Od skenování po 3D model. Jak se ve Valašském Meziříčí učí BIM v praxi?
Ve Valašském Meziříčí se letos v květnu poprvé uskutečnila soustředěná praxe studentů tamní střední průmyslové školy stavební jako součást projektu BIM akademie 2025. Cílem soustředěné praxe bylo vyzkoušet si týmovou spolupráci na konkrétní projektu zpracovávaném v CAD/BIM prostředí. Protože zadáním bylo zpracovat dokumentaci stávajícího stavu školy, bylo potřeba ji nejdříve zaměřit. Úkol jako šitý na míru týmu SCAN4BIM.
SCAN4BIM , 21. 8. 2025 / Advertorial
Zaměření v terénu
Kompletní zaměření školy proběhlo během jarních prázdnin na přelomu února a března během 4 dnů. Tým SCAN4BIM tvořili 3 osoby, přičemž jsme nasadili 2 terestrické skenery s přesností do 2 mm na 10 metrů. Naskenování exteriérů a interiérů objektu trvalo něco málo přes 70 hodin. Během tohoto času bylo pořízeno 1 500 stanovisek (včetně panoramatických snímků) o celkové velikosti více než 600 GB hrubých dat. Celková hrubá podlažní plocha objektu činila 12 437 m².
Zpracování dat v kanceláři
Pořízená hrubá data byla zpracována v software Leica Cyclone REGISTER 360 PLUS. Jednotlivá stanoviska byla pročištěna od artefaktů, v interiéru především od odrazů skel a zrcadel, v exteriérech pak od pohybujících se osob nebo vozidel. Současně bylo potřeba v desktopovém programu zkontrolovat předregistraci jednotlivých stanovisek z terénu, která probíhala pomocí tabletu a polní aplikace skeneru. Celková optimalizace a registrace mračen bodů probíhala v jediném souboru, a i při počtu 1500 stanovisek při dané konfiguraci počítače (13th Gen Intel(R) Core(TM) i7-13700, 2100 Mhz, RAM 96 GB, grafická karta NVIDIA GeForce RTX 3060, 12 GB) bylo zpracování mračen bodů bezproblémové a komfortní. Čas strávený zpracováním a optimalizací dat v kanceláři trval okolo 70 hodin. Celkově si příprava podkladů mračen bodů získaných 3D laserovým skenováním vyžádala při dané velikosti objektu časovou dotaci 140 hodin.
Výstupy
Pro zpracování dokumentace stávajícího stavu bylo požadovaným výstupem mračno bodů zpracované na principu 3P (Přesné, Probarvené, Pročištěné).
Přesné mračno bodů
Přesnost mračna bodů zajistila použitá technologie LiDAR terestrického skeneru, jehož přesnost činila 2 mm na 10 metrů. I když LiDAR technologie se nachází i v dalších zařízeních, například v mobilních telefonech nebo tabletech od firmy Apple nebo zařízeních primárně určených pro pořizování virtuálních prohlídek nemovitostí, jejich přesnost je výrazně nižší, udávaná v jednotkách či dokonce desítkách centimetrů na 10 metrů. Tyto přístroje proto nejsou pro přesné stavební zaměření vůbec vhodné.
Probarvené mračno bodů
Výchozím výstupem LiDAR technologie jsou jednotlivé body mračna, kdy každý jednotlivý bod nese kromě souřadnice X, Y, Z také informaci o intenzitě šedi, která vzniká na základě odrazivosti materiálu.
Informace o barvě každého bodu je získána z panoramatického snímku, který je pořízen společně se sběrem prostorových dat. U jednotlivých skenerů jsou pak v zásadě dvě možnosti, kdy k probarvení mračna dochází, zda-li již ve skeneru během sběru dat nebo až v postprodukci při zpracování dat v softwaru dodávaném se skenerem.
Pročištěné mračno bodů
Jak již bylo naznačeno v úvodu, bylo potřeba jednotlivá stanoviska pročistit od artefaktů. V interiérech především od odrazů skel a zrcadel, kdy vznikají tzv. země za zrcadly a tyto fiktivní dispozice by následně mohly mást zpracovatele a vést k chybám při zpracování dokumentace stávajícího stavu. V exteriérech je pak žádoucí odstranit artefakty v podobě pohybujících se osob nebo projíždějících vozidel.
Probarvení i pročištění mračna je vhodné i v případě, kdy chceme mračno bodů použít k prezentaci projektu například formou animovaného průletu.
