Development of Automatic Generation System for 3D BIM Building Models of a Smart City

智慧城市3D BIM建筑模型自动生成系统开发

基本信息

批准号：
21K04405
负责人：
杉原健一
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kanazawa University (2022)Gifu Kyoritsu University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04405/
关键词：
自動生成３次元建物モデルスマートシティ建物の３Ｄモデル建物ポリゴン分割力学シミュレーション津波シミュレーション太陽光シミュレーション BIM 動的３次元建物モデル Digital Twin

项目摘要

経済発展と社会的課題の解決を両立する「Society 5.0」の実現には、「IoT」や「責任あるAI」、「ビッグデータ解析」等の情報技術の成果を最大限活用し、現実都市のデジタルレプリカである「スマートシティ/Digital Twin」プロジェクトを強力に推進する必要がある。「Digital Twin」では、人や車の流れだけでなく、ビルのパイプラインの水や電気等の流れをリアルタイムで把握できる。「Digital Twin」を実現するためには３Ｄモデルを設計から施工、維持管理に至るまで利活用する「BIM」が必要不可欠である。「3D・BIMモデル」は、柱や梁、鉄骨、配管、空調ダクト等の建物を構成する部材を忠実に再現する３Ｄモデルを持ち、「図面の不整合」や「コア抜き」などの不具合を防止することができる。しかし、現状では、この３Ｄモデルを作成するには、多大な労力と時間をかけ、部材の形状作成・属性情報入力を行い配置している。この多大な労力と時間を省き、3D・BIMモデルの利活用を促進、普及させるために3Dモデルを効率よく生成することが重要で、杉原らのこれまでの研究成果である「電子地図上の建物境界線に基づいて建物の３Ｄモデルを自動生成するシステム」を発展させ、「スマートシティのための建物の3D・BIMモデルを自動生成するシステムの開発」を目的とする。昨年度の研究成果として、詳細な建物の３Ｄモデルを自動生成するシステムの開発を行い、以下の研究成果をあげた。 (1) 建物ポリゴンの分割をあらゆる場合で可能にした「分割四角形の方向フリップを行うポリゴン分割・整形手法」による３次元建物モデルの自動生成。 (2) 自動生成する３次元建物モデルの内部での太陽光シミュレーション。 (3) 地震や津波のシミュレーションが可能な、建物を静的・動的剛体モデルで構成する「動的3次元建物モデル」の自動生成。

要实现与经济发展和解决社会问题平衡的社会5.0，有必要充分利用信息技术的结果，例如物联网，负责人AI和大数据分析，并强烈促进“智能城市/数字双胞胎”项目，这是真实城市的数字复制品。 “ Digital Twin”不仅可以理解人和汽车的流动，还可以实时了解建筑物管道中的水和电流。为了实现“数字双胞胎”，使用“ BIM”至关重要，该“ BIM”利用了从设计到构造和维护的3D模型。 “ 3D/BIM模型”具有3D模型，该模型忠实地再现了组成建筑物的组件，例如柱，梁，钢制框架，管道，空调管和其他组件，并可以防止诸如“图纸中的不一致”等问题。但是，目前，创建此3D模型需要大量精力和时间来创建零件的形状和输入属性信息以放置它们。重要的是有效地生成3D模型，以节省这一巨大的努力和时间并促进3D和BIM模型的使用。这样做的目的是开发“基于电子地图建筑边界自动生成3D建筑物的系统”，这是Sugihara等人过去的研究的结果，“开发了自动生成智能城市建筑物的3D和BIM模型的系统。”作为去年的研究结果，我们开发了一个系统，该系统会自动生成详细的3D建筑物模型，并实现以下研究结果。（1）使用“多边形分裂和塑形方法进行分开的矩形的定向翻转”的三维建筑模型的自动生成，该方法在所有情况下都可以分裂建筑多边形。（2）自动生成的3D构建模型内的太阳能模拟。（3）自动生成“动态3D建筑模型”，该模型允许模拟地震和海啸，由建筑物的静态和动态刚性模型组成。