BIM & GIS. ¿Juntos o revueltos? ¿Por qué usarlos y como conectarlos?

Desde hace ya varios años, parece que hay un amplio consenso entre los diseñadores de modelos de infraestructura sobre la necesidad de crear los modelos de estos proyectos alineados con el contexto que los rodea desde las fases iniciales del proyecto.

Al igual que sabíamos que no se puede diseñar un puente sin información del rio sobre el que se ubica, y no podíamos diseñar un túnel sin la información de la montaña que atravesamos, después de años de errores en edificios causados por una falta de análisis del contexto - podemos citar aquí varios casos famosos, como el del famoso Walkie-Talkie de Londres que quemaba coches por un mal calculo en la orientación y en el reflejo de la luz solar - por fin se ha extendido la idea de que también en la industria de la edificación es necesario incluir información del entorno geoespacial desde las fases iniciales del proyecto.

Hacía dónde Vamos: Un futuro en donde la información es clave

Con estas premisas, en casi todos los proyectos que se llevan a cabo hoy en día, se exige que los modelos estén geolocalizados, para que cuando sean consultados desde otras herramientas o por alguno de los agentes involucrados en el proyecto se pueda verificar las posibles interferencias que causan en el entorno, o que el entorno puede causar en el proyecto.

Fig 1: Imagen de la planificación del modelado de la Casa Farnsworth de Mies van der Rohe sobre mapas aéreos, utilizando Bentley Systems© OpenBuildings Designer.

Pero las preguntas que yo me hago ahora son… ¿Es suficiente con geolocalizar un proyecto BIM y hacer que se visualice en sus coordenadas reales? ¿Es suficiente con ubicar el modelo sobre un mapa 2D o incluso 3D? ¿O necesitamos realmente mucha más información para poder llevar a cabo el mejor proyecto posible?

Beneficios de añadir información GIS a los proyectos BIM

Fig 2: Ejemplo de previsión de huracanes en EEUU por la Administración Atmosférica y Oceánica Nacional (National Oceanic and Atmospheric Administration) visualizada con Bentley Systems© MicroStation© sobre una base cartográfica

El principal beneficio es que además, de geolocalizar el entorno para poder analizar el impacto de la realidad “momentánea” existente, podemos añadir datos históricos o análisis futuros que nos ayuden a tomar las mejores decisiones a la hora de diseñar el proyecto.

Por ejemplo, ¿Cuál es el histórico de eventos sísmicos que afectan a la zona? ¿Cada cuánto tiempo hay un terremoto y cuánto tiempo ha pasado desde el último episodio? ¿Cuándo se espera que haya uno nuevo? Y cuando hablo de terremotos, puedo hacer las mismas preguntas para analizar datos sobre expectativas e históricos de inundaciones, tormentas, la velocidad media y máxima del viento, etc.

Es evidente que el edificio que estamos diseñando en estos momentos estará impactado por estos eventos, y no solo a nivel estructural (donde ya se tienen en cuenta algunos de estos datos), sino también posiblemente a la hora de elegir el mejor material para la fachada, el grosor de los cristales, y la mejor orientación del edificio, de tal modo que se minimice el impacto del ruido del viento y el impacto de la reflexión de la luz solar en la fachada, pero que al mismo tiempo nos permita maximizar la luz solar en la cubierta si queremos añadir una instalación de paneles solares para producir energía.

Estándares abiertos para incluir datos GIS en el software de modelado

Para incorporar datos GIS en nuestro software de modelado y que enriquezca nuestro modelo BIM, tenemos básicamente 2 opciones si queremos usar estándares abiertos:

Fig 3: Modelo de estructuras diseñado con Bentley Systems© OpenBuildings Designer sobre una cartografía importada en modelo GeoTiff que se ha generado desde ESRI© ArcGis© Pro.

Por un lado, usar un formato de archivo abierto, como por ejemplo el formato GeoTIFF. Este formato es generado desde una aplicación GIS, como ESRI^© ArcGIS^© Pro y leído o referenciado desde las aplicaciones de modelado como Bentley Systems^© OpenBuildings Designer. Podeis consultar un ejemplo completo de la interoperabilidad entre aplicaciones GIS y BIM a partir de formatos abiertos en esta sesión del OpenBIM Tour que tuvo lugar en Abril de 2022: Integración de modelos IFC y sistemas BI. Desde el diseño a la operación y mantenimiento.

Fig 4: Ejemplo de conexión a servidores WFS (Web Feature Service) que utilizan el estándar del OGC desde Bentley Systems© MicroStation©, la tecnología sobre la que se basan todas las herramientas de modelado BIM de Bentley Systems.

Por otro lado, conectarnos a un servicio web abierto. En este caso, mi recomendación es acudir a uno de los servicios web del Open GeoSpatial Consortium (OGC), que podemos considerar el equivalente en el mundo GIS a lo que sería OpenBIM en el mundo BIM, es decir, el estándar abierto de transferencia de datos soportado masivamente por usuarios y fabricantes de software. De este modo, los datos se actualizarán en vivo desde el servidor de datos sin necesidad de tener que recargarlos solicitando nuevos archivos con la información.

