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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude.
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Im Vorfeld der Erstellung eines virtuellen Abbilds für ein Gebäude (digitaler Zwilling, digital twin), bzw. für eine Ansammlung von Gebäuden, werden bestehende Gebäude mit Scannern, insbesondere Laserscannern erfasst. Beim Scannen eines Gebäudes werden Vermessungspunkte im Gebäude durch geeignete Geräte erfasst und verarbeitet. Diese Vermessungspunkte müssen aber vorher von einem Vermesser festgelegt und im Gebäude scangerecht angebracht werden.
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Der Vermesser setzt dabei üblicherweise mit Hilfe eines Tachymeters oder einer Totalstation Vermessungspunkte (Ankerpunkte, Marker), welche beim Scanvorgang miterfasst werden. Dieser vorbereitende Vorgang nimmt annähernd ähnlich viel Zeit in Anspruch wie der eigentliche nachfolgende Scan-Vorgang. Durch diese Massnahme wird der Gebäudestandort „eingenordet“, sprich dessen Standort mittels Koordinaten platziert. Weiterhin werden durch die Ankerpunktsetzung im Inneren des Gebäudes die systemtechnischen Probleme eines Laserscanners kompensiert. Diese Geräte neigen bei langen Scan-Flächen (z.B. die Wände grosser und langer Räume) zum sogenannten „Drift“, d.h. die eigentliche Laserpunkt-Gerade weisst eine Krümmung auf. Bei sehr grossen Gebäuden kommt hier sogar die Erdkrümmung zu tragen. Bei Nutzung von durch einen Vermesser platzierten und vorab ausgemessenen Ankerpunkten, können diese in einer Nachbearbeitung softwareseitig zur Korrektur (Driftkorrektur) genutzt werden. Neben der Platzierung der Ankerpunkte übergibt der Vermesser den im Prozess nachfolgenden Dienstleistern welche den Scan des Gebäudes vornehmen die Informationen (insbesondere die Positionen) zu den jeweiligen Ankerpunkten bzw. Markern. Im Gebäude bewegbare Scan-Trolleys (z.B. Geräte von der Firma NavVis) können mit Lasertechnologie die im Gebäude angebrachten Marker erfassen, einlesen, und für eine digitale Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen, insbesondere für eine Verwendung in einem digitalen Gebäudeinformationsmodell für das entsprechende Gebäude.
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Das bekannte Vorgehen zum Bestimmen der Vermessungspunkte in einem Gebäude und das Einscannen der Vermessungspunkte für die Verwendung in einem digitalen Gebäudeinformationsmodell ist aber mühsam und zeitintensiv.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effizientes Verfahren für die Verwendung von eingescannten Vermessungspunkten für ein digitales Gebäudeinformationsmodell bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells (z.B. als „digital twin“, d.h. als digitaler Zwilling) für ein bestehendes Gebäude, das Verfahren umfassend:
- - Festlegen von Ortspunkten (z.B. Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude durch Referenzierung (insbesondere durch optische Referenzierung und entsprechende Vermessung z.B. durch ein Lasertachymeter oder eine Totalstation) von offiziellen Ankerpunkten ausserhalb des Gebäudes (z.B. durch Hineinmessen mit einem Tachymeter) für ein Referenzstockwerk des Gebäudes;
- - Anbringen von maschinenlesbaren Markern im Referenzstockwerk an den festgelegten Ortspunkten;
- - Einlesen der Marker im Referenzstockwerk durch ein entsprechend eingerichtetes mobiles Lesegerät (Scangerät, z.B. ein Gerät von der Firma NavVis), wobei, basierend auf der Ortsposition der eingelesenen Marker, ein Driftausgleich der Geometrie des Referenzstockwerks erfolgt;
- - Erstellen eines insbesondere digitalen Volumenmodells für die Räume im Referenzstockwerk in einem Gebäudeinformationsmodell (BIM) in einer geeigneten Notation, wobei das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen identische Stockwerke des Gebäudes verwendet wird. Mit dem mobilen Lesegerät (z.B. Scangerät von der Firma NavVis) muss nur ein einziges Stockwerk als Referenzstockwerk gescannt und in einem digitalen Modell hinterlegt werden. Dies erfolgt in einer geeigneten Notation, z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Class). Das Modell des Referenzstockwerks wird für die Modellerstellung für baugleiche oder für im Wesentlichen baugleiche Stockwerke verwendet. Die baugleichen bzw. die im Wesentlichen baugleichen Stockwerke müssen nicht physikalisch vermessen und eingescannt werden, da für deren Modellierung das Referenzmodell des Referenzstockwerks verwendet werden. Dieses Vorgehen ist auch dann noch effizient, wenn das Referenzmodell des Referenzstockwerks für ein weiteres Stockwerk nicht immer eins-zu-ein verwendet werden kann, und eventuell von einem Modellierer manuelle Anpassungen (z.B. durch Tailoring) notwendig sind. Mit Vorteil liefert das mobile Lesegerät (Scangerät) eine krümmungskorrigierte 3-dimensionale Punktewolke mit Fotos, Sensorinformationen, Erdmagnetfeld, Accesspoints und Textdatei für das Referenzstockwerk. Mit Vorteil als Volumenmodell für die Räume im Referenzstockwerk.
