Session 5: Building Information Modelling - Eine Methode für Vermessungsingenieure!
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- Lena Breiner
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1 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Session 5: Building Information Modelling - Eine Methode für Vermessungsingenieure! Christian Clemen HTW Dresden, Fakultät Geoinformation 12. Juni 2014 Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
2 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Agenda 1 Projekt Partner Aufgaben Ergebnis 2 BIM-Methode Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC 3 Vermessung Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning 4 Ausblick Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
3 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis Projektpartner Projekt: Entwicklung geodätischer Methoden für das Facility Management von Werksgeländen BMB: Beiersdorf Manufacturing Berlin Abb. 1 Team 2014 ZAFT: Zentrum für Angewandte Forschung und Technologie e.v. 7 studentische Mitarbeiter Diplomarbeit: R. Ehrich (BIM& Laserscanning) Abb. 2 Team 2013 Revision 318 Bachelorarbeit: S. Sauer (BIM& Absteckung), S. Schnabel (Registrierung) 7. Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
4 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis Das Werksgelände Abb. 3 Das BMB-Werksgelände in Berlin-Charlottenburg Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
5 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis Digitale Bestandsdokumentation CAD-Modelle von Bauwerken sind die Grundlage der Planung und Kommunikation. Das Facility Management benötigt schnellen Zugriff auf technisch belastbare und aktuelle CAD-Modelle. Entscheidungsprozesse werden durch eine digitale Bestands-dokumentation beschleunigt. Das technische Erbe (z.b. alte Leitungen) soll bei der Planung von Baumaßnahmen berücksichtigt werden. Abb. 4 CAD Bestandspläne Abb. 5 Unterirdische Tankanlagen Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
6 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis Digitale Bestandsdokumentation - Aufgaben Phase 1 Semantische Homogenisierung des CAD-Bestandes nach Kostenstellen (DIN276) Digitalisierung des Werkskoordinatensystem Altdatenbestandes und Neuvermessung (Scannen, Referenzieren, des Außengeländes Konstruieren) Abb. 6 CAD Layer Abb. 8 Neuvermessung Abb. 7 analoger Bestand Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
7 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
8 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Partner Aufgaben Ergebnis Digitale Bestandsdokumentation - Aufgaben Phase 2 Innenraummodell 3D-Gebäudegeometrie Technische Gebäudeausrüstung (Strom, Beleuchtung, Kommunikation) Grundriss, Schnitt, Ansicht, Abwicklung Raumbuch, Stückliste Abb. 10 Zwischenergebnis- Phase 2 (BIM) Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
9 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC BIM-Methode BIM-Methode Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
10 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC BIM Building Information Modeling BIM [... ] ist eine Methode der durchgängigen Planung, Ausführung und Bewirtschaftung auf Basis von zumeist dreidimensionalen, bauteilorientierten Softwaresystemen über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes (Liebich 2011, S.45). Projektmanagement (Lebenszyklus, Gebäudemodell) Semantik (Bauteilmodellierung) Geometrie (Parametrische Modellierung) Datenaustausch (IFC) Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
11 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Gemeinsames Bauwerksmodell (a) Dateiaustausch (CAD) (b) Bauwerksmodell (BIM) Architecture Architecture Civil Structural Civil Structural Engineering Engineer Engineering Engineer Building Owner HVAC Owner Building Owner Shared Project Model HVAC Owner Facilities Lighting Facilities Lighting Manager Designer Manager Designer Construction Manager Construction Manager Abb. 11 Zusammenarbeit aller am Bau beteiligten Gewerke Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
12 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Gemeinsames Bauwerksmodell - Arbeitsweise Ziel Civil Engineering Architecture Structural Engineer Das Modell ist konsistent Die Sichten sind aktuell Building Owner Facilities Manager Shared Project Model Vermessungsingenieur HVAC Owner Arbeitsweise Check-in Vermessungsergebnisse Check-out Absteckungs- und Fortführungsunterlagen Construction Manager Abb. 12 Gemeinsames Bauwerksmodell Bedingung Redundanzfreie Objekmodellierung Manipulations- und Konsistenzregeln Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
13 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Zentrales Bauwerksmodell - Sichten Graphische Daten Alphanumerische Daten Spezialisierte Ausgabe Abb. 13 Schnitt Abb. 15 gbxml Abb. 14 Raumliste Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
14 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Semantik Semantik Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
15 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 mit CityGML, Fakultät Geoinformation, Technische Universität München Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
16 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. 18 Stütze Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
17 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
18 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
19 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Geometrie Geometrie Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
20 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
21 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. Die Informationsmittel (Körper, Fläche, Kante, Punkt bzw. Rasterkoordinate) können direkt genutzt werden Ein direkter Vergleich zwischen Vermessungsergebnis und Modellkoordinaten ist bei akkumulativen Volumenmodellen einfach möglich Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
22 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Volumenmodelle - generative (a) CSG (b) Sweep (c) Parametrisch Differenz Vereinigung \ U Abb. 25 Generative Volumenmodelle Informationsmittel sind geometrische Primitive und deren Verknüpfungen, nicht das Ergebnis der Modellierung Die Konstruktionshistorie ist unverzichtbarer Bestandteil des Modells [Pahl90] Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
