Modeller som överlever Hur modeller kan förvaltas under lång tid I detta dokument ser vi på hur digitala modeller kan förvaltas år efter år och samtidigt behålla innehåll och aktualitet. Dokumentet utgår från hur detta är genomfört i NVDB, Norges nationella vägdatabank, som är en sömlös modell. Vidare innehåller detta dokument också tankar om hur detta kan överföras till «as-built modeller».
Modeller som överlever Hur modeller kan förvaltas under lång tid Bakgrund På begäran av en projektör i Sverige, har Vianova Systems utarbetat detta dokument med tankar om hur en digital modell kan överleva under många år, och vara både användbar och tillgänglig. Dokumentet är översiktligt och tar inte upp detaljerade tekniska lösningar, utan behandlar principer med utgångspunkt i erfarenheter från Norge. Dagens situation Generellt kan man säga att branschen har utmaningar knutna till att förvalta data för byggda anläggningar på ett effektivt sätt. Mycket information förloras och den data som sparas är ofta svår att göra tillgänglig för senare bruk. Det normala är att man sparar en stor mängd enskilda filer, med andra ord är datan fragmenterad och som sagt relativt oåtkomlig för de som kommer efter. Filerna är det viktigaste resultatet från det vi numera kallar traditionell projektering och byggande. Sedan kommer BIM Arbetsmetodiken i branschen kommer sakta men säkert att ändras till att man samlar all information från filerna till en (1) samordnad modell. Denna Samordningsmodell kommer efter hand att bli lika viktig som ritningarna. Man kommer då att förvalta en mängd filer som förr men också den nya Samordningsmodellen. Modellen NVDB Dagens NVDB driftsattes 2005. NVDB baseras på en modell modellerad i enlighet med ISO TC211, med ett viktigt tillägg; Vägnätet. NVDB som en nations vägdatabank, är självklart inriktad mot att leva i många år. Novapoint Novapoint är ett projekteringssystem som från och med version 19 är baserat på modellplattformen ISO TC 211. Vianova Systems Vianova Systems äger och utvecklar Novapoint. Vianova Systems är också fortsatt en central underleverantör till utvecklingen av NVDB. -1- Vianova Systems 2012
presenterar på ett bättre sätt det man inom traditionell projektering kallar modellfilerna; presentationen av självs lösningen. Nu är alla data i 3D. Dessutom finns det- och kommer alltid att finnas ett antal övriga filer med information som inte läggs in i Samordningsmodellen. Detta kan ändras med tiden. Branschens olika aktörer har i olika grad tagit till sig denna omställning. Mycket är oklart med hänsyn till hur man skall lösa saker och ting i «framtiden». För att branschen skall ha något att ställa om till, måste någon gå i bräschen och finna vägar genom djungeln av «buzz-words» och mer eller mindre välgrundade påståenden. Eftersom vi skall samla ihop information från ett antal filer till en modell och senare utnyttja denna modell för att söka efter information (söka, zooma) för att lättare kunna använda informationen (beställa tilläggsarbeten, analysera vad som gått fel, etc), så uppstår ett antal frågor: Frågorna 1. Vilken typ av modell skala man samla informationen i? 2. Hur skall man lagra modellen? 3. Hur skall man uppgradera modellen när det behövs? 4. vem skall modellen vara tilgänglig för? 5. På vilket sätt skall den vara tillgänglig? Frågorna diskuteras vidare här: Typ av modell Man kan utgå från 2 olika typer av lösningar: A. Filbaserad förvaltning av modelldata. B. Modellbaserad förvaltning av modelldata Både A och B kräver någon form av databas. I alternativ A används databasen för att hålla ordning på orginalfilerna och med hjälp av metadata kopplad till varje fil kan man söka efter «den rätta filen». I praktiken kan detta vara ett webhotell, och här finns många olika lösningar att välja på. Några av lösningarna har möjligheten att söka på information på tvärs i filernas innehåll. Dock är och förblir informationen enskilda filer. Detta blir inte bra om man vill slå samman data från ett projekt med ett annat. -2- Vianova Systems 2012
