BIM-GIS integration focused on indoor navigation: automatic derivation of navigation network
İç mekan navigasyonu amaçlı BIM-GIS entegrasyonu: Otomatik navigasyon ağı oluşturulması
- Tez No: 607280
- Danışmanlar: PROF. DR. HANDE DEMİREL, PROF. DR. MARTIN KADA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Jeodezi ve Fotogrametri, Mühendislik Bilimleri, Computer Engineering and Computer Science and Control, Geodesy and Photogrammetry, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geomatik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 90
Özet
Yapı bilgi modellemesi, bir yapının akılcı ve bütüncül bir şekilde tasarlanmasını ve yapım sürecinin iyi bir şekilde yönetilmesini sağlayan, en yeni metodoloji olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu metodolojinin sağladığı geniş çaplı dijital veri sayesinde, iç mekan navigasyonu gibi yan uygulamalara da önemli bir altlık oluşturulmuştur. İnsan yaşamının büyük bir kısmını iç mekanlarda geçirmektedir. Özellikle kompleks iç mekanlarda harcanan bu zamanda, yön bulmaya çalışırken ciddi zaman kayıpları oluşmaktadır. Bu nedenle, kompleks yapılar için, iç mekan navigasyonunun yaygın hale gelmesi günümüzde bir ihtiyaç haline gelmiştir. Bir iç mekan navigasyon sistemi yaratmak için öncelikle yapının odaları arasındaki bağlantı ağı çıkartılmalıdır. Bu bilginin manuel olarak çıkartılması uygulama prosedürü bakımından basit olmasına rağmen, iş gücü gerektiren ve oldukça zaman alan bir işlemdir. Bu bağlamda, bu işlemin otomatikleştirilmesi önemli bir katkı sağlayacaktır. Bu araştırmada; İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Fakültesi Yapı Bilgi Modeline ait“Industry Foundation Classes”(IFC) dosyasından, iç mekan navigasyon ağı çıkartılması için kapsamlı olarak kullanılabilecek yöntemler incelenmiştir. İlk olarak Revit yazılımı bünyesinde mevcut bina modelinin, üzerinde çalışılabilecek bir IFC dosyası oluşturulmuştur. Bu anlamda, mevcut bina modelinin birtakım eksiklikleri yine Revit yazılımı kullanılarak giderilmiştir. Bina içerisindeki tüm odalar tanımlanmış ve odaları oluşturan duvarların kapalı birer alan oluşturduğundan emin olunmuştur. Revit'ten çıkartılan bu IFC dosyası“Feature Manipulation Engine”(FME) yazılımında girdi olarak kullanılmıştır. FME bünyesinde uygulanan çeşitli geometrik manipülasyonlar sonucunda, altı adet navigasyon ağı oluşturulmuştur. Bu geometrik manipülasyonların daha kolay bir şekilde uygulanabilmesi adına öncelikle, bina içi odalar üç boyutlu hacimsel verilerden iki boyutlu poligonlara dönüştürülmüştür. Yani, her iki kata ait iki boyutlu kat planı elde edilmiştir. Ardından bu iki boyutlu kat planları“Medial Axis Transform”(MAT) algoritması ve“Grid”sistem olarak iki ana yaklaşım etrafında çeşitli işlemlere tabi tutularak navigasyon ağları elde edilmiştir.“Medial Axis Transform”algoritması bir poligonun orta eksen çizgisini çıkartmak için kullanılan bir geometrik algoritmadır ve bu çalışma dahilinde iç mekan navigasyon ağını çıkartmak için oldukça elverişli bir yöntem olarak seçilmiştir. Çıkartılan altı adet navigasyon ağından üç tanesi bu algoritmanın bir ürünüdür. Bu üç navigasyon ağından birinde noktalar arasındaki bağlantıyı düzgün bir şekilde kurabilmek için ayrıca FME dahilinde çalışan bir Python programı da yer almaktadır. Bu python programı odalar arası hiyerarşiyi kurarak noktaların doğru bir şekilde bağlanmasını sağlamıştır. Bir diğer MAT navigasyon ağında ise tüm poligonlar tek bir poligon haline getirilerek bu özel poligon üzerinde MAT algoritması uygulanmıştır ve navigasyon ağı elde edilmiştir. Son olarak bir diğer MAT algoritması kullanılan yaklaşımda, sadece gerekli olan odalara, yani birden fazla kapısı olan odalara MAT algoritması uygulanarak daha elverişli bir navigasyon ağı ortaya çıkarılmıştır. Grid sistemde ise