Подходы к обмену данными.
Варианты обмена данными между мирами ГИС и BIM эволюционируют с течением времени, но при этом сохраняют фундаментальные характеристики, связанные в большей степени с бизнес-процессами, а не технологиями. Во всех вариантах интеграции есть плюсы, и ни один из них не идеален. Усложненные бизнес-потребности в сочетании с радикальными постоянными изменениями в технологиях означают, что нет одного шаблона или метода интеграции данных, который бы навсегда заменил все остальные.
Основные варианты обмена данных можно свести к следующему списку:
- ETL (Extract, Transform, Load — «извлечение, преобразование, загрузка»)
- BIM в виде 3D-графики
- Интеграция на уровне веб-решения
- ELT (извлечение, загрузка, преобразование)
- ETL на основе стандартов
- «Общая среда данных» (CDE)
Извлечение, преобразование и загрузка
ETL — это классический вариант интеграции, используемый во всем мире. В ETL определенные данные преобразуются из одной известной схемы или формата в другую известную схему или формат.
Плюсы
Решения ETL являются гибкими в том смысле, что их можно адаптировать под каждый конкретный случай и тип данных.
Минусы / проблемы
Реализации ETL могут требовать постоянной поддержки, поскольку бизнес-потребности и форматы файлов меняются. ETL требует изменения данных и часто приводит к потере информации. Системы на базе ETL могут не отвечать требованиям двухсторонней интеграции.
Как Esri поддерживает рабочие процессы BIM-ГИС с помощью ETL
Многие наши пользователи используют инструменты FME от Safe Software или ArcGIS Data Interoperability Extension для преобразования различных форматов и спецификаций. Одним из распространенных вариантов обмена данными в диалоге BIM и ГИС является работа через рекомендованный для BIM и открытый формат IFC, через который можно извлечь не только трёхмерную модель, но наборы двумерных данных с геометрией и справочной информацией.
BIM в виде 3D-графики
Пользователи во многих областях, связанных с ГИС, ожидают высококачественные трёхмерные цифровые модели особенно при объединении ГИС с архитектурными или инженерными проектами. В течение многих лет архитекторы могли создавать высококачественные 3D-визуализации проектов, применяя все более реалистичные изображения структур задолго до того, как они появятся в реальном мире. Игровые технологии открыли виртуальную реальность (VR), что позволяет эффектно демонстрировать проекты, проводить обучение и даже служить инструментом при эксплуатации зданий и сооружений. Зачастую такие трёхмерные модели требуют совместного отображения с геопространственными данными.
Распространенный рабочий процесс, который помогает объединить содержимое 3D BIM с ГИС, требует преобразования моделей BIM в общие форматы файлов трехмерной графики, которые используются в таких приложениях, как Trimble SketchUp, ArcGIS Pro и Unreal Engine. В результате можно достичь впечатляющих визуальных эффектов, что позволяет понять, как конструкции будут взаимодействовать с окружающей средой.
Плюсы
Во многих случаях представление BIM в виде трехмерной графики — это быстрый и эффективный метод создания визуализаций хорошего качества для презентаций заинтересованным сторонам. Мы также наблюдаем появление новых стандартов для обмена 3D-моделями, такими как glTF, которые становятся все более стандартными для программных инструментов.
Минусы / проблемы
Почти без исключения преобразование богатой информацией BIM или ГИС модели в формат 3D-модели, используемый в игровых движках и графических инструментах, приведет к потере атрибутивной информации и метаданных. В результате некоторые пользователи понимают, что рабочие процессы преобразования в трехмерную графику являются однонаправленными и имеют ограниченную ценность.
Как Esri поддерживает подход работы с BIM как с 3D-графикой
Esri позволяет использовать BIM в виде трехмерной графики в том числе, чтобы использовать их в в игровых движках, XR и других приложениях, которые больше ориентированы на визуальные эффекты, чем на аналитику. Команда Esri CityEngine была одной из первых команд, не связанных с Epic Games, которая предоставила рабочий процесс Datasmith для оптимизации содержимого 3D-графики в Unreal Engine .
Данные ГИС, загруженные в игровой движок.
Команда Esri 3D также внимательно изучала формат glTF, который теперь поддерживается в ArcGIS. К стандартному трёхмерному формату базы геоданны ArcGIS — мультипатч был добавлен новый формат «слой пространственных 3D-объектов» для создания 3D объектов, поддерживающих физически корректный рендеринг (PBR). Базовая 3D геометрия объекта может храниться в нескольких форматах, это позволяет добавлять новые объекты в слой из разных пакетов 3D моделирования, таких как Blender, Autodesk Maya и Trimble SketchUp. Узнайте о возможностях нового формата в демонстрации моего коллеги — Новый формат хранения 3D в Pro — 3D Object Feature Layer
Интеграция на уровне веб-решения
Одна из наиболее ценных, но и сложных вариантов интеграции – объединение функциональности нескольких разных систем в едином веб-решении — портале или информационной панели, где пространственные данные связаны с данными проектирования или системами управления активами объектов на стадии их эксплуатации.
