Holistic generative modeling process for HBIM

In recent years, innovation in the Digital Cultural Heritage (DCH) domain has been supported by the development of modern 3D survey tools able to transmit morphological characteristics of heritage buildings, revealing their uniqueness. Unfortunately, the intricate reality of the built heritage and the growing need to represent the actual geometry using 3D models collide with the paradigms of complexity and accuracy and opening an operative perspective for preservation, restoration and conservation. The absence of 3D objects corresponding to complex historical elements in BIM libraries requires the creation of three-dimensional objects through a restricted set of modeling commands, requiring a huge manual effort, long processing times and significant information loss during the generative process. Generative modeling has been identified as one of the barriers for the generation of a heritage building in BIM software (HBIM). Against this backdrop, this thesis proposes a Modeling Management Information System (MMIS) characterised by novel grades of generations (GOG), accuracy (GOA) and information (GOI) oriented to improve the modeling and information sharing of complex elements from point cloud data (Terrestrial laser scanning TLS, Digital Photogrammetry DP), and to face the paradigm of complexity (built heritage and its architectural and structural elements) against the regularity of BIM libraries (simple geometric shapes for new buildings). Once the specific modeling requirements have been determined, an add-in has been developed for Autodesk Revit (tech solution) in order to support users in generating a proper Scan-to-BIM model in a single workflow (cost-effectiveness), improving the cooperation and interoperability among different actors and scientific disciplines (coworking). The generative model concept aims to migrate to the generative modeling in the HBIM parametrization, thus allowing it to tackle a full interoperability , switching to different environments behind BIM such as the design, the restoration, the Finite Element Analysis (FEA), the Construction Site Information Modelling (CoSIM), the Facility Management (FM) and the Mixed reality (Virtual and augmented reality VR/AR), becoming a useful link in of a long chain of interconnected users, from specialists, to tourists and ordinary citizens (holistic impact).

Negli ultimi anni, l'innovazione nel settore del patrimonio culturale digitale (DCH) è stata supportata dallo sviluppo di strumenti moderni per l’indagine 3D in grado di trasmettere le caratteristiche morfologiche degli edifici storici, rivelando le loro unicità. Sfortunatamente, l'intricata realtà del patrimonio costruito e la crescente necessità di rappresentare la geometria reale utilizzando modelli 3D si scontrano con i paradigmi di complessità e accuratezza e aprono una prospettiva operativa per la conservazione, il restauro e la conservazione. L'assenza di oggetti 3D corrispondenti a elementi storici complessi nelle librerie BIM richiede la creazione di oggetti tridimensionali attraverso un set limitato di comandi di modellazione, richiedendo un enorme sforzo manuale, lunghi tempi di elaborazione e a una significativa perdita di informazioni durante il processo generativo. La modellazione generativa è stata identificata come una delle barriere nel software BIM. In questo contesto, questa tesi propone un Modeling Management Information System (MMIS) caratterizzato da nuovi gradi di generazione (GOG), accuratezza (GOA) e informazione (GOI) orientati a migliorare la modellazione e la condivisione di dati di elementi complessi derivati da nuvole di punti (Scansione laser terrestre TLS, Fotogrammetria digitale DP) ed affrontare il paradigma della complessità (patrimonio costruito e suoi elementi architettonici e strutturali) contro la regolarità delle librerie BIM (forme geometriche semplici per edifici di nuova costruzione). Una volta determinati i requisiti di modellazione specifici, è stato sviluppato un componente aggiuntivo per Autodesk Revit (tech solution) con lo scopo di supportare gli utenti nella generazione di un modello Scan-to-BIM in un unico flusso di lavoro (cost-effectiveness), migliorando la cooperazione e l'interoperabilità tra i diversi attori e discipline scientifiche (coworking). Il concetto di modello generativo mira a migrare la modellazione generativa nella parametrizzazione di oggetti HBIM, permettendo così di affrontare un'interoperabilità completa, passando a diversi ambienti che prevedono l’utilizzo di modelli BIM come la progettazione, il restauro, l’analisi agli elementi finiti (FEA), Construction Site Information Modeling (CoSIM), Facility Management (FM) e la mixed reality (realtà virtuale e realtà aumentata VR / AR), diventando così un anello utile di una lunga catena di utenti interconnessi, dagli specialisti, ai turisti e ai comuni cittadini (impatto olistico).