Budapestföretaget CÉH Inc. det var nödvändigt att mäta byggnaden av det ungerska statsoperahuset och skapa en detaljerad datormodell baserad på dem. Genom att kombinera principerna för geodetisk kartläggning med tekniken för punktmoln kunde specialisterna klara den kolossala uppgiften framför dem utan att störa operans driftsätt. Modellen som erhållits på detta sätt kommer att användas i framtiden för att utveckla ett projekt för rekonstruktion av detta arkitektoniska monument och dess efterföljande drift.
Byggnad av det ungerska statsoperahuset
130 års historia
Beslutet att bygga den ungerska statsoperan byggdes 1873. Baserat på resultatet av en öppen tävling valde juryn projektet för den berömda ungerska arkitekten Miklós Ybl (1814-1891). Byggandet av den nyklassiska byggnaden, som började 1875, slutfördes nio år senare. Den stora öppningen, till vilken Österrikes kejsare och Ungerns kung Franz Joseph var inbjuden, ägde rum den 27 september 1884.
Byggd av Miklos Ibl, akustiken i operahuset, som har förblivit nästan oförändrad under de senaste 130 åren, fortsätter att locka konstälskare från hela världen. Tusentals turister besöker det ungerska statsoperahuset varje år, som anses vara ett av de största arkitektoniska monumenten under 1800-talet i Budapest.
Mätningar
Utmaningen för CÉH var att utföra fullskaliga mätningar inte bara av den ungerska statsoperans huvudbyggnad utan även av andra relaterade byggnader (butik, försäljningscenter, lager, repetitionsrum, kontor och verkstäder). Baserat på de poäng som erhölls vid mätning av molnen var det nödvändigt att skapa en arkitektonisk modell som helt återspeglar det nuvarande tillståndet för alla byggnader.
De insamlade uppgifterna behandlades i applikationerna Trimble RealWorks 10.0 och Faro Scene 5.5.
Det är viktigt att notera att det direkta datainsamlingen tog betydligt kortare tid än deras efterföljande bearbetning, för trots att uppgifterna behandlades nästan omedelbart krävde byggnadens komplexitet ökad uppmärksamhet i processen.
Kombinationen av samtidig mätning och bearbetning skapade några ytterligare svårigheter. Varje ny del, presenterad i form av ett punktmoln, måste placeras i en enda modell och länkas till alla tidigare placerade element i den. Dessutom fanns det helt enkelt ingen tid att upprepa mätningar eller ändra element, så alla operationer måste utföras mycket exakt första gången.
Det bör också ta hänsyn till det faktum att mätningarna utfördes under operan. Behovet av att gradvis lämna vissa lager eller tillhandahålla tillgång till vissa lokaler ledde till att mätningar startade i en del av byggnaden fortsatte i en annan del av byggnaden, och sedan återvände specialister till tidigare oåtkomliga lokaler. Naturligtvis minskade en sådan arbetsorganisation hastigheten på genomförandet och krävde ytterligare samordning av hela processen.
"GRAPHISOFT BIMcloud-lösningen var en enorm hjälp i vårt arbete, vilket gav bra snabbåtkomst till filer från nästan var som helst i världen." - Gábor Horváth, huvudarkitekt, CÉH
Även om mätteknikerna hade tillräckligt med positioneringsverktyg flyttade operapersonalen först dessa enheter av misstag, vilket allvarligt hämmade processen för ömsesidig inriktning av punktmolnen. Men över tiden lärde sig båda lagen att interagera och inte störa varandra i sitt dagliga arbete.
Vissa rum (som rekvisita-lager) förändrades ständigt, medan ytorna på andra rum (till exempel ett upphängningssystem täckt med metallnät eller backstage-strukturer) var extremt svåra för geodetiska instrument - allt detta krävde ytterligare mätningar.
Det svåraste och mest besvärliga var mätningarna av de välvda och sicksackytorna som finns i de tekniska och extra områdena på byggnadens lägre nivåer. Det var också svårt att reproducera valven som delade byggnaden i nivåer enligt författarens plan, Miklos Ibl.
Stöd och andra strukturer överlappar ofta ytorna på väggar och golv. I sådana situationer kunde mätresultaten endast användas för att skapa en mycket grov 3D-modell. För att få mer detaljerad information om de platser som är otillgängliga för en 3D-skanner användes därför video- och fotoinspelning ofta.
Mätdataset importerades tidigare till Faro Scene 5.5 och överfördes sedan till Trimble RealWorks 10.0 för slutbehandling. Denna process tog ganska lång tid, eftersom bearbetningen av punktmolnfilerna som skapades på detta sätt krävde mycket processorkraft.
Point Cloud Library Management
Filstorlekar är mycket viktiga i datahantering. Under mätprocessen skapades ett stort antal punktmoln och detaljerna i dessa filer nådde 40 miljoner poäng per rum. Filer av denna storlek kunde helt enkelt inte sammanföras. Det första steget var att minska antalet poäng med Trimble RealWorks. Då, när fildetaljen reducerades med en storleksordning, blev det möjligt att kombinera dessa moln, som alla redan innehöll cirka 3-4 miljoner poäng.
Optimerade och sammanslagna block på 20-30 miljoner poäng sparades med en upplösning på högst en punkt per kvadratcentimeter. Denna punkttäthet räckte för att skapa en detaljerad modell i ARCHICAD.
En enda optimerad punktmolnfil exporterades i E57-format som är kompatibelt med arkitekturprogramvaran. Således kunde teamet av arkitekter gå vidare direkt till modelleringen.