I alternativ B används databasen till att lagra en sömlös modell; vilket betyder att modellen är sammahängande och utan «filgränser». Orginalfilerna blir därmed sekundära i förhållande till själva modellen, eftrsom filerna lagras i modellen på ett eller annat sätt (kanske). I en sådan lösning kan data hämtas ut från modellen oberoende hur datan har skapats. Det blir också lättare att «blanda» data från ett projekt med data från ett annat. INSPIRE EU kräver av varje medlemsland att leverera olika datamängder som skall ingå i en samlad bild av tex. Transportnätet, markanvändning mm. INSPIRE baseras på ISO TC 211 och använder GML som utbytesformat. Vi tror at INSPIRE kommer att bli pådrivande för att förbättra dataflytet i varje enskilt land i Europa. Novapoint och NVDB I både Novapoint och (norska) NVDB har man använt sig av ISO TC 211 standarden för modellering av informationen. Det betyder att man är inne i GML-världen, där bl.a. CityGML är en känd «produkt». Även om Novapoint och NVDB använder sig av samma ramverk för grundmodellen, och till och med delar visa gemensamma programkomponenter, så är inte Novapoint och NVDB 100% lika. Här är några viktiga skillnader: 1. NVDB har en annan objektkatalog än Novapoint 2. NVDB använder enbart geometrityperna punkt, linje (linestring) och (2D) polygon. 3. Novapointanvänder också linjekonstruktionsgeometri, 3D polygon (triangulerad eller rutnät), solids ~ objekt med volymgeometri. 4. NVDB har en (1) central server där all data lagras (som går på SUN-maskiner) 5. Novapoint tilihandahåller «projekt»-server eller företags-server, beroende på vad kunden efterfrågar, och installeras på PC-maskiner. Enligt punkt 1 ovan så ser vi att GML-standarden är flexibel, på så sätt att flera olika produkter kan utformas för olika uppgifter, allt innanför GML-standarden. -3- Vianova Systems 2012
Lagring av modellen Oavsett om man bestämmer sig för att använda ett eller flera öppna format som man vill utväxla informationen i, så är det inte gynnsamt att förvalta datan som en mängd filer på en filserver eller på ett web-hotell. Man önskar en modellbaserad lagring som understödjer sömlösa sökningar samt geografisk visning av data på ett enkelt sätt, utan filgränser. Man bör dessutom kräva att lösningen stöttar import och export till ett eller flera öppna format. Inom bygg och IFC-världen finns det flera så kallade BIM-servrar som kan användas till att samla information från olika IFC-filer i en databas. Det finns både open-source- och kommersiella lösningar. NVDB har en (1) central (Oracle) server (som körs på en SUN-maskin) där hela det norska vägnätet, med alla relevanta vägobjekt, är lagrat. Runt 170 miljoner objekt fördelade på totalt 450 objekttyper. De flesta av objekten är också geografiskt kopplade till vägnätet med sina 1.8 miljoner väglänkar. Vianova Systems vill vara en aktör på marknaden för lagring av modeller som baseras på «GML». Tillgänglighet Förvaltningsdata kräver säker och flexibel tillgänglighet till data. Vi känner igen sådan funktionalitet från olika serverlösningar och webhotell. Vi går inte närmare in på detta här utan nöjer oss med att konstatera följande; Poängen med god tillgänglighet till data måste vara möjligheten att söka efter data geografiskt, inte efter mappar och filnamn. -4- Vianova Systems 2012
