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Zurzeit wird die Digitalisierung in der Baubranche forciert. Im Hochbau ist dabei Building Information Modeling (BIM) als neue Planungsmethode im Vormarsch. In der Landschaftsarchitektur-Branche findet jedoch noch keine systematische Auseinandersetzung mit dieser Thematik statt.
Das Ziel ist daher, fundierte Informationen zu erarbeiten, die das Thema Building Information Modeling aus der Perspektive der deutschen Landschaftsarchitektur beleuchten und eine Basis für eine im Berufsfeld zu führende Diskussion legen. Aufbauend auf einer Bestandsaufnahme zu vorliegenden Entwicklungen, Definitionen, Standards und technologischen Grundlagen werden eine Online-Umfrage sowie Experteninterviews mit BIM-Anwendern und Softwareherstellern durchgeführt. Ein BIM-Test-Projekt dient der Prüfung, inwieweit für die Landschaftsarchitektur typische Planungsschritte mit branchentypischer Software BIMgerecht bearbeitet werden können.
Die hohe Rücklaufquote der Online-Umfrage, 266 Rückläufer bei 707 kontaktierten Landschaftsarchitekturbüros, bestätigt die Brisanz des Themas. Ca. 80 % der befragten Büros haben noch nie von der Methode gehört oder sich noch nicht damit auseinander gesetzt. Weniger als 4 % sind BIM-Anwender oder planen den Umstieg. Die Auswertung gibt Hinweise auf BIM-hemmende Faktoren, u. a. die vorherrschende 2D-Planung und kleinteilige Bürostruktur, sowie positive und negative Erwartungen der Landschaftsarchitekten an eine BIM-Umstellung.
Sowohl aus den Experteninterviews als auch aus der Bearbeitung des Testprojektes ergibt sich, dass erste Softwarelösungen BIM-Prozesse in der Außenanlagenplanung unterstützen. Jedoch fehlen landschaftsarchitektonische Bauteile sowie die Standards, diese in der verbreitet angewandten IFC-Schnittstelle adäquat zu definieren. Insbesondere in der Definition dieser IFC-Klassen und Objekte mit zugehörigen Genauigkeitsstufen in Geometrie und Informationsgehalt ('Levels of Detail' - LOD und 'Levels of Information' - LOI) wird dringender Forschungs- und Entwicklungsbedarf gesehen. Hilfreich wäre eine branchenspezifische BIMArbeitsgruppe. Die Auseinandersetzung mit BIM könnte zur Optimierung der Arbeitsprozesse, Softwarelösungen und Austauschformate beitragen. So wäre eine Angliederung an BIM-Prozesse auch in der Landschaftsarchitektur möglich.
Durch die Verbreitung von VR und den möglichen Potenzialen für die Landschaftsarchitektur, gewinnt die Auseinandersetzung mit der Verwendung als Präsentationsmedium an Relevanz. Aufgrund der geringen Anzahl an Fallstudien zu dieser Thematik, war es das Ziel dieser Arbeit, eine vollständige und praxisnahe VR-Erfahrung anhand eines Beispielprojekts zu erstellen. Hierfür wurde das Wohnbauprojekt „Teilerhöfe“ in Hannover ausgewählt.
Im Rahmen der Arbeit konnte ein Arbeitsablauf für die Erstellung einer VR-Erfahrung aufgestellt und erfolgreich durchgeführt werden. Das Ergebnis bildet eine auf der Unreal Engine basierende virtuelle Echtzeit-Umgebung, die durch ein VR-Headset erkundet werden kann. Trotz einiger notwendiger Kompromisse konnten alle Inhalte des Entwurfs angemessen dargestellt werden. Auf dieser Basis werden mögliche Potenziale und Grenzen für den Einsatz in der Landschaftsarchitektur diskutiert. Hieraus resultiert die Erkenntnis, das VREs einen erheblichen Mehrwert bieten können, aber mit Bedacht eingesetzt werden sollten.
Die vorliegende Masterarbeit befasst sich mit dem Thema der Darstellung von Vegetation im Kontext des Building Information Modeling (BIM) und hierbei insbesondere mit der Entwicklung eines Datenmodells für ausgewählte Baumarten.
