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primären Campusprimären Campus‐‐Infrastrukturdaten Infrastrukturdaten 
Dipl.Dipl.--Wirt.Wirt.--Inf. (FH) Maria SchneiderInf. (FH) Maria Schneider STUDIUM INTEGRALESTUDIUM INTEGRALE
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HochschuleHochschule fürfür TechnikTechnik undund WirtschaftWirtschaft DresdenDresden
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Raum Z 312Raum Z 312
08.11.201108.11.2011
15.0015.00 –– 16.30 Uhr16.30 UhrFriedrichFriedrich ListList PlatzPlatz 11, D, D 01069 Dresden01069 Dresden
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Web: www.htwWeb: www.htw--dresden.dedresden.de
Förderung durch SMWK 2009-2012
T E I L  T E I L  II
3D Campus3D Campus‐‐InfrastrukturmodellInfrastrukturmodell
InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 3
CampusCampus--InfrastrukturmodellInfrastrukturmodell
 Komplexe Datenmengen von der gesamten virtuellen Welt
 Zahlreiche heterogene 3D‐Daten
 Jedes Gebäudemodell besteht aus einer Vielzahl von 
unterschiedlichen Infrastrukturkomponenten
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 4
AufgabenAufgaben undund ZieleZiele
 Schwerpunkt: Verarbeitung und 
Handhabung von 3D‐Daten
 Bereitstellen von Datentransformation
auf effiziente und zeitsparende Weise
 Entwicklung von Lösungsverfahren für
das interaktive Erkunden von virtuellen
3D‐Welten ähnlich wie in der Realität3D Welten ähnlich wie in der Realität
 Generelles Ziel: nutzerfreundliche
Endanwendungen mit praktischemEndanwendungen mit praktischem
Nutzen und hoher Brauchbarkeit
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 5
KomponentenKomponenten
 Rohbau, Technische Gebäudeausrüstung, Inventar, Laborausstattung
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 6
BauteilgruppenBauteilgruppen
Komplexität der 3D‐Daten
 10 Gebäude, 41 Etagen, 1 900 Räume
 > 10 000 Wände
 > 3 000 Stützen
 > 2 000 Fenster & Türen
 > 1 500 Unterzüge
 > 100 Treppen
 ... usw.
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 7
ZENTRALGEBÄUDEZENTRALGEBÄUDE
InnenwändeInnenwände
(Massiv(Massiv‐‐ & Trockenbau)& Trockenbau)
AußenwändeAußenwände
TreppenTreppen
›› Farbige Hervorhebung der Bauteilgruppen
StützenStützen
Boden/DeckeBoden/Decke
Fenster/TürenFenster/Türen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 8
InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 9
VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten
 Pipeline‐artige Mehr‐Ebenen‐Technologie zur Datenmanipulation
Externe Systeme
Schnittstellen
Generieren Transformieren Optimieren
Endanwendung
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 10
VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten
 Drei Hauptprozesse bilden den Kern der Technologie
Externe Systeme
Schnittstellen
Generieren Transformieren Optimieren
Endanwendung
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 11
InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 12
DatenerstellungDatenerstellung
 Generierung der 3D‐Daten aus existierenden 2D‐CAD‐Zeichnungen
 Manuelle und halbautomatisierte Methoden
2D2D‐‐CADCAD
manuell
halb‐automatisiert
AutoLISP Funktionen
3D‐Modell
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 13
RohdatenRohdaten zusammentragenzusammentragen
1. Zeichnungen 2. Messungen 3. Dokumente
(Digital/Papier) (Texte/Tabellen)
CADCAD S fS fCADCAD‐‐SoftwareSoftware
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 14
Quellen: http://www.geosurvey.de/bilder/tachy_3600.png
http://www.survsys.de/Default.aspx
BEISPIEL: CADBEISPIEL: CAD‐‐ZEICHNUNGZEICHNUNG
›› Auszug aus einem Strangschema der Heizungsanlage im Z‐Gebäude
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 15
g g g g
ModellierungModellierung derder TechnischenTechnischen GebäudeausrüstungGebäudeausrüstung