Pozornému čtenáři nemohlo uniknout, že během zaměřování může skener kromě mračen bodů pořizovat také panoramatické snímky, které mohou být cenným podkladem při práci na zjednodušeném pasportu nebo dokumentaci stávajícího stavu. Panoramatické fotografie lze uspořádat do tzv. virtuální prohlídky. Virtuální prohlídky kombinované s mračny bodů ve formátu LGSX lze otevřít v prohlížeči Leica TruView. Vzhledem ke skutečnosti, že je aplikace Leica TruView dostupná pouze pro platformu Windows, jako alternativa pro Virtuální prohlídky na jiných platformách operačních systémů se může jevit některá z dostupných webových aplikací, například CloudPano nebo Panoee.
Ukázka virtuální prohlídky náměstí ve Valašském Meziříčí v aplikaci CloudPano.
Vraťme se ale k mračnům bodů a jejich finálním výstupům, které budeme potřebovat jako podklad pro zpracování 3D/BIM modelu, ze kterého budeme následně generovat 2D dokumentaci stávajícího stavu.
Výstupních formátů mračen bodů existuje hned několik. Například .LAS, .LAZ, .XYZ, .RCP nebo .E57. V případě 3D/BIM softwaru v rámci BIM akademie budeme potřebovat formát e57, se kterým umí pracovat Archicad, kde je omezení velikosti jednoho souboru mračna bodů 280 milionů bodů, což řečí velikosti souboru představuje cca 4,97 GB.
Po pročištění a optimalizaci všech stanovisek bylo vyexportováno finální mračno bodů. Během finální optimalizace algoritmy software odstraní duplikující se body a podle nastavení parametru naředění se redukuje výsledná velikost mračen bodů.
Mračno bodů exteriéru celé budovy včetně interiérů v neredukovaném rozlišení obsahovalo 817+ milionů bodů o velikosti souboru 15,6 GB. Nastavením parametru naředění na 10, 20, případně 50 mm se velikost mračna výrazně zmenšila a výrazně lépe se s ním pracovalo.
Založení projektu
Pro úspěšné zpracování celého projektu je vždy zásadní jeho založení. Správným strategickým založením projektu si můžeme usnadnit další fáze zpracování projektu, a naopak! Zvláště, pokud pracujete v týmu, kde je každá chyba umocněna jeho velikostí. Pro zkušené lektory – dlouholeté uživatele Archicadu nebylo však založení projektu zásadním problémem.
Vzhledem k celkovému počtu 28 účastníků soustředěné praxe bylo nutné studenty rozdělit. V tomto případě na 4 týmy po 7 lidech. Mezi 4 týmy lektoři rozdělili projekt podle logických dílčích částí. Lektoři workshopu současně pro práci na 3D/BIM modelu zvolili práci v týmu pomocí Teamworku Archicadu v kombinaci s moduly, které umožnily pracovat nezávisle, a přesto společně na jednotlivých dílčích modelech. Moduly coby teamworkové soubory byly volány do hlavního celkového modelu Archicadu, ve kterém vedoucí týmů i lektoři kontrolovali návaznosti svých modelů na navazující modely. Z celkového souboru byla současně exportovaná celková projektová dokumentace stávajícího stavu (půdorysy, řezy, pohledy).
Více k tématu
Hlavní teamworkový soubor – celkový 3D/BIM model: SPSstavVM_ac28-EDU.pln a jím volané dílčí moduly do hlavního souboru:
SPSstavVM_Modul1_Hlavni schodiste.pln
SPSstavVM_Modul2_Suteren.pln
SPSstavVM_Modul3_Ucebny blok 2.pln
SPSstavVM_Modul4_Ucebny blok 1.pln
SPSstavVM_Modul5_Internat, kuchyne, skolni jidelna.pln
SPSstavVM_Modul6_Vstup, satny, vedeni skoly.pln
SPSstavVM_Modul7_garaze, dilny.pln
SPSstavVM_Modul8_byt skolnika.pln
SPSstavVM_Modul9_telocvicna, satny.pln
S takto strukturovaným projektem souvisí i podklady mračen bodů. Rovněž celkové mračno bodů bylo nutné rozdělit na výřezy jednotlivých částí budov. Při rozlišení mračna bodů na 15 mm je celková velikost mračen bodů 6.07 GB což je setina prvotních strašidelně vypadajících 600 GB surových dat.
