EP3928239A1 - Verfahren und anordnung zum erstellen eines digitalen gebäudemodells - Google Patents

Verfahren und anordnung zum erstellen eines digitalen gebäudemodells

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Publication number
EP3928239A1
EP3928239A1 EP20706946.9A EP20706946A EP3928239A1 EP 3928239 A1 EP3928239 A1 EP 3928239A1 EP 20706946 A EP20706946 A EP 20706946A EP 3928239 A1 EP3928239 A1 EP 3928239A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
building
model
digital
markers
bim
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20706946.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Oliver Zechlin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Schweiz AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Schweiz AG filed Critical Siemens Schweiz AG
Publication of EP3928239A1 publication Critical patent/EP3928239A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/13—Architectural design, e.g. computer-aided architectural design [CAAD] related to design of buildings, bridges, landscapes, production plants or roads
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/12—Geometric CAD characterised by design entry means specially adapted for CAD, e.g. graphical user interfaces [GUI] specially adapted for CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/20—Configuration CAD, e.g. designing by assembling or positioning modules selected from libraries of predesigned modules
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/20—Design reuse, reusability analysis or reusability optimisation

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for creating a digital building model for an existing building.
  • a virtual image for a building Prior to the creation of a virtual image for a building (digital twin, digital twin) or for a collection of buildings, existing buildings are recorded with scanners, in particular laser scanners. When a building is scanned, measurement points in the building are recorded and processed using suitable devices. However, these measurement points must first be determined by a surveyor and attached in the building in a way that is suitable for scanning.
  • the surveyor usually sets measurement points (anchor points, markers) with the help of a tachymeter or a total station, which are also recorded during the scanning process.
  • This preparatory process takes about the same amount of time as the actual subsequent scan process.
  • the building location is "northed”, i.e. its location is placed by means of coordinates.
  • the system-technical problems of a laser scanner are compensated for by setting anchor points inside the building Spaces) to the so-called “drift”, ie the actual laser point straight line has a curvature. In the case of very large buildings, the curvature of the earth even comes into play here.
  • anchor points that have been placed and measured beforehand by a surveyor
  • these can be used in post-processing by the software for correction (drift correction).
  • the surveyor passes on the information (in particular the positions) to the respective anchor points or markers to the service providers who follow the process and who carry out the scan of the building.
  • Scan trolleys that can be moved in the building (e.g. devices from NavVis) can be used in the building with laser technology Detect attached markers, put them in, and make them available for further digital processing, in particular for use in a digital building information model for the corresponding building.
  • the task is solved by a method for creating a digital building model (e.g. as a "digital twin", i.e. as a digital twin) for an existing building, the method comprising:
  • location points e.g. markers, anchor points in the building
  • referencing in particular by optical referencing and corresponding measurement e.g. by a laser total station or a total station
  • official anchor points outside the building e.g. by measuring with a total station
  • the digital Volume model of the reference floor is used as a reference volume model when creating digital volume models for essentially identical floors of the building.
  • the mobile reading device e.g. scanning device from NavVis
  • IFC Industry Foundation Class
  • the model of the reference storey is used to create the model for identical or essentially identical floors.
  • the structurally identical or essentially structurally identical floors do not have to be physically measured and scanned, since the reference model of the reference floor is used for their modeling.
  • the mobile reading device advantageously supplies a curvature-corrected 3-dimensional point cloud with photos, sensor information, earth's magnetic field, access points and text file for the reference storey.
  • the mobile reading device advantageously supplies a curvature-corrected 3-dimensional point cloud with photos, sensor information, earth's magnetic field, access points and text file for the reference storey.
  • the process optimizes the on-site timing; the surveyor, who has been used consistently up to now, only needs to measure and set marks in sub-areas, e.g. outside the building, as well as the non-uniform structures within the building.
  • the optimization potential of the present method can be increased in particular in the case of uniform buildings or building segments, for example often new office buildings. All uniform floors are treated as "the same part”. It is sufficient to measure, mark and scan one of these uniform floors. All floors which are "duplicated”
  • the processing software recognizes them as “identical” after the scan, and the corrective measures that were marked on the reference floor (which was measured I) are transferred to these "identical” floors. If in the reference floor after the Processing by a computing unit / software, a wall has been straightened, such a "wall line” (from the floor plan) or “wall area” (point cloud observation) is applied to the floors of the same type.
  • the positions / coordinates of the reference areas determined by the surveyor can be transferred to the "floor clones" based on them (x and y).
  • the z-axis information could also be determined and recorded automatically on the basis of additional floors. through BIM object information be defined, corrected, or refined.
  • Floor heights usually do not differ "in the building sandwich” (lobby and loft are often different).
  • the models for the storeys are advantageously created using a user-friendly "drag and drop” process: a building can thus be piled up in the model "like a Lego brick”. Information can thus be given to the storey layers in the model, e.g. through an inheritance mechanism that inherits parameters (e.g. alignment and quality parameters, properties, or attributes from the reference floor to the clone floors based on them (i.e. the copies of the reference floor).
  • parameters e.g. alignment and quality parameters, properties, or attributes from the reference floor to the clone floors based on them (i.e. the copies of the reference floor).
  • the mobile reading device advantageously uses software to solve SLAM problems.
  • SLAM Simultaneous Localization and Mapping, Simultaneous Position Determination and Map Creation
  • the mobile reading device can thus function as a mobile robot that simultaneously creates a plan for the reference storey when reading in the measuring points and the associated location coordinates.
