5 DVW-Seminar Geodäsie-BIM Präsentation-Schaller V1web23.shm.wissner.com/sites/default/files/arbeitskreis/2/anhang/2017... · 3 Integration von BIM und GIS ‐Jörg Schaller ‐DVW‐Seminar

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

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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

2DGIS

3DGIS

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“

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Die BIM Projektphasen

Quelle: Borrmann et. al, 2015, Darstellung geändert

















GIS und BIM Standards

Quelle: Hutsell & Bush, 2016

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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

BIM

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

Tool


Die technische GIS und BIM IntegrationETL – FME Transformationen

Quelle: esri

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FME Server


Die technische GIS und BIM IntegrationETL – FME Transformationen

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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

1

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4

5ESRI Interoperability Extension

Quelle: ArcGIS Help


Die BIM-GIS Technologie für Lifecycle Management & Analyse alysis

ETL-basierterWorkflow (FME)

Quelle: esri 2016

REVIT

andereBIM

IFC

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

LOD !

Schema Mapping und

Daten-Auswahl per

LOD !

RVZ

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

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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

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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

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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

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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

VIDEO


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

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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

VIDEO

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

A99

BuildingsDTM

CAD Data Sets

Filtering the data necessary for emission and immission

calculation

base

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

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Brückenbau Autobahn Anschlussbau


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


BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektBaustellenmonitoring mit Quantum TRON

VIDEO


BIM und GIS Integration - BAB AusbauprojektAuswertung mit Esri Drone2Map

VIDEO

+ 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

VIDEO

Software:Esri Drone2Map for ArcGIS


BIM und GIS Integration - BAB Ausbauprojekt Projektbearbeitungsteam

Jörg Schaller PSU [email protected] Gnädinger PSU [email protected] Freller PSU [email protected] Reith PSU [email protected] Zehndbauer PSU [email protected] Weizenegger SSF [email protected] Sundmacher SSF [email protected] Mattos Esri Deutschland [email protected] Seibel Quantum-Systems [email protected]

+ Projektbearbeitung:

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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

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+ 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).

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3D Ver- und Entsorgungsinfrastruktur Morgenstadt / Smart City Köln


VIDEO

52

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)

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Datenquelle Energiedaten am Beispiel Stegerwald Siedlung


VIDEO

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

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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

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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 [email protected] Scheu Cologne - City Planning Department [email protected] Panner Cologne - City Planning Department [email protected] Monreal Cologne - Drainage Services, AöR [email protected] Schwerdorf Cologne - Drainage Services, AöR [email protected]

Jörg Schaller Esri Deutschland Group [email protected] Mattos Esri Deutschland Group [email protected]Özgür Ertac Esri Deutschland [email protected]

Sebastian Freller PSU [email protected] Reith PSU [email protected] Seifert PSU [email protected]

Arne de Wall 52oNorth [email protected] Stasch 52oNorth [email protected]

Wolf Engelbach Fraunhofer IAO [email protected] Wendt Fraunhofer IAO [email protected] Bescansa Fraunhofer IAO / Univ. Stuttgart

Micha Köpfli n-Sphere [email protected] Habermacher n-Sphere [email protected] van Vliet n-Sphere [email protected]

Wolfhard Franken Obermeyer Planen + Beraten [email protected]

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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 [email protected]

+49 89 207-005-3831

Prof. Schaller UmweltConsult GmbH (PSU)[email protected]

+49 89 360-40-320