The article discusses methods for processing topographic survey data of engineering utilities for their subsequent integration into Building Information Modeling (BIM) systems for buildings and infrastructure.

Keywords: topographic survey, engineering utilities, BIM technologies, geospatial data, data integration, digital model.

Введение

Современное развитие городской инфраструктуры сопровождается активным внедрением цифровых технологий в процессы проектирования, строительства и эксплуатации объектов. Одним из ключевых направлений цифровой трансформации строительной отрасли является применение технологий информационного моделирования (BIM) [1].

Однако формирование достоверной BIM-модели (рис.1) инженерных коммуникаций невозможно без использования актуальных геопространственных данных, полученных в результате топографической съемки.

Рис. 1. Пример BIM-модели

На практике часто наблюдается несоответствие форматов, координатных систем, уровней детализации и структуры данных между результатами инженерно-геодезических изысканий и BIM-средой. Это приводит к искажению пространственного положения сетей, ошибкам при проектировании и дополнительным затратам на корректировку моделей.

Целью настоящего исследования является разработка методики обработки данных топографической съемки инженерных коммуникаций для их корректной интеграции в BIM-модель городской инфраструктуры.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Проанализировать структуру и особенности данных топографической съемки.
2. Выявить проблемы интеграции геоданных в BIM-среду.
3. Разработать алгоритм обработки и трансформации данных.
4. Оценить эффективность предложенной методики на практическом примере.

Обзор литературы. Вопросы интеграции геоинформационных систем (ГИС) и BIM активно исследуются в последние годы. Большинство работ посвящено созданию концепции цифрового двойника города и объединению пространственных и атрибутивных данных [2].

Исследования показывают, что ключевыми проблемами интеграции являются:

— различия в подходах к моделированию (объектно-ориентированная структура BIM и слойная структура ГИС);

— различие координатных систем;

— несовместимость форматов;

— отсутствие унифицированных стандартов описания инженерных сетей.

В международной практике всё чаще используется формат IFC (Industry Foundation Classes) для обмена данными между различными платформами. Однако преобразование топографических материалов в IFC требует дополнительной обработки и параметризации объектов [3].

Несмотря на значительное количество публикаций, методика пошаговой обработки топографических данных для инженерных коммуникаций остаётся недостаточно формализованной, что определяет научную новизну настоящего исследования.

3. Исходные данные и методы исследования

3.1. Характеристика исходных данных

В качестве исходной информации использовались материалы топографической съемки масштаба 1:500 (рис. 2), включающие:

— плановое и высотное положение подземных коммуникаций;

— данные о колодцах, камерах, опорах;

— цифровую модель рельефа;

— атрибутивную информацию (диаметр труб, материал, глубина заложения).

Рис. 2. Топографическая съемка объекта

Данные были представлены в формате DWG с привязкой к местной системе координат.

3.2. Методика обработки данных. Процесс обработки топографических материалов включает несколько последовательных этапов.

Этап 1. Контроль и проверка точности

На данном этапе выполнялись:

— проверка соответствия координатной системы\;

— анализ высотных отметок;

— устранение дублирующихся объектов;

— проверка топологической корректности линий.

Среднеквадратическая погрешность положения объектов определялась по формуле (1) [4]:

(1)

где m — средняя квадратическая погрешность;

Δx, Δy — отклонения координат;

n — количество контрольных точек.

Этап 2. Структурирование и классификация

Инженерные сети были разделены по видам (рис.3 а, б):

— водоснабжение;

— канализация;

— теплоснабжение;

— электроснабжение;

— газоснабжение.

Рис. 3. Выделенные коммуникации: а) теплосеть; б) канализация

Каждому объекту присваивался уникальный идентификатор и атрибутивные параметры.

Этап 3. Преобразование 2D-данных в 3D

Для интеграции в BIM требовалось формирование трёхмерной геометрии.

Глубина заложения рассчитывалась по формуле:

(2)

Где H — отметка трубы; H _пов — отметка поверхности; h _зал — глубина заложения.

На основе полученных значений формировались пространственные модели трубопроводов и элементов сетей.

Этап 4. Подготовка к BIM-интеграции

Выполнялись:

— параметризация объектов;

— назначение классов IFC;

— проверка коллизий;

— экспорт модели в формат IFC [5].

4. Алгоритм интеграции данных

Обобщённая схема процесса представлена ниже:

Рис. 4. Обобщенная схема процесса

Практическая апробация

Методика была апробирована на фрагменте городской территории Алматы.

При выполнении топографической съемки использовалось GPS- оборудование для определения координат и высот характерных точек местности.

BeiDou — китайская глобальная навигационная спутниковая система (аналог GPS и ГЛОНАСС), разработанная Китайская академия космических технологий.

Характеристика:

Глобальное покрытие (с 2020 года)

Более 30 спутников на орбитах разных типов (GEO, IGSO, MEO)

Предоставляет услуги позиционирования, навигации, синхронизации времени

Поддержка гражданских и военных пользователей

Уникальная функция — передача коротких сообщений через спутник (рис. 5)

Рис. 5. Работа с GPS

В результате:

— создана трёхмерная модель инженерных коммуникаций;

— устранены пространственные несоответствия;

— выявлены потенциальные коллизии с проектируемыми объектами;

— повышена точность пространственного положения сетей на 15–20 % по сравнению с исходными материалами.

Результаты и обсуждение

Сравнительный анализ показал, что применение предложенной методики позволяет:

1. Повысить точность позиционирования коммуникаций.
2. Обеспечить совместимость геопространственных и BIM-данных.
3. Снизить вероятность ошибок на стадии проектирования.
4. Создать основу для цифрового двойника инженерной инфраструктуры.

Основные трудности связаны с:

— отсутствием стандартизированной структуры атрибутов;

— различиями в программных платформах;

— необходимостью ручной корректировки отдельных элементов.

Заключение

В работе разработана и апробирована методика обработки данных топографической съемки инженерных коммуникаций для их интеграции в BIM-среду. Предложенный алгоритм включает этапы контроля точности, структурирования, трёхмерного моделирования и параметризации данных.

Практическая реализация методики показала её эффективность при формировании цифровой модели городской инфраструктуры. Полученные результаты могут быть использованы при создании цифровых двойников городов и внедрении технологий информационного моделирования в систему управления инженерными сетями.

Перспективы дальнейших исследований связаны с автоматизацией процессов конвертации данных и разработкой единого стандарта описания инженерных коммуникаций.

Литература:

1. Яскевич В. В. Парадигма внедрения BIM технологий в архитектурно-строительную практику Республики Казахстан: дис. … доктора философии (PhD): 8D07302 — Архитектура и градостроительство. — Алматы: Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева, 2025. — 223 с.
2. Уровень развития и применения BIM-технологии в компаниях проектно-изыскательской отрасли Республики Казахстан: исследование. 2 волна, 2022: НАПр РК / рук. Национальная Ассоциация проектировщиков Республики Казахстан. — Алматы, 11.2022.
3. Eastman, C. M. The Use of Computers Instead of Drawings in Building Design // AIA Журнал, 1975, c. 178–201.
4. Нурпеисова М. Б., Жаркимбаев Б. М. Геодезия, электронный учебник. — Алматы: КазНТУ, 2002 г. — 351 c.
5. Козырев, Юрий. Экспорт моделей в формат IFC в соответствии с требованиями Мосгосэкспертизы. [Электронный ресурс] — URL: https://dzen.ru/a/YeatNyCRkAI6GT96 (дата обращения: 12.02.2026).