ArcGIS Pro

5 tưởng tượng và 5 thực tế về việc tích hợp giữa BIM-GIS

Tổng quan: Tập trung vào tự động hóa và tin học hóa các quy trình từng trên giấy tờ trước đây đã khiến công nghệ CAD và GIS sớm xuất hiện sự cạnh tranh. Việc chuyển sang quy trình số hóa hoàn toàn hơn về công việc đã phân loại các công nghệ này và giới thiệu các quy trình và kỹ thuật mới, chẳng hạn như BIM. Những tiến bộ trong việc lưu trữ, tính toán và phân phối dữ liệu trên internet sẽ cho phép tích hợp BIM-GIS nhằm mang lại các giá trị to lớn cho việc phân phối dự án, quản lý tài sản và vận hành trên cơ sở hạ tầng được xây dựng và môi trường được quản lý xung quanh nó.

Trong năm 1980 và 90, công nghệ CAD và GIS nổi lên như một sự thay thế cạnh tranh cho các chuyên gia cần làm việc với thông tin không gian mà ở đó các nội dung chủ yếu được xử lý bằng phương tiện truyền thông thịnh hành thời bấy giờ, là giấy tờ. Trong thời đại đó, khả năng của phần mềm và năng lực của phần cứng đã phần nào giới hạn phạm vi của những gì có thể được thực hiện với công nghệ hỗ trợ máy tính để soạn thảo và phân tích bản đồ. CAD và GIS dường như là các phiên bản chồng chéo với các công cụ máy tính để làm việc theo hình học và dữ liệu để sản xuất tài liệu giấy.

Khi phần mềm và phần cứng đã có hiệu suất cao hơn và tinh vi hơn, chúng tôi đã chứng kiến việc chuyên môn hóa của mọi công nghệ xung quanh chúng tôi, bao gồm cả CAD và GIS, và hướng đến các quy trình công việc hoàn toàn theo kỹ thuật số (còn gọi là kỹ thuật số hóa). Công nghệ CAD ban đầu tập trung vào công nghệ tự động hóa các nhiệm vụ trước đây được soạn thảo thủ công. Xây dựng mô hình thông tin (BIM), là một quá trình để đạt được hiệu quả tốt hơn trong việc thiết kế và xây dựng, đã dần dần đẩy các công cụ thiết kế CAD và BIM ra khỏi việc tạo bản vẽ và hướng tới các mô hình kỹ thuật số thông minh để mô phỏng tài sản trong thế giới thực. Các mô hình được tạo trong các quy trình thiết kế hiện đại của BIM và đủ tinh vi để xây dựng mô hình mô phỏng nhằm sớm tìm ra các lỗi trong thiết kế và tạo ra các ước tính chính xác cao và tuân thủ ngân sách khi các dự án thay đổi một cách tự động.

GIS cũng đã khác biệt và có khả năng cao hơn theo thời gian. Giờ đây, GIS có thể xử lý hàng tỷ sự kiện từ các cảm biến trực tiếp, phục vụ việc trực quan hóa từ petabyte của nội dung và hình ảnh với mô hình 3D trên trình duyệt hoặc điện thoại di động và thực hiện phân tích, dự đoán phức tạp cần được chia tỷ lệ trên nhiều nút xử lý theo phương thức phân tán trong đám mây. Bản đồ, bắt đầu như một công cụ phân tích trên giấy đã được chuyển thành bảng điều khiển hoặc cổng thông tin liên lạc để tổng hợp phân tích phức tạp ở dạng có thể hiểu được của con người.

Để nhận ra đầy đủ tiềm năng của các quy trình công việc tích hợp giữa BIM và GIS, quan trọng đối với các lĩnh vực như Thành phố thông minh và Kỹ thuật số hóa, chúng ta cần kiểm tra làm thế nào để hai thế giới này có thể vượt ra khỏi sự cạnh tranh của ngành công nghiệp và tiến tới việc số hóa các quy trình công việc hoàn chỉnh sẽ cho phép chúng ta giải phóng từ các quy trình giấy tờ trong vài trăm năm qua.

Tưởng tượng: BIM là cho…

Trong cộng đồng GIS, một trong những điều phổ biến hơn mà tôi thấy và nghe thấy là các định nghĩa về BIM đã vượt quá thế giới của BIM. Tôi thường nghe rằng BIM dành cho việc quản lý cơ sở, trực quan hóa, mô hình 3D hoặc ví dụ như nó chỉ dành cho các tòa nhà. Thật không may, không có cái nào trong số này thực sự được sử dụng cho BIM, mặc dù nó có thể mở rộng hoặc cho phép một số khả năng hoặc chức năng này.

