Das Budapester Unternehmen CÉH Inc. Es war erforderlich, das Gebäude der ungarischen Staatsoper zu vermessen und darauf basierend ein detailliertes Computermodell zu erstellen. Durch die Kombination der Prinzipien der geodätischen Vermessung mit der Technologie der Punktwolken konnten die Spezialisten die vor ihnen liegende kolossale Aufgabe bewältigen, ohne die Betriebsart der Oper zu stören. Das auf diese Weise erhaltene Modell wird in Zukunft verwendet, um ein Projekt für die Rekonstruktion dieses architektonischen Denkmals und dessen anschließenden Betrieb zu entwickeln.
Gebäude der ungarischen Staatsoper
130 Jahre Geschichte
Die Entscheidung, das Gebäude der Ungarischen Staatsoper zu bauen, wurde 1873 getroffen. Basierend auf den Ergebnissen eines offenen Wettbewerbs wählte die Jury das Projekt des berühmten ungarischen Architekten Miklós Ybl (1814-1891) aus. Der Bau des neoklassizistischen Gebäudes, der 1875 begann, wurde neun Jahre später abgeschlossen. Die feierliche Eröffnung, zu der der Kaiser von Österreich und der König von Ungarn, Franz Joseph, eingeladen wurden, fand am 27. September 1884 statt.
Die von Miklos Ibl erbaute Akustik des Opernhauses, die in den letzten 130 Jahren praktisch unverändert geblieben ist, zieht weiterhin Kunstliebhaber aus aller Welt an. Tausende Touristen besuchen jedes Jahr die ungarische Staatsoper, die als eines der größten Baudenkmäler des 19. Jahrhunderts in Budapest gilt.
Messungen
Die Herausforderung für CÉH bestand darin, nicht nur das Hauptgebäude der Ungarischen Staatsoper, sondern auch andere verwandte Gebäude (Geschäft, Verkaufszentrum, Lager, Proberaum, Büros und Werkstätten) in vollem Umfang zu vermessen. Basierend auf den Punkten, die bei der Messung der Wolken erhalten wurden, musste ein Architekturmodell erstellt werden, das den aktuellen Zustand aller Gebäude vollständig widerspiegelt.
Die gesammelten Daten wurden in den Anwendungen Trimble RealWorks 10.0 und Faro Scene 5.5 verarbeitet.
Es ist wichtig zu beachten, dass die direkte Datenerfassung erheblich weniger Zeit in Anspruch nahm als ihre anschließende Verarbeitung, da die Komplexität des Gebäudes trotz der Tatsache, dass die Daten fast sofort verarbeitet wurden, eine erhöhte Aufmerksamkeit erforderte.
Die Kombination von gleichzeitiger Messung und Verarbeitung verursachte einige zusätzliche Schwierigkeiten. Jedes neue Teil, das in Form einer Punktwolke dargestellt wurde, musste in einem einzigen Modell platziert und mit allen zuvor platzierten Elementen verknüpft werden. Darüber hinaus gab es einfach keine Zeit, um Messungen zu wiederholen oder Elemente zu wechseln, sodass alle Operationen beim ersten Mal sehr genau ausgeführt werden mussten.
Es sollte auch berücksichtigt werden, dass die Messungen während des Betriebs der Oper durchgeführt wurden. Die Notwendigkeit, einige Lagerhäuser schrittweise zu räumen oder Zugang zu bestimmten Räumlichkeiten zu gewähren, führte dazu, dass die Messungen in einem Teil des Gebäudes in einem anderen Teil des Gebäudes fortgesetzt wurden und die Spezialisten dann zu zuvor unzugänglichen Räumlichkeiten zurückkehrten. Natürlich reduzierte eine solche Arbeitsorganisation die Geschwindigkeit ihrer Umsetzung und erforderte eine zusätzliche Koordination des gesamten Prozesses.
"Die GRAPHISOFT BIMcloud-Lösung war eine große Hilfe bei unserer Arbeit und ermöglichte einen schnellen Zugriff auf Dateien von fast überall auf der Welt." - Gábor Horváth, Leitender Architekt, CÉH
Obwohl die Messtechniker über ausreichende Positionierungswerkzeuge verfügten, bewegte das Opernpersonal diese Geräte zunächst versehentlich, was den Prozess der gegenseitigen Ausrichtung der Punktwolken ernsthaft behinderte. Im Laufe der Zeit lernten beide Teams jedoch, miteinander zu interagieren und sich bei ihrer täglichen Arbeit nicht gegenseitig zu stören.