  • the plan can advantageously be used as part of the building information model (BIM).
  • a first advantageous embodiment of the invention lies in the fact that the reference volume model of the reference storey is used when creating digital volume models for essentially identical storeys of a further building.
  • the present invention makes it possible, among other things, to treat these uniform building segments as identical parts. It is therefore sufficient to measure and mark one of these uniform floors. All floors that are "duplicated” on top of each other are recognized as “identical” after scanning by the processing software, and possibly corrective Measures which are transferred to these "identical” floors on the reference floor (which was measured or marked). If a wall was straightened in the reference floor after processing by a computer unit with appropriate software, such a "wall line” (for basic crack observation) or a "wall surface” (with regard to point cloud observation) applied to the floors of the same type.
  • BIM model is created or expanded based on the reference volume model of the reference floor.
  • Building Information Modeling is a process for the integrated and thus optimized planning, creation and operation of buildings.
  • Building data is stored and maintained in a virtual, digital building model (BIM model, building information model) in a machine-readable notation, e.g. in a corresponding database to which those involved (architect, planner, building contractor, building technology, facility management, etc.) can access.
  • the digital building model can e.g. be drawn up in IFC (Industry Foundation Classes) notation.
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the referencing of the official anchor points for establishing the location points for the markers is carried out by a laser total station measurement or by triangulation. With electronic total stations, the measurements can be carried out very precisely and quickly.
  • the determined data (for example in the form of three-dimensional measuring points) are advantageously loaded onto appropriate storage media or directly into appropriate computer programs or data models.
  • the machine-readable markers include an optically readable identifier (for example QR code, barcode).
  • the machine-readable optical identifiers of the markers can easily be attached to accessible locations in the building and read in by an optical acquisition unit (eg laser scanner; eg scanning device from NavVis).
  • the acquisition unit can use appropriate processing means (processor, software) to further process the read-in data (measurement points for location data), for example to compensate for drift.
  • the machine-readable markers comprise an RFID tag.
  • RFID tags can e.g. be mounted under plaster.
  • the registration unit advantageously recognizes markers that are present in the building and that are identified or referenced by RFID tags.
  • the task is also achieved by an arrangement for creating a digital building model (digital twin) for an existing building, the arrangement comprising:
  • BIM Building information model
  • the storage medium is set up so that the reference volume model can be stored as a BIM model.
  • the reference volume model can be used directly for building data modeling.
  • Building information modeling is a process for the integrated and thus optimized planning, creation and operation of buildings.
  • Building data is stored and maintained in a virtual, digital building model (BIM model) in a machine-readable notation, e.g. in a corresponding database to which the parties involved (architect, planner, construction contractor, building services, facility management, etc.) can access.
  • the digital building model can e.g. be created in IFC (Industry Foundation Classes) notation.
  • IFC Industry Foundation Classes
  • a further advantageous embodiment of the invention is that the digital volume models for the floors that are essentially identical to the reference floor can be stored as a BIM model.
  • the present invention makes it possible, inter alia, to treat these uniform building segments as identical parts. It is therefore sufficient to measure and mark one of these uniform floors.
  • the storage of floors identical to the reference floor in the BIM model enables the BIM model to be created efficiently.
  • FIG. 2 shows an exemplary arrangement for creating a digital building model for an existing building
  • FIG. 5 shows an exemplary flow diagram for a method for creating a digital building model for an existing building.
  • FIG. 1 shows an exemplary excerpt from a city map with exemplary officially measured anchor points OAP1-OAP4.
  • anchor points OAP1-OAP4 are determined or used in the field of geodesy, in particular engineering geodesy, for example for land surveying, cadastral surveying or building surveying.
  • Anchor points OAP1 - OAP4 are also referred to as survey points or measuring points. She can for example be defined as a trigonometric point with corresponding coordinates by triangulation.
  • anchor points are also referred to as height control point, geodetic control point, height marker, position control point, etc.
  • the anchor points OAP1 - OAP4 can be defined, for example, as position coordinates in a Gauss-Krüger coordinate system or in a UTM (Universal Transverse Mercator) coordinate system.
  • location points (markers) in the building are determined. These location points (markers) in the building are marked with appropriate identifiers (e.g. QR code). These location points (markers) in the building can be read in, evaluated and stored in a building information model using suitable reading devices (e.g. scanning device from NavVis).
  • suitable reading devices e.g. scanning device from NavVis.
  • FIG. 2 shows an exemplary arrangement for creating a digital building model (digital twin) BIM for an existing building GB.
  • the arrangement includes:
  • Means MG1, AV1, MG2, AV2 for reading in machine-readable markers M1, M2 attached to the specified location points in the reference story, with a drift compensation of the geometry of the reference story based on the position of the read-in markers M1, M2 takes place, and being a digital Volume model BIM for the rooms on the reference floor can be created in a suitable notation and stored in a storage medium DB;
  • processing means S to use the digital volume model BIM of the reference floor as a reference volume model when creating digital volume models for floors of the building GB or of another building that are essentially identical to the reference floor.
  • the model of the reference storey is used for the creation of a model for identical or essentially identical storeys.
  • the structurally identical or essentially structurally identical floors do not have to be physically measured and scanned, since the reference model of the reference floor is used for their modeling. This procedure is also efficient if the reference model of the reference floor cannot always be used one-to-one for a further floor, and manual adjustments (e.g. by tailoring) may be necessary by a modeler.
