5 huyền thoại và 5 thực tế của tích hợp BIM - GIS

Chris Andrews đã viết một bài báo có giá trị vào một thời điểm thú vị, khi ESRI và AutoDesk đang tìm cách mang tính đơn giản của GIS vào kết cấu thiết kế nhằm cố gắng hiện thực hóa BIM như một tiêu chuẩn trong các quy trình kỹ thuật, kiến ​​trúc và xây dựng. Mặc dù bài viết lấy quan điểm của hai công ty này nhưng đó là một quan điểm thú vị, mặc dù nó không nhất thiết trùng với chiến lược của các hãng loa khác trên thị trường như Tekla (Trimble), Geomedia (Hexagon) và Imodel. js (Bentley). Chúng tôi biết rằng một số vị trí trước BIM là “một CAD tương thích với GIS” hoặc “một GIS thích ứng với CAD”.

Một chút lịch sử ...

Trong những năm 80 và 90, các công nghệ CAD và GIS nổi lên như những lựa chọn thay thế cạnh tranh cho các chuyên gia cần làm việc với thông tin không gian, được xử lý chủ yếu qua giấy. Trong thời đại đó, sự tinh vi của phần mềm và năng lực của phần cứng đã giới hạn phạm vi của những gì có thể thực hiện với công nghệ máy tính hỗ trợ, cho cả việc soạn thảo và phân tích bản đồ. CAD và GIS dường như là các phiên bản chồng chéo của các công cụ máy tính để làm việc với hình học và dữ liệu tạo ra tài liệu giấy.

Khi phần mềm và phần cứng ngày càng trở nên tiên tiến và tinh vi hơn, chúng ta đã thấy sự chuyên môn hóa của tất cả các công nghệ xung quanh chúng ta, bao gồm CAD và GIS, cũng như con đường dẫn đến quy trình làm việc hoàn toàn kỹ thuật số (còn gọi là “số hóa”). Công nghệ CAD ban đầu tập trung vào việc tự động hóa các tác vụ từ bản vẽ thủ công. Xây dựng mô hình thông tin (BIM), một quy trình để đạt được hiệu quả tốt hơn trong quá trình thiết kế và xây dựng, đã dần dần đẩy các công cụ thiết kế BIM và CAD ra khỏi việc tạo bản vẽ và hướng tới các mô hình kỹ thuật số thông minh của tài sản trong thế giới thực. Các mô hình được tạo ra trong quy trình thiết kế BIM hiện đại đủ tinh vi để mô phỏng quá trình xây dựng, tìm ra các khiếm khuyết sớm trong thiết kế và tạo ra các ước tính chính xác cao — ví dụ: để tuân thủ ngân sách đối với các dự án thay đổi động.

GIS cũng đã phân biệt và tăng cường khả năng của mình theo thời gian. Giờ đây, GIS có thể xử lý hàng tỷ sự kiện, từ cảm biến trực tiếp, thực hiện trực quan hóa từ petabyte mô hình 3D và hình ảnh sang trình duyệt hoặc điện thoại di động và thực hiện các phân tích dự đoán, phức tạp và tỷ lệ trên nhiều nút xử lý rải rác trong đám mây Bản đồ, bắt đầu như một công cụ phân tích trên giấy, đã được chuyển thành bảng điều khiển hoặc cổng thông tin liên lạc để tổng hợp các phân tích phức tạp theo cách có thể hiểu được của con người.

Để tận dụng tiềm năng đầy đủ của các quy trình công việc tích hợp giữa BIM và GIS, quan trọng đối với các lĩnh vực như Thành phố thông minh và Kỹ thuật số hóa, chúng ta phải xem xét cách hai thế giới này có thể vượt qua cạnh tranh trong ngành và tiến tới quy trình công việc hoàn thành số hóa, điều này sẽ cho phép chúng ta ngắt kết nối với các quy trình giấy của một trăm năm qua.

Quan niệm: BIM là dành cho ...

Trong cộng đồng GIS, một trong những điều phổ biến nhất tôi thấy và nghe là các định nghĩa BIM dựa trên sự hiểu biết bên ngoài về thế giới BIM. Tôi thường nghe rằng BIM là dành cho quản trị, trực quan hóa, mô hình 3D hoặc nó chỉ dành cho các tòa nhà, ví dụ. Thật không may, không ai trong số này thực sự là BIM được sử dụng cho mục đích gì, mặc dù nó có thể mở rộng hoặc cho phép một số khả năng hoặc chức năng này.

