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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
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.
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.