3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 189 OKSTRA ® und IFC - Status 2023 Dr.-Ing. Rico Steyer AKG Software Consulting GmbH, Heitersheim Štefan Jaud, M. Sc. The Hard Code GmbH, Moorenweis Zusammenfassung Das OKSTRA ® -Datenformat wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) für das Straßenwesen in Deutschland entwickelt. Die Anwendung des OKSTRA® ist in Deutschland Standard für Projekte im Straßenwesens des Bundes und der Länder. Die Idee dahinter bestand im zuverlässigen und verlustfreien Datenaustausch von Projekten im Straßenwesen zwischen Auftraggeber und Auftragnehmer. Der OKSTRA ® (Objektkatalog Straßenwesen) ist ein sehr detailliert definiertes Datenformat und wird seit dieser Zeit durch eine neutrale Pflegestelle gepflegt und weiterentwickelt. Mit ähnlichen Zielen wird der internationale IFC-Datenstandard entwickelt, der von zentraler Bedeutung für die BIM-Arbeitsmethodik ist. Im Gegensatz dazu handelt es sich beim IFC um ein Datenschema, welches seinen Ursprung im Hochbau hat, und einen Hersteller- und Produktunabhängigen Datenaustausch im gesamten Bauwesen ermöglichen soll. Der Bericht beantwortet die Fragen, was sich in den zurückliegenden 4 Jahren beim OKS- TRA® und IFC getan hat und wie die Nutzbarkeit beider Datenformate bei Infrastrukturprojekten aus heutiger Sicht einzuschätzen ist. Thematisch werden damit die Entwicklungen beim OKSTRA® (bis Version 2.020) und die Erweiterung des IFC-Datenschemas für die Infrastruktur (Version IFC4.3) dargelegt. 1. Einführung Bereits beim OKSTRA-Symposium 2018 beschäftigte sich ein Vortrag mit einem Vergleich zwischen Objektkatalog Straßenwesen (OKSTRA ® ) und Industry Foundation Classes (IFC) als BIM-konformen Datenformat, das für die Infrastruktur erweitert wird. Die Ergebnisse dieses Vortrages können verkürzt damit zusammengefasst werden, dass OKSTRA ® ein sehr detailliert definiertes Datenformat für den Straßenbau ist und in Deutschland flächendeckend angewandt wird. Im Gegensatz dazu handelt es sich beim IFC um ein Datenschema, welches seinen Ursprung im Hochbau hat, und einen Hersteller- und Produktunabhängigen Datenaustausch im Bauwesen ermöglichen soll. Die Weiterentwicklung des IFC- Datenschemas stand damals noch am Anfang, so dass erwartungsgemäß eine praktische Anwendung des IFC- Datenformates für Infrastrukturprojekte in Deutschland nicht empfohlen werden konnte. Hauptergebnis des Vergleiches zwischen OKSTRA ® und IFC im Rahmen des OKSTRA-Symposiums 2018 war, dass es zwischen beiden Datenformaten erhebliche Unterschiede gibt und diese bestimmen, welches Datenformat für welchen Anwendungsfall am besten geeignet ist. Als Handlungsempfehlungen aus dem Vergleich zwischen OKSTRA ® und IFC für die Weiterentwicklung des OKSTRA ® wurden von (Frei, 2018) die folgenden Schwerpunkte herausgearbeitet: • Integration von BIM-Anforderungen in den OKS- TRA ® (Volumenkörper, generische Objekte, Objektattribuierung), • Erhöhung der Akzeptanz des OKSTRA ® durch Schaffung einer Zertifizierung, • Ausbau des parametrisierten Modells, z.B. des Deckenbuches, • Übernahme möglichst großer Teilmengen der OKS- TRA ® -Objektdefinition in die neu zu schaffenden IFC-Infrastrukturobjekte! Frei (2018) schlussfolgert, dass mit einer konsequenten Weiterentwicklung des OKSTRA ® nach diesen Vorschlägen erreicht wird, dass es nicht