  • the mobile reading device (scanning device, trolley, drone) MG1, MG2 advantageously provides a curvature-corrected three-dimensional point cloud with photos, sensor information, geomagnetic field, access points and text file for the reference floor.
  • the storage medium DB is advantageously set up so that the reference volume model can be stored as a BIM model BIM.
  • the storage medium DB is advantageously set up so that the digital volume models for the floors that are essentially identical to the reference floor can be stored as BIM model BIM, for example in IFC notation (Industry Foundation Class).
  • BIM model BIM for example in IFC notation (Industry Foundation Class).
  • the establishment of location points M1, M2 (markers, anchor points in the building) in the building GB by referencing Ref1, Ref2 of official anchor points OAP5, OAP6 is carried out, for example, by a laser tachymeter LT or by triangulation.
  • MGI mobile reading device
  • NavVis only a single floor has to be scanned as a reference floor and stored in a digital model.
  • the mobile reading device MGI comprises, for example, an optical recording device AV1 for reading in machine-readable markers M1, M2 attached to the fixed location points in the reference storey.
  • AV1 optical recording device
  • a drone (unmanned aircraft) MG2 with a corresponding recording device AV2 can also be used to read in machine-readable markers M1, M2 attached to the defined location points.
  • the mobile reading devices MG1, MG2 can move independently autonomously in the building, or controlled by an operator B.
  • the mobile device MG1 can e.g. a trolley with appropriate measuring equipment AV1 can be used, which is pushed through the building GB by an operator B, e.g. the M3 trolley from Navvis GmbH.
  • a mobile robot can also be used as a mobile device for recording the target state, e.g. a driving robot with appropriate measuring devices that drives around autonomously or semi-autonomously in the relevant building.
  • a drone (unmanned aircraft) with appropriate measuring devices, which moves autonomously in the building GB and / or around the building GB, can also be used as the mobile device MG2 for recording the target state.
  • the advantage of using an MG2 drone is, among other things, that it can be used very easily in stairs or stairwells.
  • a drone can be used autonomously (with appropriate programming and control), semi-autonomously, or manually (ie controlled by an operator).
  • the location data (location points) OPD1, OPD2 of the markers M1, M2 read by the recording devices AV1, AV2 can be forwarded to a server S via suitable communication links KV1, KV2 (for example, via appropriate radio links, WLAN, Internet, cellular connection).
  • the location point data OPD1, OPD2 of all read-in markers in the building GB can be sent to the server S as point clouds.
  • the Sever S (computer with appropriate processing and storage means) analyzes the point cloud and maps it in a building information model BIM, for example in the form of a digital volume model.
  • An advantage of the invention is that a reference volume model of a reference floor is used when creating digital volume models for essentially identical floors of the building. There are uniform building segments in every building. The present invention enables i.a. to treat these uniform building segments as identical parts. It is therefore sufficient to measure and mark one of these uniform floors.
  • the building information model BIM is stored in a suitable database DB, e.g. in an in-memory database, which enables quick access.
  • the server S is advantageously implemented in a cloud infrastructure C.
  • FIG. 3 shows an exemplary marker M3 for a defined location in a building.
  • the marker M3 advantageously comprises a machine-readable or an optically readable identifier (for example QR code, barcode).
  • the machine-readable optical identifiers of the markers can easily be attached to accessible places in the building and read in by an optical acquisition unit (eg laser scanner; eg scanning device from NavVis).
  • the acquisition unit can with appropriate processing means (processor, software) to the processed data (measurement points for location data), for example to compensate for drift.
  • the M3 marker is advantageously suitable for solving SLAM problems (SLAM: Simultaneous Localization and Mapping, simultaneous position determination and map creation).
  • the mobile reading device can thus function as a mobile robot that simultaneously creates a plan for the corresponding building floor when reading in the measuring points (markers) and the associated location coordinates.
  • the marker M3 advantageously includes a cross symbol for exact localization and an arrow for orientation (e.g. orientation according to the compass direction).
  • the marker M3 advantageously includes a unique identification code (e.g. ID number).
  • the M3 marker is advantageously made of a robust material that can also be used on the outside wall of a building.
  • the marker M3 advantageously includes bibliographic data (e.g. time of location referencing, time of attachment, responsible company, responsible processor, official anchor point on the basis of which the referencing took place).
  • FIG. 4 shows exemplary model views SM1-SM4 for an exemplary building on an exemplary user interface UI.
  • the exemplary user interface UI can be shown, for example, on a display (eg touchscreen) of a computer display.
  • the exemplary model views SM1-SM4 show different views or types of representation of digital volume models as aspects (parts) of a building information model.
  • the views SM1 - SM4 show exemplary 2D or 3D views of the building model.
  • the location coordinates of the model are based on the markers that were read in and evaluated when the building belonging to the model was scanned.
  • the user interface UI comprises a menu bar ML for user entries or user selections.
  • FIG. 5 shows an exemplary flow chart for a method for creating a digital building model for an existing building. The procedure includes:
  • a suitably equipped mobile reading device e.g. scanning device, navigation device from NavVis
  • drift compensation of the geometry of the reference floor taking place based on the position of the markers read in;
  • a mobile reading device eg scanning device from the NavVis company
  • a mobile reading device eg scanning device from the NavVis company
  • the model of the reference storey is used to create the model for identical or essentially identical floors.
