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BAB A99 BIM und GIS Pilotprojekt

Ein Pilotprojekt zur Integration von BIM-3D-Ingenieurplanungsdaten mit vorhandenen GIS-Umwelt- und Planungsdaten zur Optimierung von Infrastrukturplanungen.
 
Auftraggeber
SSF Ingenieure AG in Zusammenarbeit mit der Autobahndirektion Südbayern
Projektleitung
SSF Ingenieure AG
Projektbearbeitung
SSF Ingenieure AG
Prof. Schaller UmweltConsult GmbH
Projektpartner
Esri Deutschland Group GmbH
Bearbeitungszeitraum
2016
Leistungen
2D und 3D-GIS Datenaufbereitung und BIM-Integration
3D-BIM-Modell Datenaufbereitung und Integration
2D- und 3D-Visualisierung der Ergebnisse
Projektdetails
Sie können das Projektblatt hier downloaden

Weitere Informationen finden Sie bei unseren Projektpartnern:

 

Gegenstand des Bauvorhabens ist ein achtstreifiger Ausbau der A99 mit einer Länge von 18,6 km. Der Ausbau erfolgt in drei Teilstücken, wobei die Strecke zwischen AK München Nord und der AS Haar den ersten Abschnitt darstellt. Neben der Erneuerung der Brückenbauwerke und des Oberbaus sind auch Maßnahmen zum Lärmschutz geplant.

Im Fokus stehen bei diesem Pilotprojekt die zukünftigen Anforderungen an einen reibungslosen gegenseitigen Datenaustausch zwischen Ingenieuren und Umweltplanern, um alle erforderlichen Umweltbelange schon von Planungsbeginn über die Projektdurchführung bis zur Fertigstellung zu optimieren und die umweltbezogenen Maßnahmen zu überwachen.

Projektgebiet

 

NewsGeoDesign als Konzept zur Integration von BIM und GIS Workflows

 

Von GeoDesign wird gesprochen, wenn in einem Entwurfsprozess Geoinformationen verwendet werden, um mögliche Konsequenzen von Umweltveränderungen in diesen Prozess einzubeziehen. Für die Durchführung des Bauvorhabens werden dazu BIM- und GIS- Workflows in einem gemeinsamen Workflow vereint. Damit steht die verwendete Datenbasis sowohl Ingenieuren als auch Umweltplanern über eine Schnittstelle zur Verfügung. 

 

Das integrierte BIM und GIS GeoDesign Konzept

 


NewsGegenüberstellung der GIS- und BIM Konzepte

 

BIM


BIM (Building Information Modeling) basiert auf der Idee einer durchgängigen Nutzung eines digitalen 3D-Gebäude- oder Infrastrukturmodells über den gesamten Lebenszyklus des Bauwerks, von Entwurf über Planung und Ausführung bis hin zu dessen Betrieb und Rückbau. (nach Borrmann et al., 2015)

Das Konzept gruppiert die Hauptphasen des Modeling in fünf Übergruppen (und ggf. Rückbau am Lebensende des Bauwerks):

 

  • Entwurf (Raumprogramm, Variantenstudien, konzeptionelles Design)

  • Planung (Gewerkekoordination, Kostenermittlung, Simulationen, Berechnungen)

  • Ausführung (Bauablaufsimulation, Baufortschrittskontrolle, Baustellenlogistik, Abrechnung)

  • Bewirtschaftung (Facility Management, Wartung, Betriebskosten)

  • Umbau (Recycling, Revitalisierung)

  • ggf. Rückbau

                                                           

 Quelle: Borrmann et al., 2015 (verändert)

GIS

 

Der GIS-Planungsprozess läuft analog zum BIM-Prozess in folgenden Schritten ab: 

   1. Planungsaufgabe

   2. Erhebung räumlicher Daten

   3. Datenmanagement

   4. Räumliche Analyse

   5Visualisierung / Modellierung

   6Bewertung / Alternativen

   7Entscheidungsunterstützung

   8Realisierung / Monitoring

 

Begleitend zum Planungsprozess wird ein GIS-Datenschema aufgebaut, welches in zwei Dimensionsebenen geteilt werden kann:

  • 2D-Ebenen: Eine schichtenweise 2D-Abbildung der realen Welt, nach Themen gegliedert (soziale Faktoren, Siedlungs- und Infrastukur, Landnutzung, abiotische und biotische Umweltfaktoren)

  • 3D-Ebenen: Abgeleitet aus Attributen der 2D-Objekte (Höhen, Formen, Nutzen) sowie Einbindung von 3D-Geometrien (z. B. BIM-Modelle)

                                                                 

 

Ingenieurplanung im BIM/GIS Cycle

 

Um die Grenzen zwischen den bisher voneinander getrennten GIS und BIM Planungs- und Informationssystemen zu überwinden, wurde der BIM/GIS Cycle entwickelt.

