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3D Campus3D Campus‐‐InfrastrukturmodellInfrastrukturmodellppDigitale Erfassung von Digitale Erfassung von
primären Campusprimären Campus‐‐Infrastrukturdaten Infrastrukturdaten
Dipl.Dipl.--Wirt.Wirt.--Inf. (FH) Maria SchneiderInf. (FH) Maria Schneider STUDIUM INTEGRALESTUDIUM INTEGRALEDipl.Dipl.--Inf. (FH) Hermin KantardshieffaInf. (FH) Hermin Kantardshieffa
HochschuleHochschule fürfür TechnikTechnik und und WirtschaftWirtschaft DresdenDresdenFakultätFakultät InformatikInformatik / / MathematikMathematikFriedrichFriedrich--ListList--PlatzPlatz 11 DD--01069 Dresden01069 Dresden
Raum Z 312Raum Z 312
08.11.201108.11.2011
15.00 15.00 –– 16.30 Uhr16.30 UhrFriedrichFriedrich ListList Platz Platz 11, D, D 01069 Dresden01069 DresdenEmail: Email: mschneid,[email protected],[email protected]: www.htwWeb: www.htw--dresden.dedresden.de Förderung durch SMWK 2009-2012
T E I L T E I L II3D Campus3D Campus‐‐InfrastrukturmodellInfrastrukturmodell
InhaltInhalt
Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
D t t ll Datenerstellung
Transformationsprozesse
Datenoptimierung
Schnittstellen
Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 3
CampusCampus--InfrastrukturmodellInfrastrukturmodell
Komplexe Datenmengen von der gesamten virtuellen Welt
Zahlreiche heterogene 3D‐Daten
Jedes Gebäudemodell besteht aus einer Vielzahl von
unterschiedlichen Infrastrukturkomponenten
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 4
AufgabenAufgaben und und ZieleZiele
Schwerpunkt: Verarbeitung und
Handhabung von 3D‐Daten
Bereitstellen von Datentransformation
auf effiziente und zeitsparende Weise
Entwicklung von Lösungsverfahren für
das interaktive Erkunden von virtuellen
3D‐Welten ähnlich wie in der Realität3D Welten ähnlich wie in der Realität
Generelles Ziel: nutzerfreundliche
Endanwendungen mit praktischemEndanwendungen mit praktischem
Nutzen und hoher Brauchbarkeit
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 5
KomponentenKomponenten
Rohbau, Technische Gebäudeausrüstung, Inventar, Laborausstattung
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 6
BauteilgruppenBauteilgruppen
Komplexität der 3D‐Daten
10 Gebäude, 41 Etagen, 1 900 Räume
> 10 000 Wände
> 3 000 Stützen
> 2 000 Fenster & Türen
> 1 500 Unterzüge
> 100 Treppen
... usw.
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 7
ZENTRALGEBÄUDEZENTRALGEBÄUDE
InnenwändeInnenwände(Massiv(Massiv‐‐ & Trockenbau)& Trockenbau)
AußenwändeAußenwändeTreppenTreppen
›› Farbige Hervorhebung der Bauteilgruppen
StützenStützenBoden/DeckeBoden/Decke
Fenster/TürenFenster/Türen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 8
InhaltInhalt
Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
D t t ll Datenerstellung
Transformationsprozesse
Datenoptimierung
Schnittstellen
Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 9
VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten
Pipeline‐artige Mehr‐Ebenen‐Technologie zur Datenmanipulation
Externe Systeme
Schnittstellen
Generieren Transformieren Optimieren
Endanwendung
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 10
VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten
Drei Hauptprozesse bilden den Kern der Technologie
Externe Systeme
Schnittstellen
Generieren Transformieren Optimieren
Endanwendung
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 11
InhaltInhalt
Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
D t t ll Datenerstellung
Transformationsprozesse
Datenoptimierung
Schnittstellen
Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 12
DatenerstellungDatenerstellung
Generierung der 3D‐Daten aus existierenden 2D‐CAD‐Zeichnungen
