مهندسی, مهندسی عمران

ایجاد مدل های زیرساخت سه بعدی قابل پیمایش در زمان واقعی

ایجاد مدل های زیرساخت سه بعدی قابل پیمایش در زمان واقعی

طراحی پروژه های زیرساختی موفق یک چیز است. برقراری ارتباط و نشان دادن آن طرح ها به مشتریان و سایر ذینفعان قبل از ساخت، یکی دیگر از موارد است. زنده کردن یک طرح برای افراد بدون پیشینه مهندسی عمران همیشه یک چالش است، خواه هدف شما فروش طرح باشد یا انتقال تاثیر آن.

در طول دهه‌ها، مهندسان عمران از همه چیز از نقشه‌های دستی پیچیده گرفته تا مدل‌های فیزیکی با دقت ساخته شده برای این منظور استفاده کرده‌اند. سپس، در دهه 1990، با در دسترس قرار گرفتن نرم افزارهای پیچیده و کامپیوترهای پرقدرت، امکان جدیدی پدیدار شد: مدل های دیجیتال سه بعدی. هنر تجسم طراحی دیجیتال متولد شد.

اکنون اوضاع از این هم فراتر می رود. مهندسان عمران در قاره‌های مختلف با استفاده از ابزارها و گردش‌های کاری که به آنها امکان می‌دهد مدل‌های سه‌بعدی را ایجاد کنند که می‌توانند در زمان واقعی مشاهده و کاوش شوند، تجسم را به سطوح جدیدی می‌برند، درست مثل اینکه بیننده در حال قدم زدن یا پرواز در پروژه تکمیل‌شده است. به گفته لارس عید نیلسن، مهندس عمران شرکت نروژی Multiconsult ASA، “ارائه طرح در یک زمینه سه بعدی نماینده به ارتباط با مشتری کمک می کند و تصمیم گیری صحیح را از مراحل اولیه آسان تر می کند.”

اندی کارتر، یکی از مالکان CivilE، LLC، یک شرکت مهندسی عمران مستقر در آستین، تگزاس، می گوید: «دنیای مهندسی عمران مختل شده است. «در گذشته، تنها پروژه‌های بزرگ بودجه تجسم را داشتند. ابزارهای Autodesk به شرکت‌های مهندسی عمران این امکان را داده است که حتی تحت محدودیت‌های بودجه‌های کوچک‌تر، تجسم‌های قانع‌کننده ایجاد کنند.

در دانشگاه اتودسک 2015 در لاس وگاس، این دو تیم مختلف مهندسی عمران فرآیندهای تجسم خود را ارائه کردند – و نتایج چشمگیری که به دست آوردند.

مدل ها به جای نقاشی

مدل های زیرساخت سه بعدی قابل پیمایش

در نروژ، با بارش‌های فراوان، 25000 کیلومتر خط ساحلی و آبدره‌های عظیمی که به دریا می‌ریزند، جای تعجب نیست که 96 درصد برق کشور از طریق انرژی آبی تولید می‌شود. فرآیندهای طراحی نیروگاه های آبی به خوبی تثبیت شده اند و نیروگاه های جدید نادر هستند. اما زمانی که Multiconsult ASA مأمور طراحی پروژه جدید SmiSto Hydropower در سواحل ناهموار شمال غربی نروژ شد، تصمیم گرفتند که این کار را کمی متفاوت انجام دهند. Gøran André Hansen، مهندس عمران که پروژه را با شریک Nielsen طراحی کرده است، می‌گوید: «هدف ما استفاده از مدل سه‌بعدی به‌عنوان مرکزی برای برقراری ارتباط در کل پروژه، بدون نیاز به ایجاد نقشه‌ها بوده است.

این دو با هم به نرم افزار Autodesk InfraWorks و Infrastructure Design Suite متکی بودند. آنها در نقاط مختلف از نرم افزار AutoCAD Civil 3D، Revit و Dynamo Studio برای کارهای مختلف استفاده کردند، اما “در هر مرحله، ما همه آن را به InfraWorks می آوریم تا یک مدل هماهنگ کننده چند رشته ای ایجاد کنیم.”