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Das Verfahren optimiert den zeitlichen Ablauf vor-Ort, der bislang durchgängig eingesetzte Vermesser muss nur noch in Teilbereichen Vermessen und Marken setzen, z.B. ausserhalb des Gebäudes, sowie die nichtuniformen Strukturen innerhalb des Gebäudes. Das Optimierungspotential des vorliegenden Verfahrens lässt sich insbesondere bei uniformen Gebäuden bzw. Gebäudesegmenten, z.B. oftmals Büro-Neubauten, heben. Alle uniformen Stockwerke werden als „Gleichteil“ behandelt. Es genügt eines dieser gleichförmigen Stockwerke zu vermessen, vermarken und einzuscannen. Alle Stockwerke welche „dupliziert“ aufeinander aufbauen, werden nach dem Scan durch die verarbeitende Software als „identisch“ erkannt, und die korrigierenden Massnahmen welche beim Referenz-Stockwerk (welches vermessen I vermarkert wurde) auf diese „identischen“ Stockwerke übertragen. Wenn im Referenzstockwerk nach der Verarbeitung durch eine Recheneinheit/Software eine Wand geradegezogen wurde, wird eine solche „Wandlinie“ (aus Grundrissbetrachtung) bzw. „Wandfläche“ (Punktewolkenbetrachtung) auf die gleichartigen Stockwerke angewandt.
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Wird ein durchgehendes BIM-Modell (Gebäudeinformationsmodell, mit Nutzung der Objekte und deren Eigenschaften, verwendet, kann weiterhin deren Information mit einfliessen (Objekteigenschaften von Wänden; z.B. vorgefertigte Aussenwand mit den Dimensionen x y z und optional weiteren Merkmalen). Sind neben den Aussenwänden / Grundriss weitergehende Merkmale durchgehend vorhanden, dies könnte z.B. der Lift-Bereich sein - und wird ein solcher in den gescannten Daten von einer Software erkannt, kann auch dieses Merkmal mit einfliessen, um gleichartige Stockwerke automatisch „Stock für Stock“ auszurichten und im Gebäudemodell (BIM) zu modellieren bzw. zu integrieren. Für ein Stockwerk, insbesondere für das Referenzstockwerk, liegen jeweils eigenständige Datensätze (einer oder mehrere pro Stockwerk) vor, welche in der Weiterverarbeitung mit den anderen Datensätzen aneinander ausgerichtet werden. Dies erfolgt mit Vorteil automatisch, mit Vorteil unter Anwendung von entsprechenden Plausibilitätskriterien (z.B. Aufzugstüren für einen Aufzug liegen in derselben vertikalen Achse).
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Die vom Vermesser ermittelten Positionen / Koordinaten der Referenzflächen können auf die darauf aufbauenden „Stockwerk-Clone“ übergeben werden (x und y). Die z-Achsen-Information könnte ebenfalls automatisch anhand weiterer Stockwerke ermittelt und erfasst werden, bzw. durch BIM-Objektinformationen definiert, korrigiert, oder verfeinert werden. Stockwerkshöhen unterscheiden sich „im Gebäudesandwich“ (Lobby und Loft sind oftmals abweichend) für gewöhnlich nicht.