Alle Teilbereiche ‐ Heizung, Sanitär, Elektrik ‐
lassen sich einzeln bearbeiten 
wahlweise:
Zusammensetzen 
externer 
Referenzen
(AutoCAD)
Importieren auf 
unterschiedliche 
Layer/Teilbilder
(Allplan)
Büroraum ohne TGA
Büroraum mit Elektrokanal
Büroraum mit Elektrokanal und Heizung
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 16
Büroraum mit Elektrokanal und Heizung
PlotterPlotter
Quelle: http://www.schulen-luzern.ch/staffeln/Lauc%20Tomislav%20B3e/q11.jpg
AutoCAD MEPAutoCAD MEP
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 17
Quelle: http://www.weyer-edv.de/0images/20070608-02-autocad-mep-2008-lueftung.jpg
3D3D‐‐HEIZUNGSANLAGE IM DETAILHEIZUNGSANLAGE IM DETAIL
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 18
InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 19
TransformationsprozesseTransformationsprozesse
 Hinzufügen von Funktionalität zu den generierten Geometriemodellen
 Transformieren von statischen zu dynamischen Objekten
 Schaffen von Echtzeit‐Interaktion zwischen Nutzern und virtuellen
Infrastrukturelementen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 20
MASCHINENBAUMASCHINENBAU
Motorschwenkbiegemaschine
›› Rendering: Laborgebäude Schnorrstrasse (LGS)
Spinnermaschine
Fräsmaschine
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 21
InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 22
DatenoptimierungDatenoptimierung
 Reduzierung der geometrischen Komplexität zur Vermeidung von 
leistungshemmenden Inkonsistenzen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 23
InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 24
SchnittstellenSchnittstellen
CinemaCinema
4D4D
VRMLVRML
3D3D--PDFPDF
VisualisierungVisualisierung 3D Studio MAX3D Studio MAX
I F CI F C
AutoCADAutoCAD
AllplanAllplan
AX 3000AX 3000
3D3D‐‐DatenDaten‐‐
TransformationTransformation RevitRevit
A hiA hi
ArchitectureArchitecture
& MEP& MEP
AX 3000AX 3000
D X FD X F
ArchitectureArchitecture
TachyCADTachyCAD
DatenDaten‐‐
aquirierungaquirierung
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 25
DieDie SchnittstelleSchnittstelle IFCIFC
Industry Foundation ClassesIFC y
offener Standard im Bauwesen zur digitalen Beschreibung von Gebäudemodellen
Einteilung in Objektklassen wie:Einteilung in Objektklassen wie:
 IfcWall
 IfcColumn IFC‐Viewer
 IfcStair
Beim Im‐ und Export werden die
Bauteilgruppen der entsprechenden
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 26
Systematik bzw. Zuordnung angepasst.
ZusammenfassendeZusammenfassende SystemdarstellungSystemdarstellung
InformationenInformationen
RohdatenRohdaten
TGATGA
3D Modell3D Modell
(Rohbau)(Rohbau)
3D Modell3D Modell
(Komplett)(Komplett)
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 27
TACHYMETRIETACHYMETRIE
Tachymeter
›› Oberfläche TachyCAD
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 28
Quellen: http://www.kubit.de/EDIT_MISC/pictures/TachyCAD/measuring700px.jpg
InhaltInhalt
 Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p
 Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten
 D t t ll Datenerstellung
 Transformationsprozesse
 Datenoptimierung
 Schnittstellen
 Endanwendungen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 29
EndanwendungenEndanwendungen
 Präzise technologische Pipeline  
2D‐CAD
der verwendeten Systeme und 
Schnittstellen
IFCAutoCAD Allplan
 Festgelegte Reihenfolge der
Prozessabarbeitung unter DXF
IFCAutoCAD Allplan
o essaba be tu g u te
Verwendung standardisierter
Software‐Systeme 3ds Max
DXF
Software‐Systeme
 Schwerpunkt liegt auf 
interaktiven Endanwendungen
3ds Max
Chisel
interaktiven Endanwendungen
 Endprodukte: VRML und 3D‐PDF
VRML 3D‐PDF
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 30
EndanwendungenEndanwendungen –– VRMLVRML
 Vollständige Repräsentation
des komplexen Modells mit
