Интеграция геодезии и маркшейдерии в BIM/GIS

ИНТЕГРАЦИЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ И МАРКШЕЙДЕРСКИХ РАБОТ В
ИНЖЕНЕРНУЮ ЦИФРОВУЮ МОДЕЛЬ МЕСТНОСТИ И ЦИФРОВУЮ
ИНФОРМАЦИОННУЮ МОДЕЛЬ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ИНЖЕНЕРНЫХ ИЗЫСКАНИЯХ
Кулешов И.В., Коваленко А.А.
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Оренбургский государственный университет»
В статье анализируется влияние информационного моделирования на
процессы геодезии и маркшейдерии в контексте строительства и инженерных
изысканий. Рассматриваются ключевые аспекты интеграции методов сбора
пространственных данных с системами информационного моделирования, такими как BIM (Building Information Modeling) и GIS (Geographic Information
Systems). Определяются потенциальные преимущества и вызовы, стоящие перед отраслью, а также стратегии оптимального внедрения этих технологий.
Геодезические и маркшейдерские работы представляют собой важный
элемент в строительстве и инженерных изысканиях, обеспечивая точное позиционирование и визуализацию объектов в пространстве. Традиционные методики этих исследований претерпевают значительные изменения в связи с развитием технологий информационного моделирования. Современные BIM и GIS
системы предоставляют инструменты для создания детализированных цифровых моделей объектов и ландшафта, что не только улучшает качество планирования и выполнения работ, но и способствует повышению общей эффективности проектов.
В современном строительстве и инженерных изысканиях геодезические и
маркшейдерские работы играют ключевую роль в обеспечении точности и координации проектов. Одновременно с развитием информационных технологий
возникает потребность в интеграции этих процессов с использованием технологии информационного моделирования. Данная работа посвящена изучению
преимуществ и перспектив интеграции геодезических и маркшейдерских работ
с информационным моделированием в контексте строительства, инженерных
изысканий и исполнительной документации.
Исследование базируется на анализе литературы по современным технологиям геодезии и маркшейдерии, разработке и использованию BIM и GIS в
строительстве и инженерных изысканиях. Рассматривается интеграция GNSS,
лазерного сканирования (LIDAR), фотограмметрии, дронов (UAV) и 3Dмоделирования в информационное моделирование.
Настоящая работа направлена на выявление актуальности и значимости
интеграции геодезических и маркшейдерских работ с информационным моделированием и представляет важный вклад в развитие современной инженерной
практики.
Интеграция геодезических и маркшейдерских работ с информационным
моделированием приводит к существенным изменениям в рабочих процессах.
Обмен данными между платформами становится автоматизированным, что повышает точность и сокращает время подготовки проектных и исполнительных
документов.
Направленность на BIM и GIS приводит к созданию единого информационного пространства, где все данные о проекте синхронизированы и доступны в
реальном времени. Это улучшает качество принимаемых решений на всех этапах строительного процесса.
Автоматизация процессов и снижение вероятности ошибок за счет использования цифровых моделей снижает затраты на проектирование и строительство, а также обеспечивает лучший контроль над бюджетом.
Трехмерные модели, созданные с помощью интегрированных данных,
облегчают визуализацию и обсуждение проектов между различными участниками, включая инвесторов, инженеров и локальные сообщества.
Базовые понятия ТИМ начали появляться еще в 2019 году, когда федеральный закон № 151-ФЗ внес термин «информационная модель» в Градостроительный кодекс.[1]
ТИМ — это не просто цифровой макет здания. Более простые трехмерные
чертежи называются просто Building Models, или 3D Computer-Aided Design
(CAD) - они стали предшественницами ТИМ. В отличие от них, ТИМ включают в себя не только трехмерный макет здания, но и весь спектр разнообразных
данных, которые важны при строительстве: свойства строительных материалов
и конструкций, время, необходимое для тех или иных работ, данные об освещении, затраты энергии на тот или иной процесс, и многое другое. Эта модель
позволяет централизованно контролировать все рабочие процессы в строительстве.[7] ТИМ описывают как 5D модели, где к трем пространственным измерениям добавляются еще два: время и стоимость.
