Budapeszteńska firma CÉH Inc. należało zmierzyć budynek Węgierskiej Opery Państwowej i na ich podstawie stworzyć szczegółowy model komputerowy. Łącząc zasady pomiarów geodezyjnych z technologią chmur punktów, specjaliści byli w stanie poradzić sobie z kolosalnym zadaniem stojącym przed nimi bez zakłócania trybu pracy opery. Uzyskany w ten sposób model posłuży w przyszłości do opracowania projektu przebudowy tego zabytku architektury i jego późniejszej eksploatacji.
Budynek Węgierskiej Opery Państwowej
130 lat historii
Decyzja o budowie gmachu Węgierskiej Opery Narodowej zapadła w 1873 roku. Na podstawie wyników otwartego konkursu jury wybrało projekt słynnego węgierskiego architekta Miklósa Ybla (1814-1891). Budowę neoklasycystycznego budynku, rozpoczętą w 1875 roku, zakończono dziewięć lat później. Uroczyste otwarcie, na które został zaproszony cesarz Austrii i król Węgier Franciszek Józef, odbyło się 27 września 1884 roku.
Zbudowany przez Miklosa Ibla akustyka opery, która pozostała praktycznie niezmieniona przez ostatnie 130 lat, nadal przyciąga miłośników sztuki z całego świata. Tysiące turystów odwiedza co roku Węgierską Operę Państwową, uważaną za jeden z największych zabytków architektury XIX wieku w Budapeszcie.
Pomiary
Wyzwaniem dla CÉH było przeprowadzenie pełnowymiarowych pomiarów nie tylko głównego budynku Węgierskiej Opery Narodowej, ale także innych powiązanych z nim budynków (sklep, centrum sprzedaży, magazyn, sala prób, biura i warsztaty). Na podstawie punktów uzyskanych w procesie pomiaru chmur wymagane było stworzenie modelu architektonicznego, który w pełni oddaje aktualny stan wszystkich budynków.
Zebrane dane zostały przetworzone w aplikacjach Trimble RealWorks 10.0 i Faro Scene 5.5.
Należy zauważyć, że bezpośrednie pozyskanie danych zajęło znacznie mniej czasu niż ich późniejsze przetwarzanie, ponieważ pomimo tego, że dane były przetwarzane niemal natychmiast, złożoność budynku wymagała zwiększonej uwagi w procesie.
Połączenie jednoczesnego pomiaru i przetwarzania stwarzało dodatkowe trudności. Każda nowa część, prezentowana w postaci chmury punktów, musiała zostać umieszczona w jednym modelu i powiązana ze wszystkimi wcześniej umieszczonymi w nim elementami. Co więcej, po prostu nie było czasu na powtórzenie pomiarów lub zmianę elementów, więc wszystkie operacje musiały być wykonane bardzo dokładnie za pierwszym razem.
Należy również wziąć pod uwagę fakt, że pomiary zostały przeprowadzone podczas eksploatacji opery. Konieczność stopniowego opuszczania niektórych magazynów lub udostępniania niektórych pomieszczeń spowodowała, że pomiary rozpoczęte w jednej części budynku były kontynuowane w innej części budynku, po czym specjaliści powrócili do wcześniej niedostępnych pomieszczeń. Oczywiście taka organizacja pracy zmniejszyła szybkość ich realizacji i wymagała dodatkowej koordynacji całego procesu.
„Rozwiązanie GRAPHISOFT BIMcloud było ogromną pomocą w naszej pracy, zapewniając szybki dostęp do plików z niemal każdego miejsca na świecie.” - Gábor Horváth, główny architekt, CÉH
Choć technicy pomiarowi dysponowali wystarczającymi narzędziami do pozycjonowania, początkowo operatorzy przypadkowo przesunęli te urządzenia, poważnie utrudniając proces wzajemnego ustawiania chmur punktów. Jednak z biegiem czasu oba zespoły nauczyły się współdziałać i nie przeszkadzać sobie w codziennej pracy.
Część pomieszczeń (np. Magazyny rekwizytów) nieustannie się zmieniała, natomiast powierzchnie innych pomieszczeń (np. Zawieszenie pokryte metalową siatką czy konstrukcje zaplecza) były niezwykle trudne dla przyrządów geodezyjnych - wszystko to wymagało dodatkowych pomiarów.
