نمذجة معلومات البناء (BIM) لمحطة يوجني للسكك الحديدية باستخدام المسح بالليزر (مدينة كالينينغراد، روسيا)

نموذج نمذجة معلومات البناء (BIM) ثلاثي الأبعاد لمظلة القطارفي نوفمبر ٢٠١٧، أكمل خبراء شركة Trimetari Consulting LLC أعمال المسح بالليزر الأرضي (Terrestrial Laser Scanning) ونمذجة معلومات البناء (BIM-modeling) لمظلة محطة يوجني للسكك الحديدية (Yuzhny Railway Station) في كالينينغراد. نُفذت الأعمال باستخدام ماسح ليزر Leica ScanStation P40 في وضع الألوان الحقيقية. تم تنفيذ ١٢٥ محطة (نقطة وقوف للماسح)، ويحتوي السحاب الإجمالي على حوالي ١٦ مليار نقطة. ونتيجة لدمج بيانات الماسح في سحاب نقاط (Point cloud) واحد، تم تحقيق خطأ في الحصول على البيانات يبلغ ٠.٠٠٢ متر. وبناءً على نتائج المسح بالليزر، تم إنشاء نموذج نمذجة معلومات البناء (BIM) في برنامج Autodesk Revit.

المسح الميداني بالليزر لمحطة يوجني للسكك الحديدية، كالينينغراد، روسياتُعد مظلة محطة يوجني للسكك الحديدية هيكلاً إطارياً فولاذياً بأبعاد ١٧٦ × ١١٨ متراً، وارتفاع ١٥.٥ متراً، ويتكون من ٣ أقواس مع دعامات متصلة بمفاصل مع أساسات خرسانية مسلحة. تبلغ فتحات الأقواس ٣٧ متراً، و ٤٣ متراً، و ٤٣ متراً. تم تصنيع وتركيب الهياكل المعدنية بشكل رئيسي باستخدام وصلات براشيم (Rivets) وجزئياً بمسامير (Bolts). ووفقاً للعميل، لا تتوفر وثائق المشروع الأصلية، ولم تُجرَ أي مسوحات تقنية أثناء التشغيل. في عام ١٩٧٦، تم تغيير هيكل العارضة بسبب كهربة تقاطع السكك الحديدية في بحر البلطيق، كما أن الوثائق التنفيذية (As-built documentation) مفقودة أيضاً. وبناءً على نتائج المسح التقني، تقرر إجراء مسح تفصيلي لكامل تصميم مظلة المحطة باستخدام طريقة المسح بالليزر.

يحتوي سحاب النقاط على ١٦ مليار نقطةظهرت فكرة بناء محطة السكك الحديدية الرئيسية في كونيغسبرغ (Koenigsberg) في عام ١٨٩٦، لكن الخطة الملموسة كانت جاهزة فقط في عام ١٩١٤. ومع ذلك، حالت الحرب العالمية الأولى التي اندلعت في ذلك العام دون تنفيذها. ونتيجة لذلك، لم يبدأ بناء المحطة إلا في نهاية عام ١٩١٩، ولكن بسبب التضخم والأزمة في ألمانيا ما بعد الحرب، تعثر البناء مرة أخرى واستمر لعقد طويل من الزمن. ولم يتم افتتاح المحطة إلا في ١٩ سبتمبر ١٩٢٩. وخلال المعارك من أجل المدينة في سنوات الحرب العالمية الثانية، تضررت المحطة بشدة، لذا توقفت عن العمل لبعض الوقت بعد الحرب. وقد شهدت “ولادتها الثانية” في عام ١٩٤٩.

تعتمد تقنية نمذجة معلومات البناء (Building Information Modeling – BIM) في التصميم على استخدام نموذج معلوماتي ثلاثي الأبعاد للمبنى، حيث لا يُعد النموذج ثلاثي الأبعاد مجرد مجموعة من العناصر الهندسية والقوام (Textures). في الواقع، يتكون هذا النموذج من عناصر محددة بدقة، وهي نسخ افتراضية لكائنات حقيقية تمتلك خصائص فيزيائية محددة. لا يتيح المسح بالليزر باستخدام نمذجة معلومات البناء (BIM) الحصول على معلومات محدثة حول حالة الكائن بأكمله فحسب، بل يقلل أيضاً من تكاليف تحويل البيانات ومعالجتها. ويمكن استيراد النتيجة الأولية للمسح بالليزر – وهي سحاب النقاط (Point cloud) – واستخدامها مباشرة في Autodesk Revit.

نموذج ثلاثي الأبعاد، تم إنشاؤه في Autodesk Revit باستخدام سحاب النقاطيشمل النموذج ثلاثي الأبعاد، المبني على بيانات المسح بالليزر، العناصر الإنشائية الأساسية والمساعدة: الأعمدة الحاملة، والأقواس، وعوارض الفوانيس، والعوارض وعوارض التغطية، والروابط الرأسية والأفقية، وتغطية السقف، وأنظمة الزجاج الملون – حيث يضم النموذج أكثر من ٢٧,٠٠٠ عنصر. تم تنفيذ مكونات النموذج باستخدام أدوات Revit القياسية. تشبه عملية النمذجة باستخدام سحاب النقاط في برنامج Autodesk Revit ملاءمة كائن ثلاثي الأبعاد من مكتبات Revit (العائلات – Families) داخل سحاب النقاط. يتيح لك ذلك مراعاة الموضع الفعلي للهياكل ويزيل الأخطاء التي يمكن أن تنشأ عند بناء نموذج ثلاثي الأبعاد من الرسومات أو القياسات المسطحة.

نتيجة للأعمال المنفذة، تم تزويد العميل بما يلي:

  • سحاب نقاط بتنسيق RCP بألوان RGB الحقيقية (تم تصميم ملف مشروع RCP في Autodesk ReCap خصيصاً للعمل مع سحاب النقاط، ويمكن إدراجه، إلى جانب ملف RCS، في رسم AutoCAD أو نموذج Autodesk Revit ثلاثي الأبعاد).
  • صور بانورامية كروية باستخدام Leica TruView مع إمكانية القياس وإضافة الملاحظات التوضيحية.
  • نموذج معلوماتي ثلاثي الأبعاد بتنسيق Autodesk RVT.

أتاح وجود نموذج ثلاثي الأبعاد مبني على بيانات المسح بالليزر الكشف عن عدم موثوقية البيانات الأولية في المخطط الطبوغرافي، واكتشاف تشوهات لم تكن معروفة من قبل في هيكل مظلة المحطة. استُخدم النموذج لتصميم إعادة إعمار الهياكل الفولاذية للمظلة، وإجراء الحسابات الهندسية، وحساب كمية المواد اللازمة للعمل. أظهر المسح بالليزر سرعة لا تصدق في الحصول على البيانات الأصلية بدرجة عالية من التفاصيل.

تنفذ شركة Trimetari Consulting LLC أعمال المسح بالليزر ونمذجة معلومات البناء (BIM) في روسيا ودول أوروبا والشرق الأوسط. تشمل محفظة الشركة عدداً من المشاريع في مجال الهندسة المعمارية والهندسة والبناء (AEC)، بما في ذلك المباني والمنشآت الفريدة وناطحات السحاب.