbeispiele

Integration von BIM und GIS ‐ Jörg Schaller ‐ DVW‐Seminar Geodäsie & BIM, 13.06.2017, Hamburg

+ Das GeoDesign Konzept+ Das GIS Konzept+ Das BIM Konzept+ Die technische GIS und BIM Integration

+ Praxisbeispiele> 3D Autobahnausbau A99 München Nord und Umweltplanung> Baustellenmonitoring mit Drohnen> Morgenstadt / Smart City Köln - 3D Gebäudemodellierung, Visualisierung,

Gebäudeenergieszenarien und Ver- und Entsorgungsinfrastruktur

Inhalt

Integration von BIM und GIS ‐ Jörg Schaller ‐ DVW‐Seminar Geodäsie & BIM, 13.06.2017, Hamburg 3

Das GeoDesign Konzept

„GeoDesign ist eine Entwurfs – und Planungsmethode zur engen Verknüpfung von Designvorschlägen mit

Auswirkungssimulationen und Bewertungen im geographisch – räumlichen Kontext“

Michael Flaxman

Das GeoDesign KonzeptGeoDesign Anforderungen

+ 2D / 3D / 4D Geo-Referenz SystemKontext / Content

+ Attribut ManagementKontext / Content / Relationen

+ Topologie2D / 3D

+ Geo-räumlich- zeitliche Analyse2D / 3D / 4D

GIS Design Plan

Evaluation

Das GIS Konzept

Erhebung räumlicher Daten

EntscheidungsunterstützungBewertung / Alternativen

Visualisierung / ModellierungRäumliche Analyse

Datenmanagement

Realisierung / Monitoring

Planungsaufgabe

Das GIS Konzept für das Autobahnprojekt

Das BIM Konzept

Quelle: Borrmann et. al, 2015

Modeling

+ „BIM basiert auf der Idee einer durchgängigen Nutzung eines 3D digitalen CAD Gebäude – oder Infrastrukturmodells über den gesamten Lebenszyklus eines Ingenieur– oder Architekten-Bauwerkes – vom Entwurf, über die Planung und Ausführung bis zum Betrieb und Rückbau des Ingenieurbauwerkes“

Die BIM Projektphasen

Quelle: Borrmann et. al, 2015, Darstellung geändert

GIS und BIM Standards

Quelle: Hutsell & Bush, 2016

GIS/BIM Standardisierung – International

> buildingSMART> IFC-Road & IFC-Rail> IFC-Bridge> CityGML> OGC

BIM Standardisierung – Deutschland

> DIN-Arbeitsausschuss> VDI-Richtlinien 3805> ISO 16757> BIM-Leitfaden

Work in Progress

Das Geodesign Konzept – GIS und BIM Synopse

DesignBIM DesignArchitektur /

Ingenieurplanung

GeoGeoinformation

GISUmweltplanung

GeoDesign Konzept

“Kreativität ist die Synopsezwischen zwei normalerweisevoneinander unabhängigenDenkweisen”

Arthur Koestler

Beschreibung der UmweltHistorie und Ist-Zustand

Gestaltung der Umweltdurch Planung

Künftiger Zustandder Umwelt

GIS Design Plan

Evaluation

Das integrierte BIM und GIS GeoDesign Konzept

BIM Daten

GIS Daten

Daten-Auswahl,Extraktion

ETLDaten-

TransformationGIS

2D / 3D BIM / GIS

GeoDesignDatenbasen

Entwurfs-und

Projektbe-arbeitung

durch Planer

Ergeb-nisse

Feedback, Optimierung und Update

Projektplanungs- und Realisierungsphasen BIM Projektphasen Projektplanungs- und Realisierungsphasen BIM Projektphasen

GeoDesignDaten

Bewertung undPlanungs-

optimierung

Esri Interoperability

Die technische GIS und BIM IntegrationETL – FME Transformationen

Quelle: esri

FME Server

Die technische GIS und BIM IntegrationETL – FME Transformationen

1. Navigator: hierarchische Ansicht der Workspace-Objekte

2. Transformer Gallery: über 500 Transformatoren, um Funktionen zwischen den Quell- und Zieldaten umzustrukturieren

3. Canvas: grafische Workflow-Objekte und Verbindungen, die Daten und deren Transformationen repräsentieren

4. Translation Log: Details über die Workspace-Übersetzung

5. Hilfe: Hilfetext zum ausgewählten Objekt

5ESRI Interoperability Extension

Quelle: ArcGIS Help

Die BIM-GIS Technologie für Lifecycle Management & Analyse alysis

ETL-basierterWorkflow (FME)

Quelle: esri 2016

andereBIM

FME Revit Plug-in

Data Interoperability

Extension

Model Builder

Prozessautomatisierungs-

dokumentation (optional)