Về cơ bản, BIM là một quy trình để tiết kiệm thời gian và tiền bạc và đạt được kết quả tin cậy cao trong quá trình thiết kế và xây dựng. Mô hình 3D được tạo trong các quy trình thiết kế BIM là sản phẩm phụ của nhu cầu phối hợp trên một thiết kế cụ thể, nhằm nắm bắt cấu trúc để đánh giá chi phí phá hủy hoặc cung cấp hồ sơ pháp lý hoặc hợp đồng về việc thay đổi đối với tài sản vật lý. Trực quan hóa có thể là một phần của quá trình ở chỗ nó có thể giúp con người hiểu được tính năng động, đặc điểm và tính thẩm mỹ của một thiết kế được đề xuất.

Như tôi đã học được từ lâu tại Autodesk, 'B' trong BIM là viết tắt của 'Building, động từ' chứ không phải 'Building, danh từ.' Autodesk, Bentley và các nhà cung cấp khác đã làm việc với ngành này để truyền tải các khái niệm về quy trình BIM trong các lĩnh vực như đường sắt, đường bộ và đường cao tốc, tiện ích và viễn thông. Bất kỳ cơ quan hoặc tổ chức nào quản lý và xây dựng tài sản vật chất cố định đều có lợi ích trong việc đảm bảo rằng các nhà thầu thiết kế và kỹ thuật của họ sử dụng các quy trình BIM.

Dữ liệu BIM có khả năng có thể được sử dụng trong quy trình vận hành để quản lý tài sản. Điều này được nêu rõ, ví dụ như trong các tiêu chuẩn ISO mới cho BIM đã được thông báo bởi quy trình tiêu chuẩn của Vương quốc Anh đã được thiết lập trong 10 năm qua. Mặc dù các đề xuất mới này tập trung vào việc sử dụng dữ liệu BIM trong toàn bộ vòng đời của một tài sản, nhưng nó vẫn rõ ràng rằng việc tiết kiệm chi phí xây dựng, như đã nêu trong bài viết, là một động lực chính cho việc áp dụng BIM.

Khi được coi là một quá trình, việc tích hợp công nghệ GIS với BIM trở nên phức tạp hơn rất nhiều so với việc chỉ đọc đồ họa và các thuộc tính từ mô hình 3D và hiển thị chúng trong GIS. Để thực sự hiểu làm thế nào mà thông tin có thể được sử dụng trên BIM và GIS, chúng tôi thường thấy rằng là phải xác định lại khái niệm về tòa nhà hoặc đường và để hiểu khách hàng cần sử dụng nhiều dữ liệu theo dự án như thế nào trong bối cảnh không gian địa lý. Đôi khi chúng tôi cũng thấy rằng việc tập trung vào mô hình có nghĩa là chúng tôi đã bỏ qua các quy trình công việc cơ bản, đơn giản hơn, rất cần thiết cho toàn bộ câu chuyện, chẳng hạn như sử dụng dữ liệu thực địa đã được thu thập chính xác trên một trang web xây dựng để liên kết theo vị trí và dữ liệu mô hình để kiểm tra, kiểm kê và khảo sát.

Cuối cùng, chúng tôi sẽ chỉ đạt được những hiểu biết và kết quả chung nếu chúng ta “vượt qua lối đi” để làm việc trong các nhóm kết hợp, những người có thể mang lại sự đa dạng để giải quyết vấn đề. Đó là lý do tại sao chúng tôi làm việc với Autodesk và các đối tác khác trong không gian này.

2018-September-Autodesk-Summit-GIS-BIM-v1-768x432

Sự hợp tác giữa Esri và Autodesk, được công bố lần đầu tiên vào năm 2017, là một bước quan trọng trong việc tập hợp một nhóm đa ngành để giải quyết một số vấn đề tích hợp BIM-GIS

Thực tế: BIM cung cấp cho GIS các đối tượng một cách tự động

Một trong những khái niệm khó truyền đạt hơn cho người dùng GIS mà không phải là chuyên gia về BIM là mô hình BIM trông giống như một cây cầu hoặc tòa nhà nhưng chính xác là không nhất thiết là phải có các tính năng tạo nên định nghĩa của tòa nhà hoặc cây cầu cho mục đích phân tích bản đồ hoặc không gian địa lý.