Die Anwendung der BIM-Methode wird in der Landschaftsarchitektur zunehmend gefordert. Zurzeit sind die Integration und die Arbeit mit der BIM-Methode noch mit großen Herausforderungen verbunden. Für die Landschaftsarchitektur fehlen definierte Objekte im internationalen, herstellerneutralen Austauschformat Industry Foundation Classes (IFC). Es fehlen neben den Objekten des Freiraums die Workflows zur Modellierung der Objekte, die beschreibenden Informationen und die Zuordnung zu den Detaillierungsgraden.
Das Ziel der vorliegenden Masterarbeit besteht darin, eine Methode zum Generieren von parametrischen Baummodellen zu entwickeln. Es werden individuelle Baummodelle in der CAD/BIM-Software Autodesk Revit modelliert. Die Baummodelle sollen den Lebenszyklus einer Pflanze abbilden. Das in dieser Arbeit erstellte Baummodell ermöglicht die Abbildung einer Vielzahl von Kronen- und Wurzelformen. Die generierten Baummodelle beinhalten Wachstumsfunktionen mit spezifischen Parametern für die Gesamthöhe, die lichte Stammhöhe, den größten Kronendurchmesser, die Höhe des größten Kronendurchmessers sowie Länge und Tiefe der Wurzel. Zusätzlich zur Geometrie des Modells werden relevante Informationen als konsistenter Parametersatz definiert. Die Informationen können den BIM-Anwendungsfällen zugeordnet werden. Die Parametersätze für das Erscheinungsbild der Modelle und die Informationen zu den Eigenschaften werden über Dynamo gesteuert. Das ermöglicht den direkten Austausch der Modelle und der zugehörigen Informationen.
Ein erläuterndes Video (HAVERLAND 2022) zur Vorgehensweise und den Ergebnissen findet sich unter https://youtu.be/Azx3mPMu3Ng
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem BIM-basierten (Building Information Modeling) Bauantrag und der Frage, welche Anforderungen hierfür bei BIM-Modellen der Außenanlagenplanung zu berücksichtigen sind.
Das Baugenehmigungsverfahren, wie man es heute kennt, ist zeit-, kosten- und personalintensiv sowie von langen Laufzeiten geprägt. Im Hinblick auf aktuelle Herausforderungen für die Planungs- und Baubranche wie Klimaanpassung, Verkehrswende und Wohnungsnot bei gleichzeitig immer komplexer werdenden bauordnungs- und bauplanungsrechtlichen Anforderungen ist eine Modernisierung des Bauantragsverfahrens unabdingbar. Mit dem Standardisierungsprojekt ,Austauschstandards im Bau- und Planungsbereich‘ des IT-Planungsrates wird daher seit einigen Jahren die Digitalisierung des Baugenehmigungsverfahrens vorangetrieben. So soll der Austausch von Daten und Informationen zwischen allen Beteiligten (planende Stelle, Genehmigungsstelle Antragsteller*innen usw.) zukünftig digital und unter bundesweit verbindlichen, herstellerneutralen, offenen Datenstandards erfolgen. Gleichzeitig ermöglicht die Einführung des digitalen Baugenehmigungsverfahrens auch die Einbindung von BIM-Modellen. Wie diese im digitalen Bauantragsverfahren genutzt werden können, welche Anforderungen diese erfüllen müssen und welche Chancen und Mehrwerte dadurch entstehen (z. B. durch die teilautomatisierte Regelprüfung von bauordnungs- und bauplanungsrechtlichen Anforderungen) wurde bereits im Forschungsprojekt ‚BIM-basierter Bauantrag‘ im Rahmen der Forschungsinitiative ‚Zukunft Bau‘ untersucht. Hierbei wurden allerdings insbesondere Gebäudemodelle betrachtet.
Zunehmend wird die Anwendung der BIM-Methode jedoch auch von der Landschaftsarchitektur gefordert. Aufgrund bisher nicht definierter Objekte im internationalen, herstellerneutralen Austauschstandard von BIM-Modellen IFC (Industry Foundation Classes) für den Bereich Landschaft, ist die Teilhabe an BIM-Prozessen zurzeit noch eine große Herausforderung für die Landschaftsarchitektur. So fehlen neben Objekten des Freiraums Standards sowohl hinsichtlich der Modellierung als auch für die zu beschreibenden Attribute in den erforderlichen Detaillierungsgraden.