23 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Parametrische Modellierung Fixierte Maße Abb. 26 Vorteile der Parametrischen Modellierung Benutzer ändert ein Maß Konflikt wird angezeigt Kohärenz zwischen Semantik und Geometrie Verknüpfung zu anderen Objekten (Topologie) Regelbasierte Änderung der Objekte Maßstabsabhängige Darstellung Nachteil: Beschränkung auf Parametermenge Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
24 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Industry Foundation Classes IFC Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
25 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC Bauwerksmodell - Datenaustausch - IFC Standard Industry Foundation Classes (IFC) Der offene BIM-Standard spezifiziert ein objektorientiertes Informationsmodell 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 500 Firmen IFC4: ISO Public Available Specification ISO/PAS Abb. 27 Logo der IFC (buildingsmart) Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
26 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Vermessung Vermessung Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
27 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Agenda 1 Projekt Partner Aufgaben Ergebnis 2 BIM-Methode Definition Projektmanagement Semantik Geometrie IFC 3 Vermessung Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning 4 Ausblick Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
28 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Sekundärdatenerfassung - analog Abb. 28 Gescannte Entwurfszeichnung und BIM Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
29 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Sekundärdatenerfassung - digital Abb. 29 BIM Konstruktion mit CAD als Digitalisierungsreferenz Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
30 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Handaufmaß Preiswert Voraussetzung Abb. 30 Disto (Bildquelle: Rechtwinklig Abstraktionsgrad 2-3cm BIM Konstruktion Maße sind Parameterwerte! Konsistenzregeln Vorgehen Sequentiell Hierarchisch (Raster, Ebenen) Abb. 31 Handaufmaß mit Feldriss: Vergleich CAD Datenbestand + FM Daten Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
31 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Tachymetrie 1 Codierte Polaraufnahme Einheitlicher Raumbezug Code (Fenster, Mauer... ) vermessungst. Auswertesoftware (außer DGM) 2 Zwangsbedingungen prüfen/ausgleichen Planarität (Punkte in einer Ebene) Orthogonalität (Wand, Decke) Abb. 32 Tachymeter (Bildquelle: 3 Ermittlung der (Bauteil-)Parameter Direkt aus Handaufmaß Berechnen aus Polaraufnahme (CAD) 4 Übergabe an BIM nicht automatisch Maße aus CAD, Abzeichnen Absteckung Autodesk Point Layout (...Leica) Tekla Strukture (...Trimble) Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
32 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Laserscanning Laserscanning Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
33 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
34 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Import von Punktwolken Abb. 34 Import von Punktwolken (2/4) - Schnitt als Digitalisierungsreferenz Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
35 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Import von Punktwolken Abb. 35 Import von Punktwolken (3/4) - Bauteilmodellierung (Sweep) Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
36 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Import von Punktwolken Abb. 36 Import von Punktwolken (4/4)- Bauteil Dach Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
37 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Sekundärdaten Handaufmaß und Tachymetrie Laserscanning Konstruktion in 2D-Scanneransicht 1 Scannen 2 Registrieren 3 2D-Ansicht 4 Geometrie 5 Semantik 6 Topologie Abb. 37 2D-Scanneransicht und Bauteilmodell sind verknüpft Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
38 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
39 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
40 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 Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
41 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung und Ausblick Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
42 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Neue Produkte - Vermessung IT-Dienstleistung GIS BIM BIM Services (Fortführung, On-demand Sichten) Bauen im Bestand BIM konforme Bestandsdokumentation (Grundlagenermittlung, Festpunkte, Lage und Höhenpläne) Objektstrukturierte Bauwerksmodelle in parametrischer Darstellung Bauausführung Absteckung (check-out, check-in) Vermessungstechnische Überwachung der Bauausführung Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
43 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Trends Arbeitsteilung Cloud Services für rechenintensive Aufgaben BIM-Server Viewer für den Kunden (3D-PDF, Buzzsaw) Spezialisierung Kollisions- und Bauprozessmodellierung (4D/5D) BIM-Kataloge von Herstellern und Zulieferer Fachanwendungen auf BIM Basis Vermessungssoftware wird an BIM angepasst Standard IFC4, Neue IFC Domänen Bessere IFC Unterstützung der kommerziellen Software Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
44 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Quellen Quellen Ehrich, R. (2013): Untersuchung zum geodätischen Einsatz von Autodesk Revit und VirtuSurv für die digitale Bestandsdokumentation von Gebäuden. Diplomarbeit an der Fakultät Geoinformation der HTW Dresden, unveröffentlicht, IFC (2014): HTML-Dokumentation der IFC2x Edition 3. URL: (Recherche ) Liebich, T. (2014); Schweer, C.-S.; Wernik S. (2011): Die Auswirkungen von Building Information Modeling (BIM) auf die Leistungsbilder und Vergütungsstruktur für Architekten und Ingenieure sowie auf die Vertragsgestaltung. Schlussbericht des Forschungsprojekt BIMHOAI. URL: (Recherche: ) 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 der ETH Zürich, Mitteilungen Nr. 68, Zürich. Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
45 Projekt BIM-Methode Vermessung Ausblick Kontakt Kontakt Prof. Dr. - Ing. Christian Clemen Fachgebiet CAD und Virtual Reality / Chair of CAD and Virtual Reality Fakultät Geoinformation/ Faculty of Geoinformation HTW Dresden/ Dresden University of Applied Sciences Friedrich-List-Platz 1 D Dresden Germany christian.clemen(an der)htw-dresden.de Revision Hamburger Forum für Geomatik 12. Juni / 45
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