Efektivní postupy tvorby výkresové dokumentace stávajících staveb - komplexní mapovací systém budov

Postup při digitalizaci budovy, využité technologie a software

V rámci projektu "Efektivní postupy tvorby výkresové dokumentace stávajících staveb - komplexní mapovací systém budov" REG. Č. CZ.01.1.02/0.0/0.0/17_107/0012396, zaměřeného na analýzu, návrh řešení, sestavení a otestování technologické linky pro digitalizaci budov, bychom Vám rádi za společnost ENEXGROUP s.r.o. a partnery projektu HSI com s.r.o. a VÚGTK představily aktuální stav, postupy a výstupy projektu.

V současné době se drtivá většina správců majetku, především budov a nemovitostí, potýká s nedostatkem nebo neexistencí digitálních podkladů spravovaných budov. Často disponují pouze analogovými podklady v různorodé kvalitě a čitelnosti či přesnosti, nebo jim tyto podklady chybí úplně. Vzhledem k tlaku na digitalizace ve smyslu novelizace stavebních zákonů, implementace legislativy BIM, DTM a podobně, je vyvíjen na tyto správce tlak disponovat úplnými digitálními a aktuálními podklady o pozemních stavbách např. pro rekonstrukcím nebo vyjadřování ke stavebním akcím.  Z analýz projektu vyšly závěry, že než se pídit po historické dokumentaci, analyzovat ji, skenovat, vektorizovat a aktualizovat, je efektivnější rovnou budovu zaměřit a naskenovat s výsledným 3D modelem, který poskytuje dostatek informací k vytvoření plnohodnotné 2D dokumentace.Následuje stručný popis využívaných technologií a postupů k digitalizaci stávajících pozemních staveb – budov.

Zvolený harwdware - Scanování/zaměření budovy: vysokorychlostní laserový skener s podporou metod klasické geodézie

Za účelem rychlého zisku vstupních dat o objektu v maximální možné míře detailu po analýze dostupných technologií byl zvolen jako nejefektivnější nástroj 3D vysokorychlostní laserový skener využívající pulsní laserovou technologiik měření délek, kdy na základě měřených úhlů a vzdáleností určuje přímo souřadnice bodů v trojrozměrném prostoru. Nastavení kroku otáčení ve vertikálním a horizontálním směru určuje hustotu bodů, které popisují povrch skenovaných předmětů – tzv. hloubka detailu. Primárním výstupem laserového skenování je takzvané mračno bodů, což je velký soubor bodů (až stovky milionů) definovaných prostorovými souřadnicemi. Mračno bodů nese velice přesnou informaci o tvaru a rozměrech zaměřených předmětů.

Všechny testované a vybrané objekty (budovy nebo jejich části) byly zaměřeny pomocí stacionárního laserového skeneru Leica RTC 360 a totální stanicí Leica TS16 P 3“R500. Pro připojení, potažmo transformaci souřadnic (z místního souřadného systému do S-JTSK), byla využita GNSS aparatura Leica GS16 včetně totální stanice.

Zvolený primární software na zpracování dat ze zaměření/mapování:

Autodesk ReCap
Autodesk ReCap slouží jako mezikrok pro převedení naskenovaných souborů do formátu Reality Capture Scan (.rcs) mezi 3D skenem
a Autodesk aplikací Revit pro zpracování

 

a indexovaní hrubých dat. Jedná se o přenos přesného aktuálního stávajícího stavu budov, mostů, infrastruktury, atd. Početexportovaných. rcs souborů se liší podle počtu pozic umístění skenů, se kterými souvisí další data, která se do skenerů předem nastavují, například .rcc, .thumb a mnoho dalších…

Pomocí aplikace Autodesk Recaplze mračno bodů v Autodesk ReCap vyčistit pro lepší orientaci a zmenšení objemu dat. Po ořezání, nastavení barevného zobrazení, u větších projektů rozdělení do více vrstev semračno uloží jako projektový soubor (.rcp), který se dále použije jako připojený soubor pro podklad v aplikaci Autodesk Revit.

Autodesk Revit
Jedná se o klasickou CAD aplikaci s funkcemi určenými přímo pro BIM (Building Information Modeling) modelování od tvorby konceptu až po dokončení stavby. Obsahuje kompletní soustavunástrojů pro tvorbu 2D dokumentace a 3D modelů.

Připojení mračna bodů do 3D softwaru nám pomohlo jako podklad pro průběžnou kontrolu při modelování. Mračno jsme si zavedli do souřadnic, vytvořili výškové úrovně a začali modelovat hrubou stavbu. Za výhodu lze považovat současnou  tvorbu 2D i 3D pohledů, libovolné přepínání mezi nimi a tím i lepší a okamžitou kontrolu.

Následovalo umisťování typických prvků, kterých mnoho u těchto starých objektů nebylo, a proto jsme si museli vymodelovat své vlastní „na míru“ az čitelnosti mračna bodů přiřaditsprávné materiály.  

Tvorba a modelování ve 3D sowtvaru Revit je možná několika způsoby. Každý uživatel aplikace si v průběhu let tvoření vytváří své vlastní systémové postupy. Nejedná se totiž o software, který by byl jednosměrně daný, ale existuje hned několik možných a správných postupů, jak dojít ke stejnému výsledku.

