Экспертиза проектов в строительной индустрии на основе ГИС-технологий

Куприяновский В.П., НПП «Наука-Сервис» (vpkupriyanovsky@gmail.com),
Тищенко П.А., ЭСРИ СНГ (ptischenko@gmail.com),
Синягов С.А., ЭСРИ СНГ (ssinyagov@gmail.com),
Раевский М.А., ЭСРИ СНГ (ingiswetrust@gmail.com),
Липатов С.И, ОАО «Мегафон» (ls@megafon.ru),
Савельев С.И., ОАО РАО "ЕЭС России" (sergey@salesperson.net)

GIS for Projects Expertise in Building and Construction Sector

От качества проектных работ зависит не только эргономика и удобство будущих строений, но и их конструктивная прочность, а, следовательно, и безопасность. Если на начальном этапе в проекте допустить ошибку, то она обязательно повлияет на будущие расчёты. Даже незначительная ошибка в проекте может привести к ощутимым финансовым потерям уже на стадии строительства и непредсказуемым последствиям, которые могут повлечь за собой человеческие жертвы.

Особенности и порядок экспертизы строительных проектов определяются комплексом законодательных документов, первоначальным из которых является Градостроительный кодекс РФ. Государственная экспертиза занимает отдельное место в бизнес-схеме градостроительной деятельности г. Москвы (см. рис. 1)


Рис. 1. Место гос. экспертизы в бизнес-схеме градостроительной деятельности г. Москвы.

Количество строительных площадок и объектов различного назначения в нашей стране растет день ото дня. Естественно, что, как и в любой другой отрасли, возникает необходимость объективного контроля состояния проектов с их последующей экспертизой с применением инструментальных средств и информационных технологий. Мониторинг строительных проектов ведётся для достижения следующих целей:

  • получить точную картину текущего состояния проекта на основе профессиональной оценки;
  • выдать приоритезированные рекомендации по корректирующим действиям;
  • разработать план мероприятий по устранению выявленных недостатков;
  • создать обновляемую базу(ы) данных недостатков и планируемых проектов.

Своевременно получать исчерпывающую информацию о ходе строительства, постоянно контролировать исполнение планов строительных работ можно из различных источников: отчётов, по средствам связи, непосредственно со строительных площадок. Более эффективный, простой и быстрый способ получения информации для принятия решений – Система контроля хода строительства на базе ГИС (геоинформационной системы), которая позволяет получить сводные данные и оценки по всем строящимся объектам в режиме реального времени и произвести анализ критических ситуаций. Современные инструментальные средства, такие как ГИС- и CAD/CAM-системы, а также системы хранения, ориентируются на получение комплексной информации об объекте и предоставлении средств актуализации данных на этапах строительства и эксплуатации.

Перечислим основные виды деятельности в ходе проектной экспертизы, которые могут быть оценены с помощью ГИС:

  • строительное техническое обследование объектов;
  • строительно-технические экспертизы качества строительства зданий и сооружений, инженерных коммуникаций;
  • оценка качества строительства, включая оценку выполненных строительных работ;
  • экспертиза проектной документации строительных объектов в целях установления их соответствия требованиям специальных правил;
  • экспертиза технического состояния, причин, условий, обстоятельств и механизма разрушения строительных объектов, частичной или полной утраты ими своих функциональных, эксплуатационных, эстетических и других свойств;
  • обследование земельных участков с целью определения межевых границ и установления их соответствия фактическим границам;
  • экспертиза строительных объектов и территории, функционально связанной с ними, с целью определения их стоимости;
  • экспертиза домовладений;
  • экспертиза строительных работ и проектов;
  • обследование строительных объектов, их отдельных фрагментов, инженерных систем, оборудования и коммуникаций с целью установления объёма, качества и стоимости выполненных работ, использованных материалов и изделий;
  • обследование помещений жилых, административных, промышленных и иных зданий, поврежденных заливом (пожаром), с целью определения стоимости их восстановительного ремонта.

