CC BY
16УДК 004.42: 692.44
ПРИМЕНЕНИЕ БИБЛИОТЕКИ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ GEODOME ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ КУПОЛОВ В ИНФОРМАЦИОННОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ЗДАНИЙ
Лахов 1 А. Я., Лахов 2 К. А.
1 Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, Нижний Новгород, Ильинская ул., 65, [email protected] 2 Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского, Нижний Новгород, просп. Гагарина, 23, корп. 1, [email protected]
Аннотация. Представлено описание концепции технологии информационного моделирования зданий (ТИМ). ТИМ применяется на стадиях виртуального моделирования зданий, строительства и эксплуатации. Если новый строительный объект размещается в существующей исторической застройке, то возникает проблема соблюдения баланса новой и исторической архитектуры. Для решения этой проблемы предлагается решить задачу создания виртуального параметрического проекта нового сооружения, задачу создания 3D модели исторической застройки и задачу визуализации новой архитектурной среды и нового здания или сооружения. Приведено описание библиотеки параметрических объектов геодезических куполов и оболочек GeoDome Library, написанной на языке программирования GDL, встроенном в ArchiCAD. Данная библиотека включает одноконтурные и двухконтурные геодезические купола и оболочки. Приведено описание методики 3D реконструкции исторических зданий, включающей изучение объекта и фотосъемку, обработку изображений, фотограмметрию и 3D моделирование в трехмерном редакторе 3DS Max. Разработана программа StereoViewer визуализации геометрических моделей зданий или сооружений в X формате, основанная на системе трехмерной графики DirectX и языке программирования Visual C++. В качестве примера, приведено описание применения данного подхода к вопросам добавления к ансамблю Нижегородской ярмарки новых выставочных павильонов с перекрытиями в виде геодезических одноконтурных куполов. Разработан проект павильона с параметрическим объектом геодезического купола в ArchiCAD. Выполнена реконструкция архитектурного ансамбля Нижегородской ярмарки в 3DS Max с добавлением новых павильонов. Выполнена визуализация новой архитектурной среды для принятия решения о целесообразности предлагаемых изменений. Выполнена визуализация нового павильона с геодезическим куполом в программе, поддерживающей стереорежим (метод анаглифов).
Ключевые слова: технология информационного моделирования зданий, библиотека параметрических объектов геодезических куполов, 3D реконструкция исторических зданий, визуализация новой архитектурной среды, стереовизуализация нового здания.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время, согласно нормативным документам, подход ТИМ (технологии информационного моделирования) должен использоваться на всех этапах строительства [1]. ТИМ (BIM - building information modeling) основан на параметрическом моделировании зданий и сооружений, моделировании всех подсистем здания и учете фактора времени. BIM применяется на стадиях виртуального моделирования здания, строительства и эксплуатации. BIM можно применять как для нового строительства, так и для исторических зданий. В случае, когда новый строительный объект размещается в существующей застройке, включающей объекты культурного наследия, возникает проблема соблюдения баланса традиционной и новой архитектуры. Необходимо проанализировать предлагаемые изменения и принять правильное решение.
Для решения данной проблемы необходимо решить задачу создания виртуального проекта нового здания или сооружения, задачу создания трехмерной модели исторической застройки и визуализации новой архитектурной среды, задачу стереовизуализации архитектурных объектов. Для решения первой задачи можно использовать библиотеки параметрических объектов. Например,
для геодезических оболочек [2] разработана библиотека GeoDome, написанная на языке программирования GDL, встроенном в ArchiCAD. Для решения второй задачи можно использовать методы фотограмметрии, обследования объектов культурного наследия, в результате получаются их трехмерные модели. Для решения третьей задачи можно использовать систему трехмерной графики DirectX и методы визуализации.
АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ
Рассмотрению отдельных аспектов указанной проблемы посвящено много работ. Их можно разделить на четыре группы: работы по информационному моделированию зданий (BIM), работы по библиотекам параметрических объектов, работы по методам обследования объектов культурного наследия и работы по визуализации.