um die Frage OKSTRA ® oder IFC geht, sondern dass sich beide Datenformate/ schemen ergänzen, frei nach dem Motto OKSTRA ® und IFC. Zur Beantwortung der Frage, ob diese Empfehlungen zur Weiterentwicklung des OKSTRA ® in den letzten 4 Jahren erfolgreich umgesetzt werden konnten, ist es notwendig zu analysieren, welche Entwicklungsschritte in den letzten Jahren im OKSTRA ® und dem IFC unternommen wurden. Haben sich die beiden Datenformate einander angenähert oder gibt es Unterschiede, die sich ggf. auch mit mittel- oder langfristiger Perspektive nicht oder nur sehr schwer beheben lassen? 2. Entwicklungen im Objektkatalog Straßenwesen (OKSTRA ® ) Der Objektkatalog für das Straßen- und Verkehrswesen OKSTRA® ist eine Sammlung von Objekten aus dem Bereich des Straßen- und Verkehrswesens mit dem Ziel ein gemeinsames und einheitliches Verständnis dieser Objekte aus den betroffenen Fachbereichen zu erreichen. Die konsequente Anwendung des OKSTRA ® führt zu einem standardisierten Austauschformat zwischen den unterschiedlichen Projektbeteiligten sowie auch zwischen den unterschiedlichen Softwareapplikationen aus dem Straßen- und Verkehrswesen. Einschränkend ist darauf hinzuweisen, dass der OKSTRA ® als Datenaustauschformat 190 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 OKSTRA® und IFC - Status 2023 zu verstehen ist, welches den Status eines Projektes zu einem bestimmten Zeitpunkt/ Meilenstein darstellt. In diesem Sinne ist dies als Analogie zum gebräuchlichen PDF-Format für Textdokumente zu verstehen. Damit besteht gleichfalls eine Parallele zum IFC-Datenschema, zumindest so lange der Anwendungsfall „Design to Design“ nicht umgesetzt werden kann. Der Objektkatalog für das Straßen- und Verkehrswesen wurde durch das allgemeine Rundschreiben Straßenbau 12/ 2000 des Bundesverkehrsministeriums für den Bereich der Bundesfernstraßen offiziell eingeführt. Dieses Rundschreiben wurde später durch das allgemeine Rundschreiben Straßenbau 24/ 2010 ersetzt. Der im Oktober 2021 erschienene Masterplan BIM Bundesfernstraßen (BMVI, 2021) listet neben dem Datenschema IFC auch den Objektkatalog Straßenwesen (OKS- TRA ® ) als BIM-konformes Datenformat auf. OKSTRA ® verfügt für den Straßenentwurf/ Straßenbau über eine sehr große Detailtiefe. Dies zeigt sich auch bei der Weiterentwicklung des OKSTRA ® -Klassenbibliothek (OK- LABI) in den Jahren 2018 bis 2020. 2.1 Objektklassenbibliotheken (OKLABI) Eine Vielzahl von OKSTRA ® -Schemen und Objektarten wurden in den letzten 4 Jahren neu entwickelt. Gleichfalls wurden viele neue Attribute schon existierenden Objektarten zugeordnet. Beispiele sind z.B. Anpassung an die ASB 2.04 (Anweisung Straßeninformationsbank) und die neue ASB-ING (Segment Bauwerksdaten) sowie die Aufnahme der REB-VB 21.000 und REB-VB 22.000 im Bereich der Mengenberechnung/ Bauabrechnung. Die Weiterentwicklung des OKSTRA ® berücksichtigte auch die BIM-Methodik. Ziel ist es, eine zu IFC vergleichbare Möglichkeit für die Abbildung generischer volumenbasierter 3D Geometrieobjekte mit zugeordneten semantischen Informationen zu schaffen. Diese können als Grundlage eines OKSTRA ® -basierten Modellaustausches von 3D-Straßenplanungsmodellen dienen. Die OKSTRA®/ IFC-Expertenworkshops im Rahmen des Projektes BIM4Infra2020 lieferten dazu Empfehlungen zur OKSTRA ® -Schemaerweiterungen, die inzwischen