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Mit Vorteil erfolgt das Erstellen der Modelle für die Stockwerke durch ein benutzerfreundliches „drag and drop“-Verfahren: „Legosteinartig“ kann somit ein Gebäude im Modell aufschichtet werden. Den Stockwerksschichten können somit im Modell Information mitgeben werden, z.B. durch einen Vererbungsmechanismus, der Parameter (z.B. Ausrichtungs- und Qualitätsparameter, Eigenschaften, oder Attribute vom Referenzstockwerk auf die darauf basierenden Clon-Stockwerke (d.h. den Kopien des Referenzstockwerks) vererbt.
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Mit Vorteil verwendet das mobile Lesegerät (Scan-Gerät) Software zur Lösung von SLAM-Problemen. (SLAM: Simultaneous Localization and Mapping, Simultane Positionsbestimmung und Kartenerstellung). Das mobile Lesegerät (Scan-Gerät) kann somit als mobiler Roboter fungieren, der beim Einlesen der Messpunkte und der dazugehörigen Ortskoordinaten gleichzeitig einen Plan für das Referenzstockwerk erstellt. Mit Vorteil ist der Plan als Teil des Gebäudeinformationsmodells (BIM) verwendbar.
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Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Referenzvolumenmodell des Referenzstockwerkes bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen identische Stockwerke eines weiteren Gebäudes verwendet wird. In jedem Gebäude gibt es uniforme Gebäudesegmente. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es u.a. diese uniformen Gebäudesegmente als Gleichteile zu behandeln. Es genügt somit eines dieser gleichförmigen Stockwerke zu vermessen und vermarken. Alle Stockwerke welche „dupliziert“ aufeinander aufbauen, werden nach dem Scannen durch die verarbeitende Software als „identisch“ erkannt, und eventuell korrigierende Massnahmen, welche beim Referenz-Stockwerk (welches vermessen bzw. vermarkert wurde) auf diese „identischen“ Stockwerke übertragen. Wenn im Referenzstockwerk nach der Verarbeitung durch eine Recheneinheit mit entsprechender Software eine Wand geradegezogen wurde, wird eine solche „Wandlinie“ (aus Grundrissbetrachtung) bzw. eine „Wandfläche“ (hinsichtlich Punktewolkenbetrachtung) auf die gleichartigen Stockwerke angewandt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass basierend auf dem Referenzvolumenmodell des Referenzstockwerkes ein BIM Modell erstellt oder erweitert wird. Gebäudedatenmodellierung (Building Information Modeling) ist ein Verfahren zur integrierten und damit optimierten Planung, Erstellung und Betreibung von Gebäuden. Gebäudedaten werden in einem virtuellen, digitalen Gebäudemodell (BIM Modell, Gebäudeinformationsmodell) in einer maschinenlesbaren Notation hinterlegt und gepflegt, z.B. in einer entsprechenden Datenbank, auf die die Beteiligten (Architekt, Planer, Bauausführer, Haustechnik, Facility-management, etc.) zugreifen können. Das digitale Gebäudemodell kann z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Classes) erstellt sein.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die Referenzierung der offiziellen Ankerpunkte zum Festlegen der Ortspunkte für die Marker durch eine Laser-Tachymeter-Messung oder durch Triangulation erfolgt. Mit elektronischen Tachymetern (Totalstationen) können die Messungen sehr genau und schnell durchgeführt werden. Die ermittelten Daten (z.B. in Form von dreidimensionalen Messpunkten) werden mit Vorteil auf entsprechende Speichermedien oder direkt in entsprechende Computerprogramme oder Datenmodelle geladen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die maschinenlesbaren Marker eine optisch lesbare Kennung (z.B. QR-Code, Barcode) umfassen. Die maschinenlesbaren optischen Kennungen der Marker können leicht an zugänglichen Stellen im Gebäude angebracht werden und von einer optischen Erfassungseinheit (z.B. Laserscanner; z.B. Scan-Vorrichtung der Firma NavVis) eingelesen werden. Die Erfassungseinheit kann mit entsprechenden Verarbeitungsmitteln (Prozessor, Software), um die eingelesenen Daten (Messpunkte für Ortsdaten) weiterzuverarbeiten, um z.B. einen Driftausgleich vorzunehmen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die maschinenlesbaren Marker einen RFID-Tag umfassen. RFID-Tags können z.B. unter Putz angebracht werden. Mit Vorteil erkennt die Erfassungseinheit im Gebäude vorhandene Marker, die durch RFID-Tags gekennzeichnet bzw. referenziert sind.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells (digital twin) für ein bestehendes Gebäude, die Anordnung umfassend:
