3D Campus-Infrastrukturmodell / Digitale Erfassung von primären Campus-Infrastrukturdaten

3D Campus3D Campus‐‐InfrastrukturmodellInfrastrukturmodellpp
Digitale Erfassung von Digitale Erfassung von
primären Campusprimären Campus‐‐Infrastrukturdaten Infrastrukturdaten
Dipl.Dipl.--Wirt.Wirt.--Inf. (FH) Maria SchneiderInf. (FH) Maria Schneider STUDIUM INTEGRALESTUDIUM INTEGRALE
Dipl.Dipl.--Inf. (FH) Hermin KantardshieffaInf. (FH) Hermin Kantardshieffa
HochschuleHochschule fürfür TechnikTechnik undund WirtschaftWirtschaft DresdenDresden
FakultätFakultät InformatikInformatik // MathematikMathematik
FriedrichFriedrich--ListList--PlatzPlatz 11 DD--01069 Dresden01069 Dresden
Raum Z 312Raum Z 312
08.11.201108.11.2011
15.0015.00 –– 16.30 Uhr16.30 UhrFriedrichFriedrich ListList PlatzPlatz 11, D, D 01069 Dresden01069 Dresden
Email:Email: mschneid,kantards@informatik.htwmschneid,kantards@informatik.htw--dresden.dedresden.de
Web: www.htwWeb: www.htw--dresden.dedresden.de
Förderung durch SMWK 2009-2012

T E I L T E I L II
3D Campus3D Campus‐‐InfrastrukturmodellInfrastrukturmodell

InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 3

CampusCampus--InfrastrukturmodellInfrastrukturmodell
 Komplexe Datenmengen von der gesamten virtuellen Welt
 Zahlreiche heterogene 3D‐Daten
 Jedes Gebäudemodell besteht aus einer Vielzahl von
unterschiedlichen Infrastrukturkomponenten

AufgabenAufgaben undund ZieleZiele
 Schwerpunkt: Verarbeitung und
Handhabung von 3D‐Daten
 Bereitstellen von Datentransformation
auf effiziente und zeitsparende Weise
 Entwicklung von Lösungsverfahren für
das interaktive Erkunden von virtuellen
3D‐Welten ähnlich wie in der Realität3D Welten ähnlich wie in der Realität
 Generelles Ziel: nutzerfreundliche
Endanwendungen mit praktischemEndanwendungen mit praktischem
Nutzen und hoher Brauchbarkeit

KomponentenKomponenten
 Rohbau, Technische Gebäudeausrüstung, Inventar, Laborausstattung

BauteilgruppenBauteilgruppen
Komplexität der 3D‐Daten
 10 Gebäude, 41 Etagen, 1 900 Räume
 > 10 000 Wände
 > 3 000 Stützen
 > 2 000 Fenster & Türen
 > 1 500 Unterzüge
 > 100 Treppen
 ... usw.

ZENTRALGEBÄUDEZENTRALGEBÄUDE
InnenwändeInnenwände
(Massiv(Massiv‐‐ & Trockenbau)& Trockenbau)
AußenwändeAußenwände
TreppenTreppen
›› Farbige Hervorhebung der Bauteilgruppen
StützenStützen
Boden/DeckeBoden/Decke
Fenster/TürenFenster/Türen

InhaltInhalt
 Schnittstellen
 Endanwendungen

VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten
 Pipeline‐artige Mehr‐Ebenen‐Technologie zur Datenmanipulation
Externe Systeme
Schnittstellen
Generieren Transformieren Optimieren
Endanwendung

VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten
 Drei Hauptprozesse bilden den Kern der Technologie
Externe Systeme
Schnittstellen
Generieren Transformieren Optimieren
Endanwendung

InhaltInhalt
 Schnittstellen
 Endanwendungen

DatenerstellungDatenerstellung
 Generierung der 3D‐Daten aus existierenden 2D‐CAD‐Zeichnungen
 Manuelle und halbautomatisierte Methoden
2D2D‐‐CADCAD
manuell
halb‐automatisiert
AutoLISP Funktionen
3D‐Modell