auch teilweise umgesetzt wurden. In den Tabellen 1-3 sind die Weiterentwicklungen der OKLABI-Versionen 2018 bis 2020 aufgelistet. OKLABI 2018: Tabelle 1: Änderungsanträge OKLABI 2018 (Quelle: www.okstra.de/ Änderungsanträge) Antrag Titel und Inhalt A0117 Erweiterung des Datenmodells zur Zustandserfassung für Radwege A0123, A0126 Änderungen im Datenschema „Grundwerb“: Detailänderungen in den Wertekatalogen der Schlüsseltabellen Erwerbsart, Erwerbszweck und Personenklasse, Verwendung von ALKIS-Nutzungsarten in der Objektart Nutzungsart. A0130 Änderungen und Erweiterungen zur präziseren Beschreibung und Bewertung der verkehrlichen Situation in einer „Arbeitsstelle_an_Strassen“. Einführung der komplexen Datentypen: standardisierte_ Bewertung_ Arbeitsstelle, Baubetrieb_ Arbeitsstelle und Eigenschaften_ Fahrtrichtung A0133 Ergänzung des Höhenbezugssystems DE_DHHN2016_NH im OKSTRA ® , Erweiterung der Schlüsseltabelle „Koordinatenreferenzsystem_Hoehe“ um den Schlüsselwert DE_DHHN2016_NH. A0137 Ein neues Schema „S_Pruefdaten“ wird vorgeschlagen, welches mit einigen neuen Objektarten den Kern der neuen Modellierung bildet. Die meisten Informationen bzw. Prüfdaten werden in komplexen Datentypen gespeichert, welche - teils über mehrere Ebenen - unterhalb der neuen Objektarten angesiedelt sind. Einige neue Datentypen wurden eingeführt und kleinere Ergänzungen und Änderungen am vorhandenen OKSTRA ® -Modell vorgenommen. A0138 Korrekturen am Datenschema Kostenmanagement im Rahmen der Qualitätssicherung und Fehlerbehebung zur Modellierung der AKVS 2014. Insgesamt handelt es sich um 7 unterschiedliche Maßnahmen, z.B. Ergänzung einer Objektart Baulosbeteiligung, Ergänzung eines optionalen Attributes Nr_ Baulos in der Objektart Baulos, Umbenennung verschiedener Attribute, Ergänzungen weiterer Attribute etc. A0140 Anpassung der Objektart „Leistungsbeschreibung“ aus dem OKSTRA ® -Schema „S_Kostenmanagement“ durch Erweiterung der Regeln zur Attributbelegung. Die Änderungen resultieren aus Defiziten des Datenaustauschs über den OKSTRA ® 2.017 im Bereich Modellierung der Komponente S_Kostenmanagement. A0131, A0134, A0031 Anpassung des OKSTRA ® an die Anforderungen von Intelligenten Verkehrssystem (IVS) mit dem Ziel durch OKSTRA ® Straßendaten für die IVS zur Verfügung zu stellen. Die Anforderungen wurden im Rahmen des Forschungsprojektes „Entwicklung eines Verfahrens zur optimierten Zugänglichkeit von kartenrelevanten Straßendaten für IVS“ (FE 03.0500/ 2012/ IRB) erarbeitet und gemäß den Vorschlägen des Forschungsprojektes im OKSTRA ® umgesetzt. 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 191 OKSTRA® und IFC - Status 2023 Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass insgesamt 8 Änderungsanträge in den OKLABI 2018 aufgenommen wurden. Diese umfassen die Fachbereiche Betrieb, Grunderwerb, Vermessung, Arbeitsstellen-Management, Prüfdaten, Kostenmanagement und Intelligente Verkehrssysteme. Bei allen Änderungsanträgen lässt sich ein direkter oder mindestens indirekter Bezug zur BIM- Methodik erkennen. Dabei handelt es sich mehrheitlich um semantische Informationen, die definierten Fachobjekten/ Fachbedeutungen zugewiesen werden. OKLABI 2019: Tabelle 2: Änderungsanträge OKLABI 2019 (Quelle: www.okstra.de/ Änderungsanträge) Antrag Titel und Inhalt A0143 Ergänzung des OKSTRA ® , um Griffigkeitsmessungen