Системы на основе ГИС давно и успешно используются как единая система хранения данных. Разработаны и применяются специализированные решения, базирующиеся на оцифровке проектных изысканий и практике применения ГИС для хранения и обеспечения доступа к наследуемым знаниям. В соответствии с требованиями практики, ГИС-системы также расширяются до 5D- и 6D-моделей (включая историю изменений объекта, деньги и состояние возводимого объекта на всех этапах жизненного цикла) для того, чтобы обеспечивать хранение, отображение и доступ к результатам работы специализированных систем. Как естественное средство хранения разноплановой информации в ходе экспертизы строительных проектов, ГИС может наполняться данными из следующих областей:

  • изыскания и проектирование, проектная документация;
  • модели зданий, сооружений;
  • инженерные системы;
  • данные о прилегающей территории, внешняя инфраструктура;
  • кадастр;
  • инфраструктура безопасности;
  • контроль строительства;
  • мониторинг природных явлений, экология;
  • аналитика и управление;
  • финансовая информация;
  • и т.д…

Отметим основные преимущества использования ГИС в качестве единого хранилища информации при экспертизе проектов:

  • в ГИС как единой системе организован послойный принцип хранения и структуризации разнородных данных. Накладывая слои друг на друга, меняя их порядок, прозрачность и т.д., а также используя как штатный ГИС-функционал, так и пользовательские разработки, можно с большей эффективностью выявлять коллизии и ошибки строительных проектов;
  • общая семантическая структура, применяемая в ГИС, позволяет агрегировать или декомпозировать данные от самого высокого до самого низкого уровня;
  • ГИС использует XYZ-значения глобальной системы координат, чтобы соблюсти пространственную иерархию, присущую всем моделируемым объектам;
  • добавляя новые слои в ГИС, можно выявить неявные и недокументированные зависимости между данными;
  • ГИС позволяет работать с данными с учётом их расположения, даже если это данные не географические, например, данные о наличии и качестве проектной документации на тот или иной участок строительства;
  • новые слои могут создаваться с учётом наработок, полученных при реализации других слоёв.

Применение специализированной ГИС для экспертизы проектов в рамках строительного цикла открывает целый спектр новых возможностей:

  • сбор, обработка и консолидация всей пространственной информации о территории деятельности градостроительного комплекса, а также изыскательской и проектной документации в едином хранилище (карты, планы, фото, видео, чертежи, измерения и т.п.);
  • предоставление проектировщикам единой актуальной картографической основы и доступа к проектным решениям других проектных организаций через web-интерфейс;
  • мониторинг истории изменений материалов проектирования;
  • моделирование и сравнительный анализ различных вариантов реализации проектов;
  • предоставление информации о ходе проекта и результатах работ контролирующим организациям;
  • обеспечение информационного взаимодействия с системами управления активами строительной компании, с государственными и муниципальными информационными сервисами и службами.

Отметим основные свойства ГИС, определяющие эффективность использования её функционала для управления данными экспертизы строительного проекта:

  • Геопространственный анализ и моделирование
    • анализ перекрытий (объединение, пересечение);
    • анализ близости (буферные зоны, близко расположенные объекты);
    • анализ поверхности (отмывка рельефа, углы наклона);
    • линейный анализ (замкнутость, трассировка);
    • растровый анализ.
  • Наличие инструментария геообработки.
  • Управление базами данных.
  • Богатый инструментарий API.
  • Готовность к корпоративному использованию.
  • Интегрируемость с
    • -базой данных FCA (Оценки состояния объектов);
    • -CMMS (Автоматизированная система управления техобслуживанием);
    • -CAFM (Автоматизированная система управления хозяйственной деятельностью);
    • -IWMS (Интегрированная система управления рабочими местами).

Возможности и эффективность экспертизы строительных проектов существенно повышаются при условии применения технологий информационного моделирования зданий (BIM), когда создаётся компьютерная модель нового здания, несущая в себе все сведения о будущем объекте. В основе BIM лежат использование единой модели здания и обмен информацией о любом объекте между всеми участниками на протяжении всего жизненного цикла – от замысла владельца и первых набросков архитектора до технического обслуживания готового здания. Использование BIM в процессе проектирования позволяет обеспечить контроль взаимоувязки решений по различным разделам проектов. Одно из преимуществ BIM перед системой автоматизированного проектирования CAD (computer-aided design) заключается в поддержке распределённого пользования, что позволяет применять данную технологию для экспертизы проекта строительства со стороны различных заинтересованных сторон и организаций. Одним из главных плюсов таких моделей является опция «а что, если…», с помощью которой можно тестировать и совершенствовать имеющиеся варианты плана работ проекта. Инструментарий BIM призван исключить избыточность, повторный ввод и потерю данных, ошибки при их передаче и преобразовании. Это определяется точностью проектирования по единой модели и встроенными инструментами автоматического выявления коллизий (рис. 2). Построение адекватных моделей будущих сооружений позволяет многократно и наглядно моделировать и проверять организационно-технологические процессы в ходе разработки проектов организации строительства и производства работ. По мнению экспертов, применение моделей позволяет поднять эффективность выявления коллизий и ошибок строительных проектов до 50%!