Tại Esri, chúng tôi làm việc dựa trên những trải nghiệm mới cho việc quản lý tài nguyên và điều hướng trong tòa nhà, như ArcGIS Indoors. Nhiều người dùng đã mong đợi rằng với công việc của chúng tôi trên dữ liệu Autodesk Revit, chúng tôi sẽ tự động có thể trích xuất các hình học phổ biến như phòng, không gian, sơ đồ tầng, xây dựng footprint và vỏ công trình. Thậm chí tốt hơn, chúng ta có thể trích xuất lưới điều hướng cho cách con người đi qua cấu trúc.

Tất cả các hình học này sẽ rất hữu ích cho các ứng dụng GIS và cho quy trình quản lý tài sản. Tuy nhiên, không có hình học nào trong số này là cần thiết để xây dựng tòa nhà và thường không tồn tại trong mô hình Revit.

Chúng tôi đang kiểm tra các công nghệ để tính toán các hình học này, nhưng một số thường đưa ra các nghiên cứu phức tạp và thử thách quy trình công việc đã làm cản trở ngành công nghiệp trong nhiều năm. Vỏ bọc kín nước của một tòa nhà là gì? Có bao gồm nền tảng? Ban công thì sao? Footprint của một tòa nhà là gì? Có bao gồm phần nhô ra không? Hay đó chỉ là giao điểm của cấu trúc với mặt đất?

Để đảm bảo rằng các mô hình BIM chứa các tính năng cần thiết cho quy trình công việc của GIS, các nhà khai thác là chủ sở hữu sẽ cần xác định các thông số kỹ thuật cho thông tin đó trước khi bắt đầu thiết kế và xây dựng. Giống như các quy trình chuyển đổi CAD-GIS cổ điển, trong đó dữ liệu CAD được xác thực trước khi được chuyển đổi thành GIS, quy trình BIM và dữ liệu thu được từ nó cần được chỉ định và bao gồm các tính năng sẽ được sử dụng trong việc quản lý vòng đời của cấu trúc, nếu đó là mục tiêu tạo ra dữ liệu BIM.

Có các tổ chức trên khắp thế giới, điển hình là chính phủ và nhà điều hành các cơ sở hoặc hệ thống tài sản, những người đã bắt đầu yêu cầu đưa các tính năng và thuộc tính vòng đời vào nội dung của BIM. Tại Hoa Kỳ, Cơ quan Quản lý Dịch vụ Chính phủ đang thúc đẩy việc xây dựng mới thông qua các yêu cầu của BIM và các cơ quan như Cơ quan Cựu chiến binh đã nỗ lực hết sức để chi tiết hóa các yếu tố trên BIM, như phòng và không gian, sẽ hữu ích trong quản lý cơ sở sau khi tòa nhà được xây dựng. Chúng tôi đã phát hiện ra rằng các sân bay, như Denver, Houston và Columbia có quyền kiểm soát chặt chẽ dữ liệu BIM của họ và thường chứa nội dung nhất quán cao. Tôi đã thấy một số cuộc thảo luận tuyệt vời của SNCF AREP, người đã xây dựng toàn bộ chương trình BIM cho các nhà ga dựa trên khái niệm rằng dữ liệu BIM sẽ được yêu cầu sử dụng trong quy trình vận hành và quản lý tài sản. Tôi hy vọng sẽ thấy nhiều hơn về điều này trong tương lai.

WAB-Houston-768x432

Dữ liệu được chia sẻ với chúng tôi từ Sân bay Quốc tế George HW Bush Houston (được hiển thị ở đây trong Web AppBuilder) chứng minh rằng nếu dữ liệu BIM được chuẩn hóa, thông thường thông qua các công cụ xác thực, thì nó có thể được đưa vào GIS một cách nhất quán. Thông thường, chúng tôi thấy thông tin xây dựng trong các mô hình BIM trước khi chúng tôi thấy thông tin liên quan đến FM.

Thực tế: Có một tập tin định dạng có thể cung cấp cho việc tích hợp BIM-GIS

Trong quy trình tích hợp doanh nghiệp cổ điển, một bảng hoặc định dạng có thể được ánh xạ sang bảng hoặc định dạng khác để cho phép truyền thông tin giữa các công nghệ khác nhau theo một cách đáng tin cậy. Vì nhiều lý do, mô hình này ngày càng không đủ để đáp ứng nhu cầu của các luồng thông tin trong thế kỷ 21:

  • Thông tin được lưu trữ trong các tệp khó truyền phát
  • Ánh xạ dữ liệu trên các miền phức tạp bị mất
  • Ánh xạ dữ liệu ngụ ý sao chép không đầy đủ nội dung trên các hệ thống
  • Ánh xạ dữ liệu thường là một chiều
  • Công nghệ, thu thập dữ liệu và quy trình công việc của người dùng đang thay đổi nhanh đến mức các giao diện của ngày hôm nay được đảm bảo ít hơn so với những gì ngày mai sẽ được yêu cầu

Để thúc đẩy số hóa thực sự, một đại diện kỹ thuật số của một tài sản cần phải được truy cập nhanh chóng trong một môi trường phân tán, có thể được cập nhật và nâng cấp để hiệu chỉnh cho việc truy vấn, phân tích và kiểm tra phức tạp hơn theo thời gian và thông qua tuổi thọ của tài sản

Một mô hình dữ liệu không thể bao gồm mọi thứ mà có thể được tích hợp trong BIM và GIS vì các ngành và nhu cầu khách hàng rất đa dạng, do đó không có định dạng nào có thể nắm bắt toàn bộ quá trình này theo cách có thể truy cập nhanh và hai chiều. Tôi hy vọng các công nghệ tích hợp sẽ tiếp tục phát triển theo thời gian khi BIM trở nên phong phú hơn về nội dung và khi nhu cầu sử dụng dữ liệu BIM trong bối cảnh GIS để quản lý tài sản vòng đời trở nên quan trọng hơn đối với môi trường sống bền vững của con người

2019-Jan-GIS-BIM-Diagram-768x486

Mục đích của tích hợp BIM-GIS là cho phép các quy trình công việc xây dựng tài sản và quản lý chúng. Không có sự tách rời, được xác định rõ ràng giữa hai quy trình công việc này.

Bạn không thể sử dụng nội dung của BIM trong GIS một cách trực tiếp

Ngược lại với cuộc thảo luận về việc tìm kiếm các tính năng của GIS trong dữ liệu BIM, chúng ta thường nghe rằng nó không hợp lý hoặc có thể sử dụng trực tiếp nội dung của BIM trong GIS vì các lý do từ độ phức tạp ngữ nghĩa đến mật độ tài sản đến quy mô tài sản. Các cuộc thảo luận về tích hợp BIM-GIS thường chuyển sang các định dạng tệp và quy trình trích xuất, chuyển đổi và tải (ETL)

Trên thực tế, chúng tôi đã trực tiếp sử dụng nội dung BIM trong GIS. Mùa hè năm ngoái, chúng tôi đã giới thiệu khả năng đọc trực tiếp tệp Revit trong ArcGIS Pro. Vào thời điểm đó, mô hình có thể được tương tác với ArcGIS Pro như thể nó bao gồm các tính năng của GIS và sau đó được chuyển đổi sang các định dạng GIS tiêu chuẩn khác thông qua nỗ lực thủ công, nếu muốn. Với ArcGIS Pro 2.3, chúng tôi sẽ phát hành khả năng xuất bản loại lớp mới, Building Scene Layer, cho phép người dùng đóng gói ngữ nghĩa, hình học và chi tiết thuộc tính của mô hình Revit ở định dạng có khả năng mở rộng cao được xây dựng cho trải nghiệm GIS. Building Scene Layer sẽ được mô tả trong đặc tả I3S mở, tạo cảm giác giống như mô hình Revit cho người dùng trong khi cho phép tương tác bằng cách sử dụng các công cụ và thực hành theo tiêu chuẩn của GIS.

Tôi đã rất thích thú khi thấy rằng do có nhiều băng thông hơn, lưu trữ rẻ hơn và xử lý rẻ hơn, chúng tôi đang chuyển từ “ETL”, sang “ELT”, hoặc Trích xuất, Tải và sau đó Dịch các quy trình công việc. Trong mô hình này, dữ liệu về cơ bản được tải vào bất kỳ hệ thống nào cần nó ở dạng nguyên bản và sau đó có thể truy cập để dịch trong một hệ thống từ xa hoặc kho dữ liệu là nơi phân tích sẽ được thực hiện. Điều này làm giảm sự phụ thuộc vào việc xử lý tại nguồn và khả năng bảo tồn nội dung ban đầu để chuyển đổi tốt hơn hoặc sâu hơn khi công nghệ đã cải tiến. Chúng tôi đang làm việc về ELT tại Esri và tôi dường như đã vấp phải giá trị cốt lõi của sự thay đổi này khi tôi đề cập đến việc “loại bỏ E và T khỏi ETL” tại một hội nghị vào năm ngoái. ELT đã thay đổi cuộc trò chuyện một cách đáng kể  theo kịch bản có sẵn mà người dùng luôn phải duy trì liên kết với trải nghiệm GIS để tìm kiếm hoặc truy vấn mô hình một cách chi tiết. Bằng cách tải trực tiếp dữ liệu theo mẫu ELT, chúng tôi đang mở ra các khả năng cập nhật và phân tích sâu hơn trong tương lai mà ngày nay không thể thực hiện được.