К первой группе относится работа Eastman C. [3] в которой говорится, что в BIM объекты описываются через параметры, некоторые из которых задаются пользователем, а другие задаются положением относительно других объектов. Визуализация объектов достигается через 2D и 3D виды, планы, сечения. В работе Boeykens S. И др. [4] указывается, что BIM использует семантику представления зданий и их элементов в виртуальной
среде. В работе Tse T.K. и др. [5] описывается программа ArchiCAD - приложение для архитектурного проектирования, построенное на BIM концепции. Моделирование объектов может быть выполнено с использованием стандартных конструктивных элементов и пользовательских параметрических объектов, написанных на языке программирования GDL. В работе C. Bianchini и др. [6] говорится, что BIM направление применяется для новых зданий, когда стандартизация является одним из основных требований проекта. За счет этого удается достичь существенной экономии. Также BIM может применяться для существующих зданий, как средство их представления.
Ко второму направлению относится работа A. K. Almaimani и др. [7] в которой описывается библиотека объектов традиционной архитектуры HIACs (Autodesk Revit), которая открывает для архитекторов и проектировщиков возможности анализировать различные решения и путем итераций позволяет получить наилучшее решение. В работе Murphy M. И др. [8] говорится о библиотеке HBIM (библиотека информационного моделирования исторических зданий),
разработанной для ArchiCAD. Параметрические объекты, представляющие архитектурные элементы, написаны на языке GDL. Виды архитектурных элементов основаны на исторических источниках. В процессе обследования исторических зданий методами лазерного сканирования получают облака точек и цифровые фотографии, далее выполняется картирование объектов и создаются 3D модели зданий с материалами. В работе Kovacic. I. и др. [9] констатируется, что технология BIM (building information modeling) обеспечивает интеграцию программных средств визуализации и проектирования конструкций. При этом разрабатывают и используют библиотеки параметрических объектов для CAD систем.
К третьей группе относится работа M. E. Dos и др. [10] в которой описывается документирование исторических монументов, которое может сформировать основу для их реставрации. Обследование традиционными методами дорого и требует много времени. В настоящее время может быть использовано фотограмметрия с крупным планом (получение фотографий с помощью камер смартфонов). В работе A. Miceli и др. [11] говорится, что в процессе создания документации об объекте культурного наследия его представляют в цифровой форме. Разработан методологический подход, состоящий из следующих этапов: 1) обследование объекта и дискретизация данных, 2) семантический анализ, 3) применение в информационной базе данных. Продемонстрировано применение данного подхода для Palazzio Centrale университета Павии (Италия). В работе A.N. Andres и др. [12] приводится описание технологий и средств, применяемых для создания виртуальных моделей объектов культурного наследия. Эти модели необходимы для реконструкции, сохранения и восстановления
архитектурных памятников. Фотограмметрия, лазерное сканирование и генерация параметрических объектов, обеспечивают получение информации о зданиях. Продемонстрировано применение этих технологий при обследовании Великих Ворот Антиоха в Алеппо (Сирия). При применении фотограмметрии выполняли этапы: исправления исходных данных, восстановления и ортопроецирования. При применении лазерного сканирования получали данные о внутреннем виде объекта. При генерации 3D модели выполняли триангуляцию, сегментацию поверхности и получение параметрической модели. В работе A. Koutsoudis и др. [13] говорится о 3D реконструкции небольшой части города Ксанту (Греция), в качестве средств реализации использовались некоммерческие программные средства 3D графики с целью получения реалистичных виртуальных экскурсий для продвижения туризма. При разработке 3D модели выполняли следующие этапы: 1) обследование объектов культурного наследия и фотосъемка (обычные цифровые камеры), 2) обработка изображений, 3) фотограмметрия и 3D реконструкция (3D модели в VRML формате), 4) приспособление данных к веб-среде (сжатие текстур, представленных в JPEG и PNG форматах).