- - Mittel zum Festlegen von Ortspunkten (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude durch Referenzierung von offiziellen Ankerpunkten ausserhalb des Gebäudes (durch Hineinmessen) für ein Referenzstockwerk des Gebäudes;
- - Mittel zum Einlesen von an den festgelegten Ortspunkten im Referenzstockwerk angebrachten maschinenlesbaren Markern, wobei, basierend auf der Ortsposition der eingelesenen Marker, ein Driftausgleich der Geometrie des Referenzstockwerks erfolgt, und wobei ein insbesondere digitales Volumenmodell für die Räume im Referenzstockwerk in einem Gebäudeinformationsmodell (BIM) in einer geeigneten Notation erstellbar und in einem Speichermedium hinterlegbar ist;
- - entsprechend eingerichtete Verarbeitungsmittel, um das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen zum Referenzstockwerk identische Stockwerken des Gebäudes oder eines weiteren Gebäudes zu verwenden. Die zur Realisierung der Anordnung erforderlichen Mittel sind bei einer Gebäudeplanung bzw. Erstellung üblicherweise vorhanden oder es kann auf diese leicht zugegriffen werden, z.B. durch Beauftragung von entsprechenden Fachfirmen (z.B. für das Ausmessen der Ankerpunkte oder das Scannen der Marker).
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Speichermedium eingerichtet ist, dass das Referenzvolumenmodell als BIM-Modell hinterlegbar ist. Dadurch kann das Referenzvolumenmodell direkt für eine Gebäudedatenmodellierung verwendet werden. Gebäudedatenmodellierung (Building Information Modeling) ist ein Verfahren zur integrierten und damit optimierten Planung, Erstellung und Betreibung von Gebäuden. Gebäudedaten werden in einem virtuellen, digitalen Gebäudemodell (BIM Modell) in einer maschinenlesbaren Notation hinterlegt und gepflegt, z.B. in einer entsprechenden Datenbank, auf die die Beteiligten (Architekt, Planer, Bauausführer, Haustechnik, Facilitymanagement, etc.) zugreifen können. Das digitale Gebäudemodell kann z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Classes) erstellt sein. Für die Gebäudedatenmodellierung gibt es entsprechende computerunter-stützte Werkzeuge (z.B. CAD Tools).
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die digitalen Volumenmodelle für die im Wesentlichen zum Referenzstockwerk identischen Stockwerke als BIM-Modell hinterlegbar sind. In jedem Gebäude gibt es uniforme Gebäudesegmente. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es u.a. diese uniformen Gebäudesegmente als Gleichteile zu behandeln.
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Es genügt somit eines dieser gleichförmigen Stockwerke zu vermessen und vermarken. Die Hinterlegung der zum Referenzstockwerk identischen Stockwerke im BIM-Modell ermöglicht eine effiziente Erstellung des BIM-Modells.
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Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figur erläutert. Dabei zeigt:
- 1 einen beispielhaften Auszug eines Stadtplans mit beispielhaften behördlich vermessenen Ankerpunkten,
- 2 eine beispielhafte Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude,
- 3 einen beispielhaften Marker für einen festgelegten Ortspunkt in einem Gebäude,
- 4 beispielhafte Modellsichten für ein beispielhaftes Gebäude, und
- 5 ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude.
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1 zeigt einen beispielhaften Auszug eines Stadtplans mit beispielhaften behördlich vermessenen Ankerpunkten OAP1 - OAP4. Solche Ankerpunkte OAP1 - OAP4 werden im Fachgebiet der Geodäsie, insbesondere der Ingenieurgeodäsie, z.B. für die Landesvermessung, Katastervermessung oder die Bauwerksvermessung bestimmt oder verwendet. Ankerpunkte OAP1 - OAP4 werden auch als Vermessungspunkte oder Messpunkte bezeichnet. Sie können z.B. durch Triangulation als Trigonometrischer Punkt mit entsprechenden Koordinaten festgelegt werden. Je nach Anwendung werden Ankerpunkte auch als Höhenfestpunkt, geodätischer Festpunkt, Höhenmarke, Lagefestpunkt, etc. bezeichnet. Die Ankerpunkte OAP1 - OAP4 können z.B. als Lagekoordinaten in einem Gauss-Krüger-Koordinatensystem oder in einem UTM-Koordinatensystem (Universal Transverse Mercator) definiert werden.
