Building Information Modeling (BIM)

Building Information Modeling (BIM) beschreibt eine neuartige Methode des digitalen Bauens, die zukünftig zum bestimmenden Verfahren der Bauplanung und -ausführung werden wird. Das Ziel von BIM ist die ganzheitliche digitale Modellierung aller Eigenschaften eines Bauwerks, die von allen beteiligten Akteuren und Fachdisziplinen über den gesamten Lebenszyklus hinweg zur Unterstützung der Bauprozesse angewendet wird. Die durchgängige Anwendung von BIM resultiert in einer Art digitalen Bauwerksdatenbank, die eine kollaborative Planung zwischen den Gewerken ermöglicht, aber auch die Ausfertigung und den Betrieb des Bauwerks nachhaltig unterstützen kann.

Neben den konstruktiven Eigenschaften eines Bauwerks werden auch die technischen, funktionalen und kaufmännischen Aspekte durch BIM abgebildet, mit dem Ziel der Integration aller maßgeblichen Bauprozesse. Die Basis dieses integrierten digitalen Bauwerks-Informations-Modeling stellen digitale bauteilorientierte dreidimensionale Modelle dar.

BIM-(Architektur)Modell des Fakultätsgebäudes für Bauingenieurwesen der RWTH Aachen

Die Forschungsarbeiten des gia beziehen sich auf die Weiterentwicklung des BIM-Ansatzes und der zugrundeliegenden semantischen Modelle sowie die Anwendung von BIM.

BIM wird derzeit vor allem als zentrale Methode für die digitale Planung eines Bauwerks verstanden. Für die Neuplanung werden die Objektinstanzen durch Auswahl aus den Bauteilbibliotheken unter Hinzufügen der spezifischen beschreibenden (ggf. anhand von Enumeratorsätzen), relationalen und geometrischen Information gebildet. Vielfach sind jedoch auch Bestandsbauten Gegenstand der Planung („Bauen im Bestand“) und müssen daher für die Anwendung von BIM zunächst erfasst werden („As-built-Dokumentation“). Die Erfassung erfolgt in erster Linie durch vermessungstechnische Aufmaßverfahren. Dazu gehören einerseits die Einzelpunkt-basierenden Verfahren des elektronischen Handaufmaßes und der Tachymetrie sowie andererseits die flächenhafte Datenerfassung mittels Photogrammetrie und/oder Laserscanning.

Ein aktuelles Forschungsthema des gia stellt die optimierte Erfassung und Modellierung von Geometrie und Semantik von Bestandsbauten für BIM dar. Entscheidend bei der Datenerfassung für BIM ist, dass die verwendete Messmethodik

1. zielgerichtet auf den Zweck und das Datenmodell abgestimmt ist,
2. die Messwerte mit hohem Automatisierungsgrad direkt in die Modellgeometrie des BIM überführt werden können und
3. möglichst viel semantische Information mit erfasst wird.

Weitergehende Informationen zur Verwendung vermessungstechnischer Aufmaßverfahren für die BIM-Modellierung, aber auch für andere Zwecke, finden sich im Forschungsgebiet 3D-Bauwerkserfassung.

3D-Bauwerkserfassung für BIM

Ein weiteres Forschungsfeld ist die Verwendbarkeit von BIM-Modellen für die Augmentation der realen Welt. BIM-Modelle und weitere Informationen werden georeferenziert den realen Bilddaten von mobilen Endgeräten (z.B. Smartphones) überlagert. Die Überlagerung der Realität durch virtuelle Modelle erlaubt bspw. die Visualisierung von durch Wände verdeckte Elemente, wie Rohrleitungen oder Stromleitungen, die lagerichtige Einblendung zusätzlicher, beschreibender Informationen zu sichtbaren oder verdeckten Bauwerkselementen oder die Einblendung geplanter BIM-modellierter Gebäude vor Ort als Überlagerung zum landschaftlichen Hintergrund. Weitere Informationen hierzu im Forschungsgebiet Mixed Reality.

Eng hiermit verbunden ist die Verwendung von BIM bei der Smartphone-gestützten Indoor-Positionierung, d.h. der automatischen Lokalisierung von Personen oder Objekten innerhalb von Gebäuden oder überbauten Arealen. Die Positions-bestimmung erfolgt in Bezug auf das bzw. im Bezugssystem des Gebäudes, das in einem georeferenzierten digitalen Gebäudemodell vorliegen muss. Die im BIM-Gebäudemodell enthaltene innere Gebäudestruktur wird zusätzlich als eine von mehreren möglichen zusätzlichen Stützinformationen genutzt. Weitere Informationen sind unter dem Forschungsgebiet Smartphone Positionierung zu finden.

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