К четвертому направлению относится работа T. Hilfert и др. [14] в которой предлагается использовать технологии виртуальной реальности для оценки всех аспектов сложных моделей. Предлагается применять шлемы виртуальной реальности для инженерных приложений и BIM модели для создания виртуальной сцены. В работе Edwards G. и др. [15] предлагается применять игровой движок для поддержки пользователей в процессе BIM проектирования (Autodesk Revit и Unity game engine). В работе H. Jadidi и др. [16] говорится о визуализации данных со строительной площадки, которая может повысить эффективность строительства при сравнении визуализации объектов на строительной площадке и проектных данных. В работе В работе K. Crolla [17] говорится об использовании визуализации павильона свободной формы с помощью программного обеспечения McNeel's Rinoceros и плагина Grasshopers. Павильон является примером легкой сетчатой конструкции с пролетом 30 м.
МЕТОД ВИРТУАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
Для разработки виртуального проекта нового сооружения, включающего геодезические купола, предлагается использовать библиотеку
параметрических объектов GeoDome Library[18]. Эта библиотека написана на языке программирования GDL, встроенном в ArchiCAD. Она включает одноконтурные и двухконтурные геодезические оболочки. В библиотеке представлены пластинчатые одноконтурные оболочки с пластинами треугольной,
четырехугольной, пятиугольной и шестиугольной формы. Двухконтурные пирамидальные оболочки имеют пирамиды с треугольным, четырехугольным, пятиугольным и шестиугольным основанием. При этом второй контур представляется стержневой структурой. Необходимо создать проект в ArchiCAD, сформировать его из стандартных конструктивных элементов и добавить в него перекрытие в виде геодезического купола.
Для создания модели исторической застройки, в которую предлагается добавить новое сооружение, необходимо выполнить обследование
существующих зданий (методами фотограмметрии: 1) обследование и фотосъемка (обычные цифровые камеры), 2) обработка изображений), выполнить их моделирование в 3D редакторе 3DS Max (3D модели в max формате) и добавить в модель застройки 3D модель нового сооружения, сохраненной в ArchiCAD во внешний 3D формат.
Для решения задачи визуализации новой архитектурного объекта предлагается использовать систему трехмерной графики DirectX, язык программирования Visual C++, программу просмотрщик 3D моделей в X формате. Программа StereoViewer 3.1 выполняет визуализацию модели нового сооружения, включающего геодезический купол в 3D виде, позволяет вращать, масштабировать модель и сохранять изображение модели, выполняет визуализацию модели выбранного варианта купола в стерео-режиме (метод анаглифов).
РЕАЛИЗАЦИЯ МЕТОДА И РЕУЛЬТАТЫ
Библиотечные объекты, реализующие одноконтурные и двухконтурные геодезические купола, написаны на языке GDL. Они позволяют формировать геометрические модели геодезических куполов. Объединив имеющиеся библиотечные объекты в библиотеку, получим БД библиотечных объектов ArchiCAD геодезических куполов. БД GeoDome имеет иерархический тип, в которой представлены объекты типа предок и потомок.
БД GeoDome реализована в виде библиотеки ArchiCAD. Эта библиотека представляет собой набор папок и внешних файлов, которые можно использовать в проектах. Библиотечные элементы содержат геометрические модели геодезических оболочек. Элементы библиотеки являются GDL -объектами. Они могут добавляться в проект с
использованием специального инструмента Объект. Для библиотеки GeoDome создан файл библиотечного контейнера LibraryGeoDome3.0.lcf. Библиотечные контейнеры содержат целые библиотеки с их структурой.
В библиотеке представлены в виде библиотечных объектов ArchiCAD следующие классы на основе икосаэдра: I1; 3, I1; 4, I1; 5, I1; 6, I1; 6,4, I2; P3, I2; P4, I2; P5, I2; P6, I2; 3, I2; 4, I2; 5, I2; 6, I2; 6,4, I1; P3, I1; P4, I1; P5, I1; P6. Где используется следующая нотация: DN;{M|PM}, D -тип многогранника (I - икосаэдр), N - количество контуров (I1 - одноконтурный, I2 - двухконтурный), M - количество сторон многоугольника (3 -треугольный, 4- четырехугольный, 5 -пятиугольный, 6 - шестиугольный), P - признак наличия пирамиды (P3 - треугольное основание, P4-четырехугольное основание, P5 - пятиугольное основание, P6 - шестиугольное основание).