SV-VAHospital-768x432

Nhờ Cục Quản lý Cựu chiến binh Hoa Kỳ, chúng tôi đã có thể thử nghiệm với một bệnh viện dưới dạng Building Scene Layer, bảo tồn hình học, thuộc tính và ngữ nghĩa trong GIS.

Thực tế: GIS là kho lưu trữ hoàn hảo cho thông tin BIM

Tôi có hai từ: “Hồ sơ pháp lý”. Tài liệu BIM thường là hồ sơ pháp lý để ghi lại các quyết định kinh doanh và thông tin tuân thủ được ghi lại để phân tích lỗi và kiện cáo xây dựng, đánh giá thuế và mã, và như một hồ sơ về việc giao hàng. Trong nhiều trường hợp, kiến trúc sư và kỹ sư được yêu cầu đóng dấu hoặc xác nhận rằng công việc của họ là hợp lệ và đáp ứng các yêu cầu về luật hoặc quy tắc chuyên môn.

Tại một số điểm, có thể hiểu rằng GIS có thể là một hệ thống hồ sơ cho các mô hình BIM, nhưng tại thời điểm này, tôi tin rằng điều này cách đây nhiều năm hoặc nhiều thập kỷ, được neo bởi các hệ thống pháp lý vẫn là phiên bản vi tính hóa của các quy trình giấy. Chúng tôi đang xem xét các quy trình công việc để liên kết các tài sản trong GIS với các tài sản trong kho lưu trữ BIM, để khách hàng có thể tận dụng phiên bản và quản lý tài liệu cần có trong thế giới BIM, bên cạnh khả năng của bản đồ để đưa thông tin tài sản vào bối cảnh phong phú của không gian địa lý để phân tích, hiểu biết và giao tiếp.

Tương tự như các “tính năng GIS”, một phần của các cuộc thảo luận, việc tích hợp thông tin giữa các kho lữu trữ BIM và GIS sẽ được hỗ trợ rất nhiều bởi mô hình thông tin được chuẩn hóa trong GIS và BIM mà cho phép các ứng dụng đáng tin cậy liên kết thông tin trên hai lĩnh vực. Điều đó không có nghĩa là sẽ có một mô hình thông tin duy nhất để nắm bắt cả thông tin về GIS và BIM. Có quá nhiều sự khác biệt trong cách sử dụng dữ liệu. Nhưng chúng tôi cần chắc chắn rằng chúng tôi xây dựng các công nghệ và tiêu chuẩn linh hoạt để có thể đáp ứng việc sử dụng thông tin trên cả hai nền tảng với độ trung thực cao và khả năng bảo tồn nội dung thông tin.

Kentucky6-768x432

Đại học Kentucky là một trong những khách hàng đầu tiên cho phép chúng tôi truy cập vào nội dung Revit của họ. UKy sử dụng xác thực bản vẽ nghiêm ngặt để đảm bảo rằng dữ liệu phù hợp có trong dữ liệu BIM nhằm hỗ trợ vòng đời O&M đầy đủ.

Tổng kết

Những thay đổi về khả năng của phần cứng và phần mềm và việc chuyển sang việc số hóa, và dựa trên dữ liệu đang tạo ra các cơ hội tích hợp các công nghệ và lĩnh vực khác nhau chưa từng tồn tại trước đây. Tích hợp dữ liệu và quy trình công việc trên GIS và BIM cho phép chúng tôi nhận ra hiệu quả, tính bền vững và môi trường sống tốt hơn cho các thành phố, khuôn viên và nơi làm việc xung quanh chúng tôi.

Để tận dụng những tiến bộ công nghệ, chúng ta cần tạo ra các nhóm và quan hệ đối tác tích hợp để đề xuất các giải pháp cho các vấn đề phức tạp sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống, chứ không phải các quy trình công việc như bếp lò rời rạc. Chúng ta cũng cần chuyển đổi cơ bản sang các mẫu công nghệ mới và có thể giải quyết các vấn đề tích hợp với sự mạnh mẽ và linh hoạt hơn. Các mô hình tích hợp GIS và BIM mà chúng ta áp dụng ngày nay sẽ là bằng chứng trong tương lai để chúng ta có thể cùng nhau hướng tới một tương lai bền vững hơn