2021-07-31
49
Информационная модель здания – это предназначенная для решения каких-либо задач организованная и структурированная информация об объекте, который̆ может находиться в стадии проектирования, эксплуатации, реконструкции или ликвидации.
В большинстве случаев возникает необходимость в установке нового современного оборудования или расширения производства. Создание информационных моделей объектов помогает решить проблему при отсутствии технической документации, либо при ее недостоверности о состоянии сооружения по причине снижения несущих способностей или прочностей конструкции.
Информационное моделирование существующих объектов является актуальным в наши дни. Большое количество зданий и сооружений были построены давно и из-за физического и морального износа, а также повышения требований к состоянию конструкций при эксплуатации, нуждаются в модернизации и проведении реконструкции.
Технология BIM (Building Information Modeling) охватывает геометрию объекта, пространственные отношения между элементами конструкций, географическую информацию, количества и свойства компонентов здания. Информационная модель, в отличие от предшествующего 3D-моделирования, представляет собой реальную модель. В BIM стена будет представлять собой не просто набор поверхностей, а единый объект с несколькими поверхностями, имеющий идентификацию данного объекта как стены, и храня в себе ее свойства, такие как характеристики материалов, стоимость и т.п. [2, 7]. Благодаря такой точной и детальной проработки появляется возможность производить анализ или расчет целиком всей модели [1].
Использование информационного моделирования имеет ряд преимуществ перед традиционным проектированием:
– изменять части конструкций зданий;
– проектировать переоснащение зданий новым инженерным оборудованием с целью повышения его эксплуатационных характеристик до требуемого уровня;
– производить отслеживание состояния зданий и сооружений для возможности своевременного принятия мер по реконструкции и реставрации;
– осуществлять правильную эксплуатацию существующих объектов.
Построение модели уже существующего объекта или сооружения еще не получило такого сильного распространения, как в новом строительстве, где данная технология имеет уже достаточно широкое развитие. Во многих развитых странах сейчас приоритетом является не постройка новых зданий, а восстановление уже имеющихся, поэтому следует ожидать, что данное направление в моделирование скоро начнет наиболее активно развиваться.
Для создания уже существующего здания нужно учитывать все нюансы, смоделировать объект надо не каким он должен быть, а таким, какой он является сейчас. Нужно максимально точно учитывать все возможные повреждения, износ конструкции, а также остаточные свойства материала.
Процесс создания информационной модели существующих зданий с использованием лазерных сканеров можно разделить на три основных этапа:
– сбор данных
– предварительная обработка данных
– моделирование объекта [6].
Сбор данных.
Для посторения BIM модели используют лазерное сканирование – это относительно молодое направление в области высокоточных измерений [3]. Благодаря объединению геодезических и фотограмметрических технологий получилось создать инновационный вид съемки – систему трехмерного лазерного наземного сканирования. Основной принцип данного метода заключается в измерение расстояний от прибора до точек объекта, а также фиксирование горизонтальных и вертикальных углов.
Полученное сканированием облако точек может быть слишком детальными, из-за чего могут возникнуть трудности при их последующей обработке. Метод лазерного сканирования позволяет определить координаты определенной точки в полевых условиях (при сканировании измеряются углы, по которым идет вычисление заданных точек). Затем посредством трехмерной визуализации в реальном времени можно на этапе полевых работ определить нерабочие зоны [4].
Предварительная обработка данных
Облака точек от каждого сканирования изначально находятся в локальной системе координат прибора. Затем все они должны быть переведены в общую- глобальную систему координат путем регистрации облаков точек. Несмотря на то, что уже имеются методы автоматической регистрации, на практике этот процесс все еще носит полуавтоматический характер. Приходится вручную идентифицировать среди всех полученных точек специальные метки [7].
Предварительная обработка данных для фильтрации, уменьшения шума и компенсации недостающих данных — это обязательная операция в моделировании уже имеющихся объектов. Для облаков имеющих очень высокую плотность точек может быть выполнена разбивка на более мелкие части, которые будут обработаны параллельно [5].
Далее данные могут быть преобразованы в поверхности, обычно в виде триангуляционной сетки. Этот действие выполняется как на уровне отдельного облака точек, так и для комбинированного облака точек.
Создание информационной модели
Эта стадия включает в себя 3 задачи:
– моделирование геометрии компонентов;
– присваивание категории объектов и свойств материалов компонентов;
– установление отношений между компонентами.
Порядок выполнения этих задач не является принципиальным, и они могут чередоваться [7].
Цель геометрического моделирования — это создание упрощенного представления компонентов строения путем подгонки геометрических примитивов к данным облака точек. Геометрические примитивы представляются отдельными поверхностями или объемными фигурами. Например, перегородка моделируется как плоскость, или прямоугольная коробка.
Более сложные поверхности (например-фигуры, выполненные с декоративной резьбой) скорее всего будут некорректно смоделированы обычными геометрическими примитивами - в таком случае используются различные методы моделирования. Такие сложные формы могут быть смоделированы непараметрически, с использованием триангуляционной сетки.
Так как для информационной̆ модели необходимы твердотельные формы, поверхности должны быть преобразованы в твердые тела.
Моделируемые компоненты делятся на категории. Стандартные категории: стены, крыши, плиты, балки и колонны. Также могут использоваться пользовательские категории, составляющиеся на основе индивидуальных потребностей̆ проекта [6].
Все компоненты при необходимости могут быть дополнены другими данными, такими как свойства материалов, ссылки на спецификации.
Также имеется необходимость в установлении связей между компонентами модели и между компонентами и пространством. Связи показывают какие объекты взаимодействуют и как.
В данной работе были рассмотрены преимущества технологии информационного моделирования и процесс создания информационной модели уже существующих зданий, а также его основные этапы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Егоров А. В., Черова Н. А., Мишаров С. И. Аналитическая модель в Autodesk Revit // Синергия наук. – 2017. – No12. – С. 739-753.
2. Киевская Е. И. Классификация атрибутов информационной модели строительных объектов // Наука и мир. – 2016. – No3. – С. 57-59.
3. Клепко К. Ю. Лазерное 3D сканирование // Университетская наука. – 2016. – No1. – С. 26-29.
4. Кошан Е. К. Возможности, преимущества и недостатки наземного лазерного сканирования // Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2017. – No1. – С 27-30.
5. Patraucean V., Armeni I., Nahangi M., Yeung J., Brilakis I., Haas C. State of research in automatic as-built modelling // Advanced Engineering Informatics. – 2015. – No2. – P. 162-171.
6 Sepasgozar S. M. E., Lim S., Shirowzhan S., Kim Y. M., Nadoushani Z. M. Utilisation of a new terrestrial scanner for reconstruction of as-built models: a comparative study // International Association for Automation and Robotics in Construction. – 2015. – No1. – P. 1-9.
7.TangP.,HuberD.,AkinciB., LipmanR.,LytleA. Automatic reconstruc- tion of as-built building information models from laser-scanned point clouds: a review of related techniques // Automation in construction. – 2010. – No7. – P. 829-843.