БД GeoDome имеет открытую архитектуру, то есть допускает дополнение новыми классами геодезических оболочек. Перед включением в БД библиотечных объектов, реализующих новые классы геодезических оболочек необходимо выполнить их проверку. Процесс дополнения БД геодезических куполов должен включать следующие действия: создание в ArchiCAD нового 3D объекта на основе нового повторно используемого компонента, сохранение объекта в VRML, устранение ошибок в геометрических моделях объектов.
Разработав проект с геодезическим куполом можно представить его в 3D окне. При этом можно использовать аксонометрические и перспективные проекции объектов, нанесение штриховок и рисунков текстур на поверхности объектов в 3D изображении. Можно выполнить построение фотоизображений, нанесение рисунков текстур на фотоизображениях, так же можно создавать видеоролики.
Для решения первой задачи в ArchiCAD был разработан проект выставочного павильона с перекрытием в виде геодезического купола с использованием параметрического объекта класса I1; 6 (одноконтурный с шестиугольными пластинами). Внешний вид павильона представлен на Рис. 1.
Рис. 1. Визуализация павильона с геодезическим куполом в Archicad. Fig. 1. Visualization of a pavilion with a geodesic dome in Archicad.
Таблица 1. - Состав БД GeoDome Table 1. The contents of the GeoDome database
Номер
Одноконтурные
Описание
Изображение
Двухконтурные
Описание
Изображение
Класс I1;3 плоские треугольники
Класс 12:3 -внутренний 2 контур
Класс I1;4 плоские четырехугольники
Класс I2;4 -внутренний 2 контур
Класс I1;5 плоские пятиугольники
Класс I2;5 внутренний 2 контур
Класс I1;6 плоские шестиугольники
Класс I2;6 -внутренний 2 контур
Класс I1;P3 трехгранные пирамиды
Класс I2;P3 -внешний 2 контур
Класс I1;P4 - четырехгранные пирамиды
Класс I2;P4 -внешний 2 контур
Класс I1;P5 -пятигранные пирамиды
Класс I2;P5 -внешний 2 контур
Класс I1;P6 шестигранные пирамиды
Класс I2;P6 -внешний 2 контур
1
2
3
4
5
6
7
8
Далее решалась вторая задача - разработка 3D модели архитектурного ансамбля Нижегородской ярмарки, на территории которой предлагается разместить павильоны с использованием геодезических куполов в качестве перекрытий.
Макарьевская ярмарка была переведена из Макарьева в Нижний Новгород в 1816 году. Тогда же на левом берегу Оки развернулось строительство основных ярмарочных сооружений. Проект ярмарки был разработан архитектором А. Бетанкуром. Для создания трехмерной модели ансамбля нужно было определить координаты углов каждого строения относительно координат XY. Для этого использовалась карта бесплатного приложения ДубльГИС и 3 Ds Max. Получили текстуру с картой.
Далее запустили 3Ds Max и рисовали в нем плоскость с размерами моделируемого ансамбля. Накладывали на плоскость текстуру и обводили сплайнами контуры зданий. Далее переходили на вкладку Modify, в Selection выбирали Vertex (вершины), выбрав каждую из вершин можно определить ее координаты относительно осей XY. Далее выполняли фотографирование фасадов здания Нижегородской ярмарки. Одна из фотографий главного фасада здания Нижегородской ярмарки приведена на Рис. 2. Далее выполняли обработку полученных изображений (исправление исходных данных, восстановление и ортопроецирование).
Рис. 2. Фотография главного фасада здания Нижегородской ярмарки. Fig. 2. Photo of the main facade of the building of the Nizhny Novgorod Fair.