Prozessautomatisierungs-

dokumentation (optional) ArcGIS

Collector

ArcGIS Server

ArcGIS Pro

WebApp

BIM GISDaten

Schema Mapping und

Daten-Auswahl per

Schema Mapping und

Daten-Auswahl per

Data Interoperability Extension

CityGML, DAE, 3DS, CAD…

Die BIM-GIS Technologie für Lifecycle Management & Analyse

ETL-basierter Workflow (FME) Quelle: esri inc, 2016

Workflow-Dokumentation

Schnittstellen:+ RVT, IFC (Revit),

DWG, DWF, OKSTRA (AutoCAD + ProVI)

Eingesetzte CAD Software bei SSF:+ CARD/1 – Verkehrsplanung / Tiefbau

+ Autodesk Revit – Gebäudeplanung

+ iTWO – Baumanagement inkl. 5D-Planung

+ Autodesk Naviworks – Projekt- / Modellprüfung

+ MS-Project – Projektportfoliomanagement PPM

+ Solibri Model Viewer – Kollisionsprüfung

+ Solibri Model Checker – Modellprüfung

+ ProVI / AutoCAD Civil 3D – Verkehrs- und Infrastrukturplanungen

+ Esri ArcGIS Plattform – GIS Datenmanagement, Analyse und Kommunikation

BIM Datenaustauschformate

Quelle: SSF und PSU

BIM - Prozess der digitalen Planung

AIA Auftraggeber Informations-

Anforderungen

BAPBIM Ablauf-Plan

Leistungsphase n

Leistungsphase 2

Leistungsphase 1

Leistungsphase 0

M 1 M 2 M n Quelle: SSF und PSU

Die GIS und BIM Integrationsanforderungen

+ BIM- und GIS-Datenaustausch, Integration und Auswertung:

> Einfache Übergabe von BIM-Daten in die GIS-Umweltdatenbank mit dem ETL Prozess, Georeferenzierung

> Einrichtung einer Kommunikationsplattform für Planer und Stakeholder> Datenaustausch zwischen BIM- und GIS-Daten> Aufbau einer gemeinsam nutzbaren 2D- und 3D-Geodatenstruktur

für die beteiligten Ingenieur- und Umweltplaner sowie mit den Stakeholdern> Integration der BIM Höhenmodelle und Ingenieur Vermessungsdaten> Integrierte Umweltanalysen, Modellkoppelung und Wirkungsbilanzierung des

Bauwerkes in der Landschaft> Visualisierung des Bauwerks in der GIS-Umgebung

Integration von BIM und GIS ‐ Jörg Schaller ‐ DVW‐Seminar Geodäsie & BIM, 13.06.2017, Hamburg Schaller et al., 2016,

geändert nach Borrmann et al., 2015X

Integration von Ingenieur- und Umweltplanung im BIM/GIS Cycle

+ A99, achtstreifiger Ausbau AK München Nord bis AS HaarErsatzneubau des Bauwerks 27/1 über die Bahnstrecke 5556

+ Projektpartner: > PSU> SSF Ingenieure AG

+ Auftraggeber: Autobahndirektion Südbayern

BIM und GIS Integration am Beispiel eines BAB Ausbauprojektes

PRAXISBEISPIEL 1 – BIM Pilotprojekt BMVI

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektProjektgebiet

Quelle: ArcGIS Earth

Verlustfreier Import aus BIM in GIS Format

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektDatenkonvertierung

Export des BIM-Modells aus Revit im IFC-Format

Esri Data Interoperability

Extension

Die technische BIM und GIS IntegrationETL – FME Transformationen von BIM zu GIS

BIM und GIS Integration - BAB Ausbauprojekt

+ Die BIM und GIS Integration erlaubt:> Wirkungsanalysen, Eingriffsbilanzierung,

Umweltverträglichkeitsprüfung> Landschaftspflegerische Begleitplanung

und Ausführungsplanung> Natur- und Artenschutz-Erfordernisse> Landschaftspflegerische Ausgleichs- und

Ersatzmaßnahmen> Ökologische Bauüberwachung und

ökologisches Monitoring> 3D Visualisierungen, Simulation

Integration des Bauwerkes in das 3D-GIS-Geo- und Umweltdatenmodell

3D Visualisierung des Brückenbauwerks in der Landschaft

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektEingriffsbilanzierung Brücke (LBP)

Temporäre EingriffeTemporäre EingriffeTemporäre Eingriffe KompensationKompensationKompensation

Lage geplante Zufahrt

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektEingriffsbilanzierung Anschlussvarianten (LBP)

Anschluss Nord Anschluss Süd

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektEingriffsbilanzierung Anschlussvarianten (LBP)