Ziel dieser Arbeit ist es daher, Anforderungen an Außenanlagenmodelle für den BIM-basierten Bauantrag zu untersuchen und in eine Modellierungsrichtlinie umzusetzen. Ein weiteres Ziel ist es, mögliche Chancen der teilautomatisierten Regelprüfung von Bauvorschriften für Außenanlagen aufzuzeigen. Hierfür erfolgt zunächst eine Dokumentenanalyse von verschiedenen Bauvorlagenverordnungen. Des Weiteren werden auch die Vorgaben für den Detaillierungsgrad LOD200 (Level of Detail) untersucht. Die Umsetzung der Modellierungsrichtlinie erfolgt exemplarisch am Beispiel der Außenanlagenplanung des Bauvorhabens ‚Elbtower‘ in Hamburg. An diesem Beispiel werden die für den Bauantrag relevanten Objekte des Freiraums und deren geometrischen und semantischen Anforderungen identifiziert. Für Objekte, die bisher nicht im IFC-Standard klassifiziert sind, werden zudem Klassifizierungsvorschläge gemacht, um eine mögliche Aufnahme in die IFC zu forcieren. Die Umsetzbarkeit der Modellierungsrichtlinie wird beispielhaft mit der BIM-Software ‚Autodesk Revit´ verifiziert. Abschließend werden die Möglichkeiten der teilautomatisierten Regelprüfung von bauordnungs- und bauplanungsrechtlichen Anforderungen an Außenanlagenmodelle anhand exemplarisch ausgewählter Prüffälle untersucht.
Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung und Durchführung eines BIM-Workflows für die Erfassung, Aufbereitung und Weiterbearbeitung von Gelände-Bestandsdaten in der Landschaftsarchitektur. Der entwickelte Workflow basiert auf der Analyse vorliegender BIM-Richtlinien und Leitfäden aus dem Bereich der Infrastrukturplanung. Es wird herausgestellt, welche Anforderungen an Bestandsdaten in BIM gestellt werden. Diese können auf Grund überschneidender Inhalte auf die Fachdisziplin der Freiraumplanung übertragen werden. Der Workflow integriert auf der einen Seite 3D-Bestandsdaten der Vermessungsämter, auf der anderen Seite Vermesserdaten aus der Ingenieurvermessung. Die Daten werden für die Weiterverwendung in BIM-Softwares aufbereitet und an diese übergeben. Auf Grundlage eines Projektbeispiels wird in fünf verschiedenen BIM-Programmen die Erstellung eines Digitalen Geländemodells anhand derselben Punktedatei durchgeführt und dokumentiert. Die erstellten Geländemodelle werden in dasselbe Datenformat exportiert und hinsichtlich ihrer Übereinstimmung und Genauigkeit mittels ausgewählter Vergleichsmethoden geprüft. Abschließend werden einige Werkzeuge des Plug-ins ‚Environment‘ für die Modellierung und Weiterbearbeitung von Geländemodellen in Autodesk Revit getestet und bewertet. Die praktische Umsetzung des entwickelten Workflows wird detailliert im Anhang aufgezeigt.
Die vorliegende Abschlussarbeit befasst sich mit der Arbeitsweise des Building Information Modeling (BIM) in der Landschaftsarchitektur und der Untersuchung von Modellierungsop-tionen für Vegetationsobjekte. Wenngleich Vegetation einen wesentlichen Bestandteil der Planung von Außenanlagen darstellt, gibt es für den allgemeinen Umgang mit Bepflanzung in BIM bisher noch keine ausgereiften Konzepte. Insbesondere die Planung von Stauden-flächen wird in digitalen Modellen bisher kaum thematisiert. Es fehlen darüber hinaus allge-meine Workflows, um die Bepflanzungsplanung in den Prozess des Building Information Modeling zu integrieren. Das vorrangige Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung von exemplarischen Arbeitsab-läufen für das Aufgabenfeld der Bepflanzungsplanung innerhalb der 3D-Modellierungssoft-ware Autodesk Revit. Um die Potentiale des Programms bestmöglich zu nutzen, werden zudem die visuellen Programmierwerkzeuge des Softwaremoduls Dynamo verwendet. Die in Dynamo entwickelten benutzerdefinierten Tools ergänzen die Standardfunktionen von Revit und können für spezifische Modellierungsaufgaben wiederholt zum Einsatz kommen. Zum einen basiert die Modellierung in Revit auf den BIM-Grundlagen der Fertigstellungsgrade