Hur hämtar man ut information ur modellen Man bör r kunna söka efter data i modellen på flera olika sätt: Geografisk sökning med hjälp av polygon (tex kommungräns) Söka efter objekttyper Söka efter objekttyper efter egenskap (-er) Söka efter objekt längs vägnätet Söka efter historiska objekt genom att ett objekt har ett start- och slutdatum då det är «i livet» I NVDB lagras de mest använda sökningarna som «uppgifter» som kan köras när som helst. Då ligger utvalet/sökkriterierna defienierade i «uppgiften», både med hänsyn till geografisk utbredning och objekttyp, och datan kan skickas från server till klient. Man har också möjlighet att generera rapporter och filer på servern och som sedan skickas tll den klient som efterfrågar dem. Det finns också «uppgifter» som utförs varje natt, tex «Exportera all data från servern till ESRIdatabas». I Novapoint-sammanhang har Vianova Systems anpassat NVDB-lösningen till våra användare, som till stor del består av konsulter, entreprenörer och byggherrar. Detta betyder att vi kan sätta upp en server/modell som kan underhållas av kunden själv, eller av Vianova Systems. I praktiken innebäst det sistnämnda att vi köper tjänsten av en 24-7 leverantör som står för back-up system och andra driftkritiska parametrar. Uppgradering av modellen Hur skall modellen leva år efter år, och hela tiden vara tillgänglig och användbar? Här kommer vi till kärnan: NVDB har nu varit i drift sedan 2005, och har hela tiden varit föremål för stora och små förändringar. NVDB är ju en sömlös modell av det norska vägätet som är i ständig förändring. Objekttkatalogen Objektdefinitionerna har ändrats med jämna mellanrum. När objektkatalogen uppdateras med nya typer av objekt, så uppdateras servern i en egen process. Alla klienter uppdateras nästa gång de kopplar upp sig mot servern. Objekten Objekten ändras givetvis också. Här använder man sig av versionshantering på varje enskilt objekt, där varje version har sin egen start- och slutdato. Ett öppet slutdatum innebär att objektet är «gällande».. -5- Vianova Systems 2012
När objektkatalogen uppdateras så följer de enskilda objekten med i detta, och man kan till exempel lägga till nya egenskaper på en objekttyp vilket gör att redan existerande objekt också får den nya egenskapstypen. Strukturella ändringar av objektdefinitioner kräver speciella konverteringsprocesser. Att utvidga objektkatalogen med nya objekttyper och egenskaper är normalt enkelt. Vägnätet Väglänkar har också ett start- och slutdatum. När väglänkar har passerat sitt slutdatum, betyder det att de bara ska gå att söka på om sökningen innehåller en historisk datum, tex «Visa vägnätet i Oslo kommun 2010-01-01». För övrigt skall NVDB genomgå en större uppgradering av vägnätet under 2013/2014. Detta görs för att harmonisera vägnätet till INSPIRE-direktivet, som lägger fast vad varje enskilt land skall leverera till EU. Projektmodeller Ovan har vi hänvisat mycket till hur saker och ting fungerar i NVDB, som enligt hur det fungerar i Norge idag, inte kommer att lagra kompletta projekterade och byggda modeller; Idag plockar man data från projekterade och byggda anläggningsmodeller och lägger in i NVDB. Statens vegvesen, byggherredelen av Vegdirektoratet, ser därför framför sig en lösning där den centrala NVDB-servern kompletteras av «projektservrar» (projektmodeller). Dessa modeller skall idealt vara kompletta med hänsyn till all modelldata som producerats av konsulter och entreprenörer. Ingen information skall förloras. Eftersom modellen har samma grundstruktur som NVDB kan Statens Vegvesen på egen hand hämta ut den data som skall in i NVDB. Projektmodellen kan också förvaltas vidare om en detaljerad beskrivning av anläggningen. Så här långt har vi kommit i Norge idag. Vi står här, och vet inte helt hur detta kommer att utveckal sig vidare. Önskar man att sätta samman alla projektmodeller till en «3D NVDB» för hela Norge? NVDB är en sammanhängande modell som täcker hela landet. Kommer «3D NVDB» också att inkludera alla utbyggnadsprojekt i hela landet? Detta har vi inget svar på idag. Om man fattar ett sådant beslut måste man också bestämma vilket koordinatsystem som skall användas. I NVDB lagras all data med koordinater enligt EUREF89 UTM32. Vi vet att projektmodellerna projekteras i en av de 25 NTM-zonerna som har bättre nogrgannhet än UTM- -6- Vianova Systems 2012
