Budapest-firmaet CÉH Inc. det var nødvendigt at måle bygningen af det ungarske statsoperahus og oprette en detaljeret computermodel baseret på dem. Ved at kombinere principperne for geodetisk landmåling med teknologien til punktskyer var specialisterne i stand til at klare den kolossale opgave foran dem uden at forstyrre operaens driftstilstand. Modellen opnået på denne måde vil blive brugt i fremtiden til at udvikle et projekt til genopbygning af dette arkitektoniske monument og dets efterfølgende drift.
Bygning af det ungarske statsopera
130 års historie
Beslutningen om at bygge bygningen af den ungarske statsopera blev taget i 1873. Baseret på resultaterne af en åben konkurrence valgte juryen projektet til den berømte ungarske arkitekt Miklós Ybl (1814-1891). Opførelsen af den neoklassiske bygning, der begyndte i 1875, blev afsluttet ni år senere. Den store åbning, som kejseren af Østrig og kong af Ungarn Franz Joseph blev inviteret til, fandt sted den 27. september 1884.
Bygget af Miklos Ibl tiltrækker akustikken i operahuset, som har været stort set uændret i løbet af de sidste 130 år, fortsat med at tiltrække kunstelskere fra hele verden. Tusinder af turister besøger hvert år det ungarske statsoperahus, der betragtes som en af de største arkitektoniske monumenter i det 19. århundrede i Budapest.
Målinger
CÉHs udfordring var at udføre målinger i fuld skala ikke kun af den ungarske statsopera, men også af andre relaterede bygninger (butik, salgscenter, lager, prøverum, kontorer og værksteder). Baseret på de point, der blev opnået i løbet af måling af skyerne, var det nødvendigt at oprette en arkitektonisk model, der fuldt ud afspejler den aktuelle tilstand for alle bygninger.
De indsamlede data blev behandlet i Trimble RealWorks 10.0 og Faro Scene 5.5 applikationer.
Det er vigtigt at bemærke, at den direkte dataopsamling tog betydeligt kortere tid end deres efterfølgende behandling, for på trods af at dataene blev behandlet næsten øjeblikkeligt, krævede bygningens kompleksitet øget opmærksomhed i processen.
Kombinationen af samtidig måling og behandling skabte nogle yderligere vanskeligheder. Hver nye del, præsenteret i form af en punktsky, måtte placeres i en enkelt model og linkes til alle tidligere placerede elementer i den. Desuden var der simpelthen ikke tid til at gentage målinger eller ændre elementer, så alle operationer skulle udføres meget nøjagtigt første gang.
Det skal også tage højde for, at målingerne blev udført under operaens drift. Behovet for gradvist at forlade nogle lagre eller give adgang til bestemte lokaler førte til, at målinger startet i en del af bygningen fortsatte i en anden del af bygningen, og derefter vendte specialister tilbage til tidligere utilgængelige lokaler. Naturligvis reducerede en sådan organisering af arbejdet hastigheden på deres implementering og krævede yderligere koordinering af hele processen.
"GRAPHISOFT BIMcloud-løsningen var en enorm hjælp i vores arbejde og gav god adgang til filer fra næsten hvor som helst i verden." - Gábor Horváth, hovedarkitekt, CÉH
Selvom måleteknikerne havde tilstrækkelige positioneringsværktøjer, flyttede først operapersonalet ved en fejltagelse disse enheder, hvilket alvorligt hæmmede processen med gensidig tilpasning af punktskyer. Imidlertid lærte begge hold over tid at interagere og ikke blande sig i hinanden i deres daglige arbejde.
Nogle rum skiftede konstant, mens overfladerne på andre rum (for eksempel et ophængningssystem dækket af metalnet eller backstage-strukturer) var ekstremt vanskelige for geodetiske instrumenter - alt dette krævede yderligere målinger.
Det sværeste og mest besværlige var målingerne af de hvælvede og zigzag-overflader, der var til stede i de tekniske og hjælpeområder på bygningens lavere niveauer. Det var også vanskeligt at reproducere hvælvingerne, der delte bygningen i niveauer i henhold til planen for dens forfatter, Miklos Ibl.
Underlag og andre strukturer overlappede ofte overfladerne på vægge og gulve. I sådanne situationer kunne måleresultaterne kun bruges til at skabe en meget ru 3D-model. Derfor blev video og fotografisk optagelse ofte brugt for at få mere detaljerede oplysninger om de steder, der er utilgængelige for en 3D-scanner.
Måledatasæt blev tidligere importeret til Faro Scene 5.5 og derefter overført til Trimble RealWorks 10.0 til endelig behandling. Denne proces tog ganske lang tid, da behandlingen af point cloud-filerne, der blev oprettet på denne måde, krævede meget processorkraft.
Point Cloud Library Management
Filstørrelser er meget vigtige i datastyring. Under måleprocessen blev der skabt et stort antal punktskyer, og detaljerne i disse filer nåede 40 millioner point pr. Rum. Filer af denne størrelse kunne simpelthen ikke bringes sammen. Det første skridt var at reducere antallet af point ved hjælp af Trimble RealWorks. Derefter, da fildetaljerne blev reduceret med en størrelsesorden, blev det muligt at kombinere disse skyer, som hver allerede indeholdt omkring 3-4 millioner point.
Optimerede og flettede blokke på 20-30 millioner point blev gemt med en opløsning på højst et punkt pr. Kvadratcentimeter. Denne punkttæthed var nok til at skabe en detaljeret model i ARCHICAD.
En enkelt optimeret point cloud-fil blev eksporteret i E57-format, der er kompatibelt med arkitektursoftware. Således kunne arkitektholdet fortsætte direkte med modelleringen.