Podemos confirmar que, con la estrategia propuesta hasta ahora, se puede combinar la información de los dos mundos en nuestras aplicaciones de diseño y modelado y así poder crear el mejor proyecto posible con la máxima información, pero…. ¿Cómo lo hacemos cuando llegamos a la fase de coordinación y revisión? ¿De qué herramientas disponemos para compartir nuestro proyecto BIM junto con la información GIS que hemos utilizado?

GIS y BIM en fase de coordinación y revisión

Sería deseable poder generar un archivo IFC desde nuestro software que incluyera las entidades geoespaciales que hemos incorporado, pero nos encontramos con el primer problema. Las entidades espaciales que nos ofrece el esquema IFC, como IfcProject, IfcSite, IfcFacility, IfcSpace, IfcSpatialElement, etc están pensadas para la gestión de las relaciones espaciales entre elementos de tal modo que unos se contienen a otros (IfcSite contiene a IfcBuilding, IfcSpace contiene ejemplares de IfcWall, IfcDoor, etc..) pero no para almacenar datos geoespaciales que provienen de los servicios OGC o de un formato GIS abierto como el GeoTiff mencionado antes.

Es justo mencionar que en la versión IFC4 se ha incluido la entidad IfcSpatialZone, que se diferencia de las anteriores en que no está diseñada para un uso jerárquico, con lo que no depende de otros elementos que la contengan. La inclusión de esta entidad es un gran avance en este campo y podría ser utilizada para almacenar datos GIS pero, en mi opinión, aun no es lo suficientemente completa para lograr este objetivo. ¿Por qué? Pues porque no proporciona una manera clara de distinguir entre las diferentes entidades GIS que podemos necesitar en nuestro proyecto. ¿Cómo podemos distinguir entidades GIS que representen un punto caliente de actividad sísmica? ¿O una ruta habitual del viento? ¿O áreas en riesgo de inundación? Un nombre y una descripción son campos abiertos y una categoría ObjectType puede ayudar, e incluso una definición personalizada de un conjunto de propiedades (PropertySet) específico para el dominio GIS, pero mientras no haya una propuesta consensuada, el éxito de esta iniciativa va a depender mucho de un acuerdo entre los participantes en el proyecto para definir qué propiedades y valores incluir en esta personalización GIS.

Y si exploramos la opción contraria, que es incluir el modelo de un edificio, o de un puente, dentro del formato CityGML (el formato de archivo abierto para intercambio de información de modelos de ciudades propuesto por el Open GeoSpatial Consortium (OGC) entonces el problema es similar, pero en la dirección contraria. Las entidades definidas para el almacenamiento de elementos de ciudades 3D no incluyen todos los elementos que forman parte de un proyecto de infraestructura. Tenemos un problema que va más allá de lo semántico o de cómo se llamen las entidades, sino que afecta a las geometrías y topologías que cada uno de los formatos está preparado para almacenar.

Así que mi propuesta aquí es utilizar un software visualizador (de escritorio o en la nube) que permita visualizar datos de los 2 mundos que pretendemos conectar, OpenBIM (en formato IFC) y OpenGIS / OGC (en formato de servicio web o en formato CityGML).

Un ejemplo de esta unión de los dos mundos lo encontramos en OpenCities Planner, un visualizador en la nube que permite tener un modelo digital urbano a partir de una combinación de servicios de mapas web, mallas de realidad existente junto con información procedente de archivos CAD, BIM, y servicios GIS.

Fig 5:. Imagen del Gemelo Digital del Proyecto Siemensstadt Square de Siemens visualizada en el software de Bentley Systems© OpenCities Planner Fuente: A Twin in Berlin

Conclusiones

Como conclusión, me gustaría recordar lo importante que puede ser enriquecer nuestro proyecto BIM con datos GIS para poder tomar mejores decisiones, no solo de cara a la fase de diseño y construcción, sino para poder llevar a cabo un proyecto que sea mas sostenible y este más preparado para soportar el paso del tiempo durante todos los años de su vida útil, aunque todavía haya desafíos que la tecnología tiene que resolver a la hora de coordinar datos de diferentes fuentes y disciplinas.

Autor

Eduardo Cortés es Director de Ingeniería de Soluciones en Bentley Systems Inc.

Eduardo aporta una gran experiencia y es un profesional experimentado con una destacada carrera que abarca más de tres décadas, dedicada a impulsar la innovación en los ámbitos de las soluciones de modelado, edificación y plantas industriales.

Su viaje comenzó con el inicio de las tecnologías CAD y BIM y desde entonces ha sido un colaborador versátil. Durante su carrera, Eduardo ha desempeñado diversos roles, incluidos Diseñador, Capacitador, Desarrollador, Ingeniero de Aplicaciones y Consultor, demostrando su adaptabilidad y compromiso para mantenerse a la vanguardia de las tendencias de la industria.