mit SKM abzubilden. Dafür werden die Objektarten SKM_ Messung und SKM_Oberfläche einschließlich dafür notwendiger Schlüsseltabellen und Datentypen eingeführt. Bezogen auf die BIM-Methodik (Betriebs-Modell) stellt sich hier der Bezug von semantischen Informationen her, die Rückschlüsse über die Griffigkeit der Fahrbahnoberfläche erlauben. Die Griffigkeit der Straßenoberfläche ist sicherheitsrelevant und deshalb ein wichtiges Kriterium für des Betrieb und die Erhaltung von Straßen. A0135, A0136 Aktualisierung des Schemas „Liegenschaftsverwaltung“, mit Überarbeitung der Schemata „Grunderwerb“ und „Organisation“. Dies wurde notwendig, um erweiterte Informationsanforderungen der Nutzer zu berücksichtigen, aktuelle von historischen Daten zu unterscheiden, Verknüpfungen mit anderen Datenschemata (SIB, BW-SIB, etc.) zu gewährleisten, sowie die Umstellung des Liegenschaftskatasters auf ALKIS zu realisieren. Auswirkungen auf die Verknüpfungen des Schemas „Liegenschaftsverwaltung“ mit den Schemata „Grunderwerb“, „Kataster“ (ALKIS), „Landschaftsplanung“ (Kompensationskataster), „Straßennetz“ (Lokalisierung Straße zu Flurstück), „Straßenverzeichnis“ und „Bauwerk“ (Lokalisierung Bauwerk zu Flurstück) waren zu berücksichtigen. A0142 Überarbeitung des Schemas „Bauwerke“ sowie der Objektarten ASB_Objekt und Dokument nach den neuen „Anweisungen Straßeninformationbank - Segment Bauwerksdaten (ASB-ING)“. Die ASB- Ing wurde im Rahmen der Neugestaltung der SIB-BW grundlegend überarbeitet und war im „alten“ OKSTRA ® (bis OKLABI 2018) nicht abbildbar. Die Überarbeitung erlaubt die Abbildung der neu definierten Klassen und Relationen im OKSTRA ® . A0145 Anpassung des Datenschemas Prüfdaten wegen der Fortschreibung von Regelwerken und der Notwendigkeit einer flexibleren Modellierung im OKSTRA ® . Es wurden eine Vielzahl von Datentypen. Objektarten und Schlüsseltabellen den erweiterten Anforderungen der Prüfrichtlinien angepasst. Diese spielen bei der Qualitätssicherung vor allen beim Bau und der Unterhaltung von Straßen eine große Rolle. A0147 Anpassung des Datenschemas „Kostenmanagement“ infolge der Anweisung der Kostenermittlung und zur Veranschlagung von Straßenbaumaßnahmen, Ausgabe 2014 (AKVS 2014). In diesem Zuge wurde z.B. die Objektart AKVS_ Projekt mit den Attributen „Straße_Abschnitt_Station“, der „Brueckenflaeche“, der „Tunnellaenge“, „Troglaenge“ und „Wandflaeche“ erweitert. Damit entstand z.B. die Pflichtrelation zwischen der Objektart Formblatt und der Objektart Leistungsbeschreibung. Im OKLABI 2019 wurden 5 Anpassungen in den Fachgebieten Betrieb, Liegenschaftsverwaltung / Asset Management, der Modellierung von Ingenieurbauwerken nach ASB-ING, der Prüfdaten von Straßen infolge von Regelwerkserweiterungen sowie dem Kostenmanagement nach AKVS2014 vorgenommen. Es wird deutlich, welche große Modelltiefe und Detaillierung der zugehörigen semantischen Informationen notwendig ist, um Straßenverkehrsanlagen in allen Leistungsphasen nach den geltenden technischen Regeln in Deutschland zu modellieren. Das international ausgerichtete IFC-Datenschema für Infrastruktur kann nur viel allgemeiner als Basis oder Fundament (für Klassen/ Objekte und Merkmale/ Attribute) dienen, welches durch regionale Regeln ergänzt wird. Hier kann der OKSTRA ® eine wertvolle Grundlage sein. OKLABI 2020: Im OKLABI 2020 