Variante Nord

Variante Süd

AusgleichAusgleich

PlanungPlanung

BestandBestand

EingriffeEingriffe

permanent temporär permanent temporär

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektPrüfung des Rodungsplans an den ökologischen GIS-Daten

Termine aus BIM-BauablaufplanTermine aus BIM-BauablaufplanTermine aus BIM-Bauablaufplan

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektIntegration von Lärmausbreitungsmodellen

Filtering thenecessary CAD data /

parameters foremission and

immission calculation

Geodatabasecreation

Data processingAssigning attributes

Emission-and immission

calculation

Traffic noiseprocessing

using 3D-GIS

Extract–Transform–Load Automated 3D Import Re-Import

Quelle: Sebastian Freller

Integration von Lärmausbreitungsmodellen - Übersichtsworkflow

BuildingsDTM

CAD Data Sets

Filtering the data necessary for emission and immission

calculation

Geodata-

Geodatabase CreationProcessing, Assigning Attributes,

Informationsanreicherung

Emission and ImissionCalculation of Traffic Noise (and

Air Pollution)

3D Import

3D GIS

CAD Data Provision

Explanatory Reports

Plan Amendments

Building Directories

Automated Attribute ImportExtract, Transform, Load

Advanced Processing Public Participation Augmented/Virtual Reality Online Webscene Comparison of Scenarios Presentation video

Sonic Study(Möhler+Partner)

Validation

Data Provision PDF Documents

Traffic Forecast Report

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektIntegration von Lärmausbreitungsmodellen

PRAXISBEISPIEL 2 – Baustellenmonitoring mit UAV

Brückenbau Autobahn Anschlussbau

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektBaustellenmonitoring mit Quantum TRON & Esri Software Drone2Map

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektBaustellenmonitoring mit Quantum TRON

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektAuswertung mit Esri Drone2Map

+ Orthophotos+ Oberflächenmodelle+ Point Clouds+ 3D-Meshes+ Anwendungsszenarien

> Baufortschritt, Abrechnung> Profilanalyse > Einzelbaumextraktion> Messungen von Einzelobjekten, Belagstärke, etc.> Volumenberechnung> Monitoring von Massenabtrag und -auftrag

BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektAuswertung mit Esri Drone2Map

Software:Esri Drone2Map for ArcGIS

BIM und GIS Integration - BAB Ausbauprojekt Projektbearbeitungsteam

Jörg Schaller PSU j.schaller@psu-schaller.deJohannes Gnädinger PSU j.gnaedinger@psu-schaller.deSebastian Freller PSU s.freller@psu-schaller.deLeon Reith PSU l.reith@psu-schaller.deAmelie Zehndbauer PSU Amelie.Zehndbauer@web.deMichael Weizenegger SSF mweizenegger@ssf-ing.deDietrich Sundmacher SSF dsundmacher@ssf-ing.deCristina Mattos Esri Deutschland c.mattos@esri.deFlorian Seibel Quantum-Systems fseibel@quantum-systems.com

+ Projektbearbeitung:

Projektpartner:+ Stadt Köln+ Fraunhofer Institut – IAO Stuttgart+ Esri Deutschland Group + Prof. Schaller UmweltConsult (PSU)+ Obermeyer Planen + Beraten + 52oNorth

und andere Esri Partner…

3D-Modellierung mit Esri CityEngine für Smart CityMorgenstadt / Smart City Köln

PRAXISBEISPIEL 3 - Morgenstadt

+ 3D-GIS-Analysen und Darstellung von Entwicklungsszenarien im Kölner Stadtteil Mülheim Süd

+ Ziele:> Implementierung eines ganzheitlichen Ansatzes für eine nachhaltige Stadtentwicklung> Modernisierung des Stadtteils, inklusive Wohn-und Bürogebäude: Wie lassen sich nachhaltige und

smarte Technologien (Gebäude, Energie, Mobilität) in ein bestimmtes soziales Umfeld integrieren?> Darstellung des Ist-Zustandes sowie Modellierung der Entwicklungsszenarien

+ Web-Applikationen für die Smart City Köln:> Zukünftige Nutzung des 3D-Modells für vielfältige Aufgabenstellungen

(z.B. Städteplanung, Öffentlichkeitsbeteiligung, Energie-und Umweltbilanzen).