Về cơ bản, BIM là một quy trình nhằm tiết kiệm thời gian và tiền bạc, đồng thời đạt được kết quả đáng tin cậy cao trong quá trình thiết kế và xây dựng. Mô hình 3D được tạo ra trong quá trình thiết kế BIM là sản phẩm phụ của nhu cầu phối hợp một thiết kế cụ thể, nắm bắt cấu trúc nguyên trạng, để đánh giá chi phí phá dỡ hoặc cung cấp hồ sơ pháp lý hoặc hợp đồng về những thay đổi đối với tài sản vật chất. . Hình dung có thể là một phần của quá trình, vì nó giúp con người hiểu được động lực, đặc điểm và tính thẩm mỹ của một thiết kế được đề xuất.

Như tôi đã học cách đây rất lâu tại Autodesk, chữ 'B' trong BIM là viết tắt của 'Build, động từ' không phải 'Building, danh từ'. Autodesk, Bentley và các nhà cung cấp khác đã làm việc với ngành công nghiệp để truyền tải các khái niệm về quy trình BIM, trong các lĩnh vực như đường sắt, đường bộ và đường cao tốc, tiện ích và viễn thông. Bất kỳ cơ quan hoặc tổ chức nào, quản lý và xây dựng tài sản vật chất cố định, đều có lợi ích trong việc đảm bảo rằng các nhà thầu thiết kế và kỹ thuật của họ sử dụng các quy trình BIM.

Dữ liệu BIM có thể được sử dụng trong quy trình hoạt động để quản lý tài sản. Điều này đã được chú ý, chẳng hạn như trong Tiêu chuẩn ISO cho BIM, đã được thông báo, bởi quá trình tiêu chuẩn hóa định mức của Vương quốc Anh, được thiết lập trong 10 năm qua. Mặc dù những đề xuất mới này tập trung vào việc sử dụng dữ liệu BIM, trong toàn bộ vòng đời của tài sản, nhưng rõ ràng là tiết kiệm chi phí xây dựng, như đã nêu trong bài báo, là động lực chính cho việc áp dụng BIM.

Khi được xem như một quá trình, việc tích hợp công nghệ GIS với BIM trở nên phức tạp hơn nhiều so với việc chỉ đọc đồ họa và thuộc tính từ mô hình 3D và hiển thị chúng trong GIS. Để thực sự hiểu cách thông tin có thể được sử dụng trong BIM và GIS, chúng tôi thường thấy rằng chúng tôi phải xác định lại khái niệm về xây dựng hoặc đường xá và hiểu cách khách hàng cần sử dụng nhiều loại dữ liệu dự án trong bối cảnh không gian địa lý. Chúng tôi cũng nhận thấy rằng việc tập trung vào mô hình đôi khi có nghĩa là chúng tôi đã bỏ qua các quy trình công việc đơn giản hơn, cơ bản hơn cần thiết cho toàn bộ quy trình, chẳng hạn như sử dụng dữ liệu được thu thập tại hiện trường với độ chính xác tại một công trường, để liên kết vị trí với dữ liệu mô hình để kiểm tra, kiểm kê và khảo sát.

Cuối cùng, chúng ta sẽ chỉ đạt được sự hiểu biết và kết quả chung nếu chúng ta “vượt qua khoảng cách” để làm việc trong các nhóm kết hợp có thể mang lại sự đa dạng cho việc giải quyết vấn đề. Đó là lý do tại sao chúng tôi làm việc với Autodesk và các đối tác khác trong lĩnh vực này.
Sự hợp tác giữa Esri và Autodesk, được công bố lần đầu tiên tại 2017, là một bước tuyệt vời để tập hợp một nhóm đa ngành để giải quyết một số vấn đề tích hợp BIM-GIS.

Quan niệm: BIM tự động cung cấp các tính năng GIS

Một trong những khái niệm khó truyền tải nhất cho người dùng BIM-GIS không chuyên là, mặc dù mô hình BIM trông giống hệt một cây cầu hoặc tòa nhà, nhưng nó không nhất thiết phải có các đặc điểm tạo nên định nghĩa của tòa nhà hoặc cây cầu cho mục đích bản đồ hoặc phân tích không gian địa lý.
Tại Esri, chúng tôi đang nghiên cứu những trải nghiệm mới để quản lý tài nguyên và điều hướng trong tòa nhà, như ArcGIS Indoors. Nhiều người dùng đã kỳ vọng rằng với công việc của chúng tôi với dữ liệu Autodesk Revit, chúng tôi có thể tự động trích xuất các hình học phổ biến như phòng, không gian, sơ đồ tầng, diện tích tòa nhà và cấu trúc của một tòa nhà. Tốt hơn nữa, chúng tôi có thể trích xuất lưới điều hướng để xem cách một con người sẽ đi qua cấu trúc.

