Het bedrijf CÉH Inc. uit Boedapest het was nodig om de bouw van de Hongaarse Staatsopera te meten en op basis daarvan een gedetailleerd computermodel te maken. Door de principes van geodetisch onderzoek te combineren met de technologie van puntenwolken, konden de specialisten de kolossale taak die voor hen lag aan zonder de werkingsmodus van de opera te verstoren. Het op deze manier verkregen model zal in de toekomst worden gebruikt om een project te ontwikkelen voor de wederopbouw van dit architectonisch monument en de daaropvolgende exploitatie.
Bouw van de Hongaarse Staatsopera
130 jaar geschiedenis
De beslissing om de bouw van de Hongaarse Staatsopera te bouwen werd genomen in 1873. Op basis van de resultaten van een open wedstrijd koos de jury het project van de beroemde Hongaarse architect Miklós Ybl (1814-1891). De bouw van het neoklassieke gebouw, dat begon in 1875, werd negen jaar later voltooid. De feestelijke opening, waarvoor de keizer van Oostenrijk en koning van Hongarije Franz Joseph was uitgenodigd, vond plaats op 27 september 1884.
Gebouwd door Miklos Ibl, blijft de akoestiek van het operahuis, die de afgelopen 130 jaar vrijwel onveranderd is gebleven, kunstliefhebbers van over de hele wereld aantrekken. Duizenden toeristen bezoeken elk jaar de Hongaarse Staatsopera, die wordt beschouwd als een van de grootste architectonische monumenten van de 19e eeuw in Boedapest.
Maten
De uitdaging voor CÉH was om niet alleen grootschalige metingen uit te voeren aan het hoofdgebouw van de Hongaarse Staatsopera, maar ook aan andere gerelateerde gebouwen (winkel, verkoopcentrum, magazijn, oefenruimte, kantoren en werkplaatsen). Op basis van de punten die werden verkregen tijdens het meten van de wolken, was het nodig om een architectonisch model te maken dat de huidige staat van alle gebouwen volledig weerspiegelt.
De verzamelde gegevens werden verwerkt in de Trimble RealWorks 10.0 en Faro Scene 5.5 applicaties.
Het is belangrijk op te merken dat de directe data-acquisitie aanzienlijk minder tijd kostte dan de daaropvolgende verwerking, want ondanks het feit dat de data vrijwel onmiddellijk werden verwerkt, vereiste de complexiteit van het gebouw meer aandacht in het proces.
De combinatie van gelijktijdige meting en verwerking zorgde voor enkele extra problemen. Elk nieuw onderdeel, gepresenteerd in de vorm van een puntenwolk, moest in één model worden geplaatst en gekoppeld aan alle eerder geplaatste elementen erin. Bovendien was er simpelweg geen tijd om metingen te herhalen of elementen te wijzigen, dus moesten alle bewerkingen de eerste keer zeer nauwkeurig worden uitgevoerd.
Er moet ook rekening worden gehouden met het feit dat de metingen zijn uitgevoerd tijdens de werking van de opera. De noodzaak om sommige magazijnen geleidelijk te verlaten of toegang te verlenen tot bepaalde panden, leidde ertoe dat de metingen in een deel van het gebouw doorgingen in een ander deel van het gebouw, waarna specialisten terugkeerden naar voorheen ontoegankelijke panden. Natuurlijk verminderde een dergelijke werkorganisatie de snelheid van de implementatie en vereiste aanvullende coördinatie van het hele proces.
"De GRAPHISOFT BIMcloud-oplossing was een enorme hulp bij ons werk en bood snelle toegang tot bestanden van bijna overal ter wereld." - Gábor Horváth, hoofdarchitect, CÉH
Hoewel de meettechnici over voldoende positioneringsgereedschap beschikten, verplaatste het operapersoneel deze apparaten aanvankelijk per ongeluk, waardoor het proces van onderlinge uitlijning van de puntenwolken ernstig werd belemmerd. Na verloop van tijd leerden beide teams echter om met elkaar om te gaan en elkaar niet te hinderen in hun dagelijkse werk.
Sommige kamers (zoals rekwisietenmagazijnen) veranderden voortdurend, terwijl de oppervlakken van andere kamers (bijvoorbeeld een ophangsysteem bedekt met metalen gaas of backstage-structuren) buitengewoon moeilijk waren voor geodetische instrumenten - dit alles vereiste aanvullende metingen.