آن‌ها با آوردن تمام داده‌های زمین موجود در Civil 3D، از جمله داده‌های ابر نقطه‌ای از اسکن هوایی LiDAR و یک مدل زمین 50×50 متر DEM ارائه شده توسط دولت، شروع کردند. عکس های هوایی دولتی هم آوردند. نیلسن می‌گوید: «ارسال این فایل‌ها به InfraWorks ممکن است کمی طول بکشد، اما وقتی این کار را انجام دادید، کار کردن با آن‌ها سریع و آسان است.
ضبط‌های سونار از قایق‌ها توپوگرافی زیر آب دریاچه‌ها و دریا را درست مانند فایل‌های زمین ارائه می‌کردند. داده‌های اضافی به‌عنوان فایل‌های خدمات نقشه وب (WMS) معرفی شدند، از جمله اطلاعاتی در مورد سایت‌های میراث فرهنگی و مناطق در معرض خطر، مانند دامنه‌های مستعد بهمن. ساختارهای موجود را می توان وارد کرد و در مکان های صحیح خود در مدل InfraWorks قرار داد. با توجه به ماهیت روستایی زمین، تنها سازه‌های موجود که تیم باید نگران آن بود، برج‌های خطوط برق بودند که با استفاده از Revit، Civil 3D و Dynamo برای اسکریپت‌نویسی آورده و قرار دادند. نیلسن می‌گوید: «این در مورد جمع کردن تمام داده‌های مرتبط در یک مدل است. “با ارائه بهترین دید ممکن از عوامل محدود کننده در پروژه به همه اعضای تیم، شانس کار برای یک طراحی موفق از همان ابتدا به طور چشمگیری افزایش می یابد.”

سپس نوبت به شروع طراحی رسید. در نهایت، این پروژه شامل 27 کیلومتر تونل، چهار مخزن، چندین سد و آبگیر نهر و دو نیروگاه مختلف زیرزمینی می شود که توربین ها را در خود جای داده اند. آنها از Civil 3D برای طراحی تونل ها و Dynamo برای نوشتن اسکریپت هایی برای انعطاف پذیری استفاده کردند. آن‌ها از Revit برای سازه‌های بتنی مانند سدها و نیروگاه‌ها استفاده کردند و زمانی که نیاز به انطباق ویژه داشتند، دوباره به استودیو Dynamo روی آوردند.

در هر مرحله، تیم فایل‌ها را صادر می‌کرد و طرح به‌روز شده را در InfraWorks جمع‌آوری می‌کرد. نتیجه نهایی یک مدل دیجیتالی از منطقه و پروژه است که می تواند آزادانه کاوش شود (به ویدیو مراجعه کنید). هانسن توضیح می‌دهد: «ما می‌توانیم تجسم‌های عالی را مستقیماً از InfraWorks ایجاد کنیم، حتی لازم نیست آن را به 3ds Max بیاوریم.
این مدل سه بعدی SmiSto Hydropower در InfraWorks توسط Gøran André Hansen و Lars Eid Nielsen از Multiconsult ASA ساخته شده است.

همانطور که پروژه به مرحله ساخت و ساز می رود، تیم تمرکز خود را بر روی ساخت و ساز بدون آن گذاشته است

استفاده از نقاشی ها طراحی با صادرات داده های IFC و LandXML به اشتراک گذاشته می شود که می تواند مستقیماً توسط پیمانکار استفاده شود. «اگر پیمانکار نیاز به نقشه داشته باشد، می‌تواند جزئیات را خودش تهیه کند. هنسن می‌گوید تمام آنچه که ما تولید می‌کنیم مدل‌هایی هستند.

این تیم در حال توسعه یک مرحله اضافی است: قرار دادن مدل InfraWorks بر روی یک iPad مجهز به GPS، به مشتریان این امکان را می دهد که پروژه را با واقعیت افزوده بررسی کنند. در حالی که هنوز یک روش استاندارد نیست، این روند امیدوار کننده است. هانسن می‌گوید: «مشتری ما از این الهام گرفته است، که ما را نیز الهام‌بخش کرده است.

مجری ذیصلاح | مجری ذیصلاح اراک و تهران

بازی کردن سیستم با CivilE

مدل های زیرساخت سه بعدی قابل پیمایش
اندی کارتر، یکی از مالکان شرکت مهندسی عمران CivilE، از گردش کار دیگری برای دستیابی به نتایج مشابه، حتی اگر احتمالاً پویاتر، استفاده می کند. او متوجه می شود که شرکت پنج نفره او می تواند تا حدی با شرکت های بسیار بزرگتر رقابت کند زیرا آنها می توانند به سرعت و به راحتی تجسم های پویا ایجاد کنند. کارتر می‌گوید: «شناخت یک مشتری می‌تواند به صورت تعاملی طرح‌های ما را قبل از برگرداندن کثیفی تجسم کند، این هیجان‌انگیز است. چه با یک هدست واقعیت مجازی باشد، چه روی صفحه یا پیش بینی شده – ما دریافتیم که این بهترین راه برای تعامل با سهامداران است. این کار تجسمی بود که به برنده شدن CivilE در بخش پروژه های کوچک در جوایز Autodesk Excellence in Infrastructure 2015 کمک کرد.