Мы видим как многие пользователи и партнеры используют веб-инструменты Esri, включая карты-истории, ArcGIS Web AppBuilder и пользовательские приложения на базе ArcGIS API for JavaScript для связи с такими системами, как Autodesk BIM 360, чтобы предоставить конечным пользователям данные о проектах и активах, а также данные ГИС в едином интерфейсе.
Проектировщикам и архитекторам может потребоваться интегрировать проектные данные с ГИС, но сами рабочие процессы в BIM и ГИС различны. Не существует единого интерфейса, который бы всех удовлетворил. Тем не менее, работая с партнерами, Esri создал несколько версий интеграции.
Плюсы
Одним из наиболее привлекательных аспектов веб-интеграции является то, что он обычно разрабатывается с учетом потребностей конечного пользователя. Каждый интерфейс реализует индивидуальный рабочий процесс для отображения разнообразной информации, такой как, например, стоимость проекта и график работ, индикаторы производительности и многое другое. Пользовательский интерфейс разработан, чтобы позволить пользователям в веб-браузере получать доступ к необходимой информации, когда она им нужна. Esri предоставляет богатый набор инструментов и подходов для разработчиков, которые могут не быть экспертами в области BIM или ГИС. Используя стандартный опыт разработки, разработчикам нужно только знать, где находятся данные, как их связать и как пройти аутентификацию в разных системах.
Пользователь может изучать карту, обслуживаемую в ArcGIS Online или ArcGIS Enterprise, щелкнув на объект на карте получить информацию в репозитории BIM, таком как BIM 360.
Минусы / проблемы
Способ объединения ГИС и BIM в вебе может показаться простым, но в реальности существуют некоторые общие препятствия, которые могут поставить в тупик даже опытных разработчиков. Этапы обновления и обслуживания данных приводят к несогласованности, требующей сложных схем синхронизации и извлечения данных. Данные проектирования BIM во время создания проекта и строительства будут регулярно меняться. Связь с постоянно изменяющимися данными из приложения, например для ведения учета, может быть проблематична. Часто данные, необходимые для решения конкретной проблемы, не находятся ни в BIM, ни в ГИС, а должны быть получены из еще одной прикладной системы с ее собственными особенностями. Практически любой может создать веб-страницу, показывающую информацию о проекте, но сделать эту веб-страницу автоматически обновляемой может быть довольно сложно.
Как Esri поддерживает интеграцию на уровне веб-решения
В тесном партнёрстве разработчиков из Esri и AutoDesk был создан новый веб-продукт ArcGIS GeoBIM, объединяющий системы ГИС и BIM.
Прототип продукта ArcGIS GeoBIM
Кроме этого ArcGIS предоставляет инструменты для создания пользовательских веб-приложений на протяжении десятилетий. ArcGIS API для JavaScript версии 4 позволяет оперировать 2D и 3D представлениями. Инструменты конфигурирования веб-решений Web AppBuilder и новый ArcGIS Experience Builder, позволяют пользователям создавать приложения под собственные рабочие процессы без необходимости веб-разработки или минимизируя этот процесс.
Esri также предоставляет обширный открытый доступ к контенту, управляемому в ArcGIS Online и ArcGIS Enterprise через сервисы GeoREST, которые включают данные (слои), инструменты анализа(геообработку) и возможности управления контентом. Предоставление трёхмерной информации согласно спецификации I3S Building Scene Layer — отличный пример внедрения нового типа веб-слоя ArcGIS специально для обмена контентом BIM через Интернет.
ELT (извлечение, загрузка, преобразование)
Развитие технологий чтения больших объёмов данных с помощью стандартных API позволили некоторым приложениям открывать и читать информацию из источника. Данные могут быть непосредственно прочитаны из исходных файлов или баз данных в их исходном местоположении. В целом способ ELT (извлечение, загрузка, преобразование) меняют интеграцию с постоянной потери данных на гибкое повторное использование данных.
Одним из примеров варианта ELT является возможность чтения файлов CAD и Revit в ArcGIS Pro. Файлы могут оставаться в общей папке-источнике или быть скопированы в новое место и прочитаны Pro напрямую. Pro считывает исходные данные и динамически интерпретирует их без изменения исходного файла. Из этого состояния пользователь может выбрать преобразование данных в другой формат, например слой сцены здания в спецификации.
Плюсы ELT
Вариант ELT любим конечными пользователями, потому что почти волшебным образом позволяет получить доступ к данных в сторонних система. Данные могут быть представлены в понятном для конечного пользователя виде, например в случае файлов Revit, информация отображается как стандартные векторные слои ГИС. По мере того, как в ArcGIS Pro развивается поддержка Revit все больше и больше информации может быть использовано в ГИС с минимальной дополнительной работой со стороны конечного пользователя. ELT облегчает двунаправленные рабочие процессы за счет сохранения метаданных и семантики данных.
Минусы / проблемы
«Плохие» данные встречаются и это может быть очень болезненно для пользователей, работающих с технологиями ELT. Отсутствие метаданных, неправильная геометрия, устаревший формат или нестандартный контент могут привести к сбою или недостаточной производительности рабочих процессов ELT. Одним из ярких примеров является частая нехватка информации о точках съемки для файлов Revit, без которой практически невозможно автоматически определять реально местоположение проектов. К счастью, привязку можно задать непосредственно в Pro или AutoDesk Revit.