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Durch Referenzierung der offiziellen Ankerpunkte OAP1 - OAP4, z.B. durch Hineinmessen von offiziellen Ankerpunkten OAP1 - OAP4 in ein Gebäude werden Ortspunkten (Marker) im Gebäude festgelegt. Diese Ortspunkte (Marker) im Gebäude sind durch entsprechende Kennungen (z.B. QR-Code) markiert. Diese Ortspunkte (Marker) im Gebäude können durch geeignete Lesevorrichtungen (z.B. Scan-Vorrichtung der Firma NavVis) eingelesen, ausgewertet und in ein Gebäudeinformationsmodell hinterlegt werden.
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2 zeigt eine beispielhafte Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells (digital twin) BIM für ein bestehendes Gebäude GB.
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Die Anordnung umfasst:
- - Mittel LT zum Festlegen von Ortspunkten (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude GB durch Referenzierung Refl, Ref2 von offiziellen Ankerpunkten OAP5, OAP6 ausserhalb des Gebäudes GB (durch Hineinmessen) für ein Referenzstockwerk des Gebäudes GB;
- - Mittel MG1, AV1, MG2, AV2 zum Einlesen von an den festgelegten Ortspunkten im Referenzstockwerk angebrachten maschinenlesbaren Markern M1, M2, wobei, basierend auf der Ortsposition der eingelesenen Marker M1, M2, ein Driftausgleich der Geometrie des Referenzstockwerks erfolgt, und wobei ein digitales Volumenmodell BIM für die Räume im Referenzstockwerk in einer geeigneten Notation erstellbar und in einem Speichermedium DB hinterlegbar ist;
- - entsprechend eingerichtete Verarbeitungsmittel S, um das digitale Volumenmodell BIM des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen zum Referenzstockwerk identische Stockwerken des Gebäudes GB oder eines weiteren Gebäudes zu verwenden.
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Das Modell des Referenzstockwerks wird für die Modellerstellung für baugleiche oder für im Wesentlichen baugleiche Stockwerke verwendet. Die baugleichen bzw. die im Wesentlichen baugleichen Stockwerke müssen nicht physikalisch vermessen und eingescannt werden, da für deren Modellierung das Referenzmodell des Referenzstockwerks verwendet werden. Dieses Vorgehen ist auch dann noch effizient, wenn das Referenzmodell des Referenzstockwerks für ein weiteres Stockwerk nicht immer eins-zu-ein verwendet werden kann, und eventuell von einem Modellierer manuelle Anpassungen (z.B. durch Tailoring) notwendig sind. Mit Vorteil liefert das mobile Lesegerät (Scangerät, Trolley, Drohne) MG1, MG2 eine krümmungskorrigierte dreidimensionale Punktewolke mit Fotos, Sensorinformationen, Erdmagnetfeld, Accesspoints und Textdatei für das Referenzstockwerk.
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Mit Vorteil ist das Speichermedium DB eingerichtet, dass das Referenzvolumenmodell als BIM-Modell BIM hinterlegbar ist. Dies erfolgt in einer geeigneten Notation, z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Class).
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Mit Vorteil ist das Speichermedium DB eingerichtet, dass die digitalen Volumenmodelle für die im Wesentlichen zum Referenzstockwerk identischen Stockwerke als BIM-Modell BIM hinterlegbar sind, z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Class).