همانند تیم نروژی، Infrastructure Design Suite بیشتر ابزارهای مورد نیاز کارتر را فراهم می کند. او از AutoCAD Civil 3D برای ترکیب نقشه اصلی زمین دو بعدی با طرح درجه بندی سایت استفاده می کند. در InfraWorks، او داده های زمین، از جمله پرونده های دولتی و داده های بررسی هوایی را معرفی می کند. او در Civil 3D به مواد مختلف موجود در سایت مانند چمن و آسفالت پوشش می دهد. سپس او بافت های ساده تک رنگ را برای هر کدام اعمال می کند، و برنامه بافت دقیق را برای مراحل بعدی ذخیره می کند. درختان بر اساس مختصات بررسی شده در میدان قرار می گیرند و مقیاس بندی می شوند. سپس همه آن را به InfraWorks می آورد تا یک فایل مش سه بعدی با درجه دقیق از طراحی سایت ایجاد کند، پس از آن به عنوان یک فایل FBX صادر می شود.
مدل ساختمان در Revit ایجاد شده و به عنوان یک فایل DAE صادر می شود. فایل FBX و فایل DAE هر دو به نرم افزار انیمیشن Autodesk 3ds Max آورده می شوند، جایی که تنظیمات نهایی مواد و مختصات انجام می شود.

اکنون برای مرحله نهایی آماده است: آوردن کل مدل به یک موتور بازی. کارتر خاطرنشان می کند: “شما می توانید از هر موتوری که می خواهید استفاده کنید.” «یونیتی، آنریل یا اتودسک جدید به نام Stingray. در حال حاضر ما از Lumion استفاده می کنیم، یک موتور بازی که به طور خاص برای معماران عرضه شده است، زیرا با داده های سایت InfraWorks به خوبی کار می کند.
این پرواز از طریق پروژه CivilE، Walnut Park، توسط اندی کارتر ایجاد شده است.

زمانی که کارتر در لومیون است، بافت هایی را از کتابخانه انتخاب می کند تا چمن، آسفالت، سنگ و سایر بافت ها را واقعی کند. او می تواند درختان را برای اثر جایگزین کند. او همچنین می تواند عناصر دیگری مانند ماشین ها و گیاهان را اضافه کند تا سایت واقعی تر به نظر برسد. او همچنین یک فیلتر برای نور اضافه می کند تا محیط را ایجاد کند. او می‌گوید: «با استفاده از موتورهای بلادرنگ، می‌توانیم زمان‌های رندر طولانی را برای ایجاد سریع تجسم‌های دقیق میانبر کنیم.

نتیجه یک مدل سه بعدی همهجانبه از پلان سایت است که کاربر می تواند آن را کاوش کند، دقیقاً مانند یک بازیکن که می تواند یک بازی تیراندازی اول شخص را بررسی کند (ویدیو را ببینید). با Autodesk Stingray، کارتر حتی یک شخصیت متحرک قابل کنترل را وارد کرد که از آن برای شلیک بی‌ضرر به اشیاء موجود در صحنه استفاده می‌کرد، اما اعتراف می‌کند که این کار فقط برای دمیدن بخار با تیمش است.
مدل های زیرساخت سه بعدی قابل پیمایش
این کلیپ که توسط اندی کارتر از CivilE ساخته شده است، یک شخصیت تیرانداز اول شخص را نشان می دهد که گلوله های بی خطری را به سمت یک مدل سه بعدی واقعی طراحی شده توسط این شرکت شلیک می کند.

تبدیل طرح ها به دنیا

در حالی که این تیم‌های مهندسی عمران از جریان‌های کاری متفاوتی استفاده کردند، به نتایج مشابهی رسیدند: جهان‌های سه بعدی کاملاً واقعی که می‌توانند در زمان واقعی توسط هر کسی، خواه چیزی در مورد مهندسی عمران بدانند یا ندانند، کاوش کنند. همانطور که کارتر می گوید، “این یک راه سریع و آسان برای ایجاد رندرهای مفهومی و برقراری ارتباط با طرح سایت با سرمایه گذاران، بانکداران و مردم است.”

در حالی که این ابزارها و گردش کار نسبتاً جدید هستند، کارتر معتقد است که پتانسیل عظیمی برای صنعت در آینده نزدیک دارند. او می گوید: «اگر بتوانید محتوای سه بعدی را در زمان واقعی بسازید، دو تا سه سال دیگر پادشاه خواهید شد. چه یکی از گردش‌های کاری توصیف‌شده را بپذیرید یا خود را اختراع کنید، واضح است که ایجاد این نوع تجسم طراحی به یک راه مهم برای برنده شدن در تجارت و برقراری ارتباط با شرکا تبدیل خواهد شد. کارتر می‌گوید: «به زودی مشتریان شما انتظار تجسم‌های پیش‌ساخت سه‌بعدی از هر پروژه‌ای را که طراحی می‌کنید، خواهند داشت. خوشبختانه، با تکامل ابزارها، ایجاد آن تجسم ها هر سال آسان تر می شود.
شما می توانید هر دو ارائه، و همچنین دانلود جزوات و مطالب مرتبط را، در هر زمان در AU به صورت آنلاین تماشا کنید.