Vorteile der Integration von GIS und BIM

Eine unglückliche, aber bekannte Tatsache in der Architektur-, Ingenieur- und Bauindustrie (oder AEC-Industrie) ist, dass viele wichtige Daten zwischen den verschiedenen Phasen des Bauprozesses verloren gehen, von der Konzeption bis zum Bau und zur Wartung. Dies ist das Ergebnis der Konvertierung und Übersetzung von Daten zwischen anderen Softwarelösungen und Formaten. Dieses Problem ist vermeidbar. Es ist nicht ungewöhnlich, dass Planer, Designer und Ingenieure die Informationen manuell von Grund auf neu erstellen müssen, vor allem, wenn die Beteiligten Daten zu einem bestimmten Bauabschnitt benötigen.

Diese Tendenz in der Branche ist vor allem auf die rasche Entwicklung eines neuen Industriestandards zurückzuführen, nämlich die Entwicklung der geografischen Informationswissenschaft (GIS) hin zur dritten Dimension und zur 3D-Modellierung. Ein ähnlicher Prozess vollzieht sich in der Planungs- und Bauindustrie – der bekannte Übergang von 2D-Modellen zu 3D-Building Information Modeling (BIM)-Prozessen. Dies ist einer der Hauptgründe, warum die Integration von GIS und BIM so schnell wie möglich zur Norm werden muss.

Wie GIS und BIM sich gegenseitig ergänzen

Der Zweck von BIM ist die Bereitstellung von Informationen sowohl für die Planung als auch für die Konstruktion Bauwerken wie Straßen, Brücken, Flughäfen usw. zu liefern – GIS ist für die korrekte Planung Planung und den Betrieb dieser Bauwerke. GIS-Informationen können BIM mit vielen räumlichen Details versorgen, die sich auf die Ausrichtung des Gebäudes, die Baumaterialien, den Standort und vieles mehr auswirken können.

Wie bereits erwähnt, gibt es auch einen völlig anderen Maßstab zwischen den beiden. Bei BIM geht es darum, jeweils ein einzelnes Bauwerk zu entwerfen und zu konstruieren, während GIS oft auf einer ganz anderen Ebene arbeiten, etwa auf regionaler Ebene, Stadtebene, Landesebene usw. Durch die Hinzufügung von Geoinformationen können die in BIM erstellten Strukturen in einen besseren Kontext gestellt werden und sind sich unter anderem ihrer Umgebung und Infrastruktur besser bewusst.

Der nahtlose Übergang von Daten zwischen GIS und BIM ermöglicht es, Datenredundanz zu reduzieren oder ganz zu eliminieren. Der zusätzliche georäumliche Kontext für BIM bedeutet bessere Entwürfe und noch weniger Geld für den Bauprozess. Wenn die GIS-Informationen in derselben Cloud wie die BIM-Informationen koexistieren könnten, wäre es für die Beteiligten viel einfacher, diese Daten zu verwalten und mehrfach wiederzuverwenden, ohne sie immer wieder konvertieren zu müssen.

Es gibt eine Fülle von Möglichkeiten, die Integration von GIS und BIM zu nutzen. Eines ist jedoch klar: Die Einbeziehung der räumlichen Dimension in den modernen, informationsreichen Bauprozess würde die Gesamteffizienz eines jeden Projekts in vielerlei Hinsicht steigern.

Unterstützung der Nachhaltigkeits- und Resilienzplanung durch GIS- und BIM-Integration

Der größte Vorteil der Integration besteht darin, dass Organisationen nun viel genauere und datengestützte Entscheidungen über die Umweltauswirkungen bestimmter Strukturen oder Objekte treffen können. Alles, worauf wir im Folgenden näher eingehen werden, ist bis zu einem gewissen Grad eine Erweiterung dieses einen Vorteils.

Der Bereich der Umweltverträglichkeitsprüfung wurde durch die Einführung der Integration von GIS- und BIM-Umgebungen vollständig revolutioniert. Die Möglichkeit, detaillierte Materialspezifikationen und Bauverfahren mit Standortbedingungen, Transportwegen und Materialquellen zu kombinieren, schafft Möglichkeiten für eine umfassende Analyse des CO2-Fußabdrucks, die sowohl die CO2-Emissionen als auch die CO2-Emissionen aus dem Betrieb umfasst.

Die Widerstandsfähigkeit der Infrastruktur ist ein weiterer Bereich, der sich mit der Einführung der GIS-BIM-Integration dramatisch verändert hat. Viele der Herausforderungen in diesem Bereich wurden durch die Kombination von Infrastrukturmodellen und Klimaprojektionsdaten gelöst, wodurch die Genauigkeit der Schätzungen der potenziellen Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs, der Temperaturänderungen und der erhöhten Niederschläge auf Gebäude, sowohl aktuelle als auch zukünftige, verbessert wurde.

Die Widerstandsfähigkeit gegenüber Naturkatastrophen profitiert in hohem Maße von dieser Integration. Geländedaten können in Kombination mit Infrastrukturinformationen für komplexe Hochwasserrisikomodelle und bei Bedarf sogar für die Bewertung der seismischen Gefährdung verwendet werden. Auch die Analyse von Windeinflüssen ist eine Berechnung, die von der Technologie erheblich profitiert, und selbst die Notfallplanung wird durch die Kombination von Struktur- und Geodaten erheblich optimiert.

Anpassungsfähige Designstrategien und Leistungsüberwachung tragen ebenfalls zum Erfolg einer langfristigen Nachhaltigkeitsplanung bei, indem sie die Entwicklung von Systemen unterstützen, die sich an veränderte Umweltbedingungen, Bevölkerungswachstum, Stadtentwicklung usw. anpassen können. Die Möglichkeit, Umweltleistungskennzahlen in Echtzeit zu verfolgen, gewährleistet die kontinuierliche Verbesserung aller Nachhaltigkeitsstrategien.

Auch die Transportplanung wird durch diese beiden Technologien verbessert, da eine genauere multimodale Systemanalyse möglich ist. Dies kann die Zugänglichkeit des öffentlichen Nahverkehrs, der Fußgängerinfrastruktur und der Ladesysteme für Elektrofahrzeuge verbessern und wichtige Informationen für die Entwicklung von Strategien zur Emissionsreduzierung liefern.