3D Ver- und Entsorgungsinfrastruktur Morgenstadt / Smart City Köln

Projektgebiet – Köln Mülheim Süd

Visualisierung

Visualisierung von Planungsalternativen

Morgenstadt / Smart City KölnArbeitsablauf

2D / 3D CAD BIM

CityEngine

Extension: Data Interoperability Extension: Data Interoperability

Design Entwürfe

BIM Integration

3D GIS Geodesign Datenbasis

3D Rendering

VIDEO: Übersicht

3D Modell Entwicklungsszenario mit CityEngine

Morgenstadt / Smart City KölnVisualisierung mit CityEngine und Lumenrt

3D Gebäudeenergieszenarien Arbeitsablauf

Prozedurale Modellierung der

Gebäude in CityEngine

Zuweisung von Werten aus

externen Quellen mittels Skript

Klassifizierung gemäß

Energieeffizienz-Schlüssel

3D Darstellung von Alternativen mittels Regel-

Switch

BEST („Building Energy Specification Table“)Für Gebäude in der Stegerwald Siedlung

Beinhaltet:+ Gebäudekategorie, Gebäudespezifikationen+ Informationen über das Lokalklima+ Energieeffizienz des Gebäudes

> Heizkosten> Beleuchtung> Warmwasser

+ Anteil von erneuerbaren Energiequellen (bspw. Photovoltaik)

Datenquelle Energiedaten am Beispiel Stegerwald Siedlung

3D Gebäudeenergieszenarien auf Basis der „Building Energy Specification Tables“ (BEST)

Ausgangsdaten: 2D / 3D CAD

Konvertierung von BIM / IFC ins

3D-GIS Format mit Esri

Data InteroperabilityExtension

Import in CityEngine Klassifizierung nach Objektart

3D Ver- und Entsorgungsinfrastruktur Arbeitsablauf

3D Ver- und EntsorgungsinfrastrukturBIM-Daten importiert in CityEnginePlanung einer neuen Fernwärmeleitung

BIM Daten in AutoCADImportiert in 3D GIS mit Attributen

3D Ver- und EntsorgungsinfrastrukturPlanung einer neuen Fernwärmeleitung

VIDEO:Bestand + Planung

(Nord)

Morgenstadt KölnProjektpartner und Projektbearbeitung (Auswahl)

Barbara Möhlendick Cologne - Department of Social Health and Environment barbara.moehlendick@stadt-koeln.deTill Scheu Cologne - City Planning Department till.scheu@stadt-koeln.deHeinrich Panner Cologne - City Planning Department heinrich.panner@stadt-koeln.deStephan Monreal Cologne - Drainage Services, AöR stephan.monreal@steb-koeln.delngo Schwerdorf Cologne - Drainage Services, AöR ingo.schwerdorf@steb-koeln.de

Jörg Schaller Esri Deutschland Group j.schaller@esri.deCristina Mattos Esri Deutschland Group c.mattos@esri.deÖzgür Ertac Esri Deutschland o.ertac@esri.de

Sebastian Freller PSU s.freller@psu-schaller.deLeon Reith PSU l.reith@psu-schaller.deHolm Seifert PSU h.seifert@psu-schaller.de

Arne de Wall 52oNorth a.dewall@52north.orgChristoph Stasch 52oNorth c.stasch@52north.org

Wolf Engelbach Fraunhofer IAO wolf.engelbach@iao.fraunhofer.deWilli Wendt Fraunhofer IAO willi.wendt@iao.fraunhofer.deMarta Bescansa Fraunhofer IAO / Univ. Stuttgart

Micha Köpfli n-Sphere micha.koepfli@n-sphere.chManuel Habermacher n-Sphere manuel.habermacher@n-sphere.chJan van Vliet n-Sphere jan.van.vliet@n-sphere.ch

Wolfhard Franken Obermeyer Planen + Beraten wolfhard.franken@opb.de

Die GIS und BIM IntegrationZusammenfassung

+ BIM- und GIS-Datenaustausch, Integration und Informationsbereitstellung:> Integration der BIM Daten in die 2D/3D-GIS Umgebungsdatenbank> Einfache Übergabe der BIM-Daten in die 3D-GIS Umwelt- und Planungsdatenbank> Bidirektionaler Datenaustausch zwischen BIM- und GIS-Daten> Integration der BIM Höhenmodelle und Vermessungsdaten> Integration der vorhandenen Geobasisdaten> Integration der BIM Bauwerksdaten im BIM-Cycle> Aufbau einer gemeinsam nutzbaren 2D- und 3D-Geodatenstruktur und Plattform

für die Kommunikation der Ingenieur- und Fachplaner und sonstigen Stakeholdern> Integrierte Analysen und Visualisierung des Bauwerkes und der jeweiligen Zustände in den

Projektphasen in der 3D-GIS Umgebung> Modellkopplung (z.B. Lärm, Überschwemmung, Energie, Leitungsnetze etc.) für Bürgerbeteiligung> Interaktive WEB-basierte Bürgerbeteiligung

Danke für Ihre Aufmerksamkeit !

Prof. Dr. Jörg Schaller

Esri Deutschland Group GmbHj.schaller@esri.de

+49 89 207-005-3831

Prof. Schaller UmweltConsult GmbH (PSU)j.schaller@psu-schaller.de

+49 89 360-40-320

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