Einige Räume (z. B. Requisitenlager) änderten sich ständig, während die Oberflächen anderer Räume (z. B. ein mit Metallgitter oder Backstage-Strukturen bedecktes Aufhängungssystem) für geodätische Instrumente äußerst schwierig waren - all dies erforderte zusätzliche Messungen.
Am schwierigsten und mühsamsten waren die Messungen der Gewölbe- und Zickzackoberflächen in den technischen Bereichen und Hilfsbereichen in den unteren Ebenen des Gebäudes. Es war auch schwierig, die Gewölbe zu reproduzieren, die das Gebäude nach dem Plan seines Autors Miklos Ibl in Ebenen unterteilten.
Stützen und andere Strukturen überlappten häufig die Oberflächen von Wänden und Böden. In solchen Situationen konnten die Messergebnisse nur zur Erstellung eines sehr groben 3D-Modells verwendet werden. Um detailliertere Informationen über die Orte zu erhalten, auf die ein 3D-Scanner keinen Zugriff hat, wurden daher häufig Video- und Fotoaufzeichnungen verwendet.
Messdatensätze wurden zuvor in Faro Scene 5.5 importiert und dann zur endgültigen Verarbeitung an Trimble RealWorks 10.0 übertragen. Dieser Vorgang dauerte ziemlich lange, da die Verarbeitung der auf diese Weise erstellten Punktwolkendateien viel Verarbeitungsleistung erforderte.
Point Cloud Library Management
Dateigrößen sind bei der Datenverwaltung sehr wichtig. Während des Messvorgangs wurde eine große Anzahl von Punktwolken erstellt, und die Details dieser Dateien erreichten 40 Millionen Punkte pro Raum. Dateien dieser Größe konnten einfach nicht zusammengeführt werden. Der erste Schritt bestand darin, die Anzahl der Punkte mit Trimble RealWorks zu reduzieren. Als dann das Dateidetail um eine Größenordnung reduziert wurde, wurde es möglich, diese Wolken zu kombinieren, von denen jede bereits ungefähr 3-4 Millionen Punkte enthielt.
Optimierte und zusammengeführte Blöcke mit 20 bis 30 Millionen Punkten wurden mit einer Auflösung von nicht mehr als einem Punkt pro Quadratzentimeter gespeichert. Diese Punktdichte reichte aus, um ein detailliertes Modell in ARCHICAD zu erstellen.
Eine einzelne optimierte Punktwolkendatei wurde im E57-Format exportiert, das mit der Architektur-Software kompatibel ist. So konnte das Architektenteam direkt mit der Modellierung fortfahren.
Der Hauptteil des Modells wurde in ARCHICAD 19 ausgeführt. Gleichzeitig spielte die Verwendung der GRAPHISOFT BIMcloud-Lösung, die eine akzeptable Geschwindigkeit für den Zugriff auf Dateien von fast überall auf der Welt bietet, eine wichtige Rolle bei der Arbeit. Dieser Faktor war sehr wichtig, da die Größe des Projekts 50 GB überstieg.
Arbeiten am Modell
Bei der Analyse des dreidimensionalen Volumens des Gebäudes wurden zunächst die alten Dimensionspläne verwendet. Diese 2D-Zeichnungen wurden erheblich verfeinert und mit Punktwolken erweitert.
Von Anfang an waren erhebliche Abweichungen von älteren Plänen erkennbar, wobei sich beim Vergleich von mehrstufigen Grundrissen zusätzliche Komplikationen ergaben. 1984 wurde das Gebäude teilweise rekonstruiert, wodurch einige Elemente ersetzt wurden, beispielsweise die Stahlstützen des Aufhängungssystems. Die für diese Rekonstruktion veröffentlichte Dokumentation war sehr nützlich, wenn ein Modell komplexer Entwurfslösungen neu erstellt wurde, bei denen es sich um ziemlich dünne Elemente handelte, die von 3D-Scannern nicht wahrgenommen wurden. Gleiches gilt für bewegliche Strukturen wie die Stahlelemente der Bühne, die während der Messungen weiterhin verwendet wurden.
Fast die gesamte Geometrie wurde in der ARCHICAD-Umgebung erstellt. Sehr komplexe Elemente wie Statuen wurden in Anwendungen von Drittanbietern modelliert und dann als triangulierte 3D-Netze in ARCHICAD importiert. Diese Elemente, die aus einer großen Anzahl von Polygonen bestanden, wurden dem Modell erst in der letzten Phase hinzugefügt.