Was grüne Gebäudezertifizierungen betrifft, so rationalisiert ein integrierter Ansatz die Analyseprozesse und die Erstellung von Dokumentationen und bietet gleichzeitig eine automatische Nachverfolgung aller Nachhaltigkeitskriterien, ohne dabei lokale Umweltdaten im Zusammenhang mit der Zertifizierungsdokumentation zu vergessen. Er verbessert sogar die Bewertung und Dokumentation regionaler Prioritätsgutschriften unter Berücksichtigung lokaler Umweltbedingungen und -initiativen.

Beispiele für Softwaretools im Zusammenhang mit der BIM-GIS-Integration

Der Erfolg der GIS- und BIM-Integration hängt in hohem Maße von den Fähigkeiten der Software ab, die zur Überbrückung der Lücke zwischen den Bereichen eingesetzt wird. An dieser Stelle möchten wir einige Beispiele für wichtige Plattformen vorstellen, die eine effektive BIM-GIS-Integration ermöglichen. Diese Plattformen sind zur besseren Übersicht in Gruppen unterteilt:

• BIM-Tools (Civil 3D und Navisworks)
• GIS-Tools (ArcGIS und CityEngine)
• Integrationsplattformen
• Spezialisierte Plattformen

BIM Tools

Autodesk Civil 3D ist ein grundlegendes Tool für Bauingenieurwesen und Infrastrukturplanung, das BIM-Funktionen mit umfangreichen Bauingenieurfähigkeiten kombiniert. Es ermöglicht die Erstellung intelligenter 3D-Modelle unter Verwendung dynamischer technischer Daten und ermöglicht so eine hervorragende Präzision und Anpassbarkeit von Bauprojekten. Civil 3D eignet sich auch hervorragend für die Arbeit mit Infrastrukturplanung und Geländemodellierung unter Beibehaltung der räumlichen Genauigkeit, was im Zusammenhang mit der BIM-GIS-Integration ein bedeutender Vorteil ist.

Navisworks ist eine Projektprüfungslösung mit einem ausgezeichneten Funktionsumfang in einem benutzerfreundlichen Paket. Sie ermöglicht die Kombination von Entwurfs- und Konstruktionsdaten in einem einzigen Modell, wodurch die Zusammenarbeit und Interoperabilität erheblich verbessert wird. Zu den größten Vorteilen im Rahmen dieser Integration gehören die Kollisionserkennungsfunktionen und die 4D/5D-Simulationsfunktionen, die die geografischen Koordinaten nicht stören.

GIS-Tools

ArcGIS ist ein De-facto-Industriestandard für GIS-Software und bietet eine umfassende Plattform für die Verwaltung räumlicher Daten. Es bietet robuste Integrationsfunktionen für BIM-Daten mithilfe seiner Angebote ArcGIS Pro und ArcGIS for AutoCAD. Es ist eine unschätzbare Lösung für die Stadtplanung und Infrastrukturentwicklung, da es räumliche Beziehungen zwischen BIM-Modellen und ihrer Umgebung analysieren kann.

ArcGIS CityEngine ist im Vergleich dazu eine speziellere Lösung, die sich auf die Planung und Modellierung städtischer Umgebungen in 3D konzentriert. Sie schließt die Lücke zwischen BIM- und GIS-Lösungen, indem sie die Möglichkeit bietet, detaillierte 3D-Stadtmodelle zu erstellen, die sowohl architektonische als auch geografische Daten enthalten. Diese Funktion ist der Grund, warum CityEngine bei Smart-City-Initiativen und Stadtentwicklungsprojekten so beliebt ist.

Integrationsplattformen

Revizto ist eine leistungsstarke Kollaborationsplattform, die GIS- und BIM-Daten problemlos verarbeiten kann. Einer der größten Vorteile von Revizto besteht darin, dass die Lösung die Kommunikation zwischen den Beteiligten erleichtert und gleichzeitig die Integrität aller Projektdaten gewährleistet. Weitere nützliche Funktionen der Lösung in diesem Zusammenhang sind die Problemverfolgung, die Visualisierung über viele Datentypen hinweg usw.

Bentley OpenCities Map ist eine Kombination aus CAD-, BIM- und GIS-Software in einem Paket. Dank der Fähigkeit, räumliche Beziehungen und die technische Präzision der Informationen beizubehalten, während sowohl 2D- als auch 3D-Daten in derselben Umgebung verwaltet werden, eignet sich die Software am besten für Infrastrukturprojekte, die stark auf räumlichen Kontext angewiesen sind.

Feature Manipulation Engine (FME) ist eine Lösung von Safe Software für die Datentransformation und -integration. Dank ihrer ausgeklügelten Datenkonvertierungsfunktionen spielt sie eine wichtige Rolle bei der Integration von BIM- und GIS-Umgebungen. Die Tatsache, dass es sich weder um eine BIM- noch um eine GIS-Lösung handelt, schmälert nicht ihren Nutzen, wenn es darum geht, die Datenintegrität über verschiedene Umgebungstypen hinweg aufrechtzuerhalten.

Spezialisierte Plattformen

Infraworks ist eine Lösung für Infrastrukturdesign und -analyse, die georäumlichen Kontext und BIM-Funktionen in derselben Software bereitstellt. Sie ist eine unschätzbare Lösung im Bereich der Infrastrukturplanung und -visualisierung, da sie reale GIS-Daten direkt in vorläufige Designprozesse integrieren kann.

SketchUp ist eine äußerst flexible Lösung zum Skizzieren und Zeichnen, die auch über eine umfangreiche Bibliothek mit Erweiterungen verfügt. Die Bibliothek enthält auch Erweiterungen, die als Vermittler zwischen georäumlichem Kontext und architektonischem Design dienen. Die Möglichkeit, Informationen in verschiedene Formate zu exportieren und mit geolokalisierten Modellen zu arbeiten, macht SketchUp zu einer großartigen Option für BIM-GIS-Integrations-Workflows.

Jedes dieser Beispiele bringt seine eigenen Funktionen für die Integration von BIM und GIS mit sich, wobei viele Unternehmen eine Kombination aus mehreren Lösungen verwenden, um ihre Ziele in dieser Hinsicht zu erreichen. Ein klares Verständnis dafür, wie bestimmte Lösungen im übergreifenden Ökosystem eines Unternehmens zusammenarbeiten können, ist eine Voraussetzung für den Erfolg der Integration.

Mythen und Missverständnisse über die Integration von GIS und BIM

Es gibt viele verschiedene Missverständnisse und Mythen im Zusammenhang mit der GIS-BIM-Integration, und viele davon beruhen auf veralteten Informationen über verschiedene Branchen und Technologien. Hier sind einige der am weitesten verbreiteten Irrtümer über die GIS- und BIM-Integration:

• Es gibt ein eigenes Dateiformat, das speziell für die GIS- und BIM-Integration entwickelt wurde.

Dieser Ansatz war bei den klassischen Arbeitsabläufen der Unternehmensintegration relativ plausibel, als ein einzelnes Format oder eine Tabelle ordnungsgemäß auf ein anderes Format/eine andere Tabelle abgebildet werden konnte, was eine automatische Übersetzung von Informationen zwischen verschiedenen Systemen oder Technologien ermöglichte. Leider hat der allgemeine technologische Fortschritt in der Branche dazu geführt, dass die meisten modernen Informations-Workflows nicht mehr mit dem alten Ansatz der Datenübertragung bewältigt werden können.

Die meisten Dateiformate, die eine Art der Integration von sehr unterschiedlichen Technologien (wie BIM und GIS) beinhalten, müssen eine überwältigende Menge an Informationen in beide Richtungen anpassen und rationalisieren. Die schiere Menge an Daten ist so groß, dass es extrem schwierig wird, den Informationsaustausch in angemessener Geschwindigkeit durchzuführen, wenn die Daten noch in alten Dateiformaten gespeichert sind.

Hinzu kommt, dass die Datenzuordnung über verschiedene komplexe Bereiche hinweg relativ schlecht ist und sich die Standards in der Branche so stark ändern und weiterentwickeln, dass jedes Dateiformat in kürzester Zeit veraltet wäre. Sowohl GIS als auch BIM müssen in der Lage sein, flexibel und reaktionsschnell zu sein. Die Erstellung eines Formats oder Datenmodells, das alles beinhaltet, was sowohl BIM als auch GIS können, ist ein nahezu unmöglicher Prozess, da er entweder zu langsam oder zu komplex wäre.

• BIM-Inhalte können nicht direkt in GIS-Software verwendet werden

Ein weiterer weit verbreiteter Irrglaube ist, dass BIM-Inhalte nicht in GIS-Software verwendet werden können, und zwar aus Gründen, die von der Größe der Objekte bis zur semantischen Komplexität reichen. Das bereits erwähnte Argument der integrierten Dateiformate wird häufig verwendet, um diese Meinung zu untermauern. Viele verschiedene GIS-Lösungen können jedoch bereits jetzt direkt mit BIM-Daten arbeiten, und ArcGIS ist eines von vielen Beispielen für solche Software.

• BIM-Informationen können ohne Probleme vollständig in GIS-Software gespeichert werden

Da die BIM-Dokumentation oft als Alternative zu den juristischen Unterlagen eines Gebäudes betrachtet wird und Informationen enthält, die für die Analyse von Mängeln, die steuerliche Beurteilung, Rechtsstreitigkeiten und viele andere Aufgaben benötigt werden, ist es nur natürlich anzunehmen, dass GIS als eine Art Datenbank für BIM-Modelle dienen könnte. Leider ist dies zum jetzigen Zeitpunkt bei weitem noch nicht möglich, denn die Komplexität der Verknüpfung von GIS-Assets mit BIM-Repositories und die Rechtssysteme, die solche Systeme überwachen und standardisieren könnten, sind unglaublich komplex und würden Jahre, wenn nicht Jahrzehnte brauchen, um mit der regelmäßigen Nutzung zu beginnen.

• BIM hat bereits GIS-Funktionen integriert

Ein weit verbreiteter Irrglaube über BIM aus der Sicht eines Außenstehenden ist, dass ein fertiges BIM-Modell eines bestimmten Objekts mit demselben realen Objekt gleichzusetzen ist und in den Bauprozess integriert werden kann. In Wirklichkeit enthält ein BIM-Modell möglicherweise keine Kartierungs- oder Geodaten, die erforderlich sind, um das Modell in die Realität umzusetzen.

Eine der wichtigsten Voraussetzungen für eine ordnungsgemäße GIS- und BIM-Integration (insbesondere im Hinblick auf Daten, die für künftige GIS-Workflows benötigt werden) besteht darin, so früh wie möglich im BIM-Realisierungsprozess zu definieren, was genau für GIS-Zwecke gesammelt und strukturiert werden muss. Dieser Prozess ähnelt der ursprünglichen CAD- und GIS-Integration, bei der die erforderlichen CAD-Daten validiert werden, bevor sie für GIS-Zwecke konserviert werden können.

• BIM ist nur für eine ganz bestimmte Aufgabe nützlich

Viele GIS-Spezialisten sehen BIM nur für einen bestimmten Zweck als nützlich an – z.B. für die Visualisierung, das Facility Management oder die 3D-Modellierung. Natürlich kann BIM für all diese und viele andere Aufgaben eingesetzt werden, weshalb diese Annahme von vornherein falsch ist.

BIM kann als ressourcenschonend (sowohl Geld als auch Zeit) beschrieben werden, indem es die Planungs- und Bauprozesse optimiert und synchronisiert. Ein 3D-BIM-Modell ist meist eine Folge von BIM-Prozessen, die ein einziges, einheitliches Modell für alle möglichen unterschiedlichen Aufgaben benötigen, vom ursprünglichen Entwurf bis zur Abrisskostenschätzung. Die dreidimensionale Visualisierung des Projekts ist auch wichtig, um besser zu verstehen, wie das vorgeschlagene Design aussieht, sei es unter ästhetischen oder technischen Gesichtspunkten.

Es gibt auch zahlreiche Bemühungen, BIM-Daten für die Verwaltung von Anlagen in betrieblichen Arbeitsabläufen zu verwenden, und viele verschiedene Länder standardisieren bereits ihre BIM-Anforderungen. Die Integration von BIM mit GIS ist also nicht so einfach, wie ein 3D-Modell aus einer BIM-Software zu nehmen und es in einer GIS-Software zu öffnen – denn sowohl BIM als auch GIS bieten unterschiedliche Arten von Kontext für dieselbe Aufgabe, sei es ein normales Gebäude, ein Asset für die Infrastruktur usw.

Wie die Integration von GIS und BIM Städten und Einrichtungen zugute kommt

Es ist nicht ungewöhnlich, dass Städte heute mit verschiedenen Problemen der Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit konfrontiert sind, wenn es um Straßen, Brücken und andere Einrichtungen geht. Um diese Probleme auch nur ansatzweise lösen zu können, müssten all diese Konstruktionen besser geplant werden, was wiederum eine Optimierung des Datenaustauschs zwischen BIM, CAD (computergestütztem Design) und Geodaten aus GIS erfordert.

Die Möglichkeit, ein digital entworfenes Bauprojekt in den Kontext seines tatsächlichen geografischen Standorts zu stellen, beseitigt einen Großteil der Risiken, die beim Entwurf und Bau einer weiteren Straße oder Brücke entstehen. Hinzu kommt, dass die meiste Zeit bei großen Infrastrukturprojekten für verschiedene Bewertungen verwendet wird, z.B. für wirtschaftliche, soziale, ökologische und andere Arten von Auswirkungen.

Diese Bewertungen werden mit denselben Geodaten durchgeführt, die GIS bereitstellt, so dass Ingenieure und Planer Dinge wie Überschwemmungsgebiete, unterirdische Versorgungsleitungen usw. sehen können. Durch die Integration dieser Art von Informationen in den Prozess können die Teams die Zeit, die für diese Bewertungen benötigt wird, erheblich verkürzen, wovon alle beteiligten Parteien profitieren.

Und das gilt nicht nur für die Bauphase – die Integration von BIM und GIS wirkt sich auch auf die bereits gebauten Strukturen aus. Wenn das gesamte Modell, das zur Erstellung eines bestimmten Bauwerks verwendet wurde, zur Verfügung steht und nicht nur eine Reihe von manuell erstellten Daten nach dem Bau, kann der Kunde die Daten während der gesamten Lebensdauer des Bauwerks mehrfach wiederverwenden.

Smart Cities und Datenschleifen

Der eher traditionelle Lebenszyklus einer Anlage umfasst mehrere Schritte, die in einer strikten Abfolge nacheinander ausgeführt werden – Planung, Entwurf, Bau und schließlich Wartung. In diesem Zusammenhang fließen die Daten von einem Schritt zum nächsten, um den aktuellen und den folgenden Schritten zu nutzen.

Die Wahrheit ist, dass jede einzelne Anlage Teil einer größeren Infrastruktur ist, sei es für eine Organisation oder eine ganze Stadt. Beide benötigen Daten, um ihre Infrastruktur zu verwalten – einschließlich der Schaffung neuer Anlagen, der Aufwertung bestehender Anlagen und sogar der Stilllegung veralteter Anlagen.

Es überrascht nicht, dass die Integration von GIS und BIM auch für den gemeinsamen Traum von „intelligenten Städten“, den die Menschheit anstrebt, von großem Nutzen ist. Diese „intelligenten Gemeinden“ versuchen, den Bedürfnissen aller Bürger gerecht zu werden, indem sie ihre Entscheidungsprozesse auf der Grundlage von Informationen über die bebaute und natürliche Umwelt durchführen. Solche datenreichen Umgebungen machen Daten für viele verschiedene Parteien zugänglich, während sie gleichzeitig die öffentliche Sicherheit unterstützen und alle datenschutzbezogenen Standards einhalten.

Organisationen und Gemeinden streben diese Art des Datenaustauschs zwischen verschiedenen Planungs- und Betriebsebenen an, wenn sie die BIM-GIS-Integration vorantreiben. Räumliche Daten über alle Vermögenswerte sind für weitere Planungs- und Investitionsanstrengungen notwendig, damit die Infrastrukturen dem Wachstum verschiedener Gemeinschaften und deren Bedürfnissen gerecht werden können.

Wir können die verschiedenen Teile des GIS-BIM-Datenaustauschs grob in vier Teile unterteilen: Entwerfen, Bauen, Verwalten und Planen. Design und Build stehen in direktem Zusammenhang mit BIM und sind für die bereits erwähnte Erstellung eines einzelnen Assets in einem größeren Maßstab verantwortlich. Diese Informationen werden später in das GIS eingespeist, einschließlich der Teile Verwalten und Planen, bei denen es um die Verwaltung bestehender Anlagen (Verwalten) und Pläne für die gesamte Infrastruktur (Planen) geht.

Eines der wichtigsten Ziele jeder datenreichen Gemeinde ist es, verschiedene Veränderungen in dieser Gemeinde zu erkennen, sei es durch passive oder aktive Maßnahmen. Die Nutzung von Versorgungseinrichtungen, der Verkehrsbedarf, der Lärmpegel usw. können diese Veränderungen darstellen. Solche Gemeinden arbeiten schon seit einer Weile mit GIS-Daten. Viele von ihnen arbeiten an der Erforschung oder Integration von BIM in ihre GIS-Daten – denn die Kombination von GIS und BIM mit einem strafferen Datenfluss kann die Instandhaltung von Infrastrukturanlagen, die Finanzierung neuer kommunaler Projekte und die Planung im Allgemeinen sehr viel einfacher machen.

Nehmen wir zum Beispiel autonome Fahrzeuge. Sie nutzen hochdetaillierte Geodaten, um ihre Umgebung wahrzunehmen, und die höherwertige Qualität von Straßen und anderen Einrichtungen ermöglicht es diesen Fahrzeugen, die relevanten Daten der Orte zu sammeln, durch die sie sich bewegen.

Diese Informationen können dann an die Designer und Planer der Stadt weitergeleitet werden, so dass sie Entwürfe und Pläne auf der Grundlage der tatsächlichen Informationen über die Stadt erstellen können. Dadurch wird der gesamte Prozess nahtloser und effizienter als zuvor.

Anwendungen im öffentlichen Sektor

Die Straffung der Einhaltung von Vorschriften und die Verbesserung des öffentlichen Engagements sind einige der wichtigsten Vorteile der Integration von GIS und BIM im öffentlichen Sektor, die bestehende Ansätze für das Infrastrukturmanagement und die Planung vollständig verändern.

Das erste Thema, das hier erwähnt werden sollte, ist die Einhaltung von Vorschriften: Organisationen des öffentlichen Sektors unterliegen einer ständigen Kontrolle durch komplexe regulatorische Anforderungen. Glücklicherweise bietet die Integration von BIM- und GIS-Technologien Echtzeit-Bewertungsmöglichkeiten für Parameter wie Abstandsauflagen, Beschränkungen der Gebäudehöhe, Dichtevorschriften und andere Anforderungen, die einen geografischen Kontext haben

Darüber hinaus können die Automatisierungsfunktionen solcher Umgebungen ohne menschliches Eingreifen auf potenzielle Verstöße hinweisen, wodurch sich der Zeit- und Ressourcenaufwand für zuvor manuelle Konformitätsprüfungen drastisch reduziert. Dasselbe Prinzip gilt auch für historische Schutzzonen und ähnliche Gebiete mit Umweltschutzauflagen. GIS-Daten können präzise visuelle Grenzen und Schutzanforderungen in BIM-Modellen darstellen und so sicherstellen, dass sowohl neue Entwicklungen als auch Änderungen den erforderlichen Erhaltungsrichtlinien entsprechen.

Die Kommunikation komplexer Entwicklungsvorschläge an die Interessengruppen der Gemeinschaft war lange Zeit ein Problem. Die zusätzliche Integration zwischen GIS- und BIM-Umgebungen bietet eine praktikable Lösung in Form von interaktiven 3D-Visualisierungen, die auf tatsächlichen geografischen Inhalten basieren.

Ein besseres Verständnis dafür, wie sich neue Projekte auf die Nachbarschaft auswirken, ist für normale Bürger von großem Vorteil, während Unternehmen des öffentlichen Sektors ihre Folgenabschätzungen für die Gemeinschaft viel effektiver gestalten können, wenn sie dieselbe Art von geografischen Daten in einem BIM-Kontext verwenden.

Ein weiterer Vorteil, den wir hier erwähnen sollten, ist die evidenzbasierte Politikgestaltung, die Mustererkennung in der Flächennutzung und Gebäudeleistung nutzt, um bessere Vorschriften und effizientere Richtlinien für zukünftige Bauprojekte zu entwickeln. Auch die verbesserte Genauigkeit der Prognosen zum Ressourcenverbrauch ist hier von Vorteil, da sie die Konsistenz zukünftiger Pläne für die bestehende Infrastruktur (sowie Pläne für neue Bauprojekte in demselben Gebiet) erheblich erhöht.

Was die öffentliche Sicherheit betrifft, so kann die Integration von BIM und GIS die Notfallplanung verbessern, indem Ersthelfern wichtige Informationen über Gebäudegrundrisse und potenzielle Gefahrstoffe mit dem erforderlichen geografischen Kontext zur Verfügung gestellt werden. Dieselben Vorteile helfen bei der Vorbereitung auf zukünftige Katastrophen durch eine genauere Evakuierungsplanung, bessere Risikobewertungen usw. Die Möglichkeit, verschiedene Notfallszenarien zu modellieren, erleichtert die Entwicklung effektiver Reaktionsstrategien unter Verwendung gebäudebezogener und geografischer Informationen.

Die wichtigsten Vorteile der Integration von GIS und BIM

Die Themen GIS und BIM sind schon für sich genommen recht umfangreich, und die Integration der beiden macht sie noch informationslastiger. Um Ihnen den Überblick zu erleichtern, stellen wir Ihnen hier einige der wichtigsten Vorteile der GIS- und BIM-Integration vor:

• Geld sparen und Kosten senken
• Nahtloser Datentransfer zwischen verschiedenen Phasen des Planungs- und Bauprozesses
• Erleichterung der Wiederverwendung von Daten für alle beteiligten Parteien
• Eliminierung von redundanten und doppelten Daten
• Hilfe bei der Erstellung besserer und effizienterer Entwürfe
• Die Datenkonvertierung wird überflüssig
• Hinzufügen eines hochdetaillierten geografischen Kontexts zu BIM als Prozess
• Erleichterung der Datenverwaltung dank der Cloud-Speicherung und vieles mehr.

Darüber hinaus gibt es viele weitere spezifische Vorteile, die eine BIM-GIS-Integration bieten kann. Hier sind zum Beispiel die Vorteile der GIS- und BIM-Integration im Zusammenhang mit der Verwaltung unterirdischer Versorgungsleitungen:

• Detaillierte Materialinformationen
• Automatisierter Datenaustausch
• Automatisierung der Kollisionsvorhersage von Versorgungsleitungen
• Funktionen für das Gebäudemanagement
• Automatisierte Mengenermittlung
• Nahtlose Entwurfsaktualisierungen in allen Bereichen

Vorteile automatisierter Arbeitsabläufe bei einer BIM-GIS-Integration

Die Integration von BIM und GIS schafft leistungsstarke Möglichkeiten zur Automatisierung von Arbeitsabläufen, wodurch der gesamte manuelle Aufwand reduziert und gleichzeitig die Konsistenz und Genauigkeit aller Projekte erhöht wird. Durch die Zusammenarbeit von GIS und BIM wird eine ganze Reihe automatisierter Prozesse generiert, die die Arbeitsweise sowohl von Bau- als auch von Facility-Management-Teams verändern.

Automatisierte Mengenermittlungen sind einer der größten Vorteile der Integration von BIM und GIS, da sie unzählige Stunden manueller Berechnungen mit 2D-Zeichnungen in einen weitgehend automatisierten Prozess umwandeln. Automatisierte Mengenermittlungen nutzen Daten aus einem BIM-Modell, das detaillierte Informationen über die Materialien und Komponenten eines zukünftigen Gebäudes enthält, während GIS-Systeme die erforderlichen Kontextdaten über die vorhandene Infrastruktur, die Standortbedingungen, das Gelände usw. bereitstellen. Diese Kombination generiert nicht nur genaue Mengenermittlungen für das Gebäude, sondern deckt auch standortspezifische Anforderungen ab, wie z. B. Versorgungsanschlüsse oder Erdbauvolumen.

Materialinformationen können in einer solchen Umgebung auch automatisch aktualisiert werden, sodass jede Spezifikationsänderung nahtlos in alle relevanten Dokumentationen oder Analysen übernommen werden kann. Diese Automatisierung geht weit über einfache Materialpläne hinaus, da komplexe Berechnungen der Kostenauswirkungen, logistischen Anforderungen und Umweltauswirkungen auf der Grundlage des vorhandenen geografischen Standorts des Standorts und anderer Informationen aus GIS-Systemen durchgeführt werden können.

Die Echtzeit-Anlagenwartung umfasst eine Auswahl von Arbeitsabläufen, die automatisiert werden können, um den Anwendern einen größeren Mehrwert zu bieten und gleichzeitig den Zeitaufwand für sich wiederholende und monotone Aufgaben zu reduzieren. Bei den betreffenden Aufgaben handelt es sich um:

• Erstellung von Wartungstickets auf der Grundlage bereits vorhandener Parameter
• Überwachung von Gebäudesystemen über IoT-Sensoren
• Vorhersage potenzieller Ausfälle durch die Kombination von geografischen Faktoren und historischen Daten
• Verfolgung der Wartungshistorie unter Berücksichtigung des genauen räumlichen Kontexts
• Planung vorbeugender Wartungsmaßnahmen auf der Grundlage von Umweltbedingungen und Nutzungsmustern

Viele dieser automatisierten Wartungsabläufe werden durch die Einbeziehung des geografischen Kontexts noch leistungsfähiger. So können beispielsweise lokale Wetterbedingungen, Luftqualitätsdaten und saisonale Schwankungen der Grund dafür sein, dass ein System die Wartungspläne automatisch anpasst, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist.

Es sollte beachtet werden, dass eine sorgfältige Planung und Standardisierung erforderlich sind, damit diese Art der Integration erfolgreich ist. Es sollten klare und präzise Protokolle für Qualitätskontrollmaßnahmen und automatisierte Ausgaben, Schulungs- und Änderungsmanagementverfahren, Datenerfassung und -validierung, Auslösepunkte für Arbeitsabläufe und Integrationspunkte zwischen BIM- und GIS-Umgebungen erstellt werden.

Kostensparende Anwendungen der BIM-GIS-Integration

Die Integration von BIM- und GIS-Umgebungen bietet in praktisch jeder wichtigen Bauphase drastische Kosteneinsparungsmöglichkeiten. Automatisierte Funktionen zur Kollisionserkennung reduzieren ungeplante Ausgaben erheblich und verhindern, dass Bauzeitpläne nicht eingehalten werden. Mengenberechnungen, die traditionelle Methoden ersetzen, gewährleisten eine präzise Materialbestellung, wodurch gleichzeitig Überbestände und Materialverschwendung reduziert werden.

In der Betriebsphase des Bauprozesses bietet die BIM-GIS-Integration Echtzeitdaten zu Wartungsplänen, Anlagenzuständen usw. Die Automatisierung all dieser Systeme verhindert den Einfluss des menschlichen Faktors, und die Daten helfen bei der Optimierung von Facility-Management-Aufgaben.

Mithilfe von GIS-Daten in BIM-Modellen können fundiertere Entscheidungen zur Standortauswahl und Projektgestaltung getroffen werden. Darüber hinaus werden durch die Nutzung von Geodaten in der Planungsphase unnötige Ausgaben reduziert, indem sie bei der Optimierung des Designs helfen.

Nicht zuletzt wird durch den direkten Zugriff auf ein einheitliches Datenmodell für alle Projektbeteiligten redundante Kommunikation vermieden und Aktualisierungen in Echtzeit sichergestellt. Beide Faktoren wirken sich direkt auf die Wahrscheinlichkeit von Budgetüberschreitungen bei Großprojekten aus, da Verzögerungen und Missverständnisse erheblich reduziert werden.

Die größten Herausforderungen bei der GIS-BIM-Integration

Da die Vorteile der Integration nun klar sind, wäre es auch eine gute Idee, alle Herausforderungen zu besprechen, auf die man auf die eine oder andere Weise stößt. Zu den häufigsten Beispielen für diese Herausforderungen gehören:

• Probleme mit der Dateninteroperabilität aufgrund unterschiedlicher Datenformate, Koordinatensysteme und semantischer Strukturen zwischen BIM- und GIS-Umgebungen.
  • Dies kann durch die Implementierung von CDEs, Middleware-Lösungen, benutzerdefinierten Datenübersetzungstools oder die Implementierung standardisierter Datenaustauschprotokolle oder -formate gemildert oder gelöst werden.
• Leistungsprobleme bei der Verarbeitung großer Datenmengen.
  • Dies kann durch Cloud-basierte Verarbeitungslösungen, Datenoptimierungstechniken, Datenkomprimierungsmethoden, progressive Ladetechniken und effiziente Datenindexierungsstrategien gemildert oder gelöst werden.
• Erhebliche Anfangsinvestitionen für die Implementierung, Schulung und die Technologie selbst erforderlich.
  • Dies kann durch die Erkundung von Cloud-basierten Abonnementmodellen, eine detaillierte ROI-Analyse zur Rechtfertigung der Investition, einen schrittweisen Ansatz zur Umsetzung zur Verteilung der Kosten, Partnerschaften mit Technologieanbietern und die Nutzung von Anreizen oder staatlichen Zuschüssen, wenn möglich, gemildert oder gelöst werden.
• Qualifikationslücken in der Belegschaft, die aufgrund des Mangels an Fachwissen der Mitarbeiter sowohl in GIS- als auch in BIM-Technologien entstehen werden.
  • Dies kann durch Partnerschaften mit Bildungseinrichtungen, umfassende Schulungsprogramme, die Erstellung detaillierter Dokumentationen, die Entwicklung interner Programme zum Wissensaustausch und die Einstellung von Spezialisten mit Integrationsfähigkeiten gemildert oder behoben werden.
• Herausforderungen bei der Workflow-Integration, die eine zusätzliche Anpassung erfordern, um bestehende Workflows an neuere integrierte Prozesse anzupassen.
  • Dies kann durch die regelmäßige Einholung von Feedback von Endbenutzern, die Entwicklung einer klaren Prozessdokumentation, die kontinuierliche Verbesserung auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse, die sorgfältige Analyse bestehender Workflows und einen schrittweisen Übergang zu integrierten Prozessen gemildert oder gelöst werden.
• Bedenken hinsichtlich der Datensicherheit, die sich auf den Schutz sensibler Informationen in integrierten Umgebungen beziehen.
  • Dies kann durch regelmäßige Sicherheitsüberprüfungen, robuste Sicherheitsprotokolle, geplante sicherungen, rollenbasierte Zugriffskontrollsysteme und die Verwendung von Verschlüsselung für die Speicherung und Übertragung gemildert oder gelöst werden.
• Änderungsmanagement, das sich im Allgemeinen mit dem Widerstand gegen neue Prozesse oder Technologien befasst.
  • Dies kann durch regelmäßige Schulungen, die Anerkennung von Early Adopters, eine klare Kommunikation von Zielen und Vorteilen, messbare Erfolgsmetriken und eine ausreichende Beteiligung der Benutzer an der Implementierungsplanung gemildert oder gelöst werden.

Fortgeschrittenes Risikomanagement

Das Risikomanagement bei Bau- und Infrastrukturprojekten hat sich seit der Einführung der BIM-GIS-Integration erheblich verändert. Die Kombination aus umfassenden geografischen Daten und detaillierten strukturellen Informationen erleichtert die Identifizierung, Bewertung und Minderung aller Arten von Risiken erheblich und ist dabei äußerst effizient und genau.

Risikoidentifizierung

Zwar sollten BIM-Modelle selbst als Ausgangspunkt für Risikobewertungen dienen können, doch liefert die Einführung von GIS-Daten äußerst wichtige Erkenntnisse über geologische Bedingungen, Umweltgefahren und sogar regionale Risikofaktoren.

Die Möglichkeit, Umweltrisiken viel klarer und besser beherrschbar zu machen, ist an sich schon ein wesentlicher Vorteil, da die Umwelt ohne den Kontext von Geodaten im Allgemeinen unvorhersehbar ist. Darüber hinaus kann durch diese Art der Integration auch die Bewertung standortspezifischer Risiken verbessert werden, da die Bodenstabilität und die Untergrundbedingungen analysiert werden können und ein viel umfassenderes Bild der baulichen Herausforderungen in der Entwurfsphase entsteht.

Vorhersagen zu Auswirkungen von Bauarbeiten

Ein weiterer interessanter Aspekt von GIS-Daten ist die Möglichkeit, sie zur Vorhersage der Auswirkungen von Bauarbeiten auf die umliegende Infrastruktur oder Umwelt zu nutzen. Durch die Kombination von räumlichen, strukturellen und zeitlichen Daten können viel genauere Baupläne erstellt werden, die alle möglichen Umweltfaktoren und Standortbedingungen berücksichtigen. Die Verbesserungen bei der Vorhersage minimieren Störungen an umliegenden Bauwerken und optimieren gleichzeitig die Ressourcenverteilung.

Soziale und wirtschaftliche Risiken

Die kombinierte Leistung von BIM- und GIS-Daten ermöglicht einige der komplexesten Bewertungen sozialer und wirtschaftlicher Risiken. Detaillierte Kosteninformationen aus BIM-Modellen in Kombination mit standortspezifischen Faktoren aus GIS-Daten verbessern die Genauigkeit der finanziellen Risikobewertungen erheblich, einschließlich der regionalen Marktbedingungen, der Materialtransportkosten und der Verfügbarkeit von Arbeitskräften.

Risikominderung

Logischerweise führen alle anderen oben genannten Vorteile auch zu einer allgemeinen Verbesserung der Risikominderungsfähigkeiten in allen Bereichen. Die Möglichkeit, Entwurfsalternativen im geografischen Kontext zu bewerten, ist für die allgemeine Entscheidungsfindung von unschätzbarem Wert, und ein detailliertes Verständnis der Standortbedingungen und Gebäudesysteme vereinfacht die Notfallplanung.

Man kann durchaus sagen, dass die Geodaten es ermöglichen, das Risikomanagement in einen viel proaktiveren und datengesteuerten Prozess umzuwandeln, da sie die Möglichkeit bieten, digitale Proben von Wartungsverfahren und Bauabläufen durchzuführen, neben den anderen Vorteilen, die wir bereits dargelegt haben.

Fallstudien

Als definitiveren Beweis für die Vorteile, die die Integration von BIM und GIS bietet, können wir auch eine Reihe von Fallstudien als praktische Beispiele aus dem großen und vielfältigen Portfolio von Revizto vorstellen:

Modernisierung des Durleigh Water Treatment Centre durch Wessex Water

Wessex Water war für die 50 Millionen Pfund teure Modernisierung des Durleigh Water Treatment Centre in Somerset verantwortlich, bei der die Gesamtkapazität erhöht und gleichzeitig Probleme mit der Rohwasserqualität behoben wurden. Dies war das erste Projekt von Wessex Water, das mit dem BIM-Standard der Stufe 2 durchgeführt wurde, was die vollständige Nutzung kollaborativer 3D-Modelle mit eingebetteten Anlagendaten und Projektinformationen unterstreicht.

Es wurde eine gemeinsame Datenumgebung eingerichtet, um alle Entwurfsinformationen am selben Cloud-Speicherort zu speichern, was die Zusammenarbeit auf hoher Ebene in der gesamten Lieferkette des Projekts vereinfacht. Das 3D-BIM-Modell konnte auch erfolgreich Daten von Laserscans, Drohnenbefliegungen und Bodenradar vor Ort einbeziehen.

Ein Igloo Shared VR-Zylinder ermöglichte es bis zu 12 Personen, anhand des Projektmodells einen virtuellen Rundgang zu machen, was bessere Entwurfsprüfungen und eine stärkere Einbindung der Interessengruppen ermöglichte. Der BIM-Ansatz verbesserte die Entwurfsabstimmung, half bei der Suche und Lösung von über 100 strukturellen Konflikten bereits in der Entwurfsphase und sparte durch eine rationalisierte Anordnung sowohl in der Abwasserbehandlungsanlage als auch in der Niedrigförderpumpstation potenziell etwa 300.000 £ ein.

Sound Transit’s Betriebs- und Wartungsanlage Ost von Stantec

Die Erweiterung des Stadtbahnnetzes von Sound Transit war eine Reaktion auf das schnelle Wachstum von Seattle und machte eine völlig neue Betriebs- und Wartungsanlage erforderlich. Stantec war für dieses Projekt verantwortlich und setzte ein innovatives BIM-Verfahren ein, das mehrere BIM-Tools in einem einzigen Framework integrierte: Revit, Civil 3D, Navisworks und Revizto. Diese Umgebung wurde zur Koordinierung des Gebäudedesigns verwendet, einschließlich der externen Systeme, der internen Umgebungen und der Oberflächen des Standorts.

Die Synchronisierung der Modelle mit Revizto erfolgte jede Nacht durch die Veröffentlichung der Modelldateien direkt in der Lösung, sodass alle Beteiligten Visualisierungsaufgaben von jedem beliebigen Standort aus durchführen konnten. Auf diese Weise wurden viele Probleme frühzeitig erkannt und gelöst, wodurch viele Ressourcen für Bauverzögerungen und potenzielle Änderungsaufträge eingespart wurden.

Diese Art des kollaborativen BIM-Ansatzes ermöglichte eine effiziente Koordination zwischen mehreren Teams und stellte sicher, dass das Endergebnis des Projekts den wachsenden Anforderungen des Großraums Seattle gerecht werden konnte.

Zukünftige Trends bei der Integration von BIM- und GIS-Umgebungen

Die Technologien zur Unterstützung der Integration dieser beiden Umgebungen entwickeln sich in beeindruckendem Tempo weiter, wobei eine Reihe bemerkenswerter neuer Trends in naher Zukunft die gesamte Branche neu gestalten werden. Hier sind nur einige Beispiele für diese Trends und Entwicklungen:

Integration von ML und KI

Ähnlich wie in vielen anderen Technologiebereichen wird die Einführung von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen die GIS-BIM-Integration revolutionieren, indem sie Mustererkennung für eine optimale Standortauswahl, vorausschauende Wartungsplanung, automatische Erkennung und Klassifizierung von Merkmalen und sogar die Möglichkeit zur Automatisierung von Qualitätskontrolle und Validierung für integrierte Datensätze nutzt.

Fähigkeiten zur Blockchain-Integration

Datenintegrität und Rückverfolgbarkeit sind für das Thema Datenintegration zwischen hochkomplexen Umgebungen wie GIS und BIM von großer Bedeutung, und die Blockchain-Technologie könnte die aufkommende Lösung für dieses Problem sein, die die Branche benötigt. Sie bietet eine sichere Änderungsverfolgung über integrierte Datensätze hinweg, verbesserte Sicherheit für sensible Daten, transparente Aufzeichnungen für Informationen zum Lebenszyklus von Vermögenswerten, eine automatisierte Überprüfung der Einhaltung von Vorschriften und vieles mehr.

Entwicklung der digitalen Zwillingstechnologie

Das Konzept der digitalen Zwillinge gibt es schon seit einigen Jahren. Ein digitaler Zwilling ist eine exakte Kopie einer zukünftigen oder gegenwärtigen Struktur in Form eines BIM-Modells, das viele Möglichkeiten für die Kollisionserkennung, Wartung, das Facility Management und andere Aufgaben eröffnet. Es gibt auch viele Bereiche, in denen es sich bald weiter verbessern wird, mit Funktionen wie:

• Dynamische Aktualisierungen von Anlageninformationen
• Vorhersagemodellierung für die Infrastrukturleistung
• Echtzeit-Datensynchronisierung zwischen digitalen und physischen Anlagen
• Integration von IoT-Sensoren für eine kontinuierliche Überwachung und Datenerfassung
• Verbesserte Simulationsmöglichkeiten für Infrastrukturmanagement und Stadtplanung

Extended-Reality-Anwendungen

Virtual-, Augmented- und Mixed-Reality-Technologien haben eine Fülle von Möglichkeiten für die BIM-GIS-Integration geschaffen, wobei viele weitere Optionen in Kürze entdeckt werden. Die gängigsten Beispiele für diese Technologie sind:

• Virtuelle Schulungsumgebungen für Aufgaben wie Wartung oder Facility Management
• Immersive Visualisierungsmöglichkeiten mit dem Kontext geografischer Informationen
• Echtzeit-Overlay-Funktionen für unterirdische Strukturen bei Feldoperationen
• Vor-Ort-Zugriff auf integrierte BIM-GIS-Daten mithilfe von AR

Cloud-native Integrationsoptionen

Cloud-Computing hat in letzter Zeit im GIS-BIM-Bereich stark an Bedeutung gewonnen, mit nahtlosem Datenaustausch und Zusammenarbeit für verschiedene Projektteams, Echtzeitverarbeitung großer Mengen an räumlichen und gebäudebezogenen Informationen und besserer Versionskontrolle für alle Daten. Weitere Funktionen, die in den letzten Jahren erheblich verbessert wurden, sind die Skalierbarkeit von Rechenressourcen für komplexe Analysen, die verbesserte Zugänglichkeit integrierter Datensätze auf verschiedenen Geräten und an verschiedenen Standorten usw.

Fazit

Natürlich sind dies nicht die einzigen Vorteile, die es gibt, aber es ist klar, warum die Integration von GIS und BIM für die Branche im Allgemeinen so wichtig ist, sowohl in wirtschaftlicher Hinsicht als auch in Bezug auf die Entwicklung. Der Kern dieses ganzen Prozesses ist die Bedeutung von Innovation und die Notwendigkeit, zu wachsen und sich weiterzuentwickeln. Die Integration von BIM und GIS könnte der nächste große Schritt für die gesamte AEC-Branche weltweit sein.

Die Kombination von GIS und BIM ist eine großartige Möglichkeit, um effizientere und produktivere Ergebnisse für intelligente Gemeinden und präzisere und detailliertere spezifische Projekte für Anbieter von AEC-Dienstleistungen zu erzielen. Um dieses Maß an Integration zu erreichen, bedarf es jedoch mehr als nur der Zusammenarbeit zwischen Softwareanbietern – es sollte auch sehr detaillierte Spezifikationen für BIM-Daten geben, um GIS-Attribute so früh wie möglich in ein BIM-Modell einzubinden, damit sie für spätere verwaltungsbezogene Arbeitsabläufe genutzt werden können.

Für die großen städtischen Gebiete müssten mehrere Standards für verschiedene Projekttypen festgelegt werden, z.B. für Architektur, Versorgung, Verkehr und mehr. Es wäre die Aufgabe jedes GIS-Softwareanbieters in der Branche, einen standardisierten Zugang zu BIM-Daten sowie deren Nutzung und Relevanz in den verschiedenen Phasen der Realisierung eines BIM-Projekts anzubieten.