und Anwendungsfälle. Zum anderen soll durch das Modell ein automatisiertes Ableiten von Bepflanzungsplänen ermöglicht werden. Eine Analyse spezialisierter Softwareprodukte für die ‚Grüne Branche‘ gibt Aufschluss über die möglichen Funktionen der zu erstellenden Skripte in Dynamo. Der Workflow in Revit wird an einem Beispielprojekt veranschaulicht. Anhand eines Entwurfes für die Außenanlagen des Wohnkomplexes ‚Charlie Living‘ in Berlin wird somit ein vereinfachtes Modell angefertigt. Das Vegetationsmodell wird sukzessive für die Fertigstellungsgrade 100 bis 300 detailliert und enthält Bepflanzungselemente für Bäume, Hecken, Stauden und Pflanzflächen. Die Vegetationselemente werden mit zusätzlichen alphanumerischen Daten versehen und abschließend in einem Bepflanzungsplan dargestellt. Der Modellierungsprozess wird insgesamt mit zehn verschiedenen benutzerdefinierten Dynamo-Tools unterstützt und automatisiert. Anhand des Modellierungserfolges konnte eine generelle Eignung der BIM-Software Revit für die Anforderungen der Bepflanzungsplanung festgestellt werden. Die dargelegten Workflows in dieser Abschlussarbeit könnten demnach auch für das Modellieren von Vegetationsobjekten in anderen BIM-Projekten mit vergleichbarer Software Anwendung finden.
Das Thema Building Information Modeling (BIM) hat sich in den letzten Jahren zu einem immer bedeutenderen Thema für die Infrastrukturplanung in Deutschland entwickelt. Die BIM-Methode wird hier bereits seit 2015 anhand von Pilotprojekten umgesetzt und erprobt. Die in enger Verbindung stehende Landschafts- und Umweltplanung findet bisher jedoch weiterhin in 2D statt und wird nicht in die BIM-basierte Arbeitsweise integriert. Potenzielle Vorteile einer Integration der Landschafts- und Umweltplanung können daher aktuell nicht genutzt werden.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist die exemplarische Integration der Landschafts- und Umwelt-planung in ein mit BIM umgesetztes Straßenbauprojekt. Untersuchungsgegenstand ist das BIM-Pilotprojekt Verfügbarkeitsmodell A10/A24. Entwickelt wurde ein Fachmodell Land-schaft_Freianlage. Dieses dient der Einbindung der festgelegten und vordefinierten Um-weltbelange und landschaftspflegerischen Maßnahmen in die vorhandene Struktur des Ko-ordinationsmodells A10/A24.
Die Bearbeitung richtet sich insbesondere auf die Umsetzung der landschaftspflegerischen Begleitplanung (LBP) in die landschaftspflegerische Ausführungsplanung (LAP) sowie das Betreiben. Aufbauend auf allgemeine BIM-Ziele werden 3 spezifische Anwendungsfälle for-muliert. Hieraus lassen sich 3 Teil-Fachmodelle und die jeweils erforderlichen BIM-Klassen und zugeordnete Eigenschaften ableiten. Die erarbeiteten Datenstrukturen werden durch die Fachgruppe BIM in der Landschaftsarchitektur als Beitrag zum Katalog 'BIM-Klassen der Verkehrswege' (buildingSMART 2022) weiterentwickelt und können zur nationalen BIM-(Vor-)Standardisierung beitragen.
Die praktische Umsetzung erfolgt mit Hilfe der CAD-BIM-Software Autodesk Civil 3D und der BIM-Management-Software DESITE md pro. Die Teilmodelle werden in das IFC-Format exportiert. In der BIM-Management-Software erfolgt die weitere Anreicherung mit Informa-tionen, die Integration in das gewerkeübergreifende Koordinationsmodell des Verfügbar-keitsmodells A10/A24 sowie die weitere Auswertung.
Besonders eindrucksvoll zeigt eine 4D-Bauablaufvisualisierung die Potenziale der Integra-tion der Landschafts- und Umweltplanung. Die Informationen zu den zu beachtenden Maß-nahmen der Landschafts- und Umweltplanung stehen für alle Baubeteiligten während des gesamten Prozesses benutzerfreundlich zur Verfügung. Dies kann zur Vermeidung von Umweltschäden beitragen und wird als großer Gewinn insbesondere für die Umweltbaube-gleitung angesehen, aber auch für die lange Phase des Betreibens, in der Informationen zu umzusetzenden Umweltmaßnahmen weiterhin zur Verfügung stehen.