При объединении данных BIM и ГИС ELT требует, чтобы спецификации BIM на программном уровне могли быть использованы в ГИС. ГИС не может волшебным образом добавить информацию нужного уровня или идентификаторы активов, которые могут потребоваться в модели BIM, чтобы быть применимой для управления активами после строительства. Разнообразие содержимого AEC и BIM от многих организаций на рынке делает маловероятным, что Esri сможет поддерживать рабочие процессы ELT для программного обеспечения любого поставщика или открытого формата. Нам придется выбрать доминирующие на рынке форматы с надежной реализацией и полагаться на другие варианты интеграции, чтобы удовлетворить потребности других форматов и спецификаций.
Как Esri поддерживает интеграцию с помощью ELT
Esri уже много лет является лидером в области рабочих процессов ELT. ArcGIS for AutoCAD обеспечивает возможность прямого чтения содержимого ГИС в Autodesk AutoCAD с 2007 года. Autodesk Connectors for ArcGIS обеспечивает аналогичный рабочий процесс прямого чтения ГИС в Autodesk Infraworks и Autodesk Civil 3D.
Прямое чтение Autodesk Revit появилось в ArcGIS Pro в 2018 году, и с тех пор мы видели замечательные примеры использования BIM в рабочих процессах ГИС. Эти возможности являются примером интеграции для создания совершенно новых рабочих процессов и информационных продуктов. ArcGIS также поддерживает чтение Autodesk Civil 3D и подключение к Autodesk BIM 360 для чтения информации оттуда. В ближайших планах разработчиков Esri добавить прямое чтение формата IFC в ArcGIS Pro.
ETL на основе стандартов
Есть и другие модели интеграции, которые, как мы видим, развиваются в отрасли. Одним из них является концепция, согласно которой весь обмен информацией должен происходить через стандарты. Сюда входят такие спецификации, как CityGML и IFC. Это может быть непросто, когда стандарты были созданы для отдельных отраслей и рабочих. Преобразование данных из одного стандарта в другой появляются проблемы, аналогичные классическим рабочим процессам ETL, что приводит к потере данных и т.д. Esri поддерживает этот вариант интеграции, используя сторонние библиотеки и инструменты для чтения открытых стандартных данных. Например, в партнёрстве с немецкой компанией сon terra был разработан набор инструментов для преобразования моделей зданий CityGML в спецификацию Indexed 3D Scene Layer (I3S), которая поддерживается в ArcGIS. Для этого были использованы инструменты FME от Safe Software или ArcGIS Data Interoperability Extension. По возможности, мы надеемся упростить количество переходов при преобразовании данных, рассматривая рабочие процессы и инструменты ELT, например, напрямую считывая IFC в ArcGIS в будущем.
Выводы
Количество вариантов интеграции BIM и ГИС увеличивается, а не уменьшается со временем. Каждый вариант жизнеспособен, но не всегда может быть идеальным, поэтому в каждом отдельном проекте мы рассматриваем потребности заказчика и предлагаем возможные пути на базе разработанного инструментария в ArcGIS. Esri развивает каждый из вариантов интеграции, чтобы максимально упростить интеграцию BIM и ГИС.
Пользовательский опыт
О применении ArcGIS в своей работе рассказывает Начальник отдела разработки и оптимизации BIM процессов компании CapitalGroup.
Партнерство Esri и Autodesk
Компании Esri и Autodesk заключили в конце 2017 года стратегическое партнерство с целью взаимной интеграции своих продуктов.
— Впервые публично объявлено в ноябре 2017 на ежегодном мероприятии Autodesk.
— В конце 2017г. Autodesk объявил о прекращении разработки Autodesk Infrastructure Map Server (AIMS) и переводе его пользователей на платформу ArcGIS.
— В 2018г. Все пользователи подписки Autodesk AEC Collection (InfraWorks, Civil, Autocad Map, Autocad Civil и др.) получили годовую подписку ArcGIS OnLine для организаций.
— 11.08.2018 Autodesk выпустил новую версию Autodesk® InfraWorks® (2019.1), в которую встроен Autodesk Connector for ArcGIS – средство для прямого подключения к ArcGIS OnLine или ArcGIS Enterprise.
— Конец 2018 – начало 2019 года: публикация планов по релизу совместных продуктов для поддержки BIM-проектирования.
— В 2017 году Esri обновила бесплатный плагин ArcGIS for AutoCAD, добавив функции совместной работы ГИС- и CAD-пользователей с БГД, включая совместное редактирование, в том числе в off-line режиме.
Продукты и решения двух компаний будут взаимно дополнять друг друга – нет необходимости в дублировании функционала.
За «технической» интеграцией продуктов могут последовать новые отраслевые решения.
— В 2019 году выпущен релиз Autodesk Connector for ArcGIS, поддерживающий не только чтение, но и запись результатов работы Autodesk Infraworks в ArcGIS Online и ArcGIS Enteprise