Najtrudniejsze i najbardziej pracochłonne były pomiary powierzchni sklepionych i zygzakowatych występujących w pomieszczeniach technicznych i pomocniczych na niższych kondygnacjach budynku. Trudno było też odtworzyć sklepienia dzielące budynek na poziomy według planu jego autora Miklosa Ibla.
Podpory i inne konstrukcje często zachodziły na powierzchnie ścian i podłóg. W takich sytuacjach wyniki pomiarów można było wykorzystać tylko do stworzenia bardzo zgrubnego modelu 3D. Dlatego też, aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje o miejscach niedostępnych dla skanera 3D, często wykorzystywano nagrania wideo i fotograficzne.
Zestawy danych pomiarowych zostały wcześniej zaimportowane do Faro Scene 5.5, a następnie przesłane do Trimble RealWorks 10.0 w celu ostatecznego przetworzenia. Proces ten trwał dość długo, ponieważ przetwarzanie utworzonych w ten sposób plików chmur punktów wymagało dużej mocy obliczeniowej.
Zarządzanie biblioteką chmury punktów
Rozmiary plików są bardzo ważne w zarządzaniu danymi. Podczas procesu pomiaru powstała ogromna liczba chmur punktów, a szczegółowość tych plików sięgała 40 milionów punktów na pomieszczenie. Pliki tej wielkości po prostu nie dały się połączyć. Pierwszym krokiem było zmniejszenie liczby punktów za pomocą Trimble RealWorks. Następnie, gdy szczegółowość pliku została zmniejszona o rząd wielkości, stało się możliwe połączenie tych chmur, z których każda zawierała już około 3-4 milionów punktów.
Zoptymalizowane i połączone bloki po 20-30 milionów punktów zostały zapisane z rozdzielczością nie większą niż jeden punkt na centymetr kwadratowy. Taka gęstość punktów wystarczyła do stworzenia szczegółowego modelu w ARCHICADzie.
Pojedynczy zoptymalizowany plik chmury punktów został wyeksportowany w formacie E57 zgodnym z oprogramowaniem architektonicznym. Dzięki temu zespół architektów mógł przejść bezpośrednio do modelowania.
Zasadnicza część modelu została wykonana w ARCHICADzie 19. Jednocześnie w pracach istotną rolę odegrało zastosowanie rozwiązania GRAPHISOFT BIMcloud, które zapewnia akceptowalną prędkość dostępu do plików z niemal każdego miejsca na świecie. Ten czynnik był bardzo ważny, ponieważ rozmiar projektu przekraczał 50 GB.
Praca na modelu
Analizując trójwymiarową kubaturę budynku, początkowo wykorzystano stare plany wymiarowe. Te rysunki 2D zostały znacznie dopracowane i wzbogacone o chmury punktów.
Duże rozbieżności w stosunku do starszych planów były widoczne od samego początku, z dodatkowymi komplikacjami wynikającymi z porównania wielopoziomowych planów pięter. W 1984 roku budynek przeszedł częściową przebudowę, w wyniku której wymieniono niektóre elementy, np. Stalowe podpory zawieszenia. Dokumentacja wydana do tej rekonstrukcji była bardzo przydatna przy odtwarzaniu modelu złożonych rozwiązań projektowych, w których znajdowały się raczej cienkie elementy, których nie dostrzegały skanery 3D. To samo dotyczyło ruchomych konstrukcji, takich jak stalowe elementy sceny, które nadal były wykorzystywane podczas pomiarów.
Prawie cała geometria została utworzona w środowisku ARCHICADa. Bardzo złożone elementy, takie jak posągi, były modelowane w aplikacjach innych firm, a następnie importowane do ARCHICADa jako trójkątne siatki 3D. Te elementy, które składały się z dużej liczby wielokątów, zostały dodane do modelu dopiero na ostatnim etapie.
