20 Lis 2020

(Geo)lokalizacja modeli. DCS – case study

W przypadku koordynacji modeli ich wspólny punkt

20 Lis 2020

W przypadku koordynacji modeli ich wspólny punkt bazowy jest czymś absolutnie obowiązkowym. I sądzę, że wie to każdy, kto kiedyś miał do czynienia z BIM. Bez tego w kontekście geometrii modele zamiast odzwierciedlenia obiektu będą stanowiły tylko zlepek brył. Praca na takim “czymś” nie może się udać – model koordynacyjny wygląda jak instalacja artystyczna z muzeum sztuki nowoczesnej, występuje w nim masa kolizji (np. w miejscu pionu nie ma potrzebnego otworu), albo wręcz przeciwnie – nie ma ich wcale (i nie jest to bynajmniej dobra wiadomość bo może oznaczać, że instalacje są w Warszawie a obiekt w Krakowie)…

Uzgodnienie w kwestii fundamentalnej możemy więc odhaczyć: wspólny układ odniesienia dla wszystkich modeli musi być i kropka.
Przechodząc dalej już nie jest tak prosto, bo trzeba odpowiedzieć sobie na jedno bardzo ważne pytanie: gdzie on ma się znajdować. Tu już nie warto szukać powszechnej zgody. Projektanci rozpoczynając wspólnie zadanie stają przed wyborem w ramach trzech zagadnień:

  1. Gdzie powinien znajdować się punkt początkowy lokalnego układu współrzędnych?
  2. Czy model powinien odnosić się do układu globalnego?
  3. Jeśli odpowiedź na powyższe pytanie brzmi “tak” – gdzie powinien znajdować się punkt, względem którego będzie odbywać się transformacja z układu lokalnego do globalnego?

W literaturze można znaleźć zalecenia względem lokalizacji LUW. Dla przykładu podręcznik finlandzki [1] zaleca, aby cały obszar modelowania znajdował się w dodatniej ćwiartce układu współrzędnych, a początek współrzędnych znajdował się w pobliżu obszaru rysunku (nie podaje jednak, co to znaczy “w pobliżu”). Podobne zalecenia podają Norwegowie [2] . Podręcznik singapurski [3] z kolei nie określa położenia układu lokalnego, wskazując jedynie na konieczność jego georeferencji, czyli powiązania układu lokalnego z globalnym.

Tak naprawdę jednak z technicznego punktu widzenia nie ma większego znaczenia, gdzie zostanie umiejscowiony punkt bazowy (referencyjny, początkowy): na przecięciu osi, na krawędzi budynku czy gdzieś obok. Ważne, aby nie ulegał zmianie. Podczas projektowania Budynku Ośrodka Narciarstwa Biegowego i Biathlonu (w skrócie: Dolnośląskiego Centrum Sportu – DCS) była to jedna z podstawowych zasad koordynacji. I choć dziś może się wydawać, że punkt początkowy został ustalony bez wyraźnej idei (patrz: rysunek 1) w rzeczywistości znajduje się na przecięciu osi, co widać, gdy do modelu zostanie podegrana dokumentacja techniczna (patrz: rysunek 2).

Rysunek 1. LUW na tle modelu architektury z etapu projektu wykonawczego (dodatkowo “kostką” oznaczono położenie układu współrzędnych w modelu)

Rysunek 2. Widok modelu konstrukcji z oznaczonym punktem bazowym oraz podkładem w postaci rysunku CAD (uwaga: ze względu na geometrię widocznych schodów podkład został podniesiony o wysokość “kostki”)

Podczas projektowania zespół musiał też odpowiedzieć sobie na pytanie, czy eksportować model w układzie lokalnym, czy globalnym. Z uwagi na to, że nie było wymogu geolokalizacji a wykonawca robót, który mógłby wpłynąć na decyzję nie był jeszcze znany (projekt realizowany jest w nieco zmodyfikowanej formule DBB) GW otrzymał modele w lokalnym układzie współrzędnych.

Warto wspomnieć tutaj, że wykonawca robót w trakcie prac ziemnych cyklicznie wykonuje skany terenu – powstaje więc chmura punktów, która z założenia jest geolokalizowana, tj. osadzona w rzeczywistym układzie współrzędnych. Sytuacja ta generowała pewien problem: “budowa” opracowuje dane w układzie globalnym, natomiast projektanci – w lokalnym. Na etapie uzgodnień należało więc rozważyć 2 opcje:

  •  opracowania projektowe zostaną przesunięte tak, aby “pasowały” do opracowań z budowy,
  • opracowania z budowy będą dopasowane do lokalnego układu modeli projektowych.

Z uwagi na to, że w obu przypadkach konieczna jest transformacja układów (patrz: rysunek 3) – mogą pojawić się pewne niezgodności, które będą wynikać z dokładności, w szczególności w zakresie kąta obrotu, który znacznie wpływa na dopasowanie transformowanych modeli. Aby to udowodnić poniżej przedstawiono różnice, które wynikają jedynie z obrotu tego samego modelu – raz o kąt podany z dokładnością do 3 miejsc po przecinku, a raz – do jednego. Wynik tej translacji przedstawia rysunek 4.

Rysunek 3. Model po obrocie z układu lokalnego (XL i YL) do globalnego układu (XG i YG)

Rysunek 4. Efekt translacji modelu w miejscu wskazanym strzałką na rysunku 3

Jeśli do tego dojdzie przesunięcie układu o setki metrów lub – jak w przypadku modeli lokalizowanych w Polsce – nawet tysięcy kilometrów odległość ta będzie jeszcze większa. Dlatego konieczna jest wysoka precyzja, np. jak w przypadku projektu DCS – 10 miejsc po przecinku (odległość układów lokalnego i globalnego wynosiła prawie 7900 km).

Oczywiście w przypadku zmian projektowych ciągła zmiana współrzędnych może być męcząca i przede wszystkim narażona na błędy ludzkie, wynikające z nieprawidłowej definicji współrzędnych. Dlatego też Norwegowie [2] zalecają, by w przypadku gdy model ma być wykorzystywany na budowie, np. przez geodetów wprowadzić georeferencje projektu. Takie rozwiązanie byłoby zdecydowanie wygodniejsze dla przedstawicieli budowy, szczególnie, gdy projekt się zmienia (np. wskutek zmian wprowadzonych przez Zamawiającego lub przez samego wykonawcę robót) i powstają kolejne rewizje modeli, z których każdy – jeśli nie będzie eksportowany w układzie globalnym – należy ponownie poddać geolokalizacji.

Czy jednak jest ona konieczna na budowie? W zasadzie nie, ale istnieją ku temu co najmniej trzy przesłanki:

  • modele są wykorzystywane przez geodetów do tyczenia obiektu,
  • podczas prac na budowie wykorzystywana jest rozszerzona rzeczywistość (np. do weryfikacji ułożenia zbrojenia, położenia instalacji),
  • śledzone są wyniki robót ziemnych (a więc powstaje jakiś skan – co do zasady geolokalizowany, a na jego podstawie – kolejny model do zestawu wykorzystywanego na budowie – model robót ziemnych).

Te warunki można sprowadzić do jednego: jeśli do wykorzystania modeli potrzebne jest wykorzystanie rzeczywistych współrzędnych to warto dokonać geolokalizacji modeli. Warto wspomnieć też na koniec, że prawidłowe lokalizowanie modeli w przestrzeni geodezyjnej jest warunkiem niezbędnym integracji BIM i GIS, ale to już temat na zupełnie inny tekst.

Karolina Wróbel
M.A.D. Engineers

[1] Common BIM Requirements 2012. Series 1: General part, © COBIM project, 2012
[2] BIM User Manual. Version 2.0, Norwegian Home Builders’ Association, 2012
[3] Singapore BIM Guide. Version 2, Building and Construction Authority, 2013

 

Leave a comment
More Posts
Comments
Comment