2.3 Подходы к BIM-моделированию

BIM состоит из геометрической (2D и 3D), негеометрической информации и связанных с ней документов и данных. Обычно создание модели начинается с геометрической модели.

В случае информационной модели (ИМ) для существующих объектов, в том числе и для объектов исторического наследия, модель создается в виде сборки соответствующих объектов ИМ, на основе существующих данных обследований. Проще говоря, выбирается соответствующий тип компонента BIM (например, стена, окно), настраивается на нужные размеры (о чем свидетельствуют данные съемки) и ставится в правильное положение.

2.3.1 От сканирования к информационному моделированию здания

Преимущества 3D-геопространственных наборов данных (например, облака точек, полученные с помощью лазерного сканирования) для BIM значительны: большие объемы данных с высоким разрешением, охватывающие все видимые поверхности объекта (возможно с информацией о цвете) становятся надежной основой для создания собственной 3D-геометрии в среде BIM. Термин «сканирование для BIM» используется для описания подобных рабочих процессов, которые включают в себя процесс создания, управления и размещения собственных компонентов BIM при непосредственной отсылке к базовому облаку точек.

См.: Рабочие процессы сканирования в BIM зависят от способности программного обеспечения ИМ импортировать наборы данных облака точек. Из-за постоянно расширяющейся сферы использования лазерного сканирования в области архитектуры, инженерии и строительства, самые последние версии инструментов разработки BIM в настоящее время включают эту функцию (хотя «легкие» версии одного и того же программного обеспечения могут и не включать ее). Поддерживаемые форматы данных облака точек могут различаться в зависимости от выбора программного обеспечения BIM. Любые проблемы, связанные с поддерживаемыми форматами и версиями программного обеспечения, должны быть решены перед началом разработки.

Объем процессов сканирования для BIM может меняться в зависимости от требований проекта. Результат сканирования для BIM иногда называют «готовность к информационному моделированию»: 3D-модель, сформированная как подборка родных компонентов BIM, которая представляет собой геометрию существующих составляющих здания. Впоследствии к этой модели можно добавить информацию и релевантные данные в структурированном виде, связанные с соответствующими элементами BIM (компонентами или помещениями).

2.3.2 Альтернативные подходы

BIM для существующих структур не обязательно должно быть основано на данных облака точек. В ряде опубликованных научно-исследовательских проектов по ИМ исторических объектов применяется более традиционный подход создания моделей на основе 2D-чертежей САПР. В некоторых случаях такой подход был выбран даже несмотря на то, что наборы данных лазерного сканирования были доступны и использовались для проверки чертежей. Такой подход обычно применяется в тех случаях, когда существующий объект не представляет сложностей с точки зрения геометрии и надлежащим образом задокументирован в САПР. В том случае, когда данные облака точек не могут быть использованы из-за проблем с ИТ (например, из-за версии программного обеспечения или технических характеристик оборудования), недостаточном навыке моделирования, вопросов бюджета и других ограничений, можно предложить альтернативное решение. Однако уровень геометрической детализации, которого можно достичь с помощью этого метода, может оказаться ниже, чем рабочие процессы сканирования в BIM.

2.3.3 Допустимое значение моделирования и степень детализации

Исторические здания часто отличаются сложной геометрией и обилием декоративных элементов, что обычно требует больше времени для их моделирования в деталях по сравнению со зданиями новых архитектурных стилей. Это влияет на сбор данных (технология, время, бюджет), так как сложная геометрия здания обычно требует большего количества измерений и детального изучения в высоком разрешении, чтобы зафиксировать все на уровне, который позволяет их правильно интерпретировать и представлять в виде 3D цифровых моделей.

Фрагменты исторических зданий часто отличаются неопределенными формами в результате климатического фактора или деформации конструкции, что делает невозможным (или очень затруднительным) их точное отображение с помощью параметрических объектов BIM. Более того, в архитектуре зданий таких исторических стилей, как народный и средневековый, часто используются органические формы, которые тоже могут представлять затруднения для моделирования и занимают больше времени для точного моделирования с использованием простой геометрии.