Manuelle und halbautomatisierte Methoden
2D2D‐‐CADCADmanuell
halb‐automatisiert
AutoLISP Funktionen
3D‐Modell
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 13
RohdatenRohdaten zusammentragenzusammentragen
1. Zeichnungen 2. Messungen 3. Dokumente(Digital/Papier) (Texte/Tabellen)
CADCAD S fS fCADCAD‐‐SoftwareSoftware
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 14
Quellen: http://www.geosurvey.de/bilder/tachy_3600.pnghttp://www.survsys.de/Default.aspx
BEISPIEL: CADBEISPIEL: CAD‐‐ZEICHNUNGZEICHNUNG
›› Auszug aus einem Strangschema der Heizungsanlage im Z‐Gebäude
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 15
g g g g
ModellierungModellierung derder TechnischenTechnischen GebäudeausrüstungGebäudeausrüstung
Alle Teilbereiche ‐ Heizung, Sanitär, Elektrik ‐lassen sich einzeln bearbeiten
wahlweise:
Zusammensetzen externer
Referenzen(AutoCAD)
Importieren auf unterschiedliche Layer/Teilbilder
(Allplan)
Büroraum ohne TGA
Büroraum mit Elektrokanal
Büroraum mit Elektrokanal und Heizung
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 16
Büroraum mit Elektrokanal und Heizung
PlotterPlotter
Quelle: http://www.schulen-luzern.ch/staffeln/Lauc%20Tomislav%20B3e/q11.jpg
AutoCAD MEPAutoCAD MEP
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 17
Quelle: http://www.weyer-edv.de/0images/20070608-02-autocad-mep-2008-lueftung.jpg
3D3D‐‐HEIZUNGSANLAGE IM DETAILHEIZUNGSANLAGE IM DETAIL
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 18
InhaltInhalt
Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
D t t ll Datenerstellung
Transformationsprozesse
Datenoptimierung
Schnittstellen
Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 19
TransformationsprozesseTransformationsprozesse
Hinzufügen von Funktionalität zu den generierten Geometriemodellen
Transformieren von statischen zu dynamischen Objekten
Schaffen von Echtzeit‐Interaktion zwischen Nutzern und virtuellen
Infrastrukturelementen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 20
MASCHINENBAUMASCHINENBAU
Motorschwenkbiegemaschine
›› Rendering: Laborgebäude Schnorrstrasse (LGS)
Spinnermaschine
Fräsmaschine
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 21
InhaltInhalt
Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
D t t ll Datenerstellung
Transformationsprozesse
Datenoptimierung
Schnittstellen
Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 22
DatenoptimierungDatenoptimierung
Reduzierung der geometrischen Komplexität zur Vermeidung von
leistungshemmenden Inkonsistenzen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 23
InhaltInhalt
Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
D t t ll Datenerstellung
Transformationsprozesse
Datenoptimierung
Schnittstellen
Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 24
SchnittstellenSchnittstellen
Cinema Cinema 4D4D
VRMLVRML
3D3D--PDFPDF
VisualisierungVisualisierung 3D Studio MAX3D Studio MAX
I F CI F CAutoCADAutoCAD
AllplanAllplan
AX 3000AX 3000
3D3D‐‐DatenDaten‐‐TransformationTransformation RevitRevit
A hiA hi
Architecture Architecture & MEP& MEP
AX 3000AX 3000
D X FD X FArchitectureArchitecture
TachyCADTachyCADDatenDaten‐‐
aquirierungaquirierung
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 25
Die Die SchnittstelleSchnittstelle IFCIFC
Industry Foundation ClassesIFC yoffener Standard im Bauwesen zur digitalen Beschreibung von Gebäudemodellen
Einteilung in Objektklassen wie:Einteilung in Objektklassen wie:
IfcWall IfcColumn IFC‐Viewer IfcStair
Beim Im‐ und Export werden dieBauteilgruppen der entsprechenden
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 26
Systematik bzw. Zuordnung angepasst.