wurden 7 Änderungsanträge aus den Bereichen Kostenmanagement. Mengenberechnung (REB21.000 und REB22.000), Volumengeometrie-Attribute, Prüfdaten von Straßen und die Anpassung des OKSTRA an die ASB 2.04 vorgenommen. Nachfolgend werden wegen dem direkten Bezug zur BIM-Methodik 3 Änderungsanträge detaillierter beschrieben. Die verbleibenden 4 Änderungsanträge werden in Tabelle 3 zusammengefasst. • Änderungsantrag A0139: Einführung von Volumengeometrie-Attributen: Die Anwendung der BIM Methodik erfordert die Erstellung und Nutzung von 3D- Objekten und Modellen. Diese sind nicht nur in der Planungs- und Bauphase zu nutzen, sondern werden in allen Phasen des Lebenszyklus angewendet. Ge- 192 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 OKSTRA® und IFC - Status 2023 rade bei der Erstellung von Bestandsdokumentationen und Bestandsmodellen, kommen diese zum Einsatz. Der Änderungsantrag verfolgt deshalb das Ziel, geeigneten OKSTRA®-Objektarten ein zusätzliches optionales Volumengeometrie-Objekt hinzuzufügen, um die Objekte für die Anwendung in der BIM-Methodik nutzbar zu machen. Dies erfordert eine generische Grundstruktur, die derzeit im OKSTRA® nicht vorhanden ist. Daher fehlt es auch an Objekt-/ Eigenschafts-Vorlagen, die projektbezogene Vorgaben in einer generischen Struktur erlauben. Im Änderungsantrag A0139 wurde die folgenden Aufgaben definiert: • Nutzung der in früheren OKSTRA®-Versionen verfügbaren 3D-Volumengeometriebeschreibungsmöglichkeiten auf Grundlage von GML. Konkret bedeutet dies die Ergänzung von Volumengeometrie-Attributen an der Objektart Aufbauschicht, zu der bis zu den OKSTRA-Versionen 1.015 / 2.015 bereits die Volumengeometrie angegeben werden konnte. Als weitere Objektarten sind Sensor, Aufstellvorrichtung_Schild, Leitung, Gebäude, Geschoss, Mauerabschnitt, Öffnung und Zaun vorzusehen. • Integration einer zu IFC vergleichbaren Möglichkeit zur Abbildung generischer Objekte und deren zugehörigen (erweiterbaren) Eigenschaften (vgl. IfcBuildingElementProxy und IfcPropertySet). Dies bedingt die Einführung eines neuen Teilmodells zur Abbildung einer generischen Objektstruktur. Damit könnten auch freie Objekte, die nicht im OKSTRA Katalog vorgegeben sind, übertragen werden. Neben der BIM Thematik könnte dies auch für die Berücksichtigung der neuen RAS-Verm-Objekte genutzt werden. • Übertragung von Objekten und Objekteigenschaften durch Templates basierend auf der neuen generischen Objektstruktur ähnlich des IfcPropertySetTemplate. Die Umsetzung könnte durch ein neues Teilmodell bzw. die Definition eines separaten Datenschemas erfolgen. Der OKSTRA ® erlaubt die Beschreibung von Objekten volumenbasiert mit 3D-Geometrien. Damit können die in den Straßenentwurfsprogrammen erstellten 3D-Modelle auch mit dem OKSTRA ® auf Grundlage der GML-Möglichkeiten übertragen werden. Mit dem OKLABI 2020 wurde Punkt 1 des beschriebenen Änderungsantrags A0139 umgesetzt. • Änderungsantrag A0149: Aufnahme der neuen REB21.000 zur Mengenermittlung/ Bauabrechnung in den OKSTRA®. Dabei sind die OKSTRA®-Objektarten Berechnung_REB_22013, Mengendefinition und Profillinie anzupassen und neue OKSTRA®- Objektarten zu definieren. So wurden die Objektarten Berechnungsabschnitt_V, Berechnungssabschnitt_O, Berechnungsbereich_V, Berechnungsbereich_O, Teilfläche_REB_21000, Teilfläche_V, Teilfläche_O, Strecke_REB_21000 