Далее выполняли моделирование зданий архитектурного ансамбля. Например, для главного здания выполнялось следующее. Создавался примитив Box, нужных размеров, он конвертировался в Editable Poly. Создавались на объекте дополнительные полигоны, путем разбиения ребрами. Полигоны должны находиться в тех местах, где будут располагаться: оконные и дверные проемы, карнизы, различные углубления или выступы. Далее выделялись нужные полигоны и функциями Extrude или Bevel выдавливались на определенное расстояние. По бокам окон этажа ставились цилиндры небольшой высоты и радиуса, конвертировались в Editable Poly. Выделялись 2 полигона основания и также выдавливались
Bevel'ом в разные стороны. В результате получалась колонна. Эта колонна замыкалась с двух сторон боксами, украшенными с помощью работы с Poly. Далее колонны копировались и расставлялись у каждого окна. Далее, добавлялись элементы архитектурного декора, сделанные аналогично. С помощью данных методов моделировались и остальные части Нижегородской ярмарки.
Далее выполнялось моделирование ландшафта и окружающих объектов. Затем было выполнено добавление в модель застройки 3D модели новых выставочных павильонов с перекрытиями в виде одноконтурных геодезических куполов, созданные в ArchiCAD и сохраненные во внешнем 3D формате.
Рис. 3. Визуализация ансамбля Нижегородской ярмарки с новыми выставочными павильонами. Fig. 3. Visualization of the ensemble of the Nizhny Novgorod Fair with new exhibition pavilions.
Для разработки программы визуализации StereoViewer v3.1 использовалась система разработки Visual Studio и система трехмерной компьютерной графики DirectX [19]. Создавалось Direct3D устройство, которое необходимо для вывода изображения на экран. Он является представлением графической платы. Далее выполняется создание камеры, загружаются 3D модели из файлов X формата, инициализируется освещение, создаются матрицы сцены и матрицы преобразований.
Процесс визуализации 3D сцен может быть выполнен в 2 режимах (3D и стереорежим). В первом случае для визуализации используется непрограммируемый графический конвейер, который состоит из следующих этапов: выполнение преобразований вершин, связывание вершин и получение полигонов, текстурирование и использование материалов, растеризация. Процесс визуализации 3D сцен начинается вызовом метода BeginScene(). Далее идет рисование методом DrawMesh(). Далее идет метод EndScene(), который завершает сцену.
Во втором случае, используется программируемый графический конвейер, при использовании которого применяют программы шейдеров. Шейдеры - это программы на языке HLSL (high-level shading language) для DirectX, с
помощью которых можно моделировать различные материалы, цветовые эффекты, огонь, дым, туман, воду, тени. На этапе преобразований вершин используют Vertex Shaders, а на этапе растеризации Pixel Shaders [20].
Данная программа способна отображать 3D модель X формата в 3D режиме и стерео-режиме (метод анаглифов red-cyan), устанавливать величину стереобазиса, открывать 3D модели, представленные в X формате, сохранять изображения 3D моделей в bmp формате, выполнять перемещение камеры (вперед - назад), выполнять повороты 3D модели. Например, на Рис. 4. представлен новый торговый павильон Нижегородской ярмарки с использованием геодезического купола в стерео-режиме.
Для конвертирования разработанной 3D модели в X формат, понятный для программы просмотрщика использовалась программа Deep Exploration компании Right Hemisphere. Сначала требуется экспортировать модель из 3Ds Max^ в понятный для Deep Exploration формат 3ds, затем выполнить экспорт в X формат.
Выполнив визуализацию архитектурного ансамбля, совмещающего историческую застройку и новые сооружения, можно принять обоснованное решение о возможности обновления архитектурной среды.
Рис. 4. Новый торговый павильон Нижегородской ярмарки с использованием геодезического купола. Fig. 4. New trade pavilion of the Nizhny Novgorod Fair using a geodesic dome.
ВЫВОДЫ
Таким образом, решена задача создания виртуального проекта нового здания или сооружения с использованием библиотеки параметрических объектов геодезических оболочек GeoDome, написанной на языке программирования GDL, встроенном в ArchiCAD. Разработан проект в CAD системе ArchiCAD новых выставочных павильонов с использованием в качестве перекрытий геодезических куполов. Решена задача создания трехмерной модели исторической застройки, включающей исторические здания с использованием методов фотограмметрии и 3D реконструкции в трехмерном редакторе. Решена задача визуализации новой архитектурной среды, включающей как историческую застройку, так новые здания и сооружения с использованием методов визуализации трехмерного редактора и дополнительной программы - просмотрщика 3D моделей. С использованием данной методики можно эффективно решить проблему размещения нового строительного объекта в существующей застройке, включающей объекты культурного наследия. Для этого применяются технологии информационного моделирования зданий (ТИМ), которые можно использовать как для нового строительства, так и для исторических зданий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. G.G. Kashevarova, A.E. Semina, S.V. Maksimova. Intelligent and digital technologies in the construction objects technical diagnostics. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 17(2) 22-33 (2021) DOI:10.22337/2587-9618-2021-17-2-22-33.