ZusammenfassendeZusammenfassende SystemdarstellungSystemdarstellung
InformationenInformationen
RohdatenRohdaten
TGATGA
3D Modell3D Modell(Rohbau)(Rohbau)
3D Modell3D Modell(Komplett)(Komplett)
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 27
TACHYMETRIETACHYMETRIE
Tachymeter›› Oberfläche TachyCAD
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 28
Quellen: http://www.kubit.de/EDIT_MISC/pictures/TachyCAD/measuring700px.jpg
InhaltInhalt
Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
D t t ll Datenerstellung
Transformationsprozesse
Datenoptimierung
Schnittstellen
Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 29
EndanwendungenEndanwendungen
Präzise technologische Pipeline
2D‐CAD
der verwendeten Systeme und
SchnittstellenIFCAutoCAD Allplan
Festgelegte Reihenfolge der
Prozessabarbeitung unter DXF
IFCAutoCAD Allplan
o essaba be tu g u te
Verwendung standardisierter
Software‐Systeme 3ds Max
DXF
Software‐Systeme
Schwerpunkt liegt auf
interaktiven Endanwendungen
3ds Max
Chiselinteraktiven Endanwendungen
Endprodukte: VRML und 3D‐PDFVRML 3D‐PDF
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 30
EndanwendungenEndanwendungen –– VRMLVRML
Vollständige Repräsentation
des komplexen Modells mit
unterschiedlich vielen
Komponenten der Infrastruktur
Dynamisches Laden von y a sc es ade o
Elementen des Gebäude‐
Infrastrukturmodells währendInfrastrukturmodells während
des virtuellen Erkundens
Bessere und effizientere Bessere und effizientere
Interaktionsmöglichkeiten
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 31
EndanwendungenEndanwendungen –– 3D3D--PDFPDF
Hauptsächlich geeignet für die
detaillierte 3D‐Repräsentation
von einzelnen Objekten wie
Geräte oder Maschinen
Echtzeit‐Ein/Ausblenden von c t e t / usb e de o
Infrastrukturelementen in Bezug
auf die Modell‐Hierarchieauf die Modell‐Hierarchie
Keine zusätzlichen Plug‐ins für
die Nutzung erforderlichdie Nutzung erforderlich
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 32
T E I LT E I L IIIIT E I L T E I L IIIIDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung von
pprimärenrimären CampusCampus‐‐InfrastrukturdatenInfrastrukturdatenpprimärenrimären CampusCampus InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten
AgendaAgenda
Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
Vorgehensweise bei der Datenerfassung
Systemarchitektur
A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 34
Was gehört zu den primären CampusWas gehört zu den primären Campus--InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten
Gesamte Bau-Daten
G d i Grundriss
Ansicht
S h Schema
Plan
Technische Daten Technische Daten
Technische Beschreibung
Installationsanleitung Installationsanleitung
Stückliste
Verwaltungs-DatenVerwaltungs Daten
Verträge / Aufträge
Protokolle
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 35
Klassifikation der Daten nach HerkunftKlassifikation der Daten nach Herkunft
DatenherkunftDatenherkunft
DatenerfassungExterne QuellenInterne Quellen
Dezernat Technik SIB Nachmessung
Dezernat Finanzen
Projekte der HTW
GeoSN Digitalisierung
Fotografieren
Scannen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 36
Einbindung der Daten in die CampustopologieEinbindung der Daten in die CampustopologieCampustopologieHTW Dresden
Dresden Pillnitz
AußenanlageGebäude
TGA Schema
Lageplan Lageplan je
… Plan
Innenausstattung Foto Listen
g p jGebäude
Leitungsplan ELT Abwasser
3D-Modelle Rohbau
Grundriss Ansicht
Heizung Geländedaten
Luftbild Flurstückplan
Schnitt Verwaltung
Vertrag Protokoll
p
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 37
Firmenlisten
AgendaAgenda
Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
Vorgehensweise bei der Datenerfassung
Systemarchitektur
A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 38
Vorgehensweise bei der DatenerfassungVorgehensweise bei der Datenerfassung
Bestimmung des Ist-Zustandes
Daten an einem zentralen Ort sammeln
Datenbestände systematisieren
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 39
IstIst--Zustand an der HTWZustand an der HTW
Dezentrale Datenhaltung
Einsatz unterschiedlicher Programme (z.B. AutoCad, MS Office), Formate
(PDF DXF MDB) und Organisationssysteme (HIS Datenbank einfache(PDF, DXF, MDB), und Organisationssysteme (HIS-Datenbank, einfache
File-Ablage, Access)
Als Ergebnis sind die Daten:Als Ergebnis sind die Daten:
mangelhaft strukturiert
schlecht beschrieben
teilweise nicht digitalisiert