Постановление Правительства от 5 марта 2021 года № 331 устанавливает,
что с января 2022 года при заключении договора о подготовке проектной документации для строительства, реконструкции, капитального ремонта объекта,
финансируемого с привлечением бюджетных средств, формирование и ведение
информационной модели объекта становится обязательным для заказчика, застройщика, технического заказчика и эксплуатирующей организации. Исключение составляют только объекты, которые создаются в интересах обороны и
безопасности государства.[2]
В геодезических и маркшейдерских работах информационное моделирование становится всё более значимым за счёт внедрения новых технологий и
программного обеспечения, которые повышают точность, эффективность и
быстроту выполнения работ. Ниже перечислены современные методы и технологии, используемые в этой сфере:
1. BIM (Building Information Modeling - Информационное моделирование
зданий) — эта технология объединяет данные о каждом аспекте здания (или
иной инфраструктуры) в цифровом виде, что позволяет всем участникам про-
цесса эффективно сотрудничать на всех этапах жизненного цикла объекта, от
проектирования до эксплуатации.
2. GIS (Geographic Information Systems - Географические информационные системы) — системы, которые обрабатывают, хранят, анализируют и визуализируют пространственные (геопространственные) данные.
3. GNSS (Global Navigation Satellite Systems - Глобальные навигационные
спутниковые системы) — технология, использующая сигналы спутников для
определения положения объектов на земной поверхности с высокой точностью.
Примеры таких систем: GPS (США), GLONASS (Россия), Galileo (ЕС), BeiDou
(Китай).
4. Лазерное сканирование (LIDAR — Light Detection and Ranging) – метод
определения расстояний до объектов с помощью лазера, который позволяет создавать точные трёхмерные модели ландшафтов, строений и т.д.
5. Фотограмметрия — метод получения информации о физических объектах и окружении через процесс записи, измерения и интерпретации фотографий
и узоров электромагнитного излучения, отраженного от объектов.
6. UAV (Unmanned Aerial Vehicles - Беспилотные летательные аппараты)
— дроны часто используются для аэрофотосъёмки, LIDAR-сканирования и мониторинга, предоставляя быстрый и относительно недорогой способ сбора данных.
7. 3D-моделирование — создание трехмерных моделей поверхности земли, подземных работ, инфраструктуры и т.д., что позволяет лучше понять пространственные отношения и планировать работы.
8. Интеграция с другими системами — интеграция данных геодезии и
маркшейдерии с другими информационными системами, такими как системы
управления активами, планирование и управление ресурсами, для обеспечения
своевременного доступа к актуальной информации.
9. Виртуальная и дополненная реальность (VR/AR) — применяются для
иммерсионной визуализации и интеракции с геодезическими данными, что может улучшить понимание проектов и облегчить принятие решений.
Эти методы и технологии постоянно развиваются, и их применение позволяет геодезистам и маркшейдерам решать задачи более эффективно, повышать точность измерений и моделирования, а также улучшать взаимодействие
между всеми участниками проекта.
Интеграция геодезических и маркшейдерских работ с технологией информационного моделирования (BIM, GIS и другими системами) представляет
собой процесс объединения методов сбора и анализа пространственных данных
с цифровыми моделями об объектах и инфраструктуре.[7] Эта интеграция
улучшает взаимодействие между участниками проекта, обогащает информационные модели актуальными данными и повышает точность планирования и выполнения работ.
Вот некоторые аспекты такой интеграции:
1. Сбор данных: с использованием GNSS, лазерного сканирования и
аэрофотосъёмки получаются точные данные о местности и существующих кон-
струкциях, которые могут быть затем импортированы в программы для информационного моделирования.
2. Создание цифровых моделей: геодезические и маркшейдерские данные
используются для создания базовой цифровой модели местности в BIM или
GIS. Это может включать цифровые модели рельефа, подземных коммуникаций, зданий и других инфраструктурных элементов.
3. Анализ и проектирование: инженеры и дизайнеры используют эти модели для анализа условий местности и оптимизации проектных решений. Такое
взаимодействие способствует более осознанному планированию с учетом всех
геодезических и маркшейдерских факторов.