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Das Festlegen von Ortspunkten M1, M2 (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude GB durch Referenzierung Refl, Ref2 von offiziellen Ankerpunkten OAP5, OAP6 erfolgt z.B. durch ein Lasertachymeter LT oder durch Triangulation. Mit einem mobilen Lesegerät MG1 (z.B. Scangerät von der Firma NavVis) muss nur ein einziges Stockwerk als Referenzstockwerk gescannt und in einem digitalen Modell hinterlegt werden. Das mobile Lesegerät MG1 umfasst z.B. eine optische Aufnahmevorrichtung AV1 zum Einlesen von an den festgelegten Ortspunkten im Referenzstockwerk angebrachten maschinenlesbaren Marker M1, M2. Im Prinzip kann auch eine Drohne (unbemanntes Luftfahrzeug) MG2 mit einer entsprechenden Aufnahmevorrichtung AV2 zum Einlesen von an den festgelegten Ortspunkten angebrachten maschinenlesbaren Markern M1, M2 verwendet werden. Die mobilen Lesegeräte MG1, MG2 können sich selbständig autonom im Gebäude bewegen, oder gesteuert durch einen Bediener B.
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Als mobiles Gerät MG1 kann z.B. ein Trolley mit entsprechendem Messequipment AV1 verwendet werden, der von einem Bediener B durch das Gebäude GB geschoben wird, wie z.B. der Trolley M3 der Firma Navvis GmbH. Als mobiles Gerät zum Erfassen des Sollzustandes kann auch ein mobiler Roboter verwendet werden, z.B. ein Fahrroboter mit entsprechenden Messgeräten, der autonom bzw. semi-autonom im entsprechenden Gebäude herumfährt. Als mobiles Gerät MG2 zum Erfassen des Sollzustandes kann auch eine Drohne (unbemanntes Luftfahrzeug) mit entsprechenden Messgeräten verwendet werden, die sich autonom im Gebäude GB und/oder um das Gebäude GB herum bewegt. Der Vorteil in der Verwendung einer Drohne MG2 liegt u.a. darin, dass sie sehr leicht in Treppen oder Treppenhäuser verwendet werden kann. Eine Drohne kann autonom (mit entsprechender Programmierung und Steuerung), semiautonom, oder manuell (d.h. durch einen Bediener gesteuert) eingesetzt werden.
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Über geeignete Kommunikationsverbindungen KV1, KV2 (z.B. über entsprechende Funkverbindungen, WLAN, Internet, Mobilfunkverbindung) können die von den Aufnahmevorrichtungen AV1, AV2 gelesenen Ortspunktdaten (Ortspunkten) OPD1, OPD2 der Marker M1, M2 an einen Sever S weitergeleitet werden. Die Ortspunktdaten OPD1, OPD2 aller eingelesenen Marker im Gebäude GB können beim Server S als Punktwolke an. Der Sever S (Computer mit entsprechenden Verarbeitungs- und Speichermittel) analysiert die Punktwolke und bildet diese in ein Gebäudeinformationsmodell BIM ab, z.B. in Form eines digitalen Volumenmodells.
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Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein Referenzvolumenmodell eines Referenzstockwerkes bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen identische Stockwerke des Gebäudes verwendet wird. In jedem Gebäude gibt es uniforme Gebäudesegmente. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es u.a. diese uniformen Gebäudesegmente als Gleichteile zu behandeln. Es genügt somit eines dieser gleichförmigen Stockwerke zu vermessen und vermarken.
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Das Gebäudeinformationsmodell BIM wird in einer geeigneten Datenbank DB abgelegt, z.B. in einer In-Memory-Datenbank, was einen schnellen Zugriff ermöglicht. Mit Vorteil ist der Server S in einer Cloud-Infrastruktur C realisiert.
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3 zeigt einen beispielhaften Marker M3 für einen festgelegten Ortspunkt in einem Gebäude. Mit Vorteil umfasst der Marker M3 eine maschinenlesbare oder eine optisch lesbare Kennung (z.B. QR-Code, Barcode). Die maschinenlesbaren optischen Kennungen der Marker können leicht an zugänglichen Stellen im Gebäude angebracht werden und von einer optischen Erfassungseinheit (z.B. Laserscanner; z.B. Scan-Vorrichtung der Firma NavVis) eingelesen werden. Die Erfassungseinheit kann mit entsprechenden Verarbeitungsmitteln (Prozessor, Software), um die eingelesenen Daten (Messpunkte für Ortsdaten) weiterzuverarbeiten, um z.B. einen Driftausgleich vorzunehmen.