Эти наблюдения напрямую влияют на ИМ исторического здания. Несмотря на достижения в области инструментов сканирования для ИМ и рабочих процессов (таких, как автоматическое извлечение геометрии), процесс моделирования – это по-прежнему трудный и времязатратный процесс. Временные аспекты и сложность работы увеличиваются в зависимости от степени геометрической детализации модели. Точное детальное представление сложной 3D геометрии обычно приводит к увеличению размера файлов, что затрудняет работу с ними и увеличивает требования к ИТ. Ограничения программного обеспечения BIM также затрудняют или делают невозможными использование родных параметрических предметов неправильной геометрической формы без ограничения функциональности модели. Ниже представлены две полезные концепции, которые позволят профессионалам и заказчикам, имея дело с ИМ исторических зданий, соблюдать соответствующие требования и определить решения: допустимое значение моделирования и степень детализации (СД).

Допустимое значение моделирования относится к тому, насколько точно модель соответствует существующему обследованию (обычно набору данных облака точек). Требования к допустимому значению моделирования должны быть определены в начале проекта. Они образуют часть любой спецификации сканирования для BIM. Допустимые значения могут варьироваться для различных сегментов объекта или для определенных строительных систем/компонентов, и могут принимать форму рисунка с погрешностью ±мм. Допустимые значения моделирования определяют максимально возможное отклонение модели от того, что считается основным источником существующей геометрической информации, например, облако точек.

Акроним СД [в ориг. LOD – Level of Development – прим. переводчика] обычно используется для описания степени детализации, т. е. того, сколько геометрических деталей входит в компоненты BIM. Объект BIM может быть смоделирован на различных уровнях детализации, в зависимости от требований к проекту. СД относится только к внешнему виду объекта (геометрии), а не к объему связанной с ним информации [иногда называемой уровнем информации. Термин «определение уровня модели» используется в PAS 1192 – 2:2013 (Стандарт BSI 2013b) и обозначает совокупность уровня детализации и уровня информации в BIM].

Например, компонент, смоделированный в самой низкой (символической) СД может включать полную спецификацию продукта. С точки зрения сбора метрических данных, необходимая СД для BIM существующего объекта напрямую зависит от спецификации разрешения (плотности точек для лазерного сканирования).

В случае геометрически сложных объектов, что свойственно для объектов наследия, высокая степень детализации и допустимое значение моделирования возможны, но это часто непродуктивно с точки зрения размеров файлов и их производительности, а также с точки зрения требуемых временных затрат. Во избежание чрезмерного моделирования для СД требуется четкая спецификация. Предполагаемые преимущества (с точки зрения качества и полноты информации, требований к визуализации и т.д.) должны быть тщательно обдуманы с учетом функциональности модели, ограничений файлов, времени и прилагаемых усилий.

См.: Для того чтобы сохранить рентабельность, необходимо определить минимальный уровень графической детализации, достаточный для цели моделирования конкретного объекта.

В настоящее время ведется работа в направлении стандартизации СД. Например, разработана система классификации, предложенная в Технологическом протоколе BIM АИС (Великобритания) в версии 2.1.1 (АИС Великобритании, 2015 г.) и структура СД, предложенная в Спецификациях метрических обследований для культурного наследия (Andrews et al 2015).

Система СД, предложенная АИС Великобритании в 2015 г., приведена в соответствие с рекомендациями PAS 1192—2: 2013 (BSI 2013b) и предлагает шесть уровней детализации для компонентов BIM (Рис. 7). Система разработана не только для исторических зданий; ее можно использовать для того чтобы определить и предоставить уровень геометрической детализации, необходимый для моделей, систем, сборок или отдельных компонентов.

Рис. 7. Степени детализации (СД) определены в Технологическом протоколе по ИМ АИС в версии 2.1.1 (АИС (Великобритания) 2015 г.)