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主管:住房和城乡建设部

主办:中国勘察设计协会

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实景建模技术助力美国建设智慧大学校园

虚拟校园计划

宾夕法尼亚州立大学(宾州大学)创建于 1855 年,拥有超过 24 个校区,为近 100,000 名学生提供服务。该校是美国规模最大的公立大学,150 多年来,一直是高等教育的领导者。整个教育体系占地面积超过 23,000 英亩,并在全州范围内 2,000 栋建筑物。这所大学意识到,要控制成本并更有效地管理和运营大量设施,仅使用 BIM GIS 数据集创建数字模型还不够。该校着手将大量资产、财务、空间管理、维护、项目和 BIM 数据集成到三维实景网格中,创建一个虚拟校园模型。  

 

此虚拟三维模型将充当进入该校开展日常和长期运营所依赖的大量数据源的单一接口,并确保设施维护人员能够访问资产数据,以便高效地完成工作。项目团队决定在这所州立大学的主校区即帕克校区实施虚拟校园计划,帕克校区有 945 栋建筑,占地 79 英亩,拥有 46,000 名本科生。为了及时、有效地采集影像并形成大量建筑、资产和周边地区的精确实景网格模型,该团队需要先进的实景建模技术。加上严重的数据集成问题,该项目更需要一个数据可互用的协作框架,将与该校的自定义企业数据系统断开连接的不同数据集集成到三维虚拟模型中。

 

ContextCapture 提供经济高效的摄影测量解决方案

考虑到宾州大学帕克校园的结构与资产的规模和数量庞大,使用三维激光扫描等传统实景采集技术是不可行的。采集建筑和周边地区非常耗时,并且需要做大量的工作,将许多单独的模型拼接成一个完整的模型。利用 Bentley ContextCapture 摄影测量软件简化了该过程,使团队成员能够从数字航拍影像快速、经济有效地生成高度详细、精确定位的三维实景网格模型

 

一架赛斯纳载人飞机飞离地面约 1,000 英尺,并配有一台手持高分辨率摄像机,这个飞行团队在两小时的飞行时间内采集了近 2,500 张照片。该团队使用 ContextCapture 处理影像,并依靠该软件的自动化功能创建纹理,在不到两天的时间里生成了一个三维纹理化实景网格。生成的校园模型是一个可扩展的大型三维网格,该网格包含每栋校园建筑的详细展示,其中包括围墙、辅助结构、幕墙、硬景和景观要素,支持在结构维护方面做出更明智的决定,并减少勘测改造项目的现有条件所需的时间。实景网格具有涉及周边地区的三维查看功能,使您可以在开展维护工作之前了解空间限制,从而最大程度地降低风险并提高安全性。


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数据互用性促进数据集成

在三维校园模型中,由 ContextCapture 生成的实景网格仅提供一个数据源。为了充分利用实景建模作为资产维护和设施管理解决方案,虚拟模型需要整合存在于不同信息系统中、以多种格式存储的不同资产、设施管理和其他数据集。宾州大学目前使用计算机化维护管理系统 (CMMS) 存储、管理和查询与侧重于维护校园资产的资产和工作单相关的数据。尽管每个数据段都包含了建筑名称和栋号属性,但数据与地理空间信息无关,这使得设施管理者很难了解数据所在的位置,同时无法轻松实现与位置要求相关的其他规划任务。按宾州大学设施资产管理项目经理 Craig Dubler 的说法物理设施办公室 (OPP) 必须依靠 CMMS 数据以及精确位置派遣技术人员。到目前为止,CMMS 数据与精确位置之间一直存在脱节。

 

OPP 为项目团队提供了 GIS 形状文件(表示每栋校园建筑的边界),以及对要融入实景网格的 CMMS 数据的访问权限,这样该模型最终可用于提高资产管理和维护效率。Bentley iModel Transformer 支持将来自 CMMS 的工作单数据与 GIS 中的建筑形状文件集成,从而生成一个统一的复合 iModel,无需通过规则和脚本定义不同类型的信息有何关系来进行编程。然后,使用 MicroStation 将组合 iModel 与三维实景网格集成。由于这两个数据源均基于地理定位,因此实景网格覆盖了集成数据文件。利用 Bentley 数据互用实景和信息建模技术,该团队成功实施了集成框架,生成一个丰富的三维虚拟校园模型,为维护任务提供了更好的空间说明

 

利用互连数据环境优化资产管理

为了改进资产管理和维护活动,项目团队使用 MicroStation 将所有关键信息绑定到一个全面的三维实景网格中,这样利益相关方便可使用内置的查询功能搜索和查询工作单数据。可以选择包含查询结果的工作单数据文件,从而在虚拟模型中高亮显示满足搜索条件的相应建筑。使用 ProjectWise 作为沟通的公共平台,支持通过 Web 浏览器查看和访问模型。Bentley 的项目协作软件使设施管理者和其他利益相关方能够共享与工作单数据关联的文档(例如,工作单申请表),并生成文档的超链接,以便在 MicroStation 中进行查询时轻松访问这些文档。  

 

在互连数据环境中工作时,通过使用 Bentley 软件操作虚拟模型,设施人员能够可视化工作单的精确位置,从而缩短响应时间并提高性能在整个帕克校园内,宾州大学每年都要对超过 70,000 通维护来电做出响应并生成超过 46,000 份工作单,Dubler 解释说。通过一个简单直观的界面,用户可以在三维模型中选择一栋建筑并提取有关作业、工作单状态和工作责任方的信息。设施管理者可在模型中以交互方式移动来获得所需的维护信息,从而提高维护人员的分配和调度效率,优化生命周期资产维护和管理。通过在协作环境中使用集成三维校园实景网格,可以实时监控校园运营,让设施管理者和维护人员掌握更全面的信息。

 

 

扩展实景建模的范围

虚拟宾州大学计划使用 ContextCaptureiModel Transformer ProjectWise 创建准确完整的校园模型并覆盖 CMMS 数据,为物理设施办公室的维护活动提供了初步的潜在优势,Dubler 说道。宾州大学的三维实景网格不仅仅是访问以前记录的其资产相关数据的一种方法。它能够实时提供资产数据,为帮助员工获得有关建筑和结构的最新信息奠定了基础。  

 

尽管实景网格与此特定项目的设施数据集成,但其中可填充其他数据源以作他用,包括能效和环境可持续发展分析以及为将来的设施、交通、公用事业和安全计划制定总计划。鉴于成功使用该模型提高了设施人员的分配和资产维护效率,该校正在考虑将其建筑自动化系统和安全系统链接到三维虚拟模型。在不久的将来,实景网格可以帮助您了解当前室温或显示是否触发了安全传感器。这一全面的实景建模解决方案不仅有利于校园设施管理,而且还可以提高该校的积极主动性并在所有应用程序和整个基础设施生命周期中扩展其校园服务的价值。