BIM-GIS BASED INTEGRATED FRAMEWORK FOR UNDERGROUND UTILITY MANAGEMENT SYSTEM FOR EARTHWORK OPERATIONS

Abstract

Underground utilities are important assets providing basic services for society’s daily life. Underground utility networks in urban areas are generally very complex and remain unnoticed until they fail due to any reason. The stakeholders involved in the design, construction, and maintenance of utility infrastructure face many problems due to the traditional underground utility management system resulting in injuries, loss of life, disruptions, project delays, and financial loss. The problem with the traditional system is that it uses 2D drawings and keep unreliable or lack of updated information, which make it inefficient utility management system. With the advancement in information technology, it can be addressed effectively by integrating BIM and GIS. BIM provides detail and comprehensive asset information in 3D; however, it lacks geospatial capabilities, which is very significant for infrastructure projects such as utility infrastructure. On the other hand, GIS has the geospatial capability to support the infrastructure model with accurate coordinate information over large areas; however, its asset information is less detailed. Therefore, integration of BIM and GIS is acknowledged to be very beneficial for utility infrastructure management. In this paper, a novel integrated BIM-GIS framework for underground utility management systems is developed based on IFC to CityGML mapping. The developed integrated BIM-GIS system helps the designers detect and prevent the clashes between existing and new utility lines thereby optimizing the design, assists the excavator’s operator in real-time to foresee underground utilities in a machine guidance system (MG) providing three-dimensional spatial information during construction, and store and manage all the information in a database for effective utility management that can be used by project managers during the operation and maintenance. For validation, a real-time project case study indicates the proposed system can effectively provide comprehensive underground utility information at different project stages.|지하 관망은 사회의 일상생활에 기본적인 서비스를 제공하는 중요한 자산이다. 도시 지역의 지하 관망은 일반적으로 매우 복잡하며 어떤 이유로 고장날 때까지 가시화되지 않는다. 관망 인프라의 설계, 구축 및 유지보수에 관여하는 이해당사자들은 부상, 인명 손실, 중단, 프로젝트 지연 및 재정적 손실을 초래하는 재래식 지하 관망 관리 시스템으로 인해 많은 문제에 직면한다. 기존 시스템의 문제는 2D 도면을 사용하고 신뢰할 수 없거나 부족한 업데이트 정보로 인해 관망 관리 시스템이 비효율적이라는 점이다. 해당 문제는 정보 기술이 발전함에 따라 BIM과 GIS를 통합하여 효과적으로 해결할 수 있다. BIM은 상세하고 포괄적인 자산 정보를 3D로 제공하지만 관망 인프라와 같은 인프라 프로젝트에 매우 중요한 지리공간적 기능이 부족하다. 반면에, GIS는 넓은 영역에 걸쳐 정확한 좌표 정보로 사회기반공공시설 모델을 지원할 수 있는 지리적 능력을 가지고 있지만 자산 정보는 덜 상세하다. 따라서, BIM과 GIS의 통합은 관망 인프라 관리에 매우 이로울 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 IFC를 CityGML에 매핑하는 것을 기반으로 지하 관망 관리 시스템을 위한 새로운 통합 BIM-GIS 프레임워크를 개발한다. 개발된 통합 BIM-GIS 시스템은 설계자가 기존 관망과 새로운 관망 간의 간섭을 감지하고 방지하여 설계를 최적하도록 지원하고, 굴착기 운전자가 시공 중에 3차원 공간정보를 제공하는 머신 가이던스 시스템(MG)에서 지하 관망을 실시간으로 예측할 수 있도록 지원한다. 또한 운영 및 유지관리 단계에서 프로젝트 관리자가 사용할 수 있는 효과적인 관망 관리를 위해 데이터베이스에 모든 정보를 저장하고 관리한다. 검증을 위해 케이스 스터디를 진행하였으며, 케이스 스터디에서는 제안된 시스템이 서로 다른 프로젝트에서 포괄적인 지하 관망 정보를 효과적으로 제공할 수 있다는 것을 보여준다.