poligonlar belli genişlikteki alanlara bölünür ve her bir alanın kenarları ve düğüm noktaları navigasyon ağını oluşturur. Grid yöntemi baz alan iki adet navigasyon ağı çıkartılmıştır. Bunlardan ilki, kare ve üçgenlerin kombinasyonu ile oluşturulmuştur. Diğer grid yaklaşımda ise alanlar, hexagon yani altıgen şeklinde gridlere bölünmüştür. Son olarak Grid ve MAT algoritmasının bir arada kullanıldığı hibrit bir navigasyon ağı oluşturulmuştur. Bu yaklaşımda ise geniş alanlarda grid, dar alanlarda MAT algoritması uygulanarak her iki yaklaşımın avantajlarından faydalanılmaya çalışılmıştır. Oluşturulan bu navigasyon ağları, mesafe hassasiyeti, indoorGML dosya boyutu, FME içerisinde kullanılan modül sayısı ve yine FME programı dahilinde oluşturulma süreleri açısından karşılaştırmaya sokulmuştur ve prototip uygulama için kullanılabilecek en uygun navigasyon ağı seçilmiştir. Mesafe hassasiyetlerini ölçmek amacıyla her bir navigasyon ağı için aynı iki nokta kullanılarak en kısa rota oluşturulmuştur. Oluşturulan bu rotaların uzunluğu, bir insanın yürüyerek kat edeceği gerçek mesafe ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmaya ek olarak, navigasyon ağlarının veri boyutları da önem arz ettiği için her bir navigasyon ağının indoorGML dosyaları oluşturularak bu indoorGML dosyalarının boyutları da değerlendirilmeye sokulmuştur. FME kapsamında uygulanan çözümlerde kullanılan modül sayısı özellikle bir navigasyon ağının elde edilmesinde harcanan eforu özetlediği için önemli bir belirleyici unsur olmaktadır. Son olarak FME dahilinde her bir navigasyon ağının oluşturulma süreleri karşılaştırılmıştır. Bu değerlendirmede aynı bilgisayar kullanılmış olup, navigasyon ağlarını oluşturmak için bilgisayar tarafından uygulanması gereken işlem hacmini görmek amaçlanmıştır. Tüm bu değerlendirmeler dahilinde seçilen navigasyon ağı,“Cesium JS”Javascript kütüphanesi ile oluşturulan uygulamada kullanılmıştır. Uygulamanın web üzerinden tarayıcı aracılığıyla kullanıcıya ulaşabilen ve üç boyutlu veri ile çalışabilen bir kütüphane olması Cesium JS in seçilmesinde önemli nedenler arasındadır. Cesium JS ortamına bina modeli, seçilmiş navigasyon ağı ve oda bilgileri aktarılmıştır. Bu bilgiler Python programlama dilinde“Pyramid”web kütüphanesi kullanılarak geliştirilen bir web sunucuya yapılan HTTP istekleri ile aktarılmaktadır. Oda bilgileri ve navigasyon ağı FME aracılığıyla direkt olarak çalışma bağlamında kullanılan PostGIS veri tabanına kaydedilerek, Cesium'dan web sunucusuna yapılan HTTP isteği sonucunda veri tabanından sorgulanarak Cesium'a aktarılmaktadır. Bina modeli direkt olarak Cesium ortamına alınamadığı için, IFC dosyası aracılığıyla,“3D Tiles”formatına dönüştürülmüştür. Son olarak, seçilen iki oda arasındaki en kısa yol PostGIS içerisinde çalışan“Pgrouting”yazılımı aracılığıyla“Dijkstra”algoritması kullanılarak oluşturulup, Cesium JS içerisinde çizdirilmektedir. Uygulamada ayrıca kullanıcı profiline göre rota planlama değişimlerini göstermek amacıyla örnek olarak bir tekerlekli sandalye kullanıcısı için farklı rota hesaplanması durumu gösterilmiştir. Bu çalışmanın daha geniş anlamda bir diğer amacı ise BIM-GIS entegrasyonuna örnek sağlamaktır. BIM ve GIS endüstri içerisinde yaygın olarak benimsenmiş olgulardır. Farklı kullanım alanları olan bu iki olgu arasında karşılıklı bir ilişki sağlanması durumunda, her iki tarafın açıkları kapatılarak daha elverişli uygulamalar geliştirilebilmektedir. BIM-GIS entegrasyonuna dair detaylı bir literatür taraması da yapılmış olup çalışmada çeşitli kullanım alanları belirtilmiştir. Ayrıca iç mekan navigasyonu özelinde kullanım alanları ve getirdiği çözümler de özetlenmiştir. Çalışma başlangıcında tezin amacını daha iyi lanse etmek üzere çeşitli araştırma soruları sorulmuş olup bu sorular tezin sonunda cevaplanmıştır.