Po celou dobu je vhodná spolupráce mezi Autodesk ReCap a Revit, protože ReCap je aplikace k práci s mračny a v mnoha ohledech rychleji a podrobněji načítá některé úkony. Oproti tomu v aplikaci Revit se hodí jako kontrola prolínání 3D modelu s mračnem a modelování atypických prvků.

Hotový 3D model po vyčištění od přebývajících prvků je potřeba naplnit informacemi, jak už písmeno „I“ ze zkratky BIM napovídá, a to pomocí zabudované aplikace Dynamo.

Aplikace Dynamo
Vstupními datypro náš projekt bylvybrán upravený SNIM(Standard Negrafických Informací 3D Modelu) soubor, který byl použit pro následný facility management. Hotový 3D model v aplikaci Autodesk Revit byl následně naplněn pomocí Dynamo kódu daty a takto naplněný BIM model bude dále používán pro následnou správu objektu.

Daty se rozumí .xls soubor, který obsahuje velké množství dat, a proto byl vytřízen na data, která souvisí s projektem. Tyto data byla pomocí kódu v aplikaci Dynamo nahrána do finálního 3D modelu Revit.

Jedná se o předpřipravené parametry, díky kterým se po vyplnění bude snáz v každém projektu vyhledávat a orientovat stejnou řečí.

Průběh ověření výstupů projektu – pilotní provoz

Pro ověření výstupů projektu zavádění budov do projektové 3D BIM (building information modeling) dokumentace a jejich následnou správu po zbytek životního cyklu byly vybrány 3 drážní budovy.

Nejedná se o objekty pouze zrekonstruované v dobrém stavu, ale i o chátrající, pro které by tento projekt měl posloužit také např. jako dokumentace k následné rekonstrukci. Jedná se o budovy, které neměly žádnou výkresovou dokumentaci, a proto bylo potřeba jejich aktuální vzhled zaznamenat.

Všechny modely byly vytvářeny v detailu LOD2-LOD3 podle standardizace AEC (UK) BIM Technology Protocol v 2.1 publikovaný na webu https://aecuk.wordpress.com/documents/ kapitola 7.2 Graded Component Creation. Vždy podle detailu, který šel z mračna uživatelem vyčíst.

Drážní budova v Otvovicích
Nádraží v Otvovicích je poměrně zchátralá budova, ve které se nyní používají jen tři místnosti. Objekt má dvě nadzemní podlaží, obytné podkroví a sklep. Používané jsou dvě místnosti pro výpravčího a čekárna, ostatní místnosti v celém objektu slouží jako sklad nepotřebných hromady věcí (vybráno z důvodu testování, jak odpad a překážky působí na kvalitu získaných dat pro modelování objektu).

Model byl vypracován podle pilotněvypracované projektové 2D dokumentace a zpřesněn naskenovaným mračnem bodů v aplikaci Autodesk Revit v2020. Součástí modelu byla hrubá stavba budovy a do místností v 1 NP bylo domodelováno vybavení i detailnější informace, které šlo vyčíst z mračna bodů, včetně negrafických informací. Model obsahuje objemově znázorněnou zeleň (břečťan), která přiléhá k budově a také parametr popisující procentuální pokrytí fasády.

Nelahozeves – zámek
Nádražní budova na zastávce Nelahozeves – zámek byla znovu otevřena jako infocentrum 9. srpna 2020. Objekt je jednopodlažní
a zrekonstruovaný.

Model byl zpracován podle podkladové dokumentace v aplikaci Autodesk Revit v2021.Podkladová dokumentace se skládala z georeferencovaného 3D mračna bodů z přístroje LEICA RTC 360 (formát e57), předzpracovaného a očištěného v aplikaci Autodesk ReCap.

Součástí modelů je pouze plášť budovy (obvodové zdi a střecha) a základní stavební prvky, stavební otvory (okna, dveře) a římsy, půdorysy vnitřních prostor – pouze místnosti a stavební otvory (okna, dveře).

Zruč nad Sázavou
Železniční stanice Zruč nad Sázavou se nachází v okrese Kutná Hora. Stanice byla otevřena 28. září 1903 a leží na neelektrizované jednokolejné trati, přezdívané též Posázavský pacifik.Nádražní budova byla o prázdninách 2019 zrekonstruována.
Model byl zpracován podle podkladového mračna bodů, které bylo vytvořeno za běžného provozu budovy. To má za následek kvalitativně nižší mračno bodů, a proto i nižší detail modelu. Mračno bylo zpracováno taktéž aplikací Autodesk ReCap a následně připojeno do Autodesk Revit v2021.

3D model obsahuje základní stavební prvky – obvodové stěny, otvory, podlahy i střechy, příčky a otvory 1NP.
Objekty byly zaměřeny metodou scanování 3D vysokorychlostním laserovým skenerem. Po nascanování byla data zpracována pomocí aplikací Autodesk ReCap a následně pomocí aplikace Autodesk Revit byl vytvořen 3D BIM model, který byl naplněn daty pro následnou správu objektu (facility management) aplikací Dynamo.

Vybrané objekty (budovy nebo jejich části) byly zaměřeny pomocí stacionárního laserového skeneru Leica RTC 360 a totální stanicí Leica TS16 P 3“R500. Pro připojení, potažmo transformaci souřadnic (z místního souřadného systému do S-JTSK), byla využita GNSS aparatura Leica GS16.