  • the structurally identical or essentially structurally identical floors do not have to be physically measured and scanned, as their Modeling the reference model of the reference storey can be used. This procedure is still efficient even if the reference model of the reference storey cannot always be used one-to-one for a further storey, and manual adjustments (eg by tailoring) may be necessary by a modeler.
  • the mobile reading device (scanning device) advantageously supplies a curvature-corrected three-dimensional point cloud with photos, sensor information, geomagnetic field, access points and text file for the reference floor.
  • a point cloud file can be translated or converted into the notation of a building information model (BIM model) using an appropriate converter.
  • BIM model building information model
  • a BIM model is advantageously created or expanded based on the reference volume model of the reference floor, e.g. in IFC notation.
  • the method according to the invention can be implemented with appropriately set up hardware and software components (for example processor unit, storage means, input / output units, software programs).
  • the method according to the invention enables, in particular, an optimized and efficient implementation or creation of a digital twin (digital twin). In building construction and building management, this enables, among other things, an improvement in costs and time for, among other things, executing and offering sales units.
  • the invention relates to a method and an arrangement for creating a digital building model for an existing building, location points in the building being established for a reference floor of the building by referencing official anchor points outside the building; machine-readable markers are attached to the specified location points on the reference floor; the markers in the reference storey being read in by a suitably set up mobile reading device (scanning device), the geometry of the reference storey being compensated for drift based on the location of the markers read in; a digital volume model for the rooms on the reference floor is created in a suitable notation; and wherein the digital volume model of the reference storey is used as a reference volume model when creating digital volume models for essentially identical storeys of the building.
  • OPD1 OPD2 location point

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Abstract

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 maschinen- lesbare 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.

Description

Verfahren und Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäude- modells
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude .
Im Vorfeld der Erstellung eines virtuellen Abbilds für ein Ge- bäude (digitaler Zwilling, digital twin) , bzw. für eine An- sammlung von Gebäuden, werden bestehende Gebäude mit Scannern, insbesondere Laserscannern erfasst. Beim Scannen eines Gebäu- des werden Vermessungspunkte im Gebäude durch geeignete Geräte erfasst und verarbeitet. Diese Vermessungspunkte müssen aber vorher von einem Vermesser festgelegt und im Gebäude scan- gerecht angebracht werden.
Der Vermesser setzt dabei üblicherweise mit Hilfe eines Tachy- meters oder einer Totalstation Vermessungspunkte (Ankerpunkte, Marker), welche beim Scanvorgang miterfasst werden. Dieser vorbereitende Vorgang nimmt annähernd ähnlich viel Zeit in An- spruch wie der eigentliche nachfolgende Scan-Vorgang. Durch diese Massnahme wird der Gebäudestandort „eingenordet", sprich dessen Standort mittels Koordinaten platziert. Weiterhin wer- den 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 tra- gen. Bei Nutzung von durch einen Vermesser platzierten und vorab ausgemessenen Ankerpunkten, können diese in einer Nach- bearbeitung softwareseitig zur Korrektur (Driftkorrektur) ge- nutzt werden. Neben der Platzierung der Ankerpunkte übergibt der Vermesser den im Prozess nachfolgenden Dienstleistern wel- che den Scan des Gebäudes vornehmen die Informationen (insbe- sondere 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, einiesen, und für eine digitale Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen, insbesondere für ei- ne Verwendung in einem digitalen Gebäudeinformationsmodell für das entsprechende Gebäude.
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 .
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein effi- zientes Verfahren für die Verwendung von eingescannten Vermes- sungspunkten für ein digitales Gebäudeinformationsmodell be- reitzustellen .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erstellen ei- nes digitalen Gebäudemodells (z.B. als „digital twin", d.h. als digitaler Zwilling) für ein bestehendes Gebäude, das Ver- fahren umfassend:
- Festlegen von Ortspunkten (z.B. Marker, Ankerpunkte im Ge- bäude) im Gebäude durch Referenzierung (insbesondere durch op- tische 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 entspre- chend eingerichtetes mobiles Lesegerät (Scangerät, z.B. ein Gerät von der Firma NavVis) , wobei, basierend auf der Ortspo- sition der eingelesenen Marker, ein Driftausgleich der Geomet- rie des Referenzstockwerks erfolgt;
- Erstellen eines insbesondere digitalen Volumenmodells für die Räume im Referenzstockwerk in einem Gebäudeinformationsmo- dell (BIM) in einer geeigneten Notation, wobei das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmo- dell 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 We- sentlichen 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 verwen- det 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 mobi- le Lesegerät (Scangerät) eine krümmungskorrigierte 3- dimensionale Punktewolke mit Fotos, Sensorinformationen, Erd- magnetfeld, Accesspoints und Textdatei für das Referenzstock- werk. Mit Vorteil als Volumenmodell für die Räume im Referenz- stockwerk .
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 Verfah- rens lässt sich insbesondere bei uniformen Gebäuden bzw. Ge- bäudesegmenten, z.B. oftmals Büro-Neubauten, heben. Alle uni- formen Stockwerke werden als „Gleichteil" behandelt. Es genügt eines dieser gleichförmigen Stockwerke zu vermessen, vermarken und einzuscannen. Alle Stockwerke welche „dupliziert" aufei- nander aufbauen, werden nach dem Scan durch die verarbeitende Software als „identisch" erkannt, und die korrigierenden Mass- nahmen welche beim Referenz-Stockwerk (welches vermessen I vermarkert wurde) auf diese „identischen" Stockwerke übertra- gen. Wenn im Referenzstockwerk nach der Verarbeitung durch ei- ne Recheneinheit/Software eine Wand geradegezogen wurde, wird eine solche „Wandlinie" (aus Grundrissbetrachtung) bzw. "Wand- fläche" (Punktewolkenbetrachtung) auf die gleichartigen Stock- werke angewandt .
Wird ein durchgehendes BIM-Modell (Gebäudeinformationsmodell, mit Nutzung der Objekte und deren Eigenschaften, verwendet, kann weiterhin deren Information mit einfliessen (Objekteigen- schaften von Wänden; z.B. vorgefertigte Aussenwand mit den Di- mensionen x y z und optional weiteren Merkmalen) . Sind neben den Aussenwänden / Grundriss weitergehende Merkmale durchge- hend 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 gleich- artige 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 er- folgt mit Vorteil automatisch, mit Vorteil unter Anwendung von entsprechenden Plausibilitätskriterien (z.B. Aufzugstüren für einen Aufzug liegen in derselben vertikalen Achse) .
Die vom Vermesser ermittelten Positionen / Koordinaten der Re- ferenzflächen können auf die darauf aufbauenden „Stockwerk- Clone" übergeben werden (x und y) . Die z-Achsen-Information könnte ebenfalls automatisch anhand weiterer Stockwerke ermit- telt 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.
Mit Vorteil erfolgt das Erstellen der Modelle für die Stock- werke 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 Vererb- ungsmechanismus, der Parameter (z.B. Ausrichtungs- und Quali- tätsparameter, Eigenschaften, oder Attribute vom Referenz- stockwerk auf die darauf basierenden Clon-Stockwerke (d.h. den Kopien des Referenzstockwerks) vererbt.
Mit Vorteil verwendet das mobile Lesegerät (Scan-Gerät) Soft- ware zur Lösung von SLAM-Problemen . (SLAM: Simultaneous Loca- lization and Mapping, Simultane Positionsbestimmung und Kar- tenerstellung) . Das mobile Lesegerät (Scan-Gerät) kann somit als mobiler Roboter fungieren, der beim Einlesen der Messpunk- te und der dazugehörigen Ortskoordinaten gleichzeitig einen Plan für das Referenzstockwerk erstellt. Mit Vorteil ist der Plan als Teil des Gebäudeinformationsmodells (BIM) verwendbar.
Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt da- rin, dass das Referenzvolumenmodell des Referenzstockwerkes bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im We- sentlichen identische Stockwerke eines weiteren Gebäudes ver- wendet wird. In jedem Gebäude gibt es uniforme Gebäudesegmen- te. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es u.a. diese unifor- men 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 Grund- rissbetrachtung) bzw. eine „Wandfläche" (hinsichtlich Punkte- wolkenbetrachtung) auf die gleichartigen Stockwerke angewandt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass basierend auf dem Referenzvolumenmodell des Refe- renzstockwerkes 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, Gebäu- deinformationsmodell) in einer maschinenlesbaren Notation hin- terlegt und gepflegt, z.B. in einer entsprechenden Datenbank, auf die die Beteiligten (Architekt, Planer, Bauausführer, Hau- stechnik, Facility-management, etc.) zugreifen können. Das di- gitale Gebäudemodell kann z.B. in IFC-Notation (Industry Foun- dation Classes) erstellt sein.
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 Messun- gen sehr genau und schnell durchgeführt werden. Die ermittel- ten Daten (z.B. in Form von dreidimensionalen Messpunkten) werden mit Vorteil auf entsprechende Speichermedien oder di- rekt in entsprechende Computerprogramme oder Datenmodelle ge- laden . Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die maschinenlesbaren Marker eine optisch lesbare Kennung (z.B. QR-Code, Barcode) umfassen. Die maschinenlesba- ren optischen Kennungen der Marker können leicht an zugängli- chen Stellen im Gebäude angebracht werden und von einer opti- schen Erfassungseinheit (z.B. Laserscanner; z.B. Scan- Vorrichtung der Firma NavVis) eingelesen werden. Die Erfas- sungseinheit kann mit entsprechenden Verarbeitungsmitteln (Prozessor, Software) , um die eingelesenen Daten (Messpunkte für Ortsdaten) weiterzuverarbeiten, um z.B. einen Driftaus- gleich vorzunehmen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die maschinenlesbaren Marker einen RFID-Tag umfas- sen. 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 .
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Anordnung zum Er- stellen 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 An- kerpunkten ausserhalb des Gebäudes (durch Hineinmessen) für ein Referenzstockwerk des Gebäudes;
- Mittel zum Einlesen von an den festgelegten Ortspunkten im Referenzstockwerk angebrachten maschinenlesbaren Markern, wo- bei, basierend auf der Ortsposition der eingelesenen Marker, ein Driftausgleich der Geometrie des Referenzstockwerks er- folgt, und wobei ein insbesondere digitales Volumenmodell für die Räume im Referenzstockwerk in einem Gebäudeinformationsmo- dell (BIM) in einer geeigneten Notation erstellbar und in ei- nem Speichermedium hinterlegbar ist; - entsprechend eingerichtete Verarbeitungsmittel, um das digi- tale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolu- menmodell 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 Aus- messen der Ankerpunkte oder das Scannen der Marker) .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass das Speichermedium eingerichtet ist, dass das Re- ferenzvolumenmodell als BIM-Modell hinterlegbar ist. Dadurch kann das Referenzvolumenmodell direkt für eine Gebäudedatenmo- dellierung verwendet werden. Gebäudedatenmodellierung (Buil- ding 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 Daten- bank, auf die die Beteiligten (Architekt, Planer, Bauausfüh- rer, Haustechnik, Facilitymanagement, etc.) zugreifen können. Das digitale Gebäudemodell kann z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Classes) erstellt sein. Für die Gebäudedatenmodel- lierung gibt es entsprechende computerunter-stützte Werkzeuge (z.B. CAD Tools ) .
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, dass die digitalen Volumenmodelle für die im Wesentli- chen 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. Es genügt somit eines dieser gleichförmigen Stockwerke zu ver- messen und vermarken. Die Hinterlegung der zum Referenzstock- werk identischen Stockwerke im BIM-Modell ermöglicht eine ef- fiziente Erstellung des BIM-Modells.
Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausführungen der vorliegenden
Erfindung werden am Beispiel der nachfolgenden Figur erläu- tert . Dabei zeigt :
FIG 1 einen beispielhaften Auszug eines Stadtplans mit
beispielhaften behördlich vermessenen Ankerpunkten,
FIG 2 eine beispielhafte Anordnung zum Erstellen eines di- gitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude,
FIG 3 einen beispielhaften Marker für einen festgelegten
Ortspunkt in einem Gebäude,
FIG 4 beispielhafte Modellsichten für ein beispielhaftes
Gebäude, und
FIG 5 ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfahren zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein bestehendes Gebäude.
Figur 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 Bauwerksvermes- sung 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 An- wendung werden Ankerpunkte auch als Höhenfestpunkt, geodäti- scher 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 .
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 Orts- punkte (Marker) im Gebäude können durch geeignete Lesevorrich- tungen (z.B. Scan-Vorrichtung der Firma NavVis) eingelesen, ausgewertet und in ein Gebäudeinformationsmodell hinterlegt werden .
Figur 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells (digital twin) BIM für ein bestehen- des Gebäude GB .
Die Anordnung umfasst:
- Mittel LT zum Festlegen von Ortspunkten (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude GB durch Referenzierung Ref1, 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 festgeleg- ten Ortspunkten im Referenzstockwerk angebrachten maschinen- lesbaren Markern M1, M2, wobei, basierend auf der Ortsposition der eingelesenen Marker M1, M2, ein Driftausgleich der Geomet- rie 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 di- gitale Volumenmodell BIM des Referenzstockwerkes als Referenz- volumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen zum Referenzstockwerk identische Stockwer- ken des Gebäudes GB oder eines weiteren Gebäudes zu verwenden.
Das Modell des Referenzstockwerks wird für die Modellerstel- lung für baugleiche oder für im Wesentlichen baugleiche Stock- werke verwendet. Die baugleichen bzw. die im Wesentlichen bau- gleichen Stockwerke müssen nicht physikalisch vermessen und eingescannt werden, da für deren Modellierung das Referenzmo- dell des Referenzstockwerks verwendet werden. Dieses Vorgehen ist auch dann noch effizient, wenn das Referenzmodell des Re- ferenzstockwerks für ein weiteres Stockwerk nicht immer eins- zu-ein verwendet werden kann, und eventuell von einem Model- lierer manuelle Anpassungen (z.B. durch Tailoring) notwendig sind. Mit Vorteil liefert das mobile Lesegerät (Scangerät, Trolley, Drohne) MG1, MG2 eine krümmungskorrigierte dreidimen- sionale Punktewolke mit Fotos, Sensorinformationen, Erdmagnet- feld, Accesspoints und Textdatei für das Referenzstockwerk.
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) .
Mit Vorteil ist das Speichermedium DB eingerichtet, dass die digitalen Volumenmodelle für die im Wesentlichen zum Referenz- stockwerk identischen Stockwerke als BIM-Modell BIM hinter- legbar sind, z.B. in IFC-Notation (Industry Foundation Class) . Das Festlegen von Ortspunkten M1, M2 (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäude GB durch Referenzierung Ref1, Ref2 von of- fiziellen Ankerpunkten OAP5, OAP6 erfolgt z.B. durch ein La- sertachymeter LT oder durch Triangulation. Mit einem mobilen Lesegerät MGI (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 MGI umfasst z.B. eine optische Aufnahmevorrichtung AV1 zum Einlesen von an den festgelegten Ortspunkten im Referenzstock- werk 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 Mar- kern M1, M2 verwendet werden. Die mobilen Lesegeräte MG1, MG2 können sich selbständig autonom im Gebäude bewegen, oder ge- steuert durch einen Bediener B.
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 auto- nom 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. Über geeignete Kommunikationsverbindungen KV1, KV2 (z.B. über entsprechende Funkverbindungen, WLAN, Internet, Mobilfunkver- bindung) können die von den Aufnahmevorrichtungen AV1, AV2 ge- lesenen 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 entspre- chenden Verarbeitungs- und Speichermittel) analysiert die Punktwolke und bildet diese in ein Gebäudeinformationsmodell BIM ab, z.B. in Form eines digitalen Volumenmodells.
Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, dass ein Referenzvolu- menmodell eines Referenzstockwerkes bei der Erstellung von di- gitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen identische Stock- werke des Gebäudes verwendet wird. In jedem Gebäude gibt es uniforme Gebäudesegmente. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es u.a. diese uniformen Gebäudesegmente als Gleichteile zu be- handeln. Es genügt somit eines dieser gleichförmigen Stockwer- ke zu vermessen und vermarken.
Das Gebäudeinformationsmodell BIM wird in einer geeigneten Da- tenbank 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.
Figur 3 zeigt einen beispielhaften Marker M3 für einen festge- legten Ortspunkt in einem Gebäude. Mit Vorteil umfasst der Marker M3 eine maschinenlesbare oder eine optisch lesbare Ken- nung (z.B. QR-Code, Barcode) . Die maschinenlesbaren optischen Kennungen der Marker können leicht an zugänglichen Stellen im Gebäude angebracht werden und von einer optischen Erfassungs- einheit (z.B. Laserscanner; z.B. Scan-Vorrichtung der Firma NavVis) eingelesen werden. Die Erfassungseinheit kann mit ent- sprechenden Verarbeitungsmitteln (Prozessor, Software) , um die eingelesenen Daten (Messpunkte für Ortsdaten) weiterzuverar- beiten, 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 mobi- le Lesegerät (Scan-Gerät) kann somit als mobiler Roboter fun- gieren, der beim Einlesen der Messpunkte (Marker) und der da- zugehörigen Ortskoordinaten gleichzeitig einen Plan für das entsprechende Gebäudestockwerk erstellt.
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 robus- ten Material, das auch an einer Gebäudeaussenwand einsetzbar ist. Mit Vorteil umfasst der Marker M3 bibliografische Daten (z.B. Zeitpunkt der Ortsreferenzierung, Zeitpunkt der Anbrin- gung, zuständige Firma, zuständiger Bearbeiter, offizieller Ankerpunkt auf dessen Basis die Referenzierung erfolgte) .
Figur 4 zeigt beispielhafte Modellsichten SM1 - SM4 für ein beispielhaftes Gebäude auf einer beispielhaften Bedienoberflä- che UI. Die beispielhafte Bedienoberfläche UI kann z.B. auf einem Display (z.B. Touchscreen) eines Computerdisplay darge- stellt werden. Die beispielhaften Modellsichten SM1 - SM4 zei- gen unterschiedliche Sichten oder Darstellungsarten von digi- talen Volumenmodellen als Aspekte (Teile) eines Gebäudeinfor- mationsmodells. Die Sichten SM1 - SM4 zeigen beispielhafte 2D- oder 3D-Sichten des Gebäudemodells. Die Ortskoordinaten des Modells basieren auf den eingelesenen und ausgewerteten Mar- kern beim Scannen des zum Modell gehörigen Gebäudes. Die Be- dienoberfläche UI umfasst eine Menüleiste ML für benutzerein- gaben oder Benutzerauswahlen. Figur 5 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm für ein Verfah- ren zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells für ein be- stehendes 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 Referenz- stockwerk des Gebäudes;
- Anbringen von maschinenlesbaren Markern im Referenzstockwerk an den festgelegten Ortspunkten;
- Einlesen der Marker im Referenzstockwerk durch ein entspre- chend 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 di- gitalen Gebäudemodell (BIM) für die Räume im Referenzstockwerk in einer geeigneten Notation; wobei das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Er- stellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentlichen identische Stockwerke des Gebäudes verwendet wird. Das Festle- gen von Ortspunkten (Marker, Ankerpunkte im Gebäude) im Gebäu- de durch Referenzierung von offiziellen Ankerpunkten erfolgt z.B. durch ein Lasertachymeter oder durch Triangulation.
Mit einem mobilen Lesegerät (z.B. Scangerät von der Firma Na- vVis) 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 We- sentlichen 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 verwen- det 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 mobi- le Lesegerät (Scangerät) eine krümmungskorrigierte dreidimen- sionale Punktewolke mit Fotos, Sensorinformationen, Erdmagnet- feld, Accesspoints und Textdatei für das Referenzstockwerk.
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
0.001556 0.003548 -0.001648 13.616427 0.000603 -0.036830 - 0.013826 50000 0.004702 0.013384 .008795 14.541398 0.004530 0.03876
0.013606 50000
0.001446 0.004157 0.000075 15.466380 0.003677 0.04219
0.014400 50000
0.005786 0.004428 .008930 16.466257 0.002561 0.04060
0.013492 50000
0.003914 0.002555 0.002479 17.466155 0.004913 0.03935
0.013419 50000
0.003208 0.002262 .003176 18.466278 0.004496 0.04410
0.012279 50000
.000103 0.005178 0.004468 19.466257 0.006104 0.04361 0.010986 50000
0.003960 0.004793 0.007028 20.466523 0.007117 0.041868 0.002362 50000
Eine Punktewolkedatei kann durch einen entsprechenden Konver- ter in die Notation eines Gebäudeinformationsmodells (BIM- Modell) übersetzt bzw. umgesetzt werden.
Mit Vorteil wird, basierend auf dem Referenzvolumenmodell des Referenzstockwerkes, ein BIM Modell erstellt oder erweitert, z.B. in IFC-Notation .
Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit entsprechend einge- richteten Hardware- und Softwarekomponenten (z.B. Prozesso- reinheit, Speichermittel, Ein-/Ausgabeeinheiten, Softwarepro- gramme) realisiert werden. Das erfindungsgemässe Verfahren er- möglicht insbesondere eine optimierte und effiziente Umsetzung bzw. Erstellung eines digital twins (Dgitaler Zwilling) . Dies ermöglicht bei der Gebäudeerstellung und beim Gebäudemanage- ment u.a. eine Kosten- und Zeitpositionsverbesserung für u.a. ausführende und offerierende Vertriebseinheiten. 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 Refe- renzstockwerk des Gebäudes festgelegt werden; wobei maschinen- lesbare Marker im Referenzstockwerk an den festgelegten Orts- punkten angebracht werden; wobei die Marker im Referenzstock- werk durch ein entsprechend eingerichtetes mobiles Lesegerät (Scangerät) eingelesen werden, wobei, basierend auf der Orts- position der eingelesenen Marker, ein Driftausgleich der Geo- metrie des Referenzstockwerks erfolgt; wobei ein digitales Vo- lumenmodell für die Räume im Referenzstockwerk in einer geeig- neten Notation erstellt wird; und wobei das digitale Volumen- modell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmodellen für im Wesentli- chen identische Stockwerke des Gebäudes verwendet wird.
Bezugszeichen
MAP Stadtplan
OAP1 - OAP 6 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 Aufnähmevorrichtung
OPD1 , OPD2 Ortspunkt
Ref1 , Ref2 Referenzierung
ML Menüleiste
UI Bedienoberfläche
SM1 - SM4 Site Model (Plan-Modell)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells (BIM) für ein bestehendes Gebäude (GB) , das Verfahren umfas- send :
Festlegen von Ortspunkten (OPD1, OPD2) im Gebäude (GB) durch Referenzierung (Ref1, Ref2) von offiziellen Ankerpunkten (OAP1 - OAP6) ausserhalb des Gebäudes (GB) für ein Referenz- stockwerk des Gebäudes (GB) ;
Anbringen von maschinenlesbaren Markern (M1 - M3) im Re- ferenzstockwerk an den festgelegten Ortspunkten (OPD1, OPD2);
Einlesen der Marker (M1 - M3) im Referenzstockwerk durch ein entsprechend eingerichtetes mobiles Lesegerät (MG1, AV1, MG2, AV2), wobei, basierend auf den Ortspunkten (OPD1, OPD2) der eingelesenen Marker (M1 - M3) , ein Driftausgleich der Geo- metrie des Referenzstockwerks erfolgt;
Erstellen eines insbesondere digitalen Volumenmodells im digitalen Gebäudemodell (BIM) für die Räume im Referenzstock- werk in einer geeigneten Notation;
wobei das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Referenzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Vo- lumenmodellen für im Wesentlichen identische Stockwerke des Gebäudes (GB) verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Referenzvolumen- modell des Referenzstockwerkes bei der Erstellung von insbe- sondere digitalen Volumenmodellen in einem digitalen Gebäude- modell (BIM) für im Wesentlichen identische Stockwerke eines weiteren Gebäudes verwendet wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei basierend auf dem Referenzvolumenmodell des Referenzstockwer- kes ein Gebäudeinformationsmodell (BIM) erstellt oder erwei- tert wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Referenzierung (Ref1, Ref2) der offiziellen Ankerpunkte (OAP1 - OAP6) zum Festlegen der Ortspunkte (OPD1, OPD2) für die Marker (Ml - M3) durch eine Laser-Tachymeter-Messung (LT) oder durch Triangulation erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die maschinenlesbaren Marker (M1 - M3) eine optisch lesbare Kennung umfassen.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die maschinenlesbaren Marker (M1 - M3) einen RFID-Tag umfas- sen.
7. Anordnung zum Erstellen eines digitalen Gebäudemodells (BIM) für ein bestehendes Gebäude (GB) , die Anordnung umfas- send :
Mittel zum Festlegen von Ortspunkten (OPD1, OPD2) im Ge- bäude (GB) durch Referenzierung (Ref1, Ref2) von offiziellen Ankerpunkten (OAP1 - OAP6) ausserhalb des Gebäudes (GB) für ein Referenzstockwerk des Gebäudes (GB) ;
Mittel (MG1, AV1, MG2, AV2 ) zum Einlesen von an den fest- gelegten Ortspunkten (OPD1, OPD2) im Referenzstockwerk ange- brachten maschinenlesbaren Markern (M1 - M3) , wobei, basie- rend auf den Ortspunkten (OPD1, OPD2) der eingelesenen Marker (M1 - M3), ein Driftausgleich der Geometrie des Referenzstock- werks erfolgt, und wobei ein insbesondere digitales Volumenmo- dell im digitalen Gebäudemodell (BIM) für die Räume im Refe- renzstockwerk in einer geeigneten Notation erstellbar und in einem Speichermedium (DB) hinterlegbar ist;
entsprechend eingerichtete Verarbeitungsmittel (S) , um das digitale Volumenmodell des Referenzstockwerkes als Refe- renzvolumenmodell bei der Erstellung von digitalen Volumenmo- dellen für im Wesentlichen zum Referenzstockwerk identische
Stockwerken des Gebäudes (GB) oder eines weiteren Gebäudes zu verwenden .
8. Anordnung nach Anspruch 7, wobei das Speichermedium (DB) eingerichtet ist, dass das Referenzvolumenmodell als Gebäu- deinformationsmodell (BIM) hinterlegbar ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei das Speichermedium (DB) eingerichtet ist, dass die digitalen Volumenmodelle für die im Wesentlichen zum Referenzstockwerk identischen Stock- werke als Gebäudeinformationsmodell (BIM) hinterlegbar sind.
EP20706946.9A 2019-02-20 2020-02-07 Verfahren und anordnung zum erstellen eines digitalen gebäudemodells Pending EP3928239A1 (de)

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