Özet (Çeviri)
Building Information Modelling is a most recent phenomenon, that has been embraced by the AEC industry as a convenient way to design a structure and manage the construction process. This phenomenon made a positive impact by providing comprehensive data to the side applications, such as indoor navigation. People spend quite a big portion of their lifetimes in indoor spaces. A significant amount of this time may be wasted in a complex building while trying to find a proper route to the destination. Therefore, conducting new approaches to enhance the way of finding a route in indoor spaces is an essential subject. To create an indoor navigation application, it is necessary to extract the indoor space connectivity graph. Extracting this network is straight forward when the process is manual. However, it is quite labor-intensive and time-consuming. Thus, developing a way to automatically extract this network can be an added value to indoor navigation requirements. In this thesis; the process of network derivation from an Industry Foundation Class (IFC) file of a building has been examined and attempts for creating a generic data pipeline from building model to the indoor spatial space network have been conducted. The Building Information Model of Istanbul Technical University Civil Engineering Faculty has been used as a test building for this purpose. After various geometrical manipulations within FME, six different networks have been obtained from this model. The derived networks have been compared with each other in terms of several aspects such as reliability, performance and efforts to generate. Finally, Medial Axis Transform (MAT) On Unified Polygon Network was chosen to be used in a prototype application that has been developed in a 3D GIS environment with the capability of creating route plans according to user profiles. For the application layer, Cesium JS has been used and all necessary data has been brought to the Cesium environment. With this manner, BIM – GIS integration has been successfully established.
Benzer Tezler
- Investigation of Kücüksu wastewater collection using smart and sustainable applications
Küçüksu atıksu toplamanın akıllı ve sürdürülebilir uygulamalarla incelenmesi
EMİRHAN ÖZSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CÜNEYD DEMİREL
- BIM entegrasyonunda akıllı nesnelerin rolü-sistematik literatür taraması
The role of smart objects in BIM integration-the systematic literature review
KÜBRA YILMAZ ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ASLI KANAN
- Building information modeling (BİM) in geotechnical engineering
Geoteknik mühendisliğinde yapı bilgi modellemesi (BİM)
SERHAT DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
İnşaat MühendisliğiHasan Kalyoncu Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NURULLAH AKBULUT
- Düşey mülkiyet haklarının 3-boyutlu yönetimi için yapı bilgi modellemesi (Bim)-tabanlı bütünleşik bir modelin geliştirilmesi ve üç-parçalı döngü yaklaşımı
Development of a building information modeling (Bim)-based integrated model for 3-dimensional management of vertical property rights and tripartite cycle proposal
DOĞUŞ GÜLER
Doktora
Türkçe
2022
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAHSİN YOMRALIOĞLU
- YBM-CBS entegrasyonu ile görülebilirlik analizi
Visibility analysis using BIM-GIS integration
ECENUR ÇORLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
MimarlıkMimar Sinan Güzel Sanatlar ÜniversitesiEnformatik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT IŞIKDAĞ