RohdatenRohdaten zusammentragenzusammentragen
1. Zeichnungen 2. Messungen 3. Dokumente
(Digital/Papier) (Texte/Tabellen)
CADCAD S fS fCADCAD‐‐SoftwareSoftware
Quellen: http://www.geosurvey.de/bilder/tachy_3600.png
http://www.survsys.de/Default.aspx

BEISPIEL: CADBEISPIEL: CAD‐‐ZEICHNUNGZEICHNUNG
›› Auszug aus einem Strangschema der Heizungsanlage im Z‐Gebäude
g g g g

ModellierungModellierung derder TechnischenTechnischen GebäudeausrüstungGebäudeausrüstung
Alle Teilbereiche ‐ Heizung, Sanitär, Elektrik ‐
lassen sich einzeln bearbeiten
wahlweise:
Zusammensetzen
externer
Referenzen
(AutoCAD)
Importieren auf
unterschiedliche
Layer/Teilbilder
(Allplan)
Büroraum ohne TGA
Büroraum mit Elektrokanal
Büroraum mit Elektrokanal und Heizung
Büroraum mit Elektrokanal und Heizung

PlotterPlotter
Quelle: http://www.schulen-luzern.ch/staffeln/Lauc%20Tomislav%20B3e/q11.jpg
AutoCAD MEPAutoCAD MEP
Quelle: http://www.weyer-edv.de/0images/20070608-02-autocad-mep-2008-lueftung.jpg

3D3D‐‐HEIZUNGSANLAGE IM DETAILHEIZUNGSANLAGE IM DETAIL

InhaltInhalt
 Schnittstellen
 Endanwendungen

TransformationsprozesseTransformationsprozesse
 Hinzufügen von Funktionalität zu den generierten Geometriemodellen
 Transformieren von statischen zu dynamischen Objekten
 Schaffen von Echtzeit‐Interaktion zwischen Nutzern und virtuellen
Infrastrukturelementen

MASCHINENBAUMASCHINENBAU
Motorschwenkbiegemaschine
›› Rendering: Laborgebäude Schnorrstrasse (LGS)
Spinnermaschine
Fräsmaschine

InhaltInhalt
 Schnittstellen
 Endanwendungen

DatenoptimierungDatenoptimierung
 Reduzierung der geometrischen Komplexität zur Vermeidung von
leistungshemmenden Inkonsistenzen

InhaltInhalt
 Schnittstellen
 Endanwendungen

SchnittstellenSchnittstellen
CinemaCinema
4D4D
VRMLVRML
3D3D--PDFPDF
VisualisierungVisualisierung 3D Studio MAX3D Studio MAX
I F CI F C
AutoCADAutoCAD
AllplanAllplan
AX 3000AX 3000
3D3D‐‐DatenDaten‐‐
TransformationTransformation RevitRevit
A hiA hi
ArchitectureArchitecture
& MEP& MEP
AX 3000AX 3000
D X FD X F
ArchitectureArchitecture
TachyCADTachyCAD
DatenDaten‐‐
aquirierungaquirierung

DieDie SchnittstelleSchnittstelle IFCIFC
Industry Foundation ClassesIFC y
offener Standard im Bauwesen zur digitalen Beschreibung von Gebäudemodellen
Einteilung in Objektklassen wie:Einteilung in Objektklassen wie:
 IfcWall
 IfcColumn IFC‐Viewer
 IfcStair
Beim Im‐ und Export werden die
Bauteilgruppen der entsprechenden
Systematik bzw. Zuordnung angepasst.