Het moeilijkste en meest bewerkelijke waren de metingen van de gewelfde en zigzagvlakken die aanwezig waren in de technische en hulpgebieden op de lagere niveaus van het gebouw. Het was ook moeilijk om de gewelven te reproduceren die het gebouw in niveaus verdeelden volgens het plan van de auteur, Miklos Ibl.
Steunen en andere constructies overlapten vaak de oppervlakken van muren en vloeren. In dergelijke situaties konden de meetresultaten alleen worden gebruikt om een zeer grof 3D-model te maken. Om meer gedetailleerde informatie te krijgen over de plaatsen die niet toegankelijk waren voor een 3D-scanner, werd daarom vaak gebruikgemaakt van video- en foto-opnames.
Meetdatasets werden eerder geïmporteerd in Faro Scene 5.5 en vervolgens overgebracht naar Trimble RealWorks 10.0 voor uiteindelijke verwerking. Dit proces duurde behoorlijk lang, aangezien de verwerking van de op deze manier gecreëerde puntenwolkbestanden veel rekenkracht vergde.
Point Cloud-bibliotheekbeheer
Bestandsgroottes zijn erg belangrijk bij gegevensbeheer. Tijdens het meetproces werden een groot aantal puntenwolken gecreëerd en het detail van deze bestanden bereikte 40 miljoen punten per kamer. Bestanden van deze omvang konden eenvoudigweg niet worden samengebracht. De eerste stap was het verminderen van het aantal punten met Trimble RealWorks. Toen het bestandsdetail met een orde van grootte werd verkleind, werd het mogelijk om deze wolken te combineren, die elk al ongeveer 3-4 miljoen punten bevatten.
Geoptimaliseerde en samengevoegde blokken van 20-30 miljoen punten werden bespaard met een resolutie van niet meer dan één punt per vierkante centimeter. Deze puntdichtheid was voldoende om een gedetailleerd model in ARCHICAD te maken.
Een enkel geoptimaliseerd puntenwolkbestand werd geëxporteerd in E57-formaat dat compatibel is met architectuursoftware. Zo kon het team van architecten direct overgaan tot het modelleren.
Het grootste deel van het model werd uitgevoerd in ARCHICAD 19. Tegelijkertijd speelde het gebruik van de GRAPHISOFT BIMcloud-oplossing, die een acceptabele snelheid van toegang tot bestanden van bijna overal ter wereld biedt, een belangrijke rol in het werk. Deze factor was erg belangrijk, omdat de omvang van het project groter was dan 50 GB.
Werken aan het model
Bij de analyse van het driedimensionale volume van het gebouw is in eerste instantie gebruik gemaakt van de oude maatplannen. Deze 2D-tekeningen zijn aanzienlijk verfijnd en verbeterd met puntenwolken.
Grote verschillen met oudere plattegronden waren van meet af aan duidelijk, met bijkomende complicaties bij het vergelijken van plattegronden met meerdere verdiepingen. In 1984 onderging het gebouw een gedeeltelijke verbouwing, waarbij enkele elementen zijn vervangen, bijvoorbeeld de stalen steunen van het ophangsysteem. De documentatie die voor deze reconstructie werd vrijgegeven, was erg handig bij het opnieuw creëren van een model van complexe ontwerpoplossingen, waarin er nogal dunne elementen waren die niet werden waargenomen door 3D-scanners. Hetzelfde gold voor beweegbare constructies zoals de stalen elementen van het podium, die tijdens de metingen werden gebruikt.
Bijna alle geometrie is gemaakt in de ARCHICAD-omgeving. Zeer complexe elementen zoals beelden werden gemodelleerd in toepassingen van derden en vervolgens in ARCHICAD geïmporteerd als driehoekige 3D-mazen. Deze elementen, die uit een groot aantal polygonen bestonden, werden pas in de laatste fase aan het model toegevoegd.