eingefügt. Die neue Objektart Berechnungsabschnitt_V beschreibt das aus den Querprofilen zu berechnende Volumen und erbt von der Objektart Mengendefinition. Ein Berechnungsabschnitt setzt sich aus einem oder mehreren Berechnungsbereichen (Objektart Berechnungsabschnitt_V) zusammen. Das optionale Attribut „Ergebnis“ (Datentyp Kubikmeter) enthält das Ergebnis der Mengenberechnung. Analog ist das Prinzip zwischen den Berechnungsabschnitt_O und den Berechnungsabschnitt_O dessen optionales Attribut „Ergebnis“ (Datentyp Quadratmeter) das Ergebnis der Mengenberechnung enthält, siehe Abbildung 1 Berechnungsabschnitt_V Berechnungsabschnitt_O Abbildung 1: Objektart Berechnungsabschnitt_V und Berechnungsabschnitt_O (Änderungsantrag A0149, Dokument N0191.pdf, www.okstra.de) • Änderungsantrag A0152: Aufnahme der neuen REB22.000 „Mengenermittlung/ Bauabrechnung“ in den OKSTRA®. Dazu bedarf es neuer Objektarten sowie der Anpassung der existierenden OKSTRA®- Objektarten allgemeines Punktobjekt, Bruchkante und DGM. Im Rahmen dieses Änderungsantrages wird die Objektart allgemeines_Volumenobjekt eingeführt. Es vervollständigt den im OKSTRA® bereits vorhandenen Satz allgemeiner Geometrieobjekte. Das optionale Attribut „Volumengeometrie“ (Datentyp GM_MultiSolid) beinhaltet die ggf. auch mehrteilige Volumengeometrie. Das Pflichtattribut „fachliche Bedeutung“ (Datentyp CharacterString) dient der Zuordnung der Fachbedeutung aus einer Fachbedeutungsliste. Im Rahmen der Einführung des allgemeinen Volumenobjektes wurde die neue Symbolart „Volumen“ definiert. Diese wird für die Fachbedeutungen vergeben, die in allgemeinen Volumenobjekten verwendet werden. Die beiden Objektarten OF_ Berechnung und V_Berechnung wurden ebenfalls neu eingeführt. Die Objektart OF_Berechnung dient zur Darstellung der Oberflächen, wobei diese wahlweise aus einem digitalen Geländemodell (DGM), einem DGM im Bereich eines Abrechnungspolygons oder aus dem von einem Abrechnungspolygon eingeschlossenem Flächeninhalt entstehen.Die Objektart V_Berechnung dient zur Darstellung von zu berechnenden Rauminhalten. Die Rauminhalte können 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 193 OKSTRA® und IFC - Status 2023 ermittelt werden als Auftrag und Abtrag zwischen zwei DGM bzw. zwischen einem DGM und einer Horizontalebene (außerhalb und innerhalb eines Abrechnungspolygons) oder dem Rauminhalt zwischen zwei Horizontalebenen im Bereich eines Abrechnungspolygons. Dabei können die DGM’s durch Höhenversätze optional verschoben werden. Abbildung 2 beinhaltet die Darstellung der OKSTRA®-Objektart V_Berechnung Abbildung 2: Objektart V_Berechnung (Änderungsantrag A0152, Dokument N0193.pdf, www.okstra.de) Mit den beiden eindeutigen Relationen „Ergebnisgeometrie_Auftrag“ und „Ergebnisgeometrie_Abtrag“ zum neuen allgemeinen Volumenobjekt können der Auftrag und der Abtrag als 3D-Volumenkörper angegeben werden. Der Geometrie- Datentyp GM_MultiSolid ermöglicht, dass beide Ergebnisgeometrien auch aus mehreren getrennten Körpern bestehen können. Die ermittelten Rauminhalte werden durch die (optionalen) Attribute „Auftrag“ und „Abtrag“ vom Datentyp Kubikmeter ausgegeben. 194 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 OKSTRA® und IFC - Status 2023 Tabelle 3: Änderungsanträge OKLABI 2020 (Quelle: www.okstra.de/ Änderungsanträge) Antