Budapeštas uzņēmums CÉH Inc. tika prasīts izmērīt Ungārijas Valsts operas nama ēku un uz to bāzes izveidot detalizētu datora modeli. Apvienojot ģeodēziskās uzmērīšanas principus ar punktu mākoņu tehnoloģiju, speciālisti spēja tikt galā ar kolosālo uzdevumu viņu priekšā, netraucējot operas darbības režīmu. Šādi iegūtais modelis tiks izmantots nākotnē, lai izstrādātu šī arhitektūras pieminekļa rekonstrukcijas un turpmākās darbības projektu.
Ungārijas Valsts operas nama ēka
130 gadu vēsture
Lēmums par Ungārijas Valsts operas ēkas celtniecību tika pieņemts 1873. gadā. Pamatojoties uz atklātā konkursa rezultātiem, žūrija izvēlējās slavenā ungāru arhitekta Miklós Ybl (1814-1891) projektu. Neoklasicisma ēkas celtniecība, kas sākās 1875. gadā, tika pabeigta deviņus gadus vēlāk. Svinīgā atklāšana, uz kuru tika uzaicināts Austrijas imperators un Ungārijas karalis Francs Džozefs, notika 1884. gada 27. septembrī.
Miklosa Ībla uzbūvētā operteātra akustika, kas pēdējo 130 gadu laikā ir praktiski nemainīga, turpina piesaistīt mākslas mīļotājus no visas pasaules. Tūkstošiem tūristu katru gadu apmeklē Ungārijas Valsts operas namu, kas tiek uzskatīts par vienu no izcilākajiem 19. gadsimta arhitektūras pieminekļiem Budapeštā.
Mērījumi
CÉH izaicinājums bija veikt pilna mēroga mērījumus ne tikai Ungārijas Valsts operas galvenajā ēkā, bet arī citās saistītās ēkās (veikals, tirdzniecības centrs, noliktava, mēģinājumu telpa, biroji un darbnīcas). Pamatojoties uz mākoņu mērīšanas procesā iegūtajiem punktiem, bija jāizveido arhitektūras modelis, kas pilnībā atspoguļo visu ēku pašreizējo stāvokli.
Apkopotie dati tika apstrādāti lietojumprogrammās Trimble RealWorks 10.0 un Faro Scene 5.5.
Ir svarīgi atzīmēt, ka tieša datu iegūšana prasīja ievērojami mazāk laika nekā to turpmākā apstrāde, jo, neskatoties uz to, ka dati tika apstrādāti gandrīz nekavējoties, ēkas sarežģītība prasīja lielāku uzmanību procesā.
Vienlaicīgas mērīšanas un apstrādes kombinācija radīja dažas papildu grūtības. Katra jaunā daļa, kas tika prezentēta punktu mākoņa formā, bija jāievieto vienā modelī un jāsaista ar visiem iepriekš tajā izvietotajiem elementiem. Turklāt vienkārši nebija laika atkārtot mērījumus vai mainīt elementus, tāpēc visas darbības bija jāveic ļoti precīzi pirmajā reizē.
Jāņem vērā arī fakts, ka mērījumi tika veikti operas darbības laikā. Nepieciešamība pakāpeniski atbrīvot dažas noliktavas vai nodrošināt piekļuvi noteiktām telpām noveda pie tā, ka vienā ēkas daļā sāktie mērījumi turpinājās citā ēkas daļā, un pēc tam speciālisti atgriezās iepriekš nepieejamās telpās. Protams, šāda darba organizācija samazināja to ieviešanas ātrumu un prasīja visa procesa papildu koordināciju.
"GRAPHISOFT BIMcloud risinājums bija milzīgs palīgs mūsu darbā, nodrošinot labu ātru piekļuvi failiem no gandrīz jebkuras vietas pasaulē." - Gábor Horváth, CÉH vadošais arhitekts
Lai gan mērīšanas tehniķiem bija pietiekami daudz pozicionēšanas rīku, sākumā operas darbinieki nejauši pārvietoja šīs ierīces, nopietni kavējot punktu mākoņu savstarpējās izlīdzināšanas procesu. Tomēr laika gaitā abas komandas iemācījās mijiedarboties un netraucēt viena otrai ikdienas darbu.
Dažas telpas (piemēram, rekvizītu noliktavas) nepārtraukti mainījās, savukārt citu telpu virsmas (piemēram, piekares sistēma, kas pārklāta ar metāla sietu vai aizkadra konstrukcijām) ģeodēziskajiem instrumentiem bija ārkārtīgi sarežģīta - tas viss prasīja papildu mērījumus.
Visgrūtākais un darbietilpīgākais bija velvēto un līkloču virsmu mērījumi, kas atrodas ēkas apakšējos līmeņos tehniskajās un palīgplatībās. Bija arī grūti reproducēt velvju, kas ēku sadalīja līmeņos pēc tās autora Miklosa Ibl plāna.
Balsti un citas konstrukcijas bieži pārklājas ar sienu un grīdu virsmām. Šādās situācijās mērījumu rezultātus varēja izmantot tikai ļoti aptuvena 3D modeļa izveidošanai. Tāpēc, lai iegūtu detalizētāku informāciju par 3D skenerim nepieejamām vietām, bieži tika izmantots video un foto ieraksts.
Mērījumu datu kopas iepriekš tika importētas Faro Scene 5.5 un pēc tam pārsūtītas uz Trimble RealWorks 10.0 galīgai apstrādei. Šis process ilga diezgan ilgu laiku, jo šādā veidā izveidoto punktu mākoņu failu apstrāde prasīja lielu apstrādes jaudu.
Punktu mākoņu bibliotēkas pārvaldība
Failu izmēri ir ļoti svarīgi datu pārvaldībā. Mērīšanas procesā tika izveidots milzīgs punktu mākoņu skaits, un šo failu detaļas sasniedza 40 miljonus punktu vienā telpā. Šāda lieluma failus vienkārši nevarēja apvienot. Pirmais solis bija samazināt punktu skaitu, izmantojot Trimble RealWorks. Tad, kad faila detaļas tika samazinātas par lieluma pakāpi, kļuva iespējams apvienot šos mākoņus, katrā no kuriem jau bija apmēram 3-4 miljoni punktu.
Optimizētie un apvienotie bloki ar 20–30 miljoniem punktu tika saglabāti ar izšķirtspēju, kas nepārsniedz vienu punktu uz kvadrātcentimetru. Šis punktu blīvums bija pietiekams, lai izveidotu detalizētu modeli ARCHICAD.
Viens optimizēts punktu mākoņu fails tika eksportēts E57 formātā, kas ir saderīgs ar arhitektūras programmatūru. Tādējādi arhitektu komanda varēja pāriet tieši uz modelēšanu.
Modeļa galvenā daļa tika izpildīta ARCHICAD 19. Tajā pašā laikā darbā nozīmīga loma bija GRAPHISOFT BIMcloud risinājuma izmantošanai, kas nodrošina pieņemamu piekļuves ātrumu failiem no gandrīz jebkuras vietas pasaulē. Šis faktors bija ļoti svarīgs, jo projekta lielums pārsniedza 50 GB.
Darbs pie modeļa
Analizējot ēkas trīsdimensiju apjomu, sākotnēji tika izmantoti vecie dimensiju plāni. Šie 2D zīmējumi ir ievērojami uzlaboti un uzlaboti ar punktu mākoņiem.
Lielas neatbilstības ar vecākiem plāniem bija acīmredzamas jau pašā sākumā, un, salīdzinot daudzlīmeņu stāvu plānus, radās papildu sarežģījumi. 1984. gadā ēkā tika veikta daļēja rekonstrukcija, kā rezultātā tika nomainīti daži elementi, piemēram, piekares sistēmas tērauda balsti. Šai rekonstrukcijai izdotā dokumentācija bija ļoti noderīga, atjaunojot sarežģītu dizaina risinājumu modeli, kurā bija diezgan plāni elementi, kurus 3D skeneri neuztvēra. Tas pats attiecās uz pārvietojamām konstrukcijām, piemēram, skatuves tērauda elementiem, kurus turpināja izmantot mērījumu laikā.
Gandrīz visa ģeometrija tika izveidota ARCHICAD vidē. Ļoti sarežģīti elementi, piemēram, statujas, tika modelēti trešo pušu lietojumprogrammās un pēc tam importēti ARCHICAD kā trīsstūrveida 3D acis. Šie elementi, kas sastāvēja no liela daudzstūru skaita, modelim tika pievienoti tikai pēdējā posmā.
Arhitektiem vislielākie ierobežojumi bija datoru skaitļošanas jauda, jo punktu mākoņu failu lielumam un modelim bija neliela ietekme uz veiktspēju. Lai samazinātu modeļa izmērus un uzlabotu ērtības darbā ar to, bija ļoti svarīgi samazināt ligzdoto bibliotēku. Mazos projektos šīs bibliotēkas lielumam nav liela loma, taču šajā gadījumā tajā bija daudz elementu ar augstu poli, kas ievērojami palielināja projekta apjomu un rezultātā radīja pārmērīgu datoru slodzi. Lai uzlabotu 2D navigācijas vienmērīgumu un samazinātu failu izmērus, daži elementi ir saglabāti kā objekti. Tādējādi kļuva iespējams modelī ievietot jebkuru skaitu viena un tā paša objekta gadījumu, neveidojot jaunus morfus vai citus strukturālus elementus. Vēl lielāka optimizācija tika panākta, vienkāršojot 2D objektu simbolus. Protams, šis lēmums nekādā veidā nevarēja ietekmēt 3D veiktspēju, jo tas nesamazināja modelī esošo daudzstūru skaitu. Šī problēma tika atrisināta, pielāgojot slāņu kombinācijas, piemēram, 3D navigācijas laikā atspējojot dekoratīvo elementu un skulptūru parādīšanu.
Daudzu stundu darba un milzīgu piepūles rezultātā tika izveidots modelis, kuru ikviens var apskatīt savā mobilajā ierīcē. Svarīga loma panākumu gūšanā bija visa darba procesa detalizētai plānošanai un pakāpeniskai organizēšanai.
Ir arī vērts atzīmēt, ka efektīvi izmērīt un izveidot uz tiem balstītu precīzu modeli kļuva iespējams tikai pateicoties labi koordinētam darbam un gatavībai sadarbībai starp Ungārijas Valsts operas un CÉH darbiniekiem, kuri daudz kopīgi centās saglabāt un rekonstruēt šo lielisko arhitektūras pieminekli.
Operas nama modelis BIMx laboratorijā
Neskatoties uz to, ka ARCHICAD modelis ir pēc iespējas optimizēts, tas joprojām satur aptuveni 27,5 miljonus daudzstūru un aptuveni 29 000 BIM elementu.
Šāda izmēra BIM modeļus ir ļoti grūti apskatīt mobilajā lietotnē GRAPHISOFT BIMx.
Bet nesen izveidotā BIMx Lab tehnoloģija lieliski tiek galā ar šādiem uzdevumiem, kas ļauj apstrādāt gandrīz jebkuru poligonu skaitu jebkuras sarežģītības ARCHICAD modeļos!
Lejupielādējiet BIMx Lab mobilo lietotni no Apple App Store.
Lai novērtētu šīs jaunās tehnoloģijas iespējas, lejupielādējiet Ungārijas Valsts operas ēkas modeli laboratorijai BIMx.
Par CÉH Inc
CÉH Planning, Developing and Consulting Inc. Ir vadošais CÉH grupas inženieru departaments, galvenais spēlētājs Ungārijas projektēšanas un celtniecības tirgū. Ar vairāk nekā 25 gadu pieredzi CÉH ir uzkrājis plašu pieredzi ēku projektēšanā, būvniecībā un ekspluatācijā.
CÉH strādā speciālisti no visām inženierzinātņu specialitātēm, kas saistītas ar būvniecības nozari. CÉH ir aptuveni 80 darbinieki, 10 filiāles un 150-200 darbuzņēmēji.
CÉH īstenoto BIM projektu platība pārsniedz 150 000 m².
Arhitekti CÉH Inc. savā darbā jau vairāk nekā 10 gadus izmanto ARCHICAD. Pašlaik CÉH pieder 26 licences, un tā izmanto GRAPHISOFT BIMcloud. Šis projekts, kas tika veikts ARCHICAD 19, nepārtraukti sastāvēja no trim līdz septiņiem arhitektiem.
Par GRAPHISOFT
GRAPHISOFT® 1984. gadā radīja revolūciju BIM revolūcijā ar ARCHICAD®, kas ir nozares pirmais CAD BIM risinājums arhitektiem. GRAPHISOFT turpina vadīt arhitektūras programmatūras tirgu ar tādiem inovatīviem produktiem kā BIMcloud ™, pasaulē pirmais reāllaika sadarbības BIM dizaina risinājums, EcoDesigner ™, pasaulē pirmais pilnībā integrētais enerģijas modelēšanas un energoefektivitātes novērtējums, un BIMx® ir vadošais mobilā aplikācija BIM modeļu demonstrēšanai un prezentēšanai. Kopš 2007. gada GRAPHISOFT ietilpst Nemetschek grupā.