unterschiedlich vielen
Komponenten der Infrastruktur
 Dynamisches Laden von y a sc es ade o
Elementen des Gebäude‐
Infrastrukturmodells währendInfrastrukturmodells während
des virtuellen Erkundens
 Bessere und effizientere Bessere und effizientere
Interaktionsmöglichkeiten
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 31
EndanwendungenEndanwendungen –– 3D3D--PDFPDF
 Hauptsächlich geeignet für die 
detaillierte 3D‐Repräsentation
von einzelnen Objekten wie
Geräte oder Maschinen
 Echtzeit‐Ein/Ausblenden von c t e t / usb e de o
Infrastrukturelementen in Bezug
auf die Modell‐Hierarchieauf die Modell‐Hierarchie
 Keine zusätzlichen Plug‐ins für
die Nutzung erforderlichdie Nutzung erforderlich
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 32
T E I LT E I L IIIIT E I L  T E I L  IIII
Digitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung von
pprimärenrimären CampusCampus‐‐InfrastrukturdatenInfrastrukturdatenpprimärenrimären CampusCampus InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten
AgendaAgenda
 Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
 Vorgehensweise bei der Datenerfassung
 Systemarchitektur
 A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 34
Was gehört zu den primären CampusWas gehört zu den primären Campus--InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten
 Gesamte Bau-Daten
G d i Grundriss
 Ansicht
S h Schema
 Plan
 Technische Daten Technische Daten
 Technische Beschreibung
 Installationsanleitung Installationsanleitung
 Stückliste
 Verwaltungs-DatenVerwaltungs Daten
 Verträge / Aufträge
 Protokolle
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 35
Klassifikation der Daten nach HerkunftKlassifikation der Daten nach Herkunft
DatenherkunftDatenherkunft
DatenerfassungExterne QuellenInterne Quellen
 Dezernat Technik  SIB  Nachmessung
 Dezernat Finanzen
 Projekte der HTW
 GeoSN  Digitalisierung
 Fotografieren
 Scannen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 36
Einbindung der Daten in die CampustopologieEinbindung der Daten in die Campustopologie
Campustopologie
HTW Dresden
Dresden Pillnitz
AußenanlageGebäude
 TGA
 Schema
 Lageplan
 Lageplan je
…
 Plan
 Innenausstattung
 Foto
 Listen
g p j
Gebäude
Leitungsplan
 ELT
 Abwasser
 3D-Modelle
 Rohbau
 Grundriss
 Ansicht
 Heizung
 Geländedaten
 Luftbild
 Flurstückplan
 Schnitt
 Verwaltung
 Vertrag
 Protokoll
p
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 37
 Firmenlisten
AgendaAgenda
 Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
 Vorgehensweise bei der Datenerfassung
 Systemarchitektur
 A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 38
Vorgehensweise bei der DatenerfassungVorgehensweise bei der Datenerfassung
 Bestimmung des Ist-Zustandes
 Daten an einem zentralen Ort sammeln
 Datenbestände systematisieren
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 39
IstIst--Zustand an der HTWZustand an der HTW
 Dezentrale Datenhaltung
 Einsatz unterschiedlicher Programme (z.B. AutoCad, MS Office), Formate
(PDF DXF MDB) und Organisationssysteme (HIS Datenbank einfache(PDF, DXF, MDB), und Organisationssysteme (HIS-Datenbank, einfache
File-Ablage, Access)
 Als Ergebnis sind die Daten:Als Ergebnis sind die Daten:
 mangelhaft strukturiert
 schlecht beschrieben
 teilweise nicht digitalisiert
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 40
g
Datensammlung an einem zentralen OrtDatensammlung an einem zentralen Ort
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 41
Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 42
Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände
TGA Außenanlage
Systematisierung der TGA- und Außenanlagendaten nach DIN 276-1
Wärmeversorgungsanlagen
g
Geländefläche
Lufttechnische Anlagen Befestigte Fläche
Elektroenergietechnik
Abwasser‐, Wasser‐, 
Gasanlagen
