ARCUSER

Tích hợp GIS và BIM để xây dựng các cộng đồng thông minh

Các đối tác, khách hàng và các nhóm hỗ trợ quốc tế của Esri đã cho thấy mối quan tâm không thể phủ nhận và cấp bách trong việc tạo ra sự tích hợp lớn hơn giữa mô hình hóa thông tin xây dựng (BIM) và GIS.

BIM đã có từ những năm 1970. Ngành công nghệ thông tin BIM ban đầu có xu hướng tập trung vào tài liệu giấy thúc đẩy quá trình thiết kế và xây dựng, dẫn đến các sản phẩm soạn thảo bằng máy tính (CAD) giúp người dùng tạo bản vẽ.

Các ngành công nghiệp kiến ​​trúc và kỹ thuật đang tiến xa hơn với các bản vẽ bằng các mô hình 3D của các dự án có dựa trên sự quan tâm của cộng đồng trong quá trình xây dựng và thiết kế. Ngành kiến ​​trúc, kỹ thuật và xây dựng (AEC) hiện tập trung nhiều hơn vào BIM, một cách tiếp cận giàu thông tin nhằm cố gắng nắm bắt chi tiết dự án trong một mô hình mạnh mẽ có thể bao gồm đồ họa về tài sản trong thế giới thực được thiết kế cùng với siêu dữ liệu phong phú phục vụ cho việc mua sắm, lập kế hoạch và thậm chí mô phỏng cách các tài sản có thể hoạt động sau khi xây dựng. BIM đã trở thành quá trình tăng hiệu quả và tiết kiệm chi phí thông qua việc sáng tạo kết hợp và sử dụng thông tin chi tiết về tài sản được xây dựng trong suốt vòng đời của chúng.

Vòng đời dữ liệu

GIS và BIM đã phát triển như những công cụ công nghệ thông tin phục vụ các phần riêng biệt trong vòng đời của các tổ chức vận hành và xây dựng cơ sở hạ tầng và cộng đồng. Những tổ chức này cố gắng duy trì trong ngân sách trong khi đạt được kết quả mong muốn.

auspr18_BIMGIS_1

GIS và BIM thường bị miêu tả sai về việc có sự liên quan liên tục trong suốt vòng đời tài sản. Quan điểm này dẫn đến sự hiểu lầm rằng giao diện chung giữa các quy trình công việc của GIS và BIM có thể được đơn giản hóa.

Quan điểm truyền thống về vòng đời của một tài sản là một quá trình tuần tự. Tài sản được lên kế hoạch, thiết kế, xây dựng, và sau đó được bảo trì. Quá trình này bao hàm việc chuyển giao dữ liệu gọn gàng giữa các bước, nhưng điều này không thể hiện chính xác cách thức dữ liệu lưu chuyển dữ liệu của các thành phố và tổ chức khi họ quản lý việc tạo mới, cập nhật và ngừng hoạt động của các tòa nhà và cơ sở hạ tầng. Một đại diện tiêu biểu chính xác hơn cho dòng dữ liệu – việc thúc đẩy sự tích hợp của BIM và GIS - xem xét cách sử dụng dữ liệu của GIS và BIM.

Thông tin không gian về tài sản và cộng đồng đưa ra những thông báo về kế hoạch và đầu tư. Nó giúp tìm ra các cách để thích ứng với sự thay đổi và tăng trưởng trong cộng đồng trong khi duy trì sức khỏe của công dân, cộng đồng doanh nghiệp và môi trường. Geodesign cung cấp khuôn khổ để phân tích và ra quyết định bằng cách sử dụng thông tin không gian và công nghệ GIS trong suốt vòng đời của một cộng đồng.

Cộng đồng cần có khả năng thích ứng liên tục để cung cấp các dịch vụ nâng cao chất lượng cuộc sống. Những dịch vụ này bao gồm cung cấp quyền tiếp cận giáo dục, môi trường lành mạnh và cơ hội kinh tế cho công dân. BIM có thể cung cấp thông tin chi tiết hơn trong việc phân tích và lập kế hoạch giúp cải thiện các quy trình ra quyết định.

Cộng đồng thông minh cần dữ liệu

Khi thế giới trải qua quá trình đô thị hóa và dân số tăng nhanh, các cộng đồng đã trở thành tâm điểm cho phần lớn nghiên cứu về luồng thông tin giữa quy trình xây dựng tài sản quan trọng và quản lý hoạt động. Các cộng đồng đáp ứng nhu cầu của công dân sử dụng chiến lược bao gồm tiêu thụ, phân tích và sử dụng thông tin về môi trường tự nhiên và môi trường được xây dựng trong quá trình ra quyết định được gọi là cộng đồng thông minh.

Cộng đồng thông minh thúc đẩy một môi trường giàu dữ liệu. Họ tạo ra những dữ liệu mà người dân, doanh nghiệp và các nhóm chính phủ có thể truy cập được trong khi đáp ứng nhu cầu về quyền riêng tư và hỗ trợ an toàn công cộng. Cộng đồng giàu dữ liệu phát hiện ra sự thay thổi chủ động hoặc thụ động. Sự thay đổi đó có thể là ở mức độ tiếng ồn, nhu cầu vận chuyển hoặc nhu cầu sử dụng các dịch vụ tiện ích.

auspr18_BIMGIS_2

Một đại diện chính xác hơn cho thấy dữ liệu GIS và BIM được sử dụng trong suốt vòng đời hoạt động và xây dựng tài sản.

Hầu hết các cộng đồng được coi là thông minh đã sử dụng GIS. Nhiều cộng đồng thông minh trong số đó đã tích cực đầu tư tích hợp BIM-GIS vì họ nhận ra rằng luồng thông tin hợp lý hơn giữa dữ liệu vận hành và vòng đời xây dựng sẽ cho phép họ lập kế hoạch, tài trợ và duy trì chính xác hơn các tài sản cơ sở hạ tầng cộng đồng.

Những cải tiến trong 3D

Những cải tiến được yêu cầu thường xuyên nhất về khả năng 3D trong GIS một vài năm vừa qua là khả năng tích hợp và tương tác tốt hơn giữa BIM và GIS. Với việc giới thiệu ArcGIS Pro, các loại lớp 3D mới, trình xem 3D trên web và nhiều tính năng mới khác của nền tảng ArcGIS, Esri đã nhanh chóng đáp ứng nhu cầu của khách hàng về khả năng 3D trong GIS. 3D đã trở thành một tính năng cốt lõi của ArcGIS và hàng ngàn người dùng đang đóng góp các lớp cảnh và nội dung 3D khác trong ArcGIS Online cũng như sử dụng các ứng dụng 3D mới, như ArcGIS Earth.

3D cho phép người dùng xem các dự án và dữ liệu khi chúng xuất hiện trong thế giới thực. Hầu hết các trải nghiệm 3D, đặc biệt là trong thị trường tiêu dùng, được tìm thấy trong các hệ thống trò chơi và tương tác. Trong các hệ thống này, người dùng cần hiểu vị trí của họ trong thế giới thực hoặc môi trường ảo nhập vai.

Khi sử dụng GIS ở chế độ 3D, người dùng mong muốn có thể kiểm tra và tương tác với dữ liệu của họ như thể họ đang ở trong môi trường chơi trò chơi. Trong 3D GIS, người dùng thường cảm thấy rằng họ muốn có khả năng khám phá trên các quy mô trải rộng từ toàn cầu đến khu vực phía trước của họ. Dữ liệu BIM đang được chấp nhận rộng rãi như một nguồn chính để thu thập dữ liệu hình ảnh của tài sản ở độ phân giải cao về chi tiết các tòa nhà và cơ sở hạ tầng để các tài sản này có thể được thể hiện một cách thực tế trong 3D trong GIS.

Nhiều người dùng đang làm việc với 3D GIS và họ hy vọng có thể diễn tả chính xác cho thế giới xung quanh họ. Một số người dùng tin rằng họ sẽ tạo ra được một ví dụ kỹ thuật số chính xác hơn cho hệ thống và môi trường của họ hơn bao giờ hết bằng cách sử dụng những thông tin hình ảnh thực tế và dữ liệu thiết kế. Thông tin BIM đã trở thành một thành phần quan trọng mà nhiều người dùng mong đợi sử dụng cho việc mô tả chính xác các tòa nhà và cơ sở hạ tầng.

auspr18_BIIMGIS_3

Esri đã nhanh chóng đáp ứng nhu cầu của khách hàng về khả năng 3D trong GIS với các loại lớp 3D mới, trình xem 3D trên web và nhiều tính năng mới khác của nền tảng ArcGIS, như minh họa bởi cảnh web này của thành phố Philadephia.

Mặt khác, các công ty AEC và các tổ chức thiết kế và xây dựng tài sản công cộng tập trung nhiều hơn vào khả năng duy trì các yêu cầu về ngân sách và tiến độ cho các dự án. Khả năng tiếp tục hoạt động của họ phụ thuộc vào mức độ kiểm soát mà họ có thể thực hiện trong quá trình phân phối dự án. Các mô hình, lịch biểu và thông tin tài sản chi tiết được tạo trong quá trình BIM cho phép kiểm soát tốt hơn. Thông tin GIS được sử dụng làm bối cảnh cho môi trường của tài sản được thiết kế mang đến cơ hội cho các học viên BIM đạt được kết quả tốt hơn trong quá trình thiết kế và xây dựng.

Làm việc với các đối tác trong ngành, Esri đã phát triển một mô hình tiêu biểu hơn về luồng thông tin trên khắp cộng đồng, các nhà cung cấp dịch vụ AEC và các tổ chức giúp thiết kế và xây dựng cơ sở hạ tầng và tài sản. Mô hình này minh họa một luồng thông tin liên tục trong tất cả các giai đoạn của vòng đời của tài sản, cho thấy các dự án cải thiện tài sản công cộng được khởi tạo với thông tin GIS giúp công bố thiết kế và kết hợp với luồng thông tin BIM ngược vào vòng đời hoạt động để thực hiện phân tích và lập kế hoạch.

Những rắc rối còn tồn tại khi tích hợp BIM-GIS

Kể từ khi có công nghệ vẽ bản đồ kỹ thuật số và máy tính trợ lý, nhu cầu tích hợp BIM và GIS đã được công nhận. Có nhiều rắc rối kinh điển mà các học viên gặp phải khi cố gắng kết hợp dữ liệu thiết kế và vận hành. Về mặt thiết kế, các kiến ​​trúc sư và kỹ sư thường gặp khó khăn khi truy cập thông tin GIS cập nhật mới nhất cho bối cảnh chính xác hoặc điều kiện hiện tại. Họ thường phát hiện ra các vấn đề về sao chép dữ liệu và dữ liệu xung đột vì quy trình làm việc dựa trên tệp được sử dụng để trao đổi dữ liệu.

Về phía vận hành, nhân viên của GIS thường xuyên xử lý các quy trình công việc khó khăn và mất một lượng dữ liệu đáng kể khi chuyển đổi thông tin BIM thành các lớp dữ liệu GIS. Sự khác biệt về quy mô không gian và sự phong phú về đồ họa cần có trong môi trường BIM có nghĩa là nhân viên của GIS thường được yêu cầu thực hiện các thao tác tích hợp rộng lớn khác thường. Họ phải cố gắng hợp nhất nhiều mô hình BIM dày đặc với dữ liệu GIS vào một trải nghiệm phân tích và trực quan hóa duy nhất. Các dự án AEC thường tạo ra số lượng lớn tài liệu trong quá trình xây dựng và sau khi tài sản được ủy thác sẽ hữu ích trong vòng đời của tài sản. Tài liệu này thường không thể truy cập được đối với người dùng thông qua bảng điều khiển và công cụ phân tích của GIS.

Esri nhận ra rằng mình không thể giải quyết những vấn đề công nghiệp này một mình. Do đó, Esri đã làm việc với nhiều nhà cung cấp công nghiệp AEC là các chuyên gia về công nghệ BIM. Vào tháng 11 năm 2017, Esri và Autodesk đã công bố sự hợp tác trong ngành để nghiên cứu và xây dựng quy trình công việc mới giữa các sản phẩm từ mỗi công ty cho khách hàng chung của họ để đạt được sự tích hợp tốt hơn giữa BIM và GIS và giải quyết những rắc rối đó.

Công việc của Esri với Autodesk sẽ bao gồm chuyển đổi vòng đời dự án, cung cấp liên tục bối cảnh và môi trường xung quanh các dự án BIM và phát hiện thay đổi tại khu vực dự án. Ngoài ra, lập kế hoạch cải tiến cho toàn bộ quá trình thiết kế và trực quan hóa thế giới thực trong 3D và xây dựng các công nghệ để giúp tối ưu hóa hoạt động cơ sở hạ tầng. Cuối cùng, khuyến khích việc sử dụng các nền tảng mở của Esri để đổi mới và chia sẻ.

Esri đã đạt được tiến bộ trong việc cung cấp một nền tảng mở cho những luồng dữ liệu. Những đóng góp quan trọng của Esri cho công nghệ 3D và tiêu chuẩn sẽ thúc đẩy sự đổi mới liên quan đến tích hợp BIM-GIS và rộng hơn là trong GIS. Sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển, Esri đã phát hành các lớp Indexed 3D Scene (I3S) theo giấy phép Creative Commons dưới dạng thông số kỹ thuật mở vào tháng 4 năm 2015.   Tiêu chuẩn cộng đồng Open Geospatial Consortium, Inc. (OGC), I3S cho phép phân phối các bộ dữ liệu 3D lớn qua Internet và trên các thiết bị địa phương.

Bentley Systems, Incorporated, có thể tạo dữ liệu I3S với sản phẩm của họ ContextCapture và người dùng có thể xuất bản và truy cập dữ liệu trong ArcGIS Online thông qua ArcGIS REST API (GeoService REST) ​​của Esri. Esri mong muốn được hợp tác hơn nữa với Autodesk, Bentley và các tổ chức khác để giúp đơn giản hóa quy trình công việc và cải thiện kết quả cho người dùng GIS.

auspr18_BIMGIS_4

Esri và Autodesk đã thử nghiệm các tùy chọn tích hợp, chẳng hạn như tích hợp nguyên mẫu này của ArcGIS Online và Autodesk BIM 360.

Tương lai cho BIM và GIS?

BIM và GIS cùng có tiềm năng dẫn đến những kết quả thông minh hơn cho cộng đồng và mang lại hiệu quả dự án cao hơn cho các nhà cung cấp dịch vụ AEC. Điều này sẽ đòi hỏi nhiều hơn việc chỉ cộng tác giữa các nhà cung cấp phần mềm. Chính quyền địa phương và các tổ chức quản lý tài sản sẽ cần thiết lập các thông số kỹ thuật cho thông tin BIM để giới thiệu các thuộc tính ngay từ khi bắt đầu quá trình thiết kế để có thể sử dụng sau này trong quy trình vận hành và quản lý.

Đối với các khu vực đô thị lớn, tích hợp GIS-BIM sẽ tạo ra nhiều tiêu chuẩn cho các dự án giao thông, tiện ích và kiến ​​trúc mà có thể ảnh hưởng đến nhiều cơ quan. Làm việc với Autodesk và những tổ chức khác, Esri sẽ phải xây dựng các quy trình công việc cho phép người dùng truy cập, cập nhật và sử dụng dữ liệu BIM được tiêu chuẩn hóa trong bối cảnh không gian trong suốt vòng đời của tài sản.

Công việc được thực hiện bởi khách hàng và đối tác của Esri cung cấp các ví dụ tuyệt vời về việc tạo ra giá trị từ việc tích hợp thông tin BIM và GIS. Dựa trên phản hồi của họ, Esri đang làm việc để giúp các chuyên gia GIS dễ dàng truy vấn, trực quan hóa và kết nối dữ liệu BIM kịp thời trong các trải nghiệm GIS quen thuộc. Tương tự, Esri đã làm việc để cung cấp quyền truy cập tốt hơn cho các kiến ​​trúc sư và kỹ sư vào dữ liệu GIS từ bên trong các công cụ thiết kế và xây dựng tiêu chuẩn công nghiệp.

Người dùng Esri có thể kết hợp thông tin không gian địa lý, kiểm toán thực địa, quy trình thu thập dữ liệu và thông tin thiết kế chi tiết để đạt được nhận thức và hiểu biết toàn diện về các dự án sẽ duy trì và cải thiện thế giới xung quanh chúng ta.