Tất cả các hình dạng này sẽ rất hữu ích cho các ứng dụng GIS và cho quy trình công việc quản lý tài sản. Tuy nhiên, không có hình học nào được yêu cầu để xây dựng tòa nhà và thường không tồn tại trong mô hình Revit.
Chúng tôi đang kiểm tra các công nghệ để tính toán những hình dạng này, nhưng một số đưa ra các nghiên cứu phức tạp và những thách thức về quy trình làm việc đã gây khó khăn cho ngành trong nhiều năm. Chống thấm là gì? Bọc co ngót công trình là gì? Nó có bao gồm nền tảng không? Làm thế nào về ban công? Dấu chân của một tòa nhà là gì? Nó có bao gồm phần nhô ra không? Hay đó chỉ là giao điểm của kết cấu với mặt đất?

Để đảm bảo rằng các mô hình BIM chứa các chức năng cần thiết cho quy trình công việc GIS, người điều hành chủ sở hữu sẽ cần xác định các thông số kỹ thuật cho thông tin đó trước khi bắt đầu thiết kế và xây dựng. Tương tự như quy trình chuyển đổi CAD-GIS cổ điển, trong đó dữ liệu CAD được xác thực trước khi được chuyển đổi sang GIS, quy trình BIM và dữ liệu kết quả phải chỉ định và bao gồm các đặc điểm sẽ được sử dụng trong quá trình quản lý vòng đời của cấu trúc, nếu đó là mục tiêu của việc tạo dữ liệu BIM.

Có các tổ chức trên khắp thế giới, điển hình là các chính phủ và nhà điều hành các hệ thống tài sản hoặc khuôn viên được kiểm soát, đã bắt đầu yêu cầu các đặc điểm và thuộc tính vòng đời phải được đưa vào nội dung BIM. Tại Hoa Kỳ, Cơ quan Quản lý Dịch vụ Chính phủ đang thúc đẩy xây dựng mới thông qua các yêu cầu BIM và các cơ quan như Cơ quan Cựu chiến binh đã đi rất nhiều thời gian để chi tiết hóa các yếu tố BIM, chẳng hạn như phòng và không gian, sẽ hữu ích trong quản lý cơ sở vật chất sau khi tòa nhà được xây dựng. Chúng tôi nhận thấy rằng các sân bay, chẳng hạn như Denver, Houston và Nashville, kiểm soát chặt chẽ dữ liệu BIM của họ và thường có dữ liệu nhất quán cao. Tôi đã thấy một số cuộc nói chuyện tuyệt vời từ SNCF AREP đã xây dựng một chương trình BIM hoàn chỉnh cho các ga đường sắt, dựa trên khái niệm rằng dữ liệu BIM sẽ được sử dụng trong quy trình hoạt động và quản lý tài sản. Tôi hy vọng sẽ thấy nhiều điều này hơn trong tương lai.

Dữ liệu được chia sẻ với chúng tôi từ Sân bay Quốc tế George HW Bush Houston (hiển thị tại đây trên Web AppBuilder) chứng minh rằng nếu dữ liệu BIM được chuẩn hóa, thường thông qua các công cụ xác nhận bản vẽ, thì nó có thể được kết hợp một cách có hệ thống vào GIS. . Thông thường, chúng tôi xem thông tin xây dựng trong các mô hình BIM trước khi xem thông tin liên quan đến FM

Quan niệm: có một định dạng tệp có thể cung cấp tích hợp BIM-GIS

Trong quy trình công việc tích hợp kinh doanh cổ điển, một bảng hoặc định dạng có thể được ánh xạ tới bảng hoặc định dạng khác, để cho phép truyền thông tin giữa các công nghệ khác nhau một cách đáng tin cậy. Vì nhiều lý do khác nhau, mô hình này ngày càng không đáp ứng được nhu cầu của ^tLuồng thông tin của thế kỷ 21:

• Thông tin được lưu trữ trong các tệp rất khó truyền
• Việc phân bổ dữ liệu qua các miền phức tạp có tổn thất
• Phân bổ dữ liệu ngụ ý sao chép không đầy đủ nội dung trong các hệ thống
• Ánh xạ dữ liệu thường là một chiều
• Công nghệ, thu thập dữ liệu và quy trình công việc của người dùng đang thay đổi nhanh đến mức đảm bảo rằng các giao diện ngày nay sẽ ít hơn những gì ngày mai sẽ yêu cầu

Để đạt được số hóa thực sự, đại diện kỹ thuật số của một tài sản phải được truy cập nhanh chóng trong môi trường phân tán, có thể được hiện đại hóa và cập nhật để thích ứng với các truy vấn, phân tích và kiểm tra phức tạp hơn theo thời gian và trong suốt quá trình. cuộc sống hữu ích của tài sản.

Một mô hình dữ liệu không thể bao gồm tất cả mọi thứ có thể được tích hợp vào BIM và GIS trong các ngành rất đa dạng và nhu cầu của khách hàng, do đó, không có định dạng duy nhất nào có thể nắm bắt toàn bộ quy trình này theo cách có thể được truy cập nhanh chóng và hai chiều. Tôi hy vọng các công nghệ tích hợp sẽ tiếp tục phát triển theo thời gian, khi BIM trở nên giàu nội dung hơn và nhu cầu sử dụng dữ liệu BIM trong bối cảnh GIS để quản lý tài sản vòng đời, nó sẽ trở nên quan trọng hơn. vì sự cư trú bền vững của con người.

Mục tiêu của tích hợp BIM-GIS là cho phép các quy trình công việc tạo và quản lý tài sản. Không có sự chuyển giao rời rạc, được xác định rõ ràng giữa hai quy trình công việc này.

Quan niệm: Bạn không thể trực tiếp sử dụng nội dung BIM trong GIS

Trái ngược với cuộc thảo luận về cách tìm các tính năng GIS trong dữ liệu BIM, chúng ta thường nghe rằng việc sử dụng trực tiếp nội dung BIM trong GIS là không hợp lý và không thể vì các lý do khác nhau, từ độ phức tạp về ngữ nghĩa, mật độ tài sản, đến quy mô tài sản. Cuộc thảo luận về tích hợp BIM-GIS thường hướng đến các định dạng tệp và quy trình giải nén, chuyển đổi và tải (ETL).

Trên thực tế, chúng tôi đã trực tiếp sử dụng nội dung BIM trong GIS. Mùa hè năm ngoái, chúng tôi đã giới thiệu khả năng đọc trực tiếp tệp Revit trong ArcGIS Pro. Tại thời điểm đó, mô hình có thể tương tác với ArcGIS Pro như thể nó bao gồm các tính năng GIS và sau đó được chuyển đổi sang các định dạng GIS tiêu chuẩn khác bằng cách thủ công, nếu khao khát. Với ArcGIS Pro 2.3, chúng tôi đang phát hành khả năng xuất bản một loại lớp mới, một lớp cảnh xây dựng , cho phép người dùng đóng gói ngữ nghĩa, hình học và chi tiết thuộc tính của mô hình Revit ở định dạng có khả năng mở rộng cao được xây dựng cho trải nghiệm GIS. Lớp cảnh xây dựng, sẽ được mô tả trong đặc tả I3S mở, giống như một mô hình Revit đối với người dùng và cho phép tương tác bằng cách sử dụng các công cụ và thực hành GIS tiêu chuẩn.

Tôi rất thích thú khi phát hiện ra rằng do có nhiều băng thông hơn, dung lượng lưu trữ rẻ hơn và xử lý rẻ hơn, chúng tôi đang chuyển từ 'ETL' sang 'ELT' hoặc quy trình làm việc. Trong mô hình này, dữ liệu về cơ bản được tải lên bất kỳ hệ thống nào cần nó ở dạng gốc và sau đó có thể được truy cập để dịch tới hệ thống từ xa hoặc kho dữ liệu nơi phân tích sẽ được thực hiện. Điều này làm giảm sự phụ thuộc vào quá trình xử lý nguồn và bảo tồn nội dung gốc để chuyển đổi tốt hơn hoặc sâu hơn khi công nghệ cải tiến. Chúng tôi đang làm việc về ELT tại Esri và có vẻ như chúng tôi đã đạt được giá trị cốt lõi của sự thay đổi này khi tôi đề cập đến việc 'loại bỏ E và T khỏi ETL' tại một hội nghị năm ngoái. ELT làm cho cuộc hội thoại thay đổi hoàn toàn so với kịch bản trong đó người dùng phải luôn được liên kết bên ngoài trải nghiệm GIS để tìm kiếm hoặc truy vấn toàn bộ mô hình. Khi tải trực tiếp dữ liệu vào mẫu ELT,

