Информационное моделирование территорий в мире и в России

В практике градостроительства сейчас очень актуален вопрос интеграции BIM (Building Information Modeling) и CIM (City Information Modeling). Для участников рынка понятие информационного моделирования зданий и сооружений уже давно стало привычным. В России, где по мировым меркам комплексное применение BIM началось относительно недавно, уже накоплен опыт в таких проектах, начиная от моделирования зданий типовых детских садов до сложнейшей конструкции Лахта-центра в Санкт-Петербурге. В то же время к практике создания цифровых двойников городов многие мегаполисы мира, в том числе и российские, только приступают. Мостом между моделированием отдельных зданий и целых городов служат небольшие территории, подходы к проектам которых в России сейчас формируются.

Термины
Говоря о моделировании территорий, мы подразумеваем создание цифровых двойников местности, застройки и инфраструктуры. На следующем уровне проработки таких проектов появляется понятие «цифровой тени» — цифровой модели, собирающей данные с реальных объектов, датчиков, камер, приложений. Цифровой двойник города — это венец применения технологий информационного моделирования, модель с двусторонней связью, позволяющая не только собирать данные, но и управлять процессами. Цифровые модели городов значительно превосходят модели объектов капитального строительства по уровню насыщения информацией. Объем необходимых для рассмотрения в рамках градостроительной деятельности данных, гораздо более масштабный и многофакторный, чем при строительстве отдельного здания или сооружения.

Программные возможности
Для создания цифровых моделей территорий используются программные комплексы, работающие с анализом существующих данных и созданием проектных сущностей. Ведущие поставщики программного обеспечения для BIM — компании Autodesk и Bentley — имеют инструменты и для CIM. Решения Autodesk, в том числе Revit и InfraWorks, поддерживают инструменты моделирования умных городов. Такие решения использовались в проектах Копенгагена, Барселоны и корейского U-City. CIM-решения Bentley широко применяются в крупномасштабных проектах цифровых двойников — Монреаля, Хельсинки, Сингапура и других городов.

На данный момент российский рынок ПО для моделирования территорий мало отличается от западного. В нашей стране высока популярность продуктов от компании Autodesk, активно применяется AutoCAD Civil 3D, завоевывает свою нишу InfraWorks. Некоторые специалисты используют решения от Bentley Systems, но массовой популярности в работе с мастер-планами и инфраструктурой они не нашли, отчасти в связи с высокой стоимостью по сравнению с продуктами Autodesk. Свою нишу имеют отечественные разработки типа GeoniCS, который работает как с AutoCAD, так и с российским программным комплексом NanoCAD.

Специалистам сейчас приходится решать задачи по взаимоувязке моделей отдельных зданий и модели всей территории, которые выполнены с помощью разных программных продуктов. Большая часть программ интероперабельны, хотя лучше всего взаимодействие происходят внутри одного программного пакета: программы Autodesk лучше работают в своей экосистеме, Bentley — в своей. Единым языком обмена данными должен быть формат IFC. Этот протокол активно применяется в сфере BIM, но для инфраструктурных объектов пока мало подходит. В 2022 году формат должны адаптировать к новым задачам — ожидается выход IFC 5.0, рассчитанного на обмен данными не только зданий, но и линейных объектов, а также территорий. ГИС-формат данных в этом вопросе стоит особняком, поскольку является заведомо более открытым, но все же надо отметить тесное сотрудничество компаний Esri и Autodesk, позволяющее удобно организовывать работу между Revit и ArcGIS.

Сингапурский опыт
Казалось бы, зачем изобретать что-то новое, когда уже есть готовые решения по развитию территорий — цифровые двойники Сингапура, Хельсинки, Ренна, Стокгольма и других городов, которые можно взять за основу для разработки модели любого другого города. Однако, сравнивая российские реалии с данными кейсами, можно сказать, что такой подход для нас слабо применим. Это связано с тем, что платформа Virtual Singapore разрабатывается в рамках коллаборации государственного института развития Сингапура и компании Dassault Systems — создателя платформы 3DExperience. Аналогично в связке с Dassault создан цифровой двойник города Ренн во Франции. Здесь в проекте также участвует родная французская компания-разработчик, кроме того, территория имеет относительно небольшой масштаб. В случае с созданием цифровых двойников городов России сложно представить себе передачу этой задачи на подряд иностранной компании, ведь в информационную модель закладывают огромное количество данных, многие из которых имеют гриф секретности. В Российской Федерации сейчас реализуется программа по созданию ГИСОГД РФ, которая в перспективе должна стать единой платформой сбора комплексных цифровых данных о городе, а заодно сформулировать требования к разработке территориальных моделей.

BIM+ ГИС
Существующие цифровые модели территорий российских городов можно классифицировать в зависимости от применяемых подходов и программного обеспечения. Один подход, который практикует, например, институт Генплана Москвы, предполагает активное использование Civil 3D для создания актуальных схем местности, линейных объектов и объектов метрополитена, а также оцифровке площадок будущей реновации и разработке цифровых концепций застройки и размещения сетей. Достоинствами подхода является высокая степень детализации.

Другой подход, который используют в Градостроительном институте «Гипрогорпроект», заключается в создании гибридных решений с помощью связки инструментов «AutoDesk Revit + InfraWorks». Программный комплекс Infraworks изначально задумывался для решения задач по связи BIM с CIM и сейчас активно применяется передовыми западными фирмами для предпроектного анализа застройки и создания инфраструктурных проектов. Комбинация «AutoDesk Revit + InfraWorks» больше подходит для разработки концептуальных решений, чем Civil 3D ввиду своей простоты, наглядности и скорости реализации объемных решений. Данный подход, к примеру, применялся при формировании информационной модели территории в г. Кронштадте и подготовке проектов застройки во Владивостоке и Мурманске.

Еще один кейс такого плана — проекты цифровых генеральных планов развития территорий округов Пермского края, в которых зашито более 50 слоев — социальная инфраструктура, транспорт, инженерия, система расселения и другие — вплоть до информации о каждом кадастровом участке и о характеристиках планируемых объектов местного и регионального значения.

Комплексные модели территорий, созданные в связке «AutoDesk Revit + InfraWorks», являются базовыми кирпичиками — элементами таких систем как 3DExperience. Система 3DExperience в свою очередь является универсальной платформой для управления данными, а точнее PLM-системой (Рroject Lifecycle Management — прикладное программное обеспечение для управления жизненным циклом продукции). Вариант 3DExperience City заточен на взаимодействие со строительными проектами и обладает модулем, позволяющим импортировать в модель данные из сторонних программ для дальнейшего управления этими данными.

Повестка взаимодействия BIM и ГИС на сегодняшний день весьма актуальна. На прошедшей в конце 2020 года конференции Autodesk University было несколько презентаций, посвященных данному аспекту. Участники рынка обсуждали вопросы получения высокоточных и осознанных данных в ходе проектирования за счет использования информации из геоинформационных систем. На наш взгляд, это направление является наиболее перспективным и будет активно развиваться.