Mit Vorteil ist der Marker M3 geeignet für die Lösung von SLAM-Problemen (SLAM: Simultaneous Localization and Mapping, Simultane Positionsbestimmung und Kartenerstellung). Das mobile Lesegerät (Scan-Gerät) kann somit als mobiler Roboter fungieren, der beim Einlesen der Messpunkte (Marker) und der dazugehörigen Ortskoordinaten gleichzeitig einen Plan für das entsprechende Gebäudestockwerk erstellt.
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Mit Vorteil umfasst der Marker M3 ein Kreuz-Zeichen für eine exakte Lokalisierung und einen Pfeil für die Orientierung (z.B. Ausrichtung gemäss Himmelsrichtung). Mit Vorteil umfasst der Marker M3 eine eindeutige Identifizierungskennung (z.B. ID-Nummer). Mit Vorteil besteht der Marker M3 aus einem robusten Material, das auch an einer Gebäudeaussenwand einsetzbar ist. Mit Vorteil umfasst der Marker M3 bibliografische Daten (z.B. Zeitpunkt der Ortsreferenzierung, Zeitpunkt der Anbringung, zuständige Firma, zuständiger Bearbeiter, offizieller Ankerpunkt auf dessen Basis die Referenzierung erfolgte).
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4 zeigt beispielhafte Modellsichten SM1 - SM4 für ein beispielhaftes Gebäude auf einer beispielhaften Bedienoberfläche UI. Die beispielhafte Bedienoberfläche UI kann z.B. auf einem Display (z.B. Touchscreen) eines Computerdisplay dargestellt werden. Die beispielhaften Modellsichten SM1 - SM4 zeigen unterschiedliche Sichten oder Darstellungsarten von digitalen Volumenmodellen als Aspekte (Teile) eines Gebäudeinformationsmodells. Die Sichten SM1 - SM4 zeigen beispielhafte 2D- oder 3D-Sichten des Gebäudemodells. Die Ortskoordinaten des Modells basieren auf den eingelesenen und ausgewerteten Markern beim Scannen des zum Modell gehörigen Gebäudes. Die Bedienoberfläche UI umfasst eine Menüleiste ML für benutzereingaben oder Benutzerauswahlen.
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5 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude. Das Verfahren umfasst:
- - Festlegen von Ortspunkten (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude durch Referenzierung von offiziellen Ankerpunkten ausserhalb des Gebäudes (durch Hineinmessen) für ein Referenzstockwerk des Gebäudes;
- - Anbringen von maschinenlesbaren Markern im Referenzstockwerk an den festgelegten Ortspunkten;
- - Einlesen der Marker im Referenzstockwerk durch ein entsprechend eingerichtetes mobiles Lesegerät (z.B. Scangerät, Navis-Gerät der Firma NavVis), wobei, basierend auf der Ortsposition der eingelesenen Marker, ein Driftausgleich der Geometrie des Referenzstockwerks erfolgt;
- - Erstellen eines insbesondere digitalen Volumenmodells im digitalen Gebäudemodell (BIM) für die Räume im Referenzstockwerk in einer geeigneten Notation; wobei das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen identische Stockwerke des Gebäudes verwendet wird. Das Festlegen von Ortspunkten (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude durch Referenzierung von offiziellen Ankerpunkten erfolgt z.B. durch ein Lasertachymeter oder durch Triangulation.
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Mit einem mobilen Lesegerät (z.B. Scangerät von der Firma NavVis) muss nur ein einziges Stockwerk als Referenzstockwerk gescannt und in einem digitalen Modell hinterlegt werden. Dies erfolgt in einer geeigneten Notation, z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Class). Das Modell des Referenzstockwerks wird für die Modellerstellung für baugleiche oder für im Wesentlichen baugleiche Stockwerke verwendet. Die baugleichen bzw. die im Wesentlichen baugleichen Stockwerke müssen nicht physikalisch vermessen und eingescannt werden, da für deren Modellierung das Referenzmodell des Referenzstockwerks verwendet werden. Dieses Vorgehen ist auch dann noch effizient, wenn das Referenzmodell des Referenzstockwerks für ein weiteres Stockwerk nicht immer eins-zu-ein verwendet werden kann, und eventuell von einem Modellierer manuelle Anpassungen (z.B. durch Tailoring) notwendig sind. Mit Vorteil liefert das mobile Lesegerät (Scangerät) eine krümmungskorrigierte dreidimensionale Punktewolke mit Fotos, Sensorinformationen, Erdmagnetfeld, Accesspoints und Textdatei für das Referenzstockwerk.
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Beispielhafter Inhalt einer Punktewolkedatei:
- ply
- format ascii 1.0
- element vertex 363
- property float x
- property float y
- property float z
- property float scalar_scan_time_from_start
- property float scalar_roll
- property float scalar_pitch
- property float scalar_yaw
- property uint scalar_confidence_metric
- comment UTC time at start 1528458354.284151
- end_header
- -0.000374 -0.000614 0.000247 10.016065 -0.000821 -0.037225 - 0.013847 0
- 0.001295 0.016669 -0.016714 10.916214 0.000584 -0.048837 - 0.016327 26907
- -0.000672 0.002347 0.001899 11.816589 -0.000535 -0.039471 - 0.015925 50000
- -0.001323 0.009148 -0.010352 12.716636 -0.001709 -0.044635 - 0.016510 50000
- 0.004702 0.013384 -0.008795 14.541398 0.004530 -0.038767 - 0.013606 50000
- 0.001446 0.004157 0.000075 15.466380 0.003677 -0.042195 - 0.014400 50000
- 0.003914 0.002555 0.002479 17.466155 0.004913 -0.039357 - 0.013419 50000
- 0.003208 0.002262 -0.003176 18.466278 0.004496 -0.044100 - 0.012279 50000
- -0.000103 -0.005178 0.004468 19.466257 0.006104 -0.043616 - 0.010986 50000
- 0.003960 -0.004793 -0.007028 20.466523 0.007117 -0.041868 0.002362 50000
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Eine Punktewolkedatei kann durch einen entsprechenden Konverter in die Notation eines Gebäudeinformationsmodells (BIM-Modell) übersetzt bzw. umgesetzt werden.
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Mit Vorteil wird, basierend auf dem Referenzvolumenmodell des Referenzstockwerkes, ein BIM Modell erstellt oder erweitert, z.B. in IFC-Notation.
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Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit entsprechend eingerichteten Hardware- und Softwarekomponenten (z.B. Prozessoreinheit, Speichermittel, Ein-/Ausgabeeinheiten, Softwareprogramme) realisiert werden. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht insbesondere eine optimierte und effiziente Umsetzung bzw. Erstellung eines digital twins (Dgitaler Zwilling). Dies ermöglicht bei der Gebäudeerstellung und beim Gebäudemanagement u.a. eine Kosten- und Zeitpositionsverbesserung für u.a. ausführende und offerierende Vertriebseinheiten.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude, wobei Ortspunkte im Gebäude durch Referenzierung von offiziellen Ankerpunkten ausserhalb des Gebäudes für ein Referenzstockwerk des Gebäudes festgelegt werden; wobei maschinenlesbare Marker im Referenzstockwerk an den festgelegten Ortspunkten angebracht werden; wobei die Marker im Referenzstockwerk durch ein entsprechend eingerichtetes mobiles Lesegerät (Scangerät) eingelesen werden, wobei, basierend auf der Ortsposition der eingelesenen Marker, ein Driftausgleich der Geometrie des Referenzstockwerks erfolgt; wobei ein digitales Volumenmodell für die Räume im Referenzstockwerk in einer geeigneten Notation erstellt wird; und wobei das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen identische Stockwerke des Gebäudes verwendet wird.
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Bezugszeichenliste
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- MAP
- Stadtplan
- OAP1 - OAP6
- Offizieller Ankerpunkt
- LT
- Lasertachymeter
- M1 - M3
- Marker
- GB
- Gebäude
- C
- Cloud
- S
- Server
- DB
- Datenbank
- BIM
- Gebäudeinformationsmodell
- KV1, KV2
- Kommunikationsverbindung
- B
- Bediener
- MG1, MG2
- Mobiles Gerät
- AV1, AV2
- Aufnahmevorrichtung
- OPD1, OPD2
- Ortspunkt
- Refl, Ref2
- Referenzierung
- ML
- Menüleiste
- UI
- Bedienoberfläche
- SM1 - SM4
- Site Model (Plan-Modell)
