Yapı bilgi modellemesi ve coğrafi bilgi sistemleri entegrasyonu için farklı yaklaşımların araştırılması
Investigation of different approaches for the integration of building information modeling and geographic information system
Yazar: ÖZLEM KORKMAZ
Danışman: PROF. DR. ALİ MELİH BAŞARANER
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry
Dizin: Coğrafi bilgi sistemleri = Geographical information systems ; Görüntüleme-üç boyutlu = Imaging-three-dimensional ; Konumsal veri tabanı = Spatial database ; Yapı bilgi modellemesi = Building information modeling

Özet:
Yapı bilgi modellemesi (YBM) ve coğrafi bilgi sistemleri (CBS) entegrasyonu; yapı ve tesis planlaması ve yönetimi, akıllı şehirler ve mekânsal dijital ikiz gibi uygulamalar için kritik öneme sahiptir. YBM, yapı yaşam döngüsü boyunca zengin geometrik ve semantik bilgilere sahipken, CBS; mekânsal modelleme, analiz ve görselleştirme yetenekleri sağlar. Bu nedenle, YBM ve CBS iç ve dış mekân bağlamında birbirini tamamlayan temel sistemlerdir. Öte yandan, uygulama odakları, mekânsal kapsamlar, koordinat sistemleri, semantik ve geometrik temsiller ve ayrıntı düzeyleri açısından farklılıklara sahip olmaları, bu iki sistemin entegrasyonunda zorluklar meydana getirmektedir. Entegrasyon için veri düzeyinde geometrik dönüşüm ve semantik aktarım yapılmalıdır. Geometrik açıdan temsil dönüştürme, coğrafi referanslama ve ayrıntı düzeyi dönüşümü, semantik açıdan ise öznitelik çıkarımı, semantik eşleme, semantik çıkarım ve semantik birleştirme işlemlerinin gerçekleştirilmesi gerekmektedir. YBM için endüstri temel sınıfları (IFC), CBS için ise CityGML, CityJSON veya shape dosyası formatları kullanılmaktadır. Ayrıca, YBM ve CBS entegrasyonu için çeşitli yaklaşımlar mevcuttur. Bu çalışmada, farklı yaklaşımların incelenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda, YTÜ İnşaat Fakültesine ait statik ve mimari projeler esas alınarak YBM oluşturulmuştur. YBM, IFC veri değişim formatında dışa aktarılmış ve CBS ile entegrasyonu için farklı yaklaşımlar ile geometrik dönüşüm ve semantik aktarım gerçekleştirilmiştir. IFC, FME Workbench ile CityGML ve CityJSON'a, FME Quick ile CityGML ve shape dosyasına, ArcGIS DI ile ESRI file geodatabase ve semantik web ile de RDF/WKT veri formatına dönüştürülmüştür. FME, FME Quick ve ArcGIS DI ticari araçları ile geometrik dönüşüm, semantik web yaklaşımı ile de semantik aktarım tatmin edici sonuçlar vermiştir. Bu yaklaşımlar ve veri değişimine yönelik formatlar karşılaştırılarak bulgular değerlendirilmiştir.

Abstract:
The integration of building information modeling (BIM) and geographic information systems (GIS) is critical for applications such as construction and facility planning and management, smart cities and spatial digital twin. While BIM has rich geometric and semantic information throughout the building lifecycle, GIS provides spatial modeling, analysis, and visualization capabilities. Therefore, BIM and GIS are fundamental systems that complement each other in the context of indoor and outdoor spaces. On the other hand, the differences in application focus, spatial scopes, coordinate systems, semantic and geometric representations and levels of detail create challenges in the integration of these two systems. For the integration, geometric transformation and semantic transfer are required at the data level. From a geometric standpoint, representation transformation, georeferencing and level of detail transformation are required while from a semantic standpoint, feature extraction, semantic mapping, semantic inference and semantic aggregation operations need to be performed. In general, industry foundation classes (IFC) is used for BIM data while CityGML, CityJSON or shape file format are used for GIS data. Various approaches are available for integrating BIM and GIS. In this study, it is aimed to investigate different approaches. In this context, static and architectural projects belonging to YTU Faculty of Civil Engineering have been used as the basis for creating a BIM. The BIM has been exported using the Industry Foundation Classes (IFC) data exchange standard. To integrate the BIM with the GIS, different approaches have been employed, involving geometric transformation and semantic transfer. The IFC data format has been converted to CityGML and CityJSON using FME Workbench, to CityGML and shape files using FME Quick, to a ESRI file geodatabase using ArcGIS DI, and to RDF/OWL data standard using the semantic web. Geometric transformation using FME, FME Quick, and ArcGIS DI, as well as semantic transfer using the semantic web approach, have yielded satisfactory results. The results have been evaluated by comparing these approaches and data exchange standards.