Technische Anlagen
EinbautenGasanlagen
Förderanlagen Baukonstruktionen
Gebäudeautomation
Nutzerspezifische Anlagen
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 43
Gebäudeautomation
Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände
HeizungNr Bezeichnung Länge_mm Breite_mm Höhe_mm Leistung
Z544T Röhrehradiator 2115 750 2425
Z545 Röhrenradiator 945 600 932
Z634 Röhrenradiator 945 600 909
Wärmeleistung des Heizkörpers in Watt
2 0 6 0 – 2 1
Anzahl der Glieder
Heizkörperhöhe in dm
Anzahl der Säulen
Zimmernummer
Anzahl der Glieder * 45 mm = Länge
Zimmernummer + Gebäudekürzel = Heizkörpernummer
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 44
AgendaAgenda
 Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
 Vorgehensweise bei der Datenerfassung
 Systemarchitektur
 A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 45
SystemarchitekturSystemarchitektur
Anwendungen
z.B. Abwicklung von Wartungsvorgängen
Benutzeroberflächen
z.B. Recherche, Änderung, Anzeige
Managementoperationen
z.B. Verwaltung, Suche, Schnittstellen
Verbindungs‐Daten
Gebäude‐
Daten
Außenanlagen‐
Daten
Inventar‐DatenTGA‐Daten
Dokumenten‐
Daten
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 46
AgendaAgenda
 Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
 Vorgehensweise bei der Datenerfassung
 Systemarchitektur
 A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 47
Aufbau der nutzerspezifischen DatenbankeinheitenAufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Analyse der Anwendungsbereiche, Nutzergruppen und
Kooperationspartner
 Ermittlung der Anforderungen
 Gewährleistung der Anpassbarkeit und FlexibilitätGewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 48
Analyse der Nutzergruppen und KooperationspartnerAnalyse der Nutzergruppen und Kooperationspartner
NutzergruppenNutzergruppen
Primäre Nutzer Sekundäre Nutzer
 Dezernat Technik
 Dezernat Finanzen
 Dezernat Personal
 Dezernat Einkauf
P f d Mi b i Dezernat
Studienangelegenheiten
 Professoren und Mitarbeiter
 Andere Fakultäten
 Projekte der HTW
St d t Studenten
Hauptkooperationspartner: SIB
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 49
Anpassbarkeit und FlexibilitätAnpassbarkeit und Flexibilität
Z r Berücksichtig ng der Anforder ngen nd gleich eitigenZur Berücksichtigung der Anforderungen und gleichzeitigen
Gewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität besteht
jede Datenbank aus einem
 nutzerspezifischen (statischen) Teil
 allgemeinen (flexiblen) Teil
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 50
Nutzerspezifischer Teil am Beispiel der AANutzerspezifischer Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 51
Allgemeiner Teil am Beispiel der AAAllgemeiner Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank
Katalog-Teil
Allgemeiner Teil
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 52
Übertragung der Daten in die DatenbankÜbertragung der Daten in die Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 53
Tabelle Grundriss als BeispielTabelle Grundriss als Beispiel
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 54
AgendaAgenda
 Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten
 Vorgehensweise bei der Datenerfassung
 Systemarchitektur
 A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten
 Aufbau der zentralen Datenbank
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 55
Aufbau der zentralen DatenbankAufbau der zentralen Datenbank
Außenanlagen‐
Daten
TGA‐DatenInventar‐Daten
+
+ +Verbindungs‐
Daten
Gebäude‐
Daten
Dokumenten‐
Daten
+ +
DatenDaten
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 56
Beispiel der Kooperation der DatenbankenBeispiel der Kooperation der Datenbanken
Dokumenten‐Daten
Verbindungs‐Daten
Gebäude‐Daten
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 57
SchlüsselkonzeptSchlüsselkonzept
Klassifizierender Teil
H T W A A N P F L A N Z 10H T W_A A N_P F L A N Z_ 10
Zusatz Datenbank Tabelle ID
Identifizierender Teil
3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 58
Danke für IhreDanke für Ihre
AufmerksamkeitAufmerksamkeitAufmerksamkeitAufmerksamkeit

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3D Campus-Infrastrukturmodell / Digitale Erfassung von primären Campus-Infrastrukturdaten

  • 1. 3D Campus3D Campus‐‐InfrastrukturmodellInfrastrukturmodellpp Digitale Erfassung von Digitale Erfassung von  primären Campusprimären Campus‐‐Infrastrukturdaten Infrastrukturdaten  Dipl.Dipl.--Wirt.Wirt.--Inf. (FH) Maria SchneiderInf. (FH) Maria Schneider STUDIUM INTEGRALESTUDIUM INTEGRALE Dipl.Dipl.--Inf. (FH) Hermin KantardshieffaInf. (FH) Hermin Kantardshieffa HochschuleHochschule fürfür TechnikTechnik undund WirtschaftWirtschaft DresdenDresden FakultätFakultät InformatikInformatik // MathematikMathematik FriedrichFriedrich--ListList--PlatzPlatz 11 DD--01069 Dresden01069 Dresden Raum Z 312Raum Z 312 08.11.201108.11.2011 15.0015.00 –– 16.30 Uhr16.30 UhrFriedrichFriedrich ListList PlatzPlatz 11, D, D 01069 Dresden01069 Dresden Email:Email: mschneid,kantards@informatik.htwmschneid,kantards@informatik.htw--dresden.dedresden.de Web: www.htwWeb: www.htw--dresden.dedresden.de Förderung durch SMWK 2009-2012
  • 3. InhaltInhalt  Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p  Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten  D t t ll Datenerstellung  Transformationsprozesse  Datenoptimierung  Schnittstellen  Endanwendungen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 3
  • 4. CampusCampus--InfrastrukturmodellInfrastrukturmodell  Komplexe Datenmengen von der gesamten virtuellen Welt  Zahlreiche heterogene 3D‐Daten  Jedes Gebäudemodell besteht aus einer Vielzahl von  unterschiedlichen Infrastrukturkomponenten 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 4
  • 5. AufgabenAufgaben undund ZieleZiele  Schwerpunkt: Verarbeitung und  Handhabung von 3D‐Daten  Bereitstellen von Datentransformation auf effiziente und zeitsparende Weise  Entwicklung von Lösungsverfahren für das interaktive Erkunden von virtuellen 3D‐Welten ähnlich wie in der Realität3D Welten ähnlich wie in der Realität  Generelles Ziel: nutzerfreundliche Endanwendungen mit praktischemEndanwendungen mit praktischem Nutzen und hoher Brauchbarkeit 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 5
  • 6. KomponentenKomponenten  Rohbau, Technische Gebäudeausrüstung, Inventar, Laborausstattung 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 6
  • 7. BauteilgruppenBauteilgruppen Komplexität der 3D‐Daten  10 Gebäude, 41 Etagen, 1 900 Räume  > 10 000 Wände  > 3 000 Stützen  > 2 000 Fenster & Türen  > 1 500 Unterzüge  > 100 Treppen  ... usw. 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 7
  • 9. InhaltInhalt  Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p  Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten  D t t ll Datenerstellung  Transformationsprozesse  Datenoptimierung  Schnittstellen  Endanwendungen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 9
  • 10. VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten  Pipeline‐artige Mehr‐Ebenen‐Technologie zur Datenmanipulation Externe Systeme Schnittstellen Generieren Transformieren Optimieren Endanwendung 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 10
  • 11. VerarbeitungsablaufVerarbeitungsablauf derder 3D3D--DatenDaten  Drei Hauptprozesse bilden den Kern der Technologie Externe Systeme Schnittstellen Generieren Transformieren Optimieren Endanwendung 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 11
  • 12. InhaltInhalt  Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p  Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten  D t t ll Datenerstellung  Transformationsprozesse  Datenoptimierung  Schnittstellen  Endanwendungen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 12
  • 13. DatenerstellungDatenerstellung  Generierung der 3D‐Daten aus existierenden 2D‐CAD‐Zeichnungen  Manuelle und halbautomatisierte Methoden 2D2D‐‐CADCAD manuell halb‐automatisiert AutoLISP Funktionen 3D‐Modell 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 13
  • 14. RohdatenRohdaten zusammentragenzusammentragen 1. Zeichnungen 2. Messungen 3. Dokumente (Digital/Papier) (Texte/Tabellen) CADCAD S fS fCADCAD‐‐SoftwareSoftware 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 14 Quellen: http://www.geosurvey.de/bilder/tachy_3600.png http://www.survsys.de/Default.aspx
  • 16. ModellierungModellierung derder TechnischenTechnischen GebäudeausrüstungGebäudeausrüstung Alle Teilbereiche ‐ Heizung, Sanitär, Elektrik ‐ lassen sich einzeln bearbeiten  wahlweise: Zusammensetzen  externer  Referenzen (AutoCAD) Importieren auf  unterschiedliche  Layer/Teilbilder (Allplan) Büroraum ohne TGA Büroraum mit Elektrokanal Büroraum mit Elektrokanal und Heizung 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 16 Büroraum mit Elektrokanal und Heizung
  • 17. PlotterPlotter Quelle: http://www.schulen-luzern.ch/staffeln/Lauc%20Tomislav%20B3e/q11.jpg AutoCAD MEPAutoCAD MEP 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 17 Quelle: http://www.weyer-edv.de/0images/20070608-02-autocad-mep-2008-lueftung.jpg
  • 19. InhaltInhalt  Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p  Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten  D t t ll Datenerstellung  Transformationsprozesse  Datenoptimierung  Schnittstellen  Endanwendungen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 19
  • 20. TransformationsprozesseTransformationsprozesse  Hinzufügen von Funktionalität zu den generierten Geometriemodellen  Transformieren von statischen zu dynamischen Objekten  Schaffen von Echtzeit‐Interaktion zwischen Nutzern und virtuellen Infrastrukturelementen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 20
  • 22. InhaltInhalt  Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p  Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten  D t t ll Datenerstellung  Transformationsprozesse  Datenoptimierung  Schnittstellen  Endanwendungen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 22
  • 23. DatenoptimierungDatenoptimierung  Reduzierung der geometrischen Komplexität zur Vermeidung von  leistungshemmenden Inkonsistenzen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 23
  • 24. InhaltInhalt  Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p  Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten  D t t ll Datenerstellung  Transformationsprozesse  Datenoptimierung  Schnittstellen  Endanwendungen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 24
  • 25. SchnittstellenSchnittstellen CinemaCinema 4D4D VRMLVRML 3D3D--PDFPDF VisualisierungVisualisierung 3D Studio MAX3D Studio MAX I F CI F C AutoCADAutoCAD AllplanAllplan AX 3000AX 3000 3D3D‐‐DatenDaten‐‐ TransformationTransformation RevitRevit A hiA hi ArchitectureArchitecture & MEP& MEP AX 3000AX 3000 D X FD X F ArchitectureArchitecture TachyCADTachyCAD DatenDaten‐‐ aquirierungaquirierung 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 25
  • 26. DieDie SchnittstelleSchnittstelle IFCIFC Industry Foundation ClassesIFC y offener Standard im Bauwesen zur digitalen Beschreibung von Gebäudemodellen Einteilung in Objektklassen wie:Einteilung in Objektklassen wie:  IfcWall  IfcColumn IFC‐Viewer  IfcStair Beim Im‐ und Export werden die Bauteilgruppen der entsprechenden 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 26 Systematik bzw. Zuordnung angepasst.
  • 28. TACHYMETRIETACHYMETRIE Tachymeter ›› Oberfläche TachyCAD 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 28 Quellen: http://www.kubit.de/EDIT_MISC/pictures/TachyCAD/measuring700px.jpg
  • 29. InhaltInhalt  Was ist ein Campus‐Infrastrukturmodell?p  Verarbeitungsablauf der 3D‐Daten  D t t ll Datenerstellung  Transformationsprozesse  Datenoptimierung  Schnittstellen  Endanwendungen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 29
  • 30. EndanwendungenEndanwendungen  Präzise technologische Pipeline   2D‐CAD der verwendeten Systeme und  Schnittstellen IFCAutoCAD Allplan  Festgelegte Reihenfolge der Prozessabarbeitung unter DXF IFCAutoCAD Allplan o essaba be tu g u te Verwendung standardisierter Software‐Systeme 3ds Max DXF Software‐Systeme  Schwerpunkt liegt auf  interaktiven Endanwendungen 3ds Max Chisel interaktiven Endanwendungen  Endprodukte: VRML und 3D‐PDF VRML 3D‐PDF 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 30
  • 31. EndanwendungenEndanwendungen –– VRMLVRML  Vollständige Repräsentation des komplexen Modells mit unterschiedlich vielen Komponenten der Infrastruktur  Dynamisches Laden von y a sc es ade o Elementen des Gebäude‐ Infrastrukturmodells währendInfrastrukturmodells während des virtuellen Erkundens  Bessere und effizientere Bessere und effizientere Interaktionsmöglichkeiten 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 31
  • 32. EndanwendungenEndanwendungen –– 3D3D--PDFPDF  Hauptsächlich geeignet für die  detaillierte 3D‐Repräsentation von einzelnen Objekten wie Geräte oder Maschinen  Echtzeit‐Ein/Ausblenden von c t e t / usb e de o Infrastrukturelementen in Bezug auf die Modell‐Hierarchieauf die Modell‐Hierarchie  Keine zusätzlichen Plug‐ins für die Nutzung erforderlichdie Nutzung erforderlich 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 32
  • 33. T E I LT E I L IIIIT E I L  T E I L  IIII Digitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung vonDigitale Erfassung von pprimärenrimären CampusCampus‐‐InfrastrukturdatenInfrastrukturdatenpprimärenrimären CampusCampus InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten
  • 34. AgendaAgenda  Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten  Vorgehensweise bei der Datenerfassung  Systemarchitektur  A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten  Aufbau der zentralen Datenbank 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 34
  • 35. Was gehört zu den primären CampusWas gehört zu den primären Campus--InfrastrukturdatenInfrastrukturdaten  Gesamte Bau-Daten G d i Grundriss  Ansicht S h Schema  Plan  Technische Daten Technische Daten  Technische Beschreibung  Installationsanleitung Installationsanleitung  Stückliste  Verwaltungs-DatenVerwaltungs Daten  Verträge / Aufträge  Protokolle 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 35
  • 36. Klassifikation der Daten nach HerkunftKlassifikation der Daten nach Herkunft DatenherkunftDatenherkunft DatenerfassungExterne QuellenInterne Quellen  Dezernat Technik  SIB  Nachmessung  Dezernat Finanzen  Projekte der HTW  GeoSN  Digitalisierung  Fotografieren  Scannen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 36
  • 37. Einbindung der Daten in die CampustopologieEinbindung der Daten in die Campustopologie Campustopologie HTW Dresden Dresden Pillnitz AußenanlageGebäude  TGA  Schema  Lageplan  Lageplan je …  Plan  Innenausstattung  Foto  Listen g p j Gebäude Leitungsplan  ELT  Abwasser  3D-Modelle  Rohbau  Grundriss  Ansicht  Heizung  Geländedaten  Luftbild  Flurstückplan  Schnitt  Verwaltung  Vertrag  Protokoll p 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 37  Firmenlisten
  • 38. AgendaAgenda  Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten  Vorgehensweise bei der Datenerfassung  Systemarchitektur  A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten  Aufbau der zentralen Datenbank 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 38
  • 39. Vorgehensweise bei der DatenerfassungVorgehensweise bei der Datenerfassung  Bestimmung des Ist-Zustandes  Daten an einem zentralen Ort sammeln  Datenbestände systematisieren 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 39
  • 40. IstIst--Zustand an der HTWZustand an der HTW  Dezentrale Datenhaltung  Einsatz unterschiedlicher Programme (z.B. AutoCad, MS Office), Formate (PDF DXF MDB) und Organisationssysteme (HIS Datenbank einfache(PDF, DXF, MDB), und Organisationssysteme (HIS-Datenbank, einfache File-Ablage, Access)  Als Ergebnis sind die Daten:Als Ergebnis sind die Daten:  mangelhaft strukturiert  schlecht beschrieben  teilweise nicht digitalisiert 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 40 g
  • 41. Datensammlung an einem zentralen OrtDatensammlung an einem zentralen Ort 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 41
  • 42. Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 42
  • 43. Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände TGA Außenanlage Systematisierung der TGA- und Außenanlagendaten nach DIN 276-1 Wärmeversorgungsanlagen g Geländefläche Lufttechnische Anlagen Befestigte Fläche Elektroenergietechnik Abwasser‐, Wasser‐,  Gasanlagen Technische Anlagen EinbautenGasanlagen Förderanlagen Baukonstruktionen Gebäudeautomation Nutzerspezifische Anlagen 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 43 Gebäudeautomation
  • 44. Systematisierung der DatenbeständeSystematisierung der Datenbestände HeizungNr Bezeichnung Länge_mm Breite_mm Höhe_mm Leistung Z544T Röhrehradiator 2115 750 2425 Z545 Röhrenradiator 945 600 932 Z634 Röhrenradiator 945 600 909 Wärmeleistung des Heizkörpers in Watt 2 0 6 0 – 2 1 Anzahl der Glieder Heizkörperhöhe in dm Anzahl der Säulen Zimmernummer Anzahl der Glieder * 45 mm = Länge Zimmernummer + Gebäudekürzel = Heizkörpernummer 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 44
  • 45. AgendaAgenda  Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten  Vorgehensweise bei der Datenerfassung  Systemarchitektur  A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten  Aufbau der zentralen Datenbank 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 45
  • 47. AgendaAgenda  Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten  Vorgehensweise bei der Datenerfassung  Systemarchitektur  A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten  Aufbau der zentralen Datenbank 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 47
  • 48. Aufbau der nutzerspezifischen DatenbankeinheitenAufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten  Analyse der Anwendungsbereiche, Nutzergruppen und Kooperationspartner  Ermittlung der Anforderungen  Gewährleistung der Anpassbarkeit und FlexibilitätGewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 48
  • 49. Analyse der Nutzergruppen und KooperationspartnerAnalyse der Nutzergruppen und Kooperationspartner NutzergruppenNutzergruppen Primäre Nutzer Sekundäre Nutzer  Dezernat Technik  Dezernat Finanzen  Dezernat Personal  Dezernat Einkauf P f d Mi b i Dezernat Studienangelegenheiten  Professoren und Mitarbeiter  Andere Fakultäten  Projekte der HTW St d t Studenten Hauptkooperationspartner: SIB 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 49
  • 50. Anpassbarkeit und FlexibilitätAnpassbarkeit und Flexibilität Z r Berücksichtig ng der Anforder ngen nd gleich eitigenZur Berücksichtigung der Anforderungen und gleichzeitigen Gewährleistung der Anpassbarkeit und Flexibilität besteht jede Datenbank aus einem  nutzerspezifischen (statischen) Teil  allgemeinen (flexiblen) Teil 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 50
  • 51. Nutzerspezifischer Teil am Beispiel der AANutzerspezifischer Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 51
  • 52. Allgemeiner Teil am Beispiel der AAAllgemeiner Teil am Beispiel der AA--DatenbankDatenbank Katalog-Teil Allgemeiner Teil 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 52
  • 53. Übertragung der Daten in die DatenbankÜbertragung der Daten in die Datenbank 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 53
  • 54. Tabelle Grundriss als BeispielTabelle Grundriss als Beispiel 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 54
  • 55. AgendaAgenda  Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten Was gehört zu den primären Campus-Infrastrukturdaten  Vorgehensweise bei der Datenerfassung  Systemarchitektur  A fb d t ifi h D t b k i h it Aufbau der nutzerspezifischen Datenbankeinheiten  Aufbau der zentralen Datenbank 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 55
  • 56. Aufbau der zentralen DatenbankAufbau der zentralen Datenbank Außenanlagen‐ Daten TGA‐DatenInventar‐Daten + + +Verbindungs‐ Daten Gebäude‐ Daten Dokumenten‐ Daten + + DatenDaten 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 56
  • 57. Beispiel der Kooperation der DatenbankenBeispiel der Kooperation der Datenbanken Dokumenten‐Daten Verbindungs‐Daten Gebäude‐Daten 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 57
  • 58. SchlüsselkonzeptSchlüsselkonzept Klassifizierender Teil H T W A A N P F L A N Z 10H T W_A A N_P F L A N Z_ 10 Zusatz Datenbank Tabelle ID Identifizierender Teil 3D Campus-Infrastrukturmodell  Digitale Erfassung von Campus-Infrastrukturdaten 58