ZusammenfassendeZusammenfassende SystemdarstellungSystemdarstellung
InformationenInformationen
RohdatenRohdaten
TGATGA
3D Modell3D Modell
(Rohbau)(Rohbau)
3D Modell3D Modell
(Komplett)(Komplett)

TACHYMETRIETACHYMETRIE
Tachymeter
›› Oberfläche TachyCAD
Quellen: http://www.kubit.de/EDIT_MISC/pictures/TachyCAD/measuring700px.jpg

InhaltInhalt
 Schnittstellen
 Endanwendungen

EndanwendungenEndanwendungen
 Präzise technologische Pipeline
2D‐CAD
der verwendeten Systeme und
Schnittstellen
IFCAutoCAD Allplan
 Festgelegte Reihenfolge der
Prozessabarbeitung unter DXF
IFCAutoCAD Allplan
o essaba be tu g u te
Verwendung standardisierter
Software‐Systeme 3ds Max
DXF
Software‐Systeme
 Schwerpunkt liegt auf
interaktiven Endanwendungen
3ds Max
Chisel
interaktiven Endanwendungen
 Endprodukte: VRML und 3D‐PDF
VRML 3D‐PDF

EndanwendungenEndanwendungen –– VRMLVRML
 Vollständige Repräsentation
des komplexen Modells mit
unterschiedlich vielen
Komponenten der Infrastruktur
 Dynamisches Laden von y a sc es ade o
Elementen des Gebäude‐
Infrastrukturmodells währendInfrastrukturmodells während
des virtuellen Erkundens
 Bessere und effizientere Bessere und effizientere
Interaktionsmöglichkeiten

EndanwendungenEndanwendungen –– 3D3D--PDFPDF
 Hauptsächlich geeignet für die
detaillierte 3D‐Repräsentation
von einzelnen Objekten wie
Geräte oder Maschinen
 Echtzeit‐Ein/Ausblenden von c t e t / usb e de o
Infrastrukturelementen in Bezug
auf die Modell‐Hierarchieauf die Modell‐Hierarchie
 Keine zusätzlichen Plug‐ins für
die Nutzung erforderlichdie Nutzung erforderlich

T E I LT E I L IIIIT E I L T E I L IIII
Digitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung von
pprimärenrimären CampusCampus‐‐InfrastrukturdatenInfrastrukturdatenpprimärenrimären CampusCampus InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten

AgendaAgenda
 Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
 Vorgehensweise bei der Datenerfassung
 Systemarchitektur
 A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Aufbau der zentralen Datenbank

Was gehört zu den primären CampusWas gehört zu den primären Campus--InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten
 Gesamte Bau-Daten
G d i Grundriss
 Ansicht
S h Schema
 Plan
 Technische Daten Technische Daten
 Technische Beschreibung
 Installationsanleitung Installationsanleitung
 Stückliste
 Verwaltungs-DatenVerwaltungs Daten
 Verträge / Aufträge
 Protokolle

Klassifikation der Daten nach HerkunftKlassifikation der Daten nach Herkunft
DatenherkunftDatenherkunft
DatenerfassungExterne QuellenInterne Quellen
 Dezernat Technik  SIB  Nachmessung
 Dezernat Finanzen
 Projekte der HTW
 GeoSN  Digitalisierung
 Fotografieren
 Scannen

Einbindung der Daten in die CampustopologieEinbindung der Daten in die Campustopologie
Campustopologie
HTW Dresden
Dresden Pillnitz
AußenanlageGebäude
 TGA
 Schema
 Lageplan
 Lageplan je
…
 Plan
 Innenausstattung
 Foto
 Listen
g p j
Gebäude
Leitungsplan
 ELT
 Abwasser
 3D-Modelle
 Rohbau
 Grundriss
 Ansicht
 Heizung
 Geländedaten
 Luftbild
 Flurstückplan
 Schnitt
 Verwaltung
 Vertrag
 Protokoll
p
 Firmenlisten

AgendaAgenda

Vorgehensweise bei der DatenerfassungVorgehensweise bei der Datenerfassung
 Bestimmung des Ist-Zustandes
 Daten an einem zentralen Ort sammeln
 Datenbestände systematisieren

IstIst--Zustand an der HTWZustand an der HTW
 Dezentrale Datenhaltung
 Einsatz unterschiedlicher Programme (z.B. AutoCad, MS Office), Formate
(PDF DXF MDB) und Organisationssysteme (HIS Datenbank einfache(PDF, DXF, MDB), und Organisationssysteme (HIS-Datenbank, einfache
File-Ablage, Access)
 Als Ergebnis sind die Daten:Als Ergebnis sind die Daten:
 mangelhaft strukturiert
 schlecht beschrieben
 teilweise nicht digitalisiert
g