zonerna. Detta betyder att projektmodellerna måste transformeras innan de kan samlas i en förvaltningsmodell. Ett huvudkrav från beställaren bör vara att datautväxlingsformatet är öppet, det vill säga oberoende av en enskild leverantör. I anläggningsbranschen används idag LandXML, ett relativt avancerat format för utsättningsdata, för att överföra data mellan projektering och byggande. LandXML används också delvis för att utväxla data mellan olika CAD-verktyg. Man LandXML är inte avsett för större uppgifter. LandXML har ingen generell objektmodell i botten och kodningen av objekten är begränsad. Så har vi GML-formatet. Vad vi vet har man i Norden inte använt GML-formatet hittills. Vi tror däremot att GML är det mest lovande öppna formatet för vår bransch. IFC-formatet skall inte på något sätt avskrivas som ett alternativ för infrastruktur och anläggning. IFC är utvecklat för att hantera byggnader. Dock var man redan 2002 igång med att definiera broar (!) som en del av IFC lite speciellt eftersom man inte hade objekt definierade vare sig för väg eller järnväg. Det finns idag fortfarande inte väg- och järnvägsobjekt definierade inom ramen för IFC. Dock har man utvecklat bromodellen och det finns idag också en tunnel-modell. Enligt vad vi vet används dessa modeller däremot i ringa omfattning. Det finns planer på att utvidga IFC med flera objekt inom «utomhus/mark» Oavsett vilka filformat som vi väljer att använda är det viktigaste att det finns öppna format som är heltäckande för branschen. -7- Vianova Systems 2012
Quadri - historik Vidare beskriver vi här historik knuten till utvecklingen av Quadrimodellen. Vi hoppas att detta illustrerar hur omfattande det är att skapa ett system fölr att förvalta data på denna nivå. Det visar förhoppningsvis också några av de element som måste finnas med i lösingar för at förvalta modelldata över tid. Vianova Systems har jobbat i 25 år med visionen att samla data för: 1. Karta 2. Terrängmodell 3. Projektering 4. Infrastrukturinformation i en och samma modell. Detta har varit en lång resa och på vägen fram, för att uppnå visionen har Quadri utvecklats i 4 generationer: Quadri generation 1 (1985-) Iden till Quadri kom till «hemma vid diskbänken» hos Eivind Stalheim. Eivind Stalheim arbetar fortfarande på Vianova Systems, och har haft en central funktion i utvecklingen av alla generationerna av Quadrimodellen. Här är några punkter som karaktäriserar den första generationen G1: Vision: Samla data från 4 områden (se ovan), därav namnet «Quadri», som betyder: Platsen där fyra vägar möts Mål: Implementera en modell byggd på den norska SOSI-standarden Vianova Systems använder Quadri G1 som gemensam terrängmodell i Novapoint (till och med 18.x) Företaget Norkart implementerade ett kartsystem (i dag heter dette GIS/Line) med utgångspunkt i Quadri G1 Geometri-orienterat, dvs. att geometri-«objektet» är i centrum, och detta objekt kan ha egenskaper Geometrityper som stöds: 2/3D Punkt, 2D/3D Linje, 2D ytor Objektkodbank: En konfigurationsfil som knyts till modellen och definierar vilka objektkoder som modellen använder och varje objektkod ses som en egenskap till geometrin. Stöd för objektegenskaper är «hårdkodat». Det är med andra ord möjligt att hantera egenskaper på objekt men implementeringen räcker inte till när det blir behov av ett stort antal egenskaper. -8- Vianova Systems 2012
