Building Informatiοn Model (BIM) Development for Cultural Heritage Management

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία είναι αποτέλεσμα συνεργασίας δύο Πανεπιστημίων, του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου της Αθήνας (ΕΜΠ) και του Πολυτεχνείου του Μιλάνου (Politecnico di Milano - PoliMi). Συγκεκριμένα η συνεργασία πραγματοποιήθηκε μεταξύ του Εργαστηρίου Φωτογραμμετρίας (ΕΜΠ) και του Τμήματος Δομημένου Περιβάλλοντος Επιστήμης και τεχνολογίας (B.E.S.T. - PoliMi). Η πρακτική της εφαρμογή είναι μέρος του προγράμματος INTERREG (2007-2013) για την Ιταλία και την Ελβετία (INTERREG Italia - Svizerra) για την ανάπτυξη των περιοχών κοντά στα σύνορά τους. Το αντικείμενο ενδιαφέροντος είναι η Καθολική Εκκλησία Santa Maria στο χωριό Σκάρια, στην επαρχία του Κόμο (περιφέρεια Λομβαρδίας) στη Βόρεια Ιταλία. Οι εργασίες πεδίου για την συλλογή των δεδομένων έλαβαν χώρα κατά την περίοδο Μαρτίου – Απριλίου του 2012 και το πρώτο μέρος της επεξεργασίας των δεδομένων είχε ολοκληρωθεί στο Μιλάνο έως τον Ιούλιο του 2012. Τόσο η συλλογή όσο και η επεξεργασία των δεδομένων έγινε σε συνεργασία με ομάδα Αρχιτεκτόνων και Τοπογράφων Μηχανικών. Οι κύριοι στόχοι των εργασιών αυτών ήταν η παραγωγή σχεδίων τεκμηρίωσης της εκκλησίας, ορθοφωτογραφιών για τους θόλους της, και ακόμη η ανάπτυξη ενός Building Information Model (BIM). Με ελάχιστες εξαιρέσεις, όλες οι απαραίτητες εργασίες για την παραγωγή αυτών των προϊόντων ήταν αποτέλεσμα στενής συνεργασίας με την τελειόφοιτο Αρχιτέκτων Anna Raimondi, στο πλαίσιο του master της. Τα σχέδια της εκκλησίας βασίζονται σε νέφη σημείων προερχόμενα από σαρωτή laser, τα οποία υπέστησαν επεξεργασία με το λογισμικό Cloudworx® (Leica®) στο περιβάλλον του AutoCAD® (Autodesk®), εξάγοντας τομές και κατόψεις. Τα εν λόγω σχέδια και η γεωμετρική πληροφορία που περιέχουν χρησιμοποιήθηκαν ώστε να αναπτυχθεί το BIM για την εκκλησία. Για την παραγωγή των ορθοφωτογραφιών χρησιμοποιήθηκαν τα λογισμικά Photomodeler Scanner 2012®, Photogrammetric Lab Suite (LPS – Erdas®) και Image Master® (Topcon®), ενώ για τα ορθομωσαϊκά τα ArcMap® (ESRI®) και Photoshop CS5® (Adobe®).Για την παραγωγή επιφανειών από τα νέφη σημείων και τη απόδοση υφής στο μοντέλο χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό Geomagic Studio®(3D Systems®), ενώ για το ΒΙΜ επιλέχθηκε το Revit® 2013 (Autodesk®). Όλα τα δεδομένα της παρούσας Διπλωματικής είναι διαθέσιμα και στα δύο Πανεπιστήμια για μελλοντική χρήση και έρευνα.

This diploma thesis is the result of the collaboration of two Universities, the National Technical University of Athens (NTUA) and the Polytechnic University of Milan (Politecnico di Milano- PoliMi). In particular this collaboration was realized between the Laboratory of Photogrammetry (NTUA) and the Department of Building Environment Science & Technology (B.E.S.T -PoliMi). Its practical implementation is part of the INTERREG program (2007-2013) for Italy and Switzerland (INTERREG Italia-Svizerra) for the development of the regions near their borders. The object of interest is the Catholic Church of Santa Maria at Scaria in the Province of Como in Northern Italy.

The survey field works for the data acquisition took place during the period March-April of 2012 and the first part of the data processing was completed in Milan until July of 2012. Both data acquisition and processing were performed in collaboration with a group of Architects and Geomatics Engineers. The main objectives of these works were the production of documentation drawings for the church, orthophotos of its vault system, but also the development of a Building Information Modeling (BIM) for it. With few exceptions, all the necessary work for these products was the result of a close collaboration with the architect Anna Raimondi for her master thesis.

The drawings of the church are based on the laser scanner’s point clouds which were processed with Cloudworx®(Leica®) inside AutoCAD® (Autodesk®) by extracting sections and floor plans. These drawings and the geometric information that they contain, were used in order to develop the BIM model of the church.

For the production of the orthophotos Photomodeler Scanner 2012®, Photogrammetric Lab Suite (LPS – Erdas®) and Image Master® (Topcon®) were used, while for the orthomosaic ArcMap® (ESRI®) and Photoshop CS5® (Adobe®) were employed. In order to produce surfaces from the point cloud and create also a sample textured model, Geomagic Studio®(3D Systems®) was used, while for the BIM model Revit® 2013 (Autodesk®) was chosen.

All the data of this diploma thesis are at the disposal of both universities for further use and research.