Największymi ograniczeniami dla architektów była moc obliczeniowa komputerów, ponieważ rozmiar plików chmury punktów i modelu miał niewielki wpływ na wydajność. Aby zmniejszyć rozmiar modelu i poprawić wygodę pracy z nim, bardzo ważne było zminimalizowanie zagnieżdżonej biblioteki. W małych projektach rozmiar tej biblioteki nie odgrywa dużej roli, ale w tym przypadku zawierała wiele elementów high-poly, które znacznie zwiększyły rozmiar projektu iw rezultacie spowodowały nadmierne obciążenie komputerów. Aby poprawić płynność nawigacji 2D i zmniejszyć rozmiary plików, niektóre elementy zostały zapisane jako obiekty. W ten sposób stało się możliwe umieszczenie dowolnej liczby instancji tego samego obiektu w modelu bez tworzenia nowych przekształceń lub innych elementów konstrukcyjnych. Jeszcze większą optymalizację uzyskano dzięki uproszczeniu symboli obiektów 2D. Oczywiście ta decyzja nie mogła w żaden sposób wpłynąć na wydajność 3D, ponieważ nie zmniejszyła liczby wielokątów obecnych w modelu. Ten problem został rozwiązany poprzez dostosowanie kombinacji warstw, na przykład poprzez wyłączenie wyświetlania elementów dekoracyjnych i rzeźb podczas nawigacji 3D.
Wielogodzinna praca i ogromny wysiłek zaowocowały stworzeniem modelu, który każdy może obejrzeć na swoim urządzeniu mobilnym. Istotną rolę w osiągnięciu sukcesu odegrało szczegółowe planowanie i stopniowa organizacja całego procesu pracy.
Warto również zauważyć, że sprawne zmierzenie i stworzenie dokładnego modelu na ich podstawie stało się możliwe tylko dzięki dobrze skoordynowanej pracy i gotowości do interakcji między pracownikami Węgierskiej Opery Państwowej a CÉH, którzy włożyli wiele wspólnych starań, aby zachować i zrekonstruuj ten wspaniały zabytek architektury.
Model Opery w BIMx Lab
Pomimo tego, że model ARCHICADa został maksymalnie zoptymalizowany, nadal zawiera około 27,5 miliona wielokątów i około 29 000 elementów BIM.
Modele BIM tej wielkości są bardzo trudne do wyświetlenia w aplikacji mobilnej GRAPHISOFT BIMx.
Ale niedawno stworzona technologia BIMx Lab doskonale radzi sobie z takimi zadaniami, co pozwala na obróbkę niemal dowolnej liczby wielokątów w modelach ARCHICADa o dowolnej złożoności!
Pobierz aplikację mobilną BIMx Lab ze sklepu Apple App Store.
Aby ocenić możliwości tej nowej technologii, pobierz model budynku Węgierskiej Opery Państwowej dla BIMx Lab.
Informacje o CÉH Inc
CÉH Planning, Developing and Consulting Inc. Jest wiodącym działem inżynieryjnym Grupy CÉH, kluczowego gracza na węgierskim rynku projektowo-budowlanym. Dzięki ponad 25-letniemu doświadczeniu CÉH zgromadził bogate doświadczenie w projektowaniu, budowie i eksploatacji budynków.
CÉH zatrudnia specjalistów ze wszystkich specjalności inżynierskich związanych z budownictwem. CÉH zatrudnia około 80 pracowników, 10 oddziałów i 150-200 wykonawców.
Powierzchnia projektów BIM realizowanych przez CÉH przekracza 150 000 m².
Architekci CÉH Inc. używają ARCHICADa w swojej pracy od ponad 10 lat. CÉH posiada obecnie 26 licencji i korzysta z GRAPHISOFT BIMcloud. Projekt ten, realizowany w ARCHICADzie 19, obejmował nieprzerwanie od trzech do siedmiu architektów.
O firmie GRAPHISOFT
GRAPHISOFT® zrewolucjonizował rewolucję BIM w 1984 roku dzięki ARCHICAD®, pierwszemu w branży rozwiązaniu CAD BIM dla architektów. GRAPHISOFT pozostaje liderem na rynku oprogramowania architektonicznego dzięki innowacyjnym produktom, takim jak BIMcloud ™, pierwsze na świecie rozwiązanie do projektowania BIM w czasie rzeczywistym, EcoDesigner ™, pierwsze na świecie w pełni zintegrowane modelowanie energii i oceny efektywności energetycznej budynków, a BIMx® jest wiodącym aplikacja mobilna do demonstracji i prezentacji modeli BIM. Od 2007 roku GRAPHISOFT jest częścią Grupy Nemetschek.