2. Кашина И.В., Шульга Д. А. Применение концепции "город под куполом" в градостроительных целях, при проектировании большепролетных зданий и сооружений. Строительство и техногенная безопасность. № 12(64) - 2018 С. 17-22.
3. Eastman, C., 2007. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modelling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors, first ed. Wiley, New Jersey.
4. Boeykens, S., Santana Quintero, M., Neuckermans, H., 2008. Improving architectural design analysis using 3D modelling and visualization techniques. In: Ioannides, A.A. M., Georgopoulos, A., Kalisperis, L. (Eds.), VSMM 2008, Digital Heritage -Proceedings of the 14th International Conference on Virtual Systems and Multimedia, (On CDROM).
5. Tse, T.K., Wong, K.A., Wong, K.F., 2005. The utilisation of building information models in nD modelling: a study of data interfacing and adoption barriers. Journal of Information Technology in Construction, ITcon 10, Special Issue From 3D to nD modelling, pp. 85-110.
6. C. Bianchini, C. Inglese, A. Ippolito. The role of BIM (Building Information Modeling) for representation and managing of built and historic
artifacts. DISEGNARECON volume 9 / n.16 - giugno 2016 http://disegnarecon.univaq.it.
7. A. K. Almaimani, N. O. Nawari BIM-Driven components library for Islamic Facilities (BIM-IF). Visualization in Engineering (2017) 5:6 pp.1 -12.
8. M. Murphy, E. McGovern, S. Pavia. Historic Building Information Modelling - Adding intelligence to laser and image based surveys of European classical architecture. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 76 (2013) 89-102. dx.doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2012.11.006.
9. Kovacic. I, Oberwinter,.L, Müller. C, Achammer. C. (2013). The "BIM-sustain"experiment -simulation of BIM-supported multi-disciplinary design.Visualization in Engineering, 1, 13. pp. 1-11.
10. M. E. Dos, A. Y. Yigit, M. Uysal. Documenting historical monuments using smartphones: a case study of Fakih Dede Tomb, Konya. Mersin Photogrammetry Journal - 2021; 3(2); 53-60 DOI: 10.53093/mephoj.1026039.
11. A. Miceli, M. Morandotti, S. Parrinello. 3D survey and semantic analysis for the documentation of built heritage. The case study of Palazzo Centrale of Pavia University. VITRUVIO - International Journal of Architectural Technology and Sustainability • June 2020 64-81 DOI: 10.4995/vitruvio-ijats.2020.13634.
12. A. N. Andres, F. B. Pozuelo. Evolution of the architectural and heritage representation. Landscape and Urban Planning 91 (2009) 105-112. doi:10.1016/j .landurbplan.2008.12.006.
13. A. Koutsoudis, F. Arnaoutoglou, C. Chamzas. On 3D reconstruction of the old city of Xanthi. A minimum budget approach to virtual touring based on photogrammetry. Journal of Cultural Heritage 8 (2007) 26-31 doi:10.1016/j.culher.2006.08.003.
14. Hilfert T., König M. Low-cost virtual reality environment for engineering and construction. Visualization in Engineering (2016) 4:2 - pp. 1-18.
15. Edwards. G., Li. H., Wang. B. (2015). BIM based collaborative and interactive design process using computer game engine for general end-users. Visualization in Engineering, 3:4 pp. 1-17.
16. Jadidi H., Ravanshadnia M., Hosseinalipour M., Rahmani F. Step-by-step construction site photography procedure to enhance the efficiency of as-built data visualization: a case study. Visualization in Engineering (2015) 3:3 - pp. 1-12.