b01_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_01.e57 272.76 MB
b02_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_02.e57 385.89 MB
b03_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_03.e57 1.17 GB
b04_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_04.e57 823.84 MB
b05_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_05.e57 585.2 MB
b06_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_06.e57 518.51 MB
b07_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_07.e57 234.13 MB
b08_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_08.e57 297.83 MB
b09_250226_SPSStav-ValMez_15mm_budova_09.e57 520.25 MB
b10_250226_SPSStav-ValMez_15mm_pozemek-skoly.e57 1.35 GB
Práce na projektu
Vlastním pracím na projektu dokumentace stávajícího stavu předcházelo definování požadavků na model a na informace, které definovali z pozice manažera BIM lektoři workshopu. Vznikl tzv. zjednodušený BEP, který definoval zásadní pravidla především pro tvorbu modelu. Současně lektoři z pozice zadavatele projektu definovali základní požadavky na informace. Vše bylo definováno v nezbytně nutném rozsahu tak, aby požadavky byly splnitelné i pro tým mladých kolegů, kteří se s modelováním na principech metody BIM postupně seznamovali.
Požadavky na model
- Úrovní podlaží v Archicadu = převládající úroveň čisté podlahy
- Jednotlivé prvky modelu vytvářet zvlášť v každém podlaží, do kterého prostorově náleží; výjimku tvoří pouze stropní desky, které se modelují v podlaží, ve kterých se po nich chodí.
- Stěny a desky se modelují agregovaně (v celé tloušťce konstrukce; bez sendvičových konstrukcí)
- Stěny a sloupy se modelují s vazbou na domovské a horní podlaží, na celou konstrukční výšku.
- Referenční čára obvodové stěny je na vnějším líci; všechny stěny musí mít referenční čáry napojené (vyčištěné průniky).
- Referenční rovina desky je na horním povrchu.
- Veškeré konstrukce se modelují v jednotném stavebním materiálu: OBECNÉ – HRUBÉ STAVEBNÍ KONSTRUKCE, výjimkou mohou být pouze ryze ocelové nebo dřevěné prvky (např. krov), které budou mít definovaný příslušný stavební materiál
- Výškové umístění oken a dveří je nastaveno na úroveň parapetu/prahu vztaženého k domovskému podlaží.
- Nebudou se přidávat žádné atributy, výjimku mohou tvořit pouze vlastní profily trámů (zdí, sloupů) - nutno řešit vhodné pojmenování.
- Obecná přesnost modelu vůči pointcloud je definována: pro svislé konstrukce 15 mm (délka a vzdálenost) pro vodorovné konstrukce 30 mm (tloušťka) - přednost má horní referenční povrch
- Veškeré rozměry definovat na celé cm, tedy se zaokrouhlením na 10 mm
- Nutno dodržovat rovnoběžnost (i zdánlivou) pro protilehlé povrchy prvků, upřednostňovat rovnoběžnost sousedních prvků (příček) - model je možné idealizovat, pokud odchylka nepřesáhne 40 mm na 10 metrů.
Požadavky na informace
- Všechny prvky budou klasifikovány v klasifikačním systému ARCHICAD klasifikace - v. 2.0
- U všech konstrukčních prvků budou nastaveny Funkce konstrukce (Nosné prvky / nenosné prvky) a Umístění (Exteriér / Interiér).
Na základě definovaného zjednodušeného plánu realizace BIM jednotlivé týmy zpracovali všech 9 částí objektu střední školy. Díky definovanému, byť zjednodušenému standardu bylo dosaženo kompaktního výsledku v podobě 3D/BIM modelu školy, ze kterého bylo následně možné generovat 2D dokumentaci stávajícího stavu.
Závěr
Přes relativně velký projekční tým čítající 28 projektantů se díky zkušenostem vedoucích lektorů, kteří v úvodu zvolili správnou strategii 3D/BIM modelování s využitím nástroje Teamwork pro týmovou práci v Archicadu a rozdělili areál školy do několika dílčích částí - modulů Archicadu podařilo dosáhnout zamýšleného záměru. Vhodným nastavením pravidel spolupráce bylo dosaženo efektivního využití pracovní kapacity projekčního ateliéru. Díky nastavené spolupráci v podobě zjednodušeného plánu realizace BIM bylo dosaženo kompaktního výsledku. Celý projekt lze hodnotit pozitivně. A nezbývá než věřit, že si soustředěnou praxi užili nejen lektoři ale i studenti, kteří se na čtrnáct dní stali projektanty simulovaného projekčního ateliéru, aby si vyzkoušeli týmovou spolupráci na principech metody informačního modelování staveb (BIM).