Huvuddelen av modellen utfördes i ARCHICAD 19. Samtidigt spelade användningen av GRAPHISOFT BIMcloud-lösningen, som ger en acceptabel åtkomst till filer från nästan var som helst i världen, en viktig roll i arbetet. Denna faktor var mycket viktig eftersom projektets storlek översteg 50 GB.
Arbetar med modellen
Vid analys av byggnadens tredimensionella volym användes ursprungligen de gamla dimensionerna. Dessa 2D-ritningar har förbättrats avsevärt och förbättrats med punktmoln.
Stora avvikelser med äldre planer var uppenbara från början, med ytterligare komplikationer som uppstod när man jämför flera planplaner. 1984 genomgick byggnaden en partiell rekonstruktion, vilket ledde till att vissa element byttes ut, till exempel upphängningssystemets stålstöd. Dokumentationen som släpptes för denna rekonstruktion var mycket användbar när man återskapade en modell av komplexa designlösningar, där det fanns ganska tunna element som inte uppfattades av 3D-skannrar. Detsamma gällde rörliga strukturer som stålelementen på scenen, som fortsatte att användas under mätningar.
Nästan all geometri skapades i ARCHICAD-miljön. Mycket komplexa element som statyer modellerades i tredjepartsapplikationer och importerades sedan till ARCHICAD som triangulerade 3D-nät. Dessa element, som bestod av ett stort antal polygoner, lades till modellen först i det sista steget.
De största begränsningarna för arkitekterna var datorkraften hos datorer, eftersom storleken på punktmolnfilerna och modellen hade en liten inverkan på prestandan. För att minska storleken på modellen och förbättra bekvämligheten med att arbeta med den var det mycket viktigt att minimera det kapslade biblioteket. I små projekt spelar storleken på detta bibliotek ingen stor roll, men i det här fallet innehöll det många polyelement som kraftigt ökade projektets storlek och som ett resultat skapade en alltför stor belastning på datorer. För att förbättra jämnheten i 2D-navigering och minska filstorlekar har vissa element sparats som objekt. Således blev det möjligt att placera valfritt antal förekomster av samma objekt i modellen utan att skapa nya morfer eller andra strukturella element. Ännu mer optimering uppnåddes genom att förenkla 2D-objektsymboler. Naturligtvis kunde detta beslut inte påverka 3D-prestanda på något sätt, eftersom det inte minskade antalet polygoner som finns i modellen. Detta problem löstes genom att justera lagerkombinationer, till exempel genom att inaktivera visningen av dekorativa element och skulpturer under 3D-navigering.
Många arbetstimmar och enorma ansträngningar resulterade i skapandet av en modell som alla kan se på sin mobila enhet. Detaljerad planering och steg-för-steg-organisation av hela arbetsprocessen spelade en viktig roll för att uppnå framgång.
Det är också värt att notera att det blev möjligt att effektivt mäta och skapa en exakt modell baserad på dem bara tack vare det väl samordnade arbetet och beredskapen för interaktion mellan den ungerska statsoperaen och CÉH-anställda, som gjorde en hel del gemensamma ansträngningar för att bevara och rekonstruera detta magnifika arkitektoniska monument.
Operahusmodell i BIMx Lab
Trots att ARCHICAD-modellen har optimerats så mycket som möjligt, innehåller den fortfarande cirka 27,5 miljoner polygoner och cirka 29 000 BIM-element.
BIM-modeller av denna storlek är mycket svåra att se i GRAPHISOFT BIMx-mobilappen.
Men den nyligen skapade BIMx Lab-tekniken klarar perfekt sådana uppgifter, vilket gör att du kan bearbeta nästan valfritt antal polygoner i ARCHICAD-modeller av vilken komplexitet som helst!
Ladda ner BIMx Lab-mobilappen från Apple App Store.
För att utvärdera möjligheterna med denna nya teknik, ladda ner den ungerska statsoperans byggnadsmodell för BIMx Lab.
Om CÉH Inc
CÉH Planning, Developing and Consulting Inc. Är den ledande ingenjörsavdelningen för CÉH Group, en nyckelaktör på den ungerska design- och konstruktionsmarknaden. Med över 25 års erfarenhet har CÉH samlat lång erfarenhet av design, konstruktion och drift av byggnader.
CÉH har specialister från alla tekniska specialiteter som är kopplade till byggbranschen. CÉH har cirka 80 anställda, 10 kontor och 150-200 entreprenörer.
Arean för BIM-projekt som genomförs av CÉH överstiger 150 000 m².
Arkitekter CÉH Inc. har använt ARCHICAD i sitt arbete i över tio år. CÉH äger för närvarande 26 licenser och använder GRAPHISOFT BIMcloud. Detta projekt, som genomfördes i ARCHICAD 19, bestod kontinuerligt av tre till sju arkitekter.
Om GRAPHISOFT
GRAPHISOFT® revolutionerade BIM-revolutionen 1984 med ARCHICAD®, branschens första CAD BIM-lösning för arkitekter. GRAPHISOFT fortsätter att leda den arkitektoniska programvarumarknaden med innovativa produkter som BIMcloud ™, världens första realtids samarbetslösning för BIM-design, EcoDesigner ™, världens första helt integrerade energimodellering och energieffektivitetsbedömning av byggnader, och BIMx® är den ledande mobilapplikation för demonstration och presentation av BIM-modeller. Sedan 2007 har GRAPHISOFT varit en del av Nemetschek Group.