17. Crolla K. Building indeterminacy modelling -the 'ZCB Bamboo Pavilion' as a case study on nonstandard construction from natural materials. Visualization in Engineering (2017) 5:15 - pp.1-12.
18. Лахов А. Я., Лахов К. А. Трансляция геометрических моделей одноконтурных геодезических куполов из ArchiCAD в нейтральный STEP формат. Строительство и техногенная безопасность №21(73) - 2021. С. 107-114. DOI: 10.37279/2413-1873-2021-21-107-114.
19. Фленов М.Е. DirectX и C++. Искусство программирования. - СПб.: БХВ-Петербург, 2006. -
384 с.
20. Горнаков С.Г. Инструментальные средства программирования и отладки шейдеров в DirectX и OpenGL. - СПб.:БХВ-Петербург, 2005. - 256 с.
REFERENCES
1. G.G. Kashevarova, A.E. Semina, S.V. Maksimova. Intelligent and digital technologies in the construction objects technical diagnostics. International Journal for Computational Civil and Structural Engineering, 17(2) 22-33 (2021) DOI:10.22337/2587-9618-2021-17-2-22-33.
2. Kashina I.V., Shul'ga D. A. Primenenie koncepcii "gorod pod kupolom" v gradostroitel'nyh celyah, pri proektirovanii bol'sheproletnyh zdanij i sooruzhenij.[ Application of the "city under a dome" concept for urban planning purposes, in the design of large-span buildings and structures] Stroitel'stvo i tekhnogennaya bezopasnost' [Construction and industrial safety] № 12(64) - 2018 pp. 17-22. (In Russian).
3. Eastman, C., 2007. BIM Handbook: A Guide to Building Information Modelling for Owners, Managers, Designers, Engineers and Contractors, first ed. Wiley, New Jersey.
4. Boeykens, S., Santana Quintero, M., Neuckermans, H., 2008. Improving architectural design analysis using 3D modelling and visualization techniques. In: Ioannides, A.A. M., Georgopoulos, A., Kalisperis, L. (Eds.), VSMM 2008, Digital Heritage -Proceedings of the 14th International Conference on Virtual Systems and Multimedia, (On CDROM).
5. Tse, T.K., Wong, K.A., Wong, K.F., 2005. The utilisation of building information models in nD modelling: a study of data interfacing and adoption barriers. Journal of Information Technology in Construction, ITcon 10, Special Issue From 3D to nD modelling, pp. 85-110.
6. C. Bianchini, C. Inglese, A. Ippolito. The role of BIM (Building Information Modeling) for representation and managing of built and historic artifacts. DISEGNARECON volume 9 / n.16 - giugno 2016 http://disegnarecon.univaq.it.
7. A. K. Almaimani, N. O. Nawari BIM-Driven components library for Islamic Facilities (BIM-IF). Visualization in Engineering (2017) 5:6 pp.1 -12.
8. M. Murphy, E. McGovern, S. Pavia. Historic Building Information Modelling - Adding intelligence to laser and image based surveys of European classical architecture. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing 76 (2013) 89-102. dx.doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2012.11.006.
9. Kovacic. I, Oberwinter,.L, Müller. C, Achammer. C. (2013). The "BIM-sustain"experiment -simulation of BIM-supported multi-disciplinary design.Visualization in Engineering, 1, 13. pp. 1-11.
10. M. E. Dos, A. Y. Yigit, M. Uysal. Documenting historical monuments using smartphones: a case study of Fakih Dede Tomb, Konya. Mersin Photogrammetry Journal - 2021; 3(2); 53-60 DOI: 10.53093/mephoj.1026039.
11. A. Miceli, M. Morandotti, S. Parrinello. 3D survey and semantic analysis for the documentation of built heritage. The case study of Palazzo Centrale of Pavia University. VITRUVIO - International Journal of Architectural Technology and Sustainability • June 2020 64-81 DOI: 10.4995/vitruvio-ijats.2020.13634.
