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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
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick
Agenda
1 ProjektPartnerAufgabenErgebnis
2 BIM-MethodeDefinitionProjektmanagementSemantikGeometrieIFC
3 VermessungSekundärdatenHandaufmaß und TachymetrieLaserscanning
4 Ausblick
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 2 / 45
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)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 3 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis
Das Werksgelände
Abb. 3 Das BMB-Werksgelände in Berlin-Charlottenburg
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 4 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 5 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 6 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis
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)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 7 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis
Digitale Bestandsdokumentation - Aufgaben Phase 2
Innenraummodell3D-GebäudegeometrieTechnische Gebäudeausrüstung (Strom, Beleuchtung,Kommunikation)
Grundriss, Schnitt, Ansicht, AbwicklungRaumbuch, Stückliste
Abb. 10 Zwischenergebnis- Phase 2 (BIM)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 8 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
BIM-Methode
BIM-Methode
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 9 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
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)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 10 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie 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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 11 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 12 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Zentrales Bauwerksmodell - Sichten
Graphische Daten
Abb. 13 Schnitt
AlphanumerischeDaten
Abb. 14 Raumliste
SpezialisierteAusgabe
Abb. 15 gbXML
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 13 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Semantik
Semantik
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 14 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 15 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Semantik am Beispiel Autodesk Revit
Abb. 17 Beispiel: Spezialisierungsbeziehung für eine Stütze in Autodesk Revit
Abb. 18Stütze
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 16 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Semantik am Beispiel Autodesk Revit
Abb. 19 Bauteil, Eigenschaften und Beziehungen in Autodesk Revit
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 17 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Semantik am Beispiel Autodesk Revit
Abb. 20 Elemente in Autodesk Revit (Modell, Ansicht, Bezug)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 18 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Geometrie
Geometrie
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 19 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Dreidimensionale Modelltypen - Übersicht
Abb. 21 Drahtgittermodell (1d) Abb. 22 Flächenmodell (2d)Abb. 23 Körpermodell (3d)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 20 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 21 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
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]
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 22 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 23 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC
Industry Foundation Classes
IFC
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 24 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie 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)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 25 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Vermessung
Vermessung
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 26 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Agenda
1 ProjektPartnerAufgabenErgebnis
2 BIM-MethodeDefinitionProjektmanagementSemantikGeometrieIFC
3 VermessungSekundärdatenHandaufmaß und TachymetrieLaserscanning
4 Ausblick
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 27 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Sekundärdatenerfassung - analog
Abb. 28 Gescannte Entwurfszeichnung und BIM
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 28 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Sekundärdatenerfassung - digital
Abb. 29 BIM Konstruktion mit CAD als Digitalisierungsreferenz
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 29 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
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)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 30 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
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)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 31 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Laserscanning
Laserscanning
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 32 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Import von Punktwolken
Abb. 33 Import von Punktwolken (1/4) - BIM und Punktwolke im gleichen Koordinatensystem
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 33 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Import von Punktwolken
Abb. 34 Import von Punktwolken (2/4) - Schnitt als Digitalisierungsreferenz
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 34 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Import von Punktwolken
Abb. 35 Import von Punktwolken (3/4) - Bauteilmodellierung (Sweep)
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 35 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Import von Punktwolken
Abb. 36 Import von Punktwolken (4/4)- Bauteil Dach
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 36 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 37 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Konstruktion in 2D-Scanneransicht
Abb. 38 Konstruktion: VirtuSurv vermittelt zwischen Punktgeometrie und parametrisierter Darstellung im BIM (Revit)[Ehrich,2013]
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 38 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Konstruktion in 2D-Scanneransicht
Abb. 39 Konstruktion einer Wandöffnung mit VirtuSurv und AutoDesk Revit [Ehrich,2013]
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 39 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning
Konstruktion in Scanneransicht
Abb. 40 Familieneditor: Gescannte Stütze als Digitalisierungsreferenz für den neuen Typ [Ehrich,2013]
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 40 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick
Zusammenfassung und Ausblick
Zusammenfassung undAusblick
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 41 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 42 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 43 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick
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.
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 44 / 45
Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick
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
Revision 318 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni 2014 45 / 45