Der BIM/GIS Cycle veranschaulicht den Datenaustausch und Datentransfer innerhalb des integrierten BIM-GIS Umweltplanungsprozesses. Er zeigt zudem, wie die interdisziplinäre Kooperation zwischen Ingenieuren und Umweltplanern erfolgen muss, um eine erfolgreiche Projektplanung und Implementierung zu gewährleisten.

 

Quelle: Schaller et al., 2016, geändert nach Borrmann et al., 2015

 


NewsDie technische Umsetzung der GIS und BIM Integration

 

Als Schnittstelle zwischen GIS und BIM fungiert das Spatial ETL-Werkzeug FME (Feature Manipulation Engine) des Esri-Partners Safe Software, welches als eigenständiges Produkt oder direkt über die Esri Data Interoperability Extension aus dem ArcGIS-System heraus verwendet werden kann. ETL (Extract, Transform, Load) beschreibt einen Prozess, bei dem Daten mit unterschiedlichen Formaten und Strukturen geladen, in ein Zielsystem transformiert und gespeichert werden.

 

BIM-Transformation von Revit nach ArcGIS Pro

 

Die nachfolgende Animation veranschaulicht den ETL-Prozess am Beispiel einer Autobahnbrücke, die in die 2D/3D GIS-Datenbasis des umliegenden Gebietes integriert wird.

 

Integration der BIM-Daten in das 3D GIS und Umweltplanungsdatenmodell mittels ETL-Prozess

 

 

Aus der in der Bauplanung eingesetzten 4D BIM Software AutoDesk Revit wird mittels FME das im Industriestandard-Format IFC exportierte Bauwerk in das GIS übertragen. Anschließend folgt die Integration des Bauwerkes einschließlich der umweltbezogenen GIS-Daten in die Darstellung des Landschaftspflegerischen Begleitplans (LBP).

 

Integration des Bauwerkes in die Darstellung des Landschaftspflegerischen Begleitplans (LBP)

 

… damit können integriert werden:

  • Wirkungsanalysen, Eingriffsbilanzierung, Umweltverträglichkeitsprüfung
  • Natur- und Artenschutz-Erfordernisse
  • Landschaftspflegerische Begleitplanung und Ausführungsplanung
  • Landschaftspflegerische Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen
  • Ökologische Bauüberwachung und ökologisches Monitoring

 

Integration des Bauwerkes und der TIN-Daten in das 3D-GIS-Geo- und Umweltdatenmodell

 


NewsAnalysebeispiel: Bilanzierung von Eingriffen und Ausgleich

 

Bewertung von Umwelteingriffen und Kompensationsmaßnahmen (LBP)

Die Integration des Brückenbauwerks in die GIS-Datenbank ermöglicht die Grundeinschätzung von Umwelteingriffen und darauf aufbauenden Kompensationsmaßnahmen im Rahmen eines landschaftspflegerischen Begleitplans (LBP).

 

 

Eingriffsbilanzierung Brücke (LBP)

 


NewsAnalysebeispiel: Prüfung des Rodungsplans an den ökologischen GIS-Daten

 

Mit Hilfe der GIS und BIM Integration lassen sich die Rodungstermine aus dem BIM-Bauablaufplan an den ökologischen Fachdaten innerhalb der GIS-Datenbank prüfen. Dies ermöglicht es den Architekten, Ingenieuren und Planern bereits frühzeitig in der Planungsphase mögliche Konflikte zu erkennen.

 

Prüfung des Rodungsplans an den ökologischen GIS-Daten

 


NewsRücktransformation der GIS-Daten in das BIM Datenmodell

 

Mit Hilfe des ETL-Prozesses lassen sich die in das GIS übertragenen und darin analysierten BIM-Daten auch wieder rücktransformieren. Dies ermöglicht es den GIS Experten, den Ingenieuren die ausgewerteten Daten im Ausgangsformat zur Verfügung zu stellen, um eine Weiterverarbeitung innerhalb des gewohnten Software-Ökosystems zu gewährleisten.

 

Übertragung der GIS-Daten in das BIM-Datenmodell 

 


NewsÖkologische Bauüberwachung und Monitoring

 

Monitoring mittels UAV - Baustellenüberwachung

 

 Beispiel einer Baustellenüberwachung mittels UAV ("Unmanned Aerial Vehicle")

 

Monitoring - Auswertung mit Esri Drone2MapTM

 

Neben dem klassischen fotografischen Baustellenmonitoring ermöglicht der Einsatz der Esri Drone2MapTM Applikation zusätzliche Auswertungsmöglichkeiten. Mit Hilfe der Software lassen sich Oberflächenmodelle, Points Clouds und 3D-Meshes darstellen und analysieren.

 

Mittels Esri Drone2MapTM erstelltes dreidimensionales Baustellenmodell

 

Mögliche Anwendungsszenarien umfassen:

  • Baufortschrittsmonitoring, Abrechnungsunterstützung
  • Profilanalyse
  • Einzelbaumextraktion
  • Messungen von Einzelobjekten, Belagstärke, etc.
  • Volumenberechnung
  • Monitoring von Massenabtrag

 

 
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