Рис. 2. Устранение коллизий при информационном моделировании – главный заслон, не позволяющий проектным ошибкам выходить на стройплощадку.

В ходе экспертной оценки состояния строительных проектов можно выделить 5 этапов: подготовка проекта, сбор данных, их анализ, подготовка и сдача отчёта, программное планирование. Краткое описание работ, входящих в состав данных этапов, приведено на рис. 3.


Рис. 3. Экспертная оценка состояния строительных проектов – подход к оценке.

Собранные данные о строящемся объекте распределяются по нескольким системным категориям:

  • Внешняя оболочка здания: кровельный ковёр крыши, фундамент, наружные окна, наружные стены, внешние двери, конструкция, межэтажные перекрытия.
  • Внутренние помещения здания: внутренние стены, межкомнатные двери, напольные покрытия, внешние двери, потолки, лифты, оборудование общественного питания, лестницы, внутренняя отделка.
  • Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха: оборудование, воздуховоды, трубопроводы, средства управления.
  • Водопроводно-канализационная сеть: оборудование, арматура и аппаратное оборудование, вода для коммунально-бытового водоснабжения, канализационная и вентиляционная системы, ливневые стоки.
  • Местоположение: благоустройство, пешеходные дорожки, парковка и подъездные дороги, освещение, инженерные сети.
  • Электричество: оборудование, распределение электроэнергии, внутреннее освещение, внешнее освещение, пожарная сигнализация, охрана.
  • Пожарная безопасность: оборудование, спринклерные системы, водонапорные трубы.

При выявлении недостатков их также следует разнести по нескольким категориям, например:

  • Целостность здания: отказ оборудования, техническое обслуживание, плановая замена, превышение срока полезного использования, плохое состояние.
  • Здоровье и безопасность жизнедеятельности: соблюдение инструкций, опасные материалы, качество воздуха в помещении, опасные условия.
  • Функциональность: энергопотребление, внешний вид, безопасность, доступность, неправильная эксплуатация систем и оборудования, побочные факторы.

Далее, выявленным недостаткам присваиваются приоритеты (см. рис. 4).


Рис. 4. Приоритеты выявленных недостатков проекта.

Затем составляется общее описание (портфолио) строительного проекта, формируется т.н. резюме, в которое входят: пояснительная записка, описание систем, отчёты, фотоизображения. Помимо этого, результаты заносятся в базу данных.

Зарубежный опыт

Одним из интересных примеров практической реализации системы экспертизы строительных проектов является опыт Сингапура. Одной из целей было объявлено создание самой быстрой в мире системы экспертизы и формирования разрешений на строительство. Под эгидой Министерства строительства (Building and Construction Authority (BCA)) и с подключением всех заинтересованных сторон в 2008 году была реализована первая в мире комплексная электронная система строительной экспертизы на основе BIM (e-submission). Проектантам необходимо представлять на экспертизу и утверждение только одну информационную модель объекта, которая должна содержать всю информацию, необходимую для определения соответствия требованиям, выдвигаемым регулятором (соответствующим агентством или представителем Заказчика). К 2013 г. более 200 крупных проектов уже прошли через e-submission. C 2010 г. BCA начало реализовывать дорожную карту, которая предусматривает, что к 2015 г. около 80% строительной индустрии должно основываться на BIM. Эта дорожная карта является частью плана правительства Сингапура по увеличению продуктивности строительной индустрии на 25% в последующие 10 лет.

Заключение

Строительство различных объектов – довольно долгосрочный, сложный и затратный процесс. Как показывает практика, качественно проведённая экспертиза строительных проектов на базе ГИС-технологий позволяет минимизировать риски, связанные с неблагоприятным воздействием на строительство самых различных природных и техногенных факторов, и является основой безопасности жизни людей, эффективного использования ресурсов, инвестиций и рабочей силы, а также своевременного окончания работ. Выполнение экспертизы строительных проектов на основе геопространственных данных обеспечивает высокое качество архитектурных решений, безопасность и надёжность эксплуатации объектов, эффективное использование материальных, природных, энергетических и финансовых ресурсов.