4. Интероперабельность: обеспечение совместимости различных программных решений и форматов данных позволяет бесперебойно передавать
информацию между всеми участниками проекта, что снижает вероятность
ошибок и несоответствий.
5. Мониторинг и управление строительством: в процессе строительства
геодезические работы непрерывно сверяют реальное положение объектов с их
расположением в модели BIM, что позволяет выявлять отклонения и оперативно корректировать ошибки.
6. Эксплуатация и обслуживание: после завершения строительства интегрированные геодезические данные и модели можно использовать для управления зданиями и инфраструктурой, планирования работ по обслуживанию и ремонту.
7. Визуализация и обмен знаниями: виртуальная и дополненная реальность могут использоваться для визуализации моделей на основе геодезических
данных, делая информацию более доступной для неспециалистов и заинтересованных сторон проекта.
8. Архивирование и документирование: точные геодезические и маркшейдерские данные вместе с BIM-моделями служат надежной базой для архивации информации о проекте на всё время его жизненного цикла.
Интеграция этих технологий требует внедрения современных программных платформ, но преимущества значительны, включая улучшенный контроль
за проектом, меньшее количество ошибок, сокращение времени и расходов, а
также улучшение общего качества и безопасности проектирования и строительства.
Информационное моделирование играет ключевую роль в создании исполнительной документации на различных этапах строительства и эксплуатации объектов. Используя методы ТИМ, профессионалы могут существенно повысить качество и точность исполнительной документации, а также упростить
и ускорить процесс её подготовки.[6] Вот несколько аспектов, в которых информационное моделирование оказывает влияние на создание исполнительной
документации:
1. Точность данных: цифровые модели, созданные с помощью информационного моделирования, обеспечивают высокую точность данных, поскольку
они основаны на актуальных измерениях и наблюдениях во время строитель-
ства. Это позволяет точно отразить действительное положение всех элементов
конструкции.
2. Обновление информации в реальном времени: использование ТИМ
позволяет вносить изменения в проект и сразу же отображать их во всех связанных документах, что минимизирует риск ошибок при обновлении документации.
3. Автоматизация процессов: с помощью информационного моделирования возможно автоматическое генерирование чертежей, спецификаций и других составляющих исполнительной документации, что сокращает ручной труд
и повышает эффективность процесса.
4. Контроль исполнения: ТИМ-технологии облегчают процесс контроля
за соответствием фактически выполненных работ проектным данным, что способствует предотвращению и быстрому устранению потенциальных ошибок на
месте.
5. Визуализация: трехмерные модели дают наглядное представление об
объекте, что упрощает понимание сложных конструкций и систем для всех
участников проекта, включая рабочих, не имеющих специальной подготовки.
6. Документация изменений: любые изменения в проекте, выполненные в
ходе строительства, можно точно документировать с помощью информационного моделирования, что обеспечивает постоянную актуальность исполнительной документации.
7. Интеграция с другими системами: ТИМ позволяет интегрировать модели с системами планирования, управления проектами и логистики, что создает единую информационную среду для всех этапов жизненного цикла объекта.
8. Снижение затрат и рисков: более точная и доступная документация
уменьшает риски ошибок и дополнительных затрат, связанных с некачественным исполнением работ или необходимостью их переделки.
9. Устойчивость к изменениям: проекты, документированные с использованием ТИМ, более адаптивны к изменениям, и обновление исполнительной
документации становится менее затратным и времязатратным процессом.
10. Поддержка эксплуатации и обслуживания: полная и актуальная документация, созданная в процессе строительства, необходима для дальнейшего
эффективного управления, обслуживания и ремонта объекта.
Несмотря на явные преимущества, интеграция информационного моделирования представляет ряд вызовов. К ним относятся необходимость в обучении специалистов, разработка стандартов обмена данными, инвестиции в новое
оборудование и программное обеспечение. Отрасли необходимо преодолеть
эти барьеры для полноценного использования потенциала информационного
моделирования.
Внедрение ТИМ технологий находится по современным меркам на
начальной стадии, еще не принят единый стандарт для файлов, нет четкого понимания, как будет происходить обмен данными. Не понятно, что будет получать «рабочая группа» на выходе, но уже сейчас к общепринятым формам вывода можно отнести следующее:
1. Чертежная 2D рабочая документация;
2. 3D модели;
3. Таблицы, ведомости, спецификации;
4. Компьютерные файлы (чертежи, графики производства работ и бланки
заказ нарядов);
5. Ведомости специальных проектных расчётов;
6. Презентации, видеофайлы и анимационные модели;
7. Чертежи отдельных объемных элементов, файлы для трехмерной печати и заводских шаблонов;
8. Файлы для станков ЧПУ, лазерных резаков;
9. Статистические данные по объекту и вообще любая информация необходимая для проектирования, строительства и эксплуатации здания.
Таким образом, информационное моделирование служит не просто инструментом для создания графических документов, но и обеспечивает полноценное информационное сопровождение объекта на всех стадиях его жизненного цикла, начиная от проектирования и заканчивая эксплуатацией.
В заключении можно подчеркнуть, что интеграция геодезических и
маркшейдерских работ с использованием информационного моделирования
представляет собой перспективное направление развития в области строительства и инженерных изысканий. Это позволяет повысить эффективность и точность выполнения работ, улучшить координацию между различными участниками проекта и обеспечить более надежное создание исполнительной документации.
С учетом быстрого развития технологий информационного моделирования, особенно в контексте строительства, важно продолжать исследования и
развитие данной области. Это позволит эффективно применять новейшие методы и технологии для оптимизации геодезических и маркшейдерских работ, повышения качества исполнительной документации и улучшения управления
данными.
Интеграция геодезических и маркшейдерских работ с методами информационного моделирования внесла значительные изменения в практику строительства и инженерных изысканий. Использование BIM и GIS позволяет достигать высокой точности данных, обеспечивает улучшенную координацию проекта, снижает затраты и способствует более глубокому пониманию и эффективному управлению строительными процессами. Для успешной интеграции необходимо решить ряд организационных и технических задач, а также уделить
внимание подготовке специалистов и развитию инфраструктуры данных.
Список литературы
1.
Федеральный закон от 27 июня 2019 г. N 151-ФЗ "О внесении изменений в Федеральный закон «Об участии в долевом строительстве многоквартирных домов и иных объектов недвижимости и о внесении изменений в некоторые законодательные акты Российской Федерации" и отдельные законодательные акты Российской Федерации»
2.
Постановление Правительства Российской Федерации от 05.03.2021
№ 331 «Об установлении случая, при котором застройщиком, техническим заказчиком, лицом, обеспечивающим или осуществляющим подготовку обоснования инвестиций, и (или) лицом, ответственным за эксплуатацию объекта капитального строительства, обеспечиваются формирование и ведение информационной модели объекта капитального строительства»
3.
СП 48.13330.2019. «Организация строительства». СНиП 12-01-2004
– Утвержден приказом Министерства строительства и жилищнокоммунального хозяйства Российской Федерации от 24 декабря 2019 г. N
861/пр и введен в действие с 25 июня 2020 г.
4.
СП 126.13330.2017. «Геодезические работы в строительстве» Утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального
хозяйства Российской Федерации от 24 октября 2017 г. N 1469/пр и введен в
действие с 25 апреля 2018 г.
5.
СП 333.1325800.2020 «Информационное моделирование в строительстве. Правила формирования информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла» - Утвержден приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации от 31
декабря 2020 г. N 928/пр и введен в действие с 1 июля 2021 г.
6.
Понявина Н. А. Внедрение BIM-технологий как основной путь совершенствования строительной отрасли / Н. А. Понявина, М. Е. Попова, К. А.
Андреева, А. В. Мищенко // Строительство и недвижимость. 2020. – № 3(7). –
С. 115-119.
7.
Сердюкова, Е. А. BIM-моделирование как неотъемлемая часть современного строительства / Е. А. Сердюкова // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. – 2022. – № 5-2(68). – С. 56-59.