Hoveddelen af modellen blev udført i ARCHICAD 19. Samtidig spillede brugen af GRAPHISOFT BIMcloud-løsningen, der giver en acceptabel hastighed på adgang til filer fra næsten overalt i verden, en væsentlig rolle i arbejdet. Denne faktor var meget vigtig, fordi projektets størrelse oversteg 50 GB.
Arbejder med modellen
Ved analyse af bygningens tredimensionelle volumen blev de gamle dimensionelle planer oprindeligt brugt. Disse 2D-tegninger er blevet markant forbedret og forbedret med punktskyer.
Store uoverensstemmelser med ældre planer var tydelige fra starten, med yderligere komplikationer opstået ved sammenligning af planplaner på flere niveauer. I 1984 gennemgik bygningen en delvis rekonstruktion, hvorved nogle elementer blev udskiftet, for eksempel ophængningssystemets stålstøtter. Dokumentationen, der blev frigivet til denne rekonstruktion, var meget nyttig ved genskabelse af en model af komplekse designløsninger, hvor der var ret tynde elementer, der ikke blev opfattet af 3D-scannere. Det samme gjaldt bevægelige strukturer såsom stålelementerne på scenen, som fortsatte med at blive brugt under målingerne.
Næsten al geometri blev skabt i ARCHICAD-miljøet. Meget komplekse elementer såsom statuer blev modelleret i tredjepartsapplikationer og derefter importeret til ARCHICAD som triangulerede 3D-masker. Disse elementer, der bestod af et stort antal polygoner, blev først tilføjet til modellen i sidste fase.
De største begrænsninger for arkitekterne var computerkraften hos computere, da størrelsen på point cloud-filerne og modellen havde en lille indflydelse på ydeevnen. For at reducere modelstørrelsen og forbedre bekvemmeligheden ved at arbejde med den var det meget vigtigt at minimere det indlejrede bibliotek. I små projekter spiller størrelsen på dette bibliotek ikke en stor rolle, men i dette tilfælde indeholdt det mange high-poly-elementer, der i høj grad øgede projektets størrelse og som følge heraf skabte en overdreven belastning på computere. For at forbedre glatheden i 2D-navigation og reducere filstørrelser er nogle elementer blevet gemt som objekter. Således blev det muligt at placere et vilkårligt antal forekomster af det samme objekt i modellen uden at skabe nye morfer eller andre strukturelle elementer. Endnu mere optimering blev opnået ved at forenkle 2D-objektsymboler. Selvfølgelig kunne denne beslutning ikke påvirke 3D-ydeevnen på nogen måde, da den ikke reducerede antallet af polygoner, der var til stede i modellen. Dette problem blev løst ved at justere lagkombinationer, for eksempel ved at deaktivere visning af dekorative elementer og skulpturer under 3D-navigation.
Mange timers arbejde og en enorm indsats resulterede i oprettelsen af en model, som alle kan se på deres mobile enhed. Detaljeret planlægning og trinvis organisering af hele arbejdsprocessen spillede en væsentlig rolle for opnåelse af succes.
Det er også værd at bemærke, at det kun blev muligt at måle og skabe en nøjagtig model baseret på dem takket være det velkoordinerede arbejde og beredskabet til interaktion mellem den ungarske statsopera og CÉH-medarbejdere, der gjorde en masse fælles bestræbelser på at bevare og rekonstruere dette storslåede arkitektoniske monument.
Opera House Model i BIMx Lab
På trods af at ARCHICAD-modellen er optimeret så meget som muligt, indeholder den stadig ca. 27,5 millioner polygoner og ca. 29.000 BIM-elementer.
BIM-modeller af denne størrelse er meget vanskelige at se i GRAPHISOFT BIMx-mobilappen.
Men den nyligt oprettede BIMx Lab-teknologi klarer perfekt sådanne opgaver, som giver dig mulighed for at behandle næsten ethvert antal polygoner i ARCHICAD-modeller af enhver kompleksitet!
Download BIMx Lab-mobilappen fra Apple App Store.
For at evaluere mulighederne for denne nye teknologi skal du downloade den ungarske statsopera's byggemodel til BIMx Lab.
Om CÉH Inc
CÉH Planning, Developing and Consulting Inc. Er den førende ingeniørafdeling i CÉH Group, en nøgleaktør på det ungarske design- og konstruktionsmarked. Med over 25 års erfaring har CÉH samlet stor erfaring inden for design, konstruktion og drift af bygninger.
CÉH beskæftiger specialister fra alle ingeniørspecialiteter tilknyttet byggebranchen. CÉH har omkring 80 ansatte, 10 filialer og 150-200 entreprenører.
Arealet af BIM-projekter implementeret af CÉH overstiger 150.000 m².
Arkitekter CÉH Inc. har brugt ARCHICAD i deres arbejde i over 10 år. CÉH ejer i øjeblikket 26 licenser og bruger GRAPHISOFT BIMcloud. Dette projekt, der blev udført i ARCHICAD 19, bestod løbende af tre til syv arkitekter.
Om GRAPHISOFT
GRAPHISOFT® revolutionerede BIM-revolutionen i 1984 med ARCHICAD®, branchens første CAD BIM-løsning til arkitekter. GRAPHISOFT fortsætter med at lede det arkitektoniske softwaremarked med innovative produkter som BIMcloud ™, verdens første realtids samarbejdsvillige BIM-designløsning, EcoDesigner ™, verdens første fuldt integrerede energimodellering og energieffektivitetsvurdering af bygninger, og BIMx® er den førende mobilapplikation til demonstration og præsentation af BIM-modeller. Siden 2007 har GRAPHISOFT været en del af Nemetschek Group.