Die größten Einschränkungen für die Architekten waren die Rechenleistung von Computern, da die Größe der Punktwolkendateien und des Modells einen geringen Einfluss auf die Leistung hatte. Um die Größe des Modells zu verringern und die Arbeit mit ihm zu vereinfachen, war es sehr wichtig, die verschachtelte Bibliothek zu minimieren. In kleinen Projekten spielt die Größe dieser Bibliothek keine große Rolle, aber in diesem Fall enthielt sie viele High-Poly-Elemente, die die Größe des Projekts erheblich erhöhten und infolgedessen eine übermäßige Belastung der Computer verursachten. Um die Glätte der 2D-Navigation zu verbessern und die Dateigröße zu verringern, wurden einige Elemente als Objekte gespeichert. Auf diese Weise wurde es möglich, eine beliebige Anzahl von Instanzen desselben Objekts im Modell zu platzieren, ohne neue Morphen oder andere Strukturelemente zu erstellen. Noch mehr Optimierung wurde durch die Vereinfachung von 2D-Objektsymbolen erreicht. Natürlich konnte diese Entscheidung die 3D-Leistung in keiner Weise beeinflussen, da sie die Anzahl der im Modell vorhandenen Polygone nicht reduzierte. Dieses Problem wurde behoben, indem Ebenenkombinationen angepasst wurden, z. B. indem die Anzeige von dekorativen Elementen und Skulpturen während der 3D-Navigation deaktiviert wurde.
Viele Stunden Arbeit und enormer Aufwand führten zur Schaffung eines Modells, das jeder auf seinem Mobilgerät anzeigen kann. Die detaillierte Planung und schrittweise Organisation des gesamten Arbeitsprozesses spielte eine wichtige Rolle für den Erfolg.
Es ist auch erwähnenswert, dass es nur dank der gut koordinierten Arbeit und der Bereitschaft zur Interaktion zwischen der ungarischen Staatsoper und den Mitarbeitern der CÉH, die viele gemeinsame Anstrengungen zur Erhaltung unternommen haben, möglich wurde, ein genaues Modell auf dieser Grundlage effizient zu messen und zu erstellen und rekonstruieren Sie dieses prächtige architektonische Denkmal.
Opernhausmodell im BIMx Lab
Trotz der Tatsache, dass das ARCHICAD-Modell so weit wie möglich optimiert wurde, enthält es immer noch ungefähr 27,5 Millionen Polygone und ungefähr 29.000 BIM-Elemente.
BIM-Modelle dieser Größe sind in der mobilen GRAPHISOFT BIMx-App sehr schwer anzuzeigen.
Die kürzlich entwickelte BIMx Lab-Technologie ist jedoch perfekt für solche Aufgaben geeignet, sodass Sie nahezu jede Anzahl von Polygonen in ARCHICAD-Modellen beliebiger Komplexität verarbeiten können!
Laden Sie die mobile BIMx Lab-App aus dem Apple App Store herunter.
Laden Sie das Gebäudemodell der Ungarischen Staatsoper für das BIMx Lab herunter, um die Möglichkeiten dieser neuen Technologie zu bewerten.
Über CÉH Inc
CÉH Planung, Entwicklung und Beratung Inc. Ist die führende technische Abteilung der CÉH-Gruppe, ein wichtiger Akteur auf dem ungarischen Design- und Baumarkt. Mit über 25 Jahren Erfahrung verfügt CÉH über umfangreiche Erfahrung in der Planung, dem Bau und dem Betrieb von Gebäuden.
CÉH beschäftigt Spezialisten aus allen technischen Bereichen der Bauindustrie. CÉH beschäftigt rund 80 Mitarbeiter, 10 Niederlassungen und 150 bis 200 Auftragnehmer.
Die Fläche der von CÉH durchgeführten BIM-Projekte beträgt mehr als 150.000 m².
Architekten CÉH Inc. verwenden ARCHICAD seit über 10 Jahren in ihrer Arbeit. CÉH besitzt derzeit 26 Lizenzen und verwendet GRAPHISOFT BIMcloud. Dieses in ARCHICAD 19 durchgeführte Projekt bestand kontinuierlich aus drei bis sieben Architekten.
Über GRAPHISOFT
GRAPHISOFT® revolutionierte 1984 die BIM-Revolution mit ARCHICAD®, der branchenweit ersten CAD-BIM-Lösung für Architekten. GRAPHISOFT ist weiterhin führend auf dem Markt für Architektursoftware mit innovativen Produkten wie BIMcloud ™, der weltweit ersten kollaborativen Echtzeit-BIM-Designlösung, EcoDesigner ™, der weltweit ersten vollständig integrierten Energiemodellierung und Energieeffizienzbewertung von Gebäuden, und BIMx® ist führend mobile Anwendung zur Demonstration und Präsentation von BIM-Modellen. GRAPHISOFT gehört seit 2007 zur Nemetschek-Gruppe.