De grootste beperkingen voor de architecten waren de rekenkracht van computers, aangezien de grootte van de puntenwolkbestanden en het model een kleine invloed hadden op de prestaties. Om de grootte van het model te verkleinen en het gebruiksgemak te vergroten, was het erg belangrijk om de geneste bibliotheek te minimaliseren. Bij kleine projecten speelt de grootte van deze bibliotheek geen grote rol, maar in dit geval bevatte deze veel high-poly-elementen die de omvang van het project aanzienlijk vergrootten en als gevolg daarvan een overmatige belasting van computers veroorzaakten. Om de vloeiendheid van 2D-navigatie te verbeteren en de bestandsgrootte te verkleinen, zijn sommige elementen opgeslagen als objecten. Zo werd het mogelijk om een willekeurig aantal instanties van hetzelfde object in het model te plaatsen zonder nieuwe morphs of andere structurele elementen te creëren. Nog meer optimalisatie werd bereikt door 2D-objectsymbolen te vereenvoudigen. Deze beslissing had natuurlijk geen enkele invloed op de 3D-prestaties, aangezien het het aantal polygonen in het model niet verminderde. Dit probleem werd opgelost door laagcombinaties aan te passen, bijvoorbeeld door de weergave van decoratieve elementen en sculpturen tijdens 3D-navigatie uit te schakelen.
Vele uren werk en enorme inspanningen hebben geresulteerd in de creatie van een model dat iedereen kan bekijken op zijn mobiele apparaat. Gedetailleerde planning en stapsgewijze organisatie van het gehele werkproces speelden een belangrijke rol bij het behalen van succes.
Het is ook vermeldenswaard dat het alleen mogelijk werd om efficiënt te meten en een nauwkeurig model op basis daarvan te creëren dankzij het goed gecoördineerde werk en de bereidheid tot interactie tussen de Hongaarse Staatsopera en CÉH-medewerkers, die veel gezamenlijke inspanningen hebben geleverd om te behouden en reconstrueer dit prachtige architectonische monument.
Operahuismodel in BIMx Lab
Ondanks dat het ARCHICAD-model zoveel mogelijk is geoptimaliseerd, bevat het nog steeds zo'n 27,5 miljoen polygonen en ongeveer 29.000 BIM-elementen.
BIM-modellen van deze omvang zijn erg moeilijk te bekijken in de GRAPHISOFT BIMx mobiele app.
Maar de recentelijk gecreëerde BIMx Lab-technologie kan dergelijke taken perfect aan, waardoor u bijna elk aantal polygonen in ARCHICAD-modellen van elke complexiteit kunt verwerken!
Download de mobiele app BIMx Lab uit de Apple App Store.
Om de mogelijkheden van deze nieuwe technologie te evalueren, downloadt u het bouwmodel van de Hongaarse Staatsopera voor het BIMx Lab.
Over CÉH Inc
CÉH Planning, Developing and Consulting Inc. Is de leidende engineeringafdeling van de CÉH Group, een belangrijke speler op de Hongaarse ontwerp- en constructiemarkt. Met meer dan 25 jaar ervaring heeft CÉH uitgebreide ervaring opgebouwd in het ontwerpen, bouwen en exploiteren van gebouwen.
CÉH heeft specialisten in dienst van alle technische specialismen die met de bouwsector te maken hebben. CÉH telt ongeveer 80 medewerkers, 10 vestigingen en 150-200 aannemers.
De oppervlakte van de door CÉH uitgevoerde BIM-projecten bedraagt meer dan 150.000 m².
Architecten CÉH Inc. gebruiken ARCHICAD al meer dan 10 jaar in hun werk. CÉH bezit momenteel 26 licenties en gebruikt GRAPHISOFT BIMcloud. Dit project, uitgevoerd in ARCHICAD 19, bestond continu uit drie tot zeven architecten.
Over GRAPHISOFT
GRAPHISOFT® veroorzaakte een revolutie in de BIM-revolutie in 1984 met ARCHICAD®, de eerste CAD BIM-oplossing voor architecten in de branche. GRAPHISOFT blijft leider op de architecturale softwaremarkt met innovatieve producten zoals BIMcloud ™, 's werelds eerste real-time collaboratieve BIM-ontwerpoplossing, EcoDesigner ™,' s werelds eerste volledig geïntegreerde energiemodellering en energie-efficiëntiebeoordelingen van gebouwen, en BIMx® is de leidende mobiele applicatie voor de demonstratie en presentatie van BIM-modellen. GRAPHISOFT maakt sinds 2007 deel uit van de Nemetschek Group.