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 40
g
Datensammlung an einem zentralen OrtDatensammlung an einem zentralen Ort
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 41
Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 42
Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände
TGA Außenanlage
Systematisierung der TGA- und Außenanlagendaten nach DIN 276-1
Wärmeversorgungsanlagen
g
Geländefläche
Lufttechnische Anlagen Befestigte Fläche
Elektroenergietechnik
Abwasser‐, Wasser‐, Gasanlagen
Technische Anlagen
EinbautenGasanlagen
Förderanlagen Baukonstruktionen
Gebäudeautomation
Nutzerspezifische Anlagen
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 43
Gebäudeautomation
Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der DatenbeständeHeizungNr Bezeichnung Länge_mm Breite_mm Höhe_mm Leistung
Z544T Röhrehradiator 2115 750 2425
Z545 Röhrenradiator 945 600 932
Z634 Röhrenradiator 945 600 909
Wärmeleistung des Heizkörpers in Watt
2 0 6 0 – 2 1
Anzahl der GliederHeizkörperhöhe in dmAnzahl der Säulen
Zimmernummer
Anzahl der Glieder * 45 mm = Länge
Zimmernummer + Gebäudekürzel = Heizkörpernummer
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 44
AgendaAgenda
Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
Vorgehensweise bei der Datenerfassung
Systemarchitektur
A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 45
SystemarchitekturSystemarchitektur
Anwendungenz.B. Abwicklung von Wartungsvorgängen
Benutzeroberflächenz.B. Recherche, Änderung, Anzeige
Managementoperationenz.B. Verwaltung, Suche, Schnittstellen
Verbindungs‐Daten
Gebäude‐Daten
Außenanlagen‐Daten
Inventar‐DatenTGA‐Daten
Dokumenten‐Daten
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 46
AgendaAgenda
Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
Vorgehensweise bei der Datenerfassung
Systemarchitektur
A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 47
Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
Analyse der Anwendungsbereiche, Nutzergruppen und
Kooperationspartner
Ermittlung der Anforderungen
Gewährleistung der Anpassbarkeit und FlexibilitätGewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 48
Analyse der Nutzergruppen und KooperationspartnerAnalyse der Nutzergruppen und Kooperationspartner
NutzergruppenNutzergruppen
Primäre Nutzer Sekundäre Nutzer
Dezernat Technik Dezernat Finanzen
Dezernat Personal Dezernat Einkauf
P f d Mi b i Dezernat Studienangelegenheiten
Professoren und Mitarbeiter Andere Fakultäten Projekte der HTW
St d t Studenten
Hauptkooperationspartner: SIB
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 49
Anpassbarkeit und FlexibilitätAnpassbarkeit und Flexibilität
Z r Berücksichtig ng der Anforder ngen nd gleich eitigenZur Berücksichtigung der Anforderungen und gleichzeitigen
Gewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität besteht
jede Datenbank aus einem
nutzerspezifischen (statischen) Teil
allgemeinen (flexiblen) Teil
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 50
Nutzerspezifischer Teil am Beispiel der AANutzerspezifischer Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 51
Allgemeiner Teil am Beispiel der AAAllgemeiner Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank
Katalog-Teil
Allgemeiner Teil
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 52
Übertragung der Daten in die DatenbankÜbertragung der Daten in die Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 53
Tabelle Grundriss als BeispielTabelle Grundriss als Beispiel
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 54
AgendaAgenda
Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
Vorgehensweise bei der Datenerfassung
Systemarchitektur
A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 55
Aufbau der zentralen DatenbankAufbau der zentralen Datenbank
Außenanlagen‐Daten
TGA‐DatenInventar‐Daten+
+ +Verbindungs‐
Daten
Gebäude‐Daten
Dokumenten‐Daten
+ +DatenDaten
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 56
Beispiel der Kooperation der DatenbankenBeispiel der Kooperation der Datenbanken
Dokumenten‐Daten
Verbindungs‐Daten
Gebäude‐Daten
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 57
SchlüsselkonzeptSchlüsselkonzept
Klassifizierender Teil
H T W A A N P F L A N Z 10H T W_A A N_P F L A N Z_ 10
Zusatz Datenbank Tabelle ID
Identifizierender Teil
3D Campus-Infrastrukturmodell Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 58
Danke für IhreDanke für Ihre
AufmerksamkeitAufmerksamkeitAufmerksamkeitAufmerksamkeit