Quadri generation 2 (2002- ) Utcecklades genom NGIS-projektet för Statens Kartverk (Norges motsvarighet till Lantmäteriet), som en lösning för lagring av norges samlade kartdata. Här är några punkter som karaktäriserar G2: Lösningen finns idag hos Statens kartverk och 50 av de största kommunerna i Norge. Används av Norkart i deras lösning Quadri Map Server Introducerade idén om en objektkatalog som är en tidig versjon av ISO TC 211-standarden o Principerna för hur modellen äruppbyggd är fortfarande geometriorienterad inte olikt hur IFC är uppbyggt. o Till skillnad mot IFC har G2 en enkel geometrimodell. Introducerade principen med en «uppgiftsmodell» som styr tillgång till data. Kan etablera många (separata) modeller Det finns över 3.000 permanenta förvaltningsmodeller på denna plattform i Norge Windows-baserad installation. Quadri generation 3 (2005- ) Utvecklades som bas till NVDB som en lösning för att lagra landets samlade information om vägnätet. Här är några punkter som karaktäriserar generationen G3: Vidareutveckling av principen med objektkatalog knuten till ISO TC Objektorienterad informationsmodell - det vill säga inte geometriorienterad o Objekten är företeelser såsom fysiska objekter, händelser eller liknande. o Objekten är alltid självständiga enheter o Geometrin är en egenskap på samma sätt som andra egenskaper På detta västentliga sätt skiljer sig G3 från G2/G1. o Kan därför hantera alla typer av information även sådan information som inte har någon geometri Som underlag finns IT-standarden UML o UML bestämmer hur objekt skall beskrivas o ISO TC 211 tar utgångspunkt i UML Är en förvaltningsmodell - som Quadri G3 och har relativt enkel geometri Introducerade en avancerad nätverksbaserad modell (noder länkar) Modellen har också omfattande stöd för historik, både på objekten och nätverket I NVDB är de fysiska applikations-servrarna SUN och databasemaskinerna LINUX Klienterna använder Windows -9- Vianova Systems 2012
Quadri generation 4 (2012- ) Utvecklades parallellt med G3, med målsättningen att också hantera detaljerad projekteringsdata, så att projekteringssystemet Novapoint kan använda G4-modellen som bas. Här är några ledord för Quadri generation 4: Quadri G4 är dimensionerad för att hantera både modellering och lagring Quadri G4 är gjord för att hantera både projekteringsorienterade modeller och förvaltningsmodeller Novapoint 19 DCM bygger hela sitt nya modell-fundament på Quadri G4 Modellen är en objektorienterad informationsmodell, som G3 Baserad på UML-standard för modellering, som G3 Modellen bygger på ISO TC 211, som G3 G4 har utöver detta en omfattande geometri-modell: o Inkluderar geometrityperna 3D Surface (TIN eller GRID), Multi-Surface, Multi-Points (point clouds), Solids, Konstruerade linjer, mfl. Lösningen bygger på G3 - men tar samtidig med sig G2:s möjligheter att hantera många modeller i ett eller flera «moln» Modellerna kan ha kort eller lång livstid För att vara en god forvaltningsmodell krävs att modellen är en objektorienterad informationsmodell o En datakatalog med möjlighet att uppgradera är nödvändig det stöds av både G3 och G4 Anpassad för att köras på olika operativsystem och plattformar Lösningen kan också köras korsvis på samma plattform (dvs tex Windows-Unix). Man kan köra många Quadrimodeller på samma fysiska server. Lösningen kan köras i en lastbalanseringsmiljö dvs detta är en Quadrimodell som kan köras på många fysiska servrar på samma gång. Med Quadri G4 anser vi oss ha en mycket god bas för att hantera kartdata, terrängdata, projekterad data samt infrastrukturinformation i en och samma sömlösa geografiska modell för stora modeller och ett stort antal användare. Med detta som bakgrund deltar vi gärna i diskussioner om förvaltning av modeller över tid. Vi delar gärna med oss av våra erfarneheter, samtidigt som vi hoppas att vi kan lära oss ännu mer om vad våra kunder önskar sig inom detta spännande område. -10- Vianova Systems 2012