Datensammlung an einem zentralen OrtDatensammlung an einem zentralen Ort

Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände

TGA Außenanlage
Systematisierung der TGA- und Außenanlagendaten nach DIN 276-1
Wärmeversorgungsanlagen
g
Geländefläche
Lufttechnische Anlagen Befestigte Fläche
Elektroenergietechnik
Abwasser‐, Wasser‐,
Gasanlagen
Technische Anlagen
EinbautenGasanlagen
Förderanlagen Baukonstruktionen
Gebäudeautomation
Nutzerspezifische Anlagen
Gebäudeautomation

HeizungNr Bezeichnung Länge_mm Breite_mm Höhe_mm Leistung
Z544T Röhrehradiator 2115 750 2425
Z545 Röhrenradiator 945 600 932
Z634 Röhrenradiator 945 600 909
Wärmeleistung des Heizkörpers in Watt
2 0 6 0 – 2 1
Anzahl der Glieder
Heizkörperhöhe in dm
Anzahl der Säulen
Zimmernummer
Anzahl der Glieder * 45 mm = Länge
Zimmernummer + Gebäudekürzel = Heizkörpernummer

AgendaAgenda

SystemarchitekturSystemarchitektur
Anwendungen
z.B. Abwicklung von Wartungsvorgängen
Benutzeroberflächen
z.B. Recherche, Änderung, Anzeige
Managementoperationen
z.B. Verwaltung, Suche, Schnittstellen
Verbindungs‐Daten
Gebäude‐
Daten
Außenanlagen‐
Daten
Inventar‐DatenTGA‐Daten
Dokumenten‐
Daten

AgendaAgenda

Aufbau der nutzerspezifischen DatenbankeinheitenAufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Analyse der Anwendungsbereiche, Nutzergruppen und
Kooperationspartner
 Ermittlung der Anforderungen
 Gewährleistung der Anpassbarkeit und FlexibilitätGewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität

Analyse der Nutzergruppen und KooperationspartnerAnalyse der Nutzergruppen und Kooperationspartner
NutzergruppenNutzergruppen
Primäre Nutzer Sekundäre Nutzer
 Dezernat Technik
 Dezernat Finanzen
 Dezernat Personal
 Dezernat Einkauf
P f d Mi b i Dezernat
Studienangelegenheiten
 Professoren und Mitarbeiter
 Andere Fakultäten
 Projekte der HTW
St d t Studenten
Hauptkooperationspartner: SIB

Anpassbarkeit und FlexibilitätAnpassbarkeit und Flexibilität
Z r Berücksichtig ng der Anforder ngen nd gleich eitigenZur Berücksichtigung der Anforderungen und gleichzeitigen
Gewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität besteht
jede Datenbank aus einem
 nutzerspezifischen (statischen) Teil
 allgemeinen (flexiblen) Teil

Nutzerspezifischer Teil am Beispiel der AANutzerspezifischer Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank

Allgemeiner Teil am Beispiel der AAAllgemeiner Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank
Katalog-Teil
Allgemeiner Teil

Übertragung der Daten in die DatenbankÜbertragung der Daten in die Datenbank

Tabelle Grundriss als BeispielTabelle Grundriss als Beispiel

AgendaAgenda

Aufbau der zentralen DatenbankAufbau der zentralen Datenbank
Außenanlagen‐
Daten
TGA‐DatenInventar‐Daten
+
+ +Verbindungs‐
Daten
Gebäude‐
Daten
Dokumenten‐
Daten
+ +
DatenDaten

Beispiel der Kooperation der DatenbankenBeispiel der Kooperation der Datenbanken
Dokumenten‐Daten
Verbindungs‐Daten
Gebäude‐Daten

SchlüsselkonzeptSchlüsselkonzept
Klassifizierender Teil
H T W A A N P F L A N Z 10H T W_A A N_P F L A N Z_ 10
Zusatz Datenbank Tabelle ID
Identifizierender Teil

Danke für IhreDanke für Ihre
AufmerksamkeitAufmerksamkeitAufmerksamkeitAufmerksamkeit

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