Quan niệm: GIS là kho lưu trữ hoàn hảo cho thông tin BIM

Tôi có hai từ: "hồ sơ pháp lý". Tài liệu BIM thường là hồ sơ pháp lý về các quyết định kinh doanh và thông tin tuân thủ, được ghi lại để phân tích sai sót xây dựng và các vụ kiện, đánh giá thuế và mã số, và làm bằng chứng giao hàng. Trong nhiều trường hợp, kiến ​​trúc sư và kỹ sư phải đóng dấu hoặc xác nhận rằng công việc của họ là hợp lệ và đáp ứng các yêu cầu của chuyên ngành và luật hoặc quy tắc hiện hành.

Tại một số điểm, có thể tưởng tượng rằng GIS có thể là một hệ thống ghi lại các mô hình BIM, nhưng tại thời điểm này, tôi nghĩ rằng điều này còn cách đây nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ nữa, được neo giữ bởi các hệ thống pháp luật vẫn là phiên bản máy tính hóa của các quy trình giấy. Chúng tôi đang tìm kiếm quy trình làm việc, để liên kết tài sản trong GIS với tài sản trong kho BIM, để khách hàng có thể tận dụng quyền kiểm soát phiên bản và tài liệu cần thiết trong thế giới BIM cùng với khả năng của bản đồ, để đặt thông tin tài sản trong một bối cảnh không gian địa lý phong phú để phân tích và hiểu và giao tiếp.

Tương tự như phần “Các tính năng GIS” của cuộc thảo luận, việc tích hợp thông tin trên các kho BIM và GIS sẽ được hỗ trợ rất nhiều bởi các mô hình thông tin chuẩn hóa trong GIS và BIM, cho phép các ứng dụng liên kết thông tin một cách đáng tin cậy giữa hai miền. Điều đó không có nghĩa là sẽ có một mô hình thông tin duy nhất, để nắm bắt cả thông tin GIS và BIM. Có quá nhiều khác biệt về cách sử dụng dữ liệu. Nhưng chúng tôi cần đảm bảo rằng chúng tôi xây dựng công nghệ và tiêu chuẩn linh hoạt có thể đáp ứng việc sử dụng dữ liệu trên cả hai nền tảng với độ trung thực cao và bảo toàn nội dung dữ liệu.

Đại học Kentucky là một trong những khách hàng đầu tiên cung cấp cho chúng tôi quyền truy cập vào nội dung Revit của họ. UKy sử dụng xác thực bản vẽ nghiêm ngặt để đảm bảo dữ liệu chính xác nằm trong dữ liệu BIM để hỗ trợ vận hành và bảo trì toàn bộ vòng đời.

tóm lại

Những thay đổi về khả năng phần cứng và phần mềm cũng như việc chuyển sang một xã hội số hóa, theo định hướng dữ liệu, đang tạo ra cơ hội tích hợp các công nghệ và lĩnh vực đa dạng chưa từng tồn tại trước đây. Việc tích hợp dữ liệu và quy trình làm việc thông qua GIS và BIM, cho phép chúng ta đạt được hiệu quả cao hơn, tính bền vững và khả năng sinh sống của các thành phố, khuôn viên và nơi làm việc xung quanh chúng ta.

Để tận dụng các tiến bộ công nghệ, chúng ta cần tạo ra các nhóm tích hợp và quan hệ đối tác để đề xuất giải pháp cho các vấn đề phức tạp ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống, không phải quy trình làm việc tĩnh, rời rạc. Về cơ bản, chúng ta cũng phải chuyển sang các mô hình công nghệ mới, có thể giải quyết các vấn đề tích hợp một cách mạnh mẽ và linh hoạt hơn. Các mô hình tích hợp GIS và BIM mà chúng ta áp dụng ngày nay phải được “chứng minh trong tương lai” để chúng ta có thể cùng nhau hướng tới một tương lai bền vững hơn.