12. A. N. Andres, F. B. Pozuelo. Evolution of the architectural and heritage representation. Landscape and Urban Planning 91 (2009) 105-112. doi:10.1016/j.landurbplan.2008.12.006.
13. A. Koutsoudis, F. Arnaoutoglou, C. Chamzas. On 3D reconstruction of the old city of Xanthi. A minimum budget approach to virtual touring based on photogrammetry. Journal of Cultural Heritage 8 (2007) 26-31 doi:10.1016/j.culher.2006.08.003.
14. Hilfert T., König M. Low-cost virtual reality environment for engineering and construction. Visualization in Engineering (2016) 4:2 - pp. 1-18.
15. Edwards. G., Li. H., Wang. B. (2015). BIM based collaborative and interactive design process using computer game engine for general end-users. Visualization in Engineering, 3:4 pp. 1-17.
16. Jadidi H., Ravanshadnia M., Hosseinalipour M., Rahmani F. Step-by-step construction site photography procedure to enhance the efficiency of as-built data
visualization: a case study. Visualization in Engineering (2015) 3:3 - pp. 1-12.
17. Crolla K. Building indeterminacy modelling -the 'ZCB Bamboo Pavilion' as a case study on nonstandard construction from natural materials. Visualization in Engineering (2017) 5:15 - pp.1-12.
18. Lakhov A.Y., Lakhov K.A. Translyaciya geometricheskih modelej odnokonturnyh geodezicheskih kupolov iz ArchiCAD v nejtral'nyj STEP format. [Translation of geometric models of single-contour geodesic domes from ArchiCAD into a neutral STEP format] . Stroitel'stvo i tekhnogennaya bezopasnost' [Construction and industrial safety] №21 (73) - 2021. pp. 107-114. (In Russian). DOI: 10.37279/2413-1873-2021-21-107-114.
19. Flenov M.E. DirectX h C++. Iskusstvo programmirovaniya [Art of programming] - Saint Petersburg: BHV-Petersburg- 2006. - 384 p. (In Russian).
20. Gornakov S.G. Instrumental'nye sredstva programmirovaniya i otladki shejderov v DirectX h OpenGL [DirectX and OpenGL shader programming and debugging tools] - Saint Petersburg: BHV-Petersburg, 2005. - 256 p. . (In Russian).
APPLICATION OF GEODOME LIBRARY OF GEODESIC DOME PARAMETRIC OBJECTS IN
BUILDING INFORMATION MODELING
Lakhov1 A.Y., Lakhov2 K.A.
1 Nizhny Novgorod State University of Architecture and Civil Engineering, 65 Ilinskaya str., Nizhny Novgorod, e-mail- [email protected] 2 Lobachevsky National Research State University of Nizhny Novgorod , Nizhny Novgorod, 23 Gagarina ave., bldg. 1, e-mail- [email protected]
Abstract. A description of the concept of Building Information Modeling (BIM) technology is presented. BIM is used at the stages of virtual modeling of buildings, construction and operation. If a new building object is located in an existing historical building environment, then there is a problem of maintaining a balance between new and historical architecture. To solve this problem, it is proposed to solve the task of creating a virtual parametric design of a new building, the task of creating a 3D model of historical buildings and the task of visualizing a new architectural environment and a new building. The description of the library of parametric objects of geodesic domes and shells GeoDome Library, written in the GDL programming language built into ArchiCAD, is given. The description of the method of 3D reconstruction of historical buildings, including the study of the object and photography, image processing, photogrammetry and 3D modeling in the 3DS Max, is given. The StereoViewer program has been developed for visualizing geometric models of buildings in X format. As an example, a description of the using of this approach to the issues of adding new exhibition pavilions with ceilings in the form of geodesic single-contour domes to the ensemble of the Nizhny Novgorod Fair is given. The architectural ensemble of the Nizhny Novgorod Fair was reconstructed with the addition of new pavilions. The visualization of the new architectural environment was carried out to make a decision on the feasibility of the proposed changes.
Key words: building information modeling, library of geodesic domes parametric objects, 3D reconstruction of historical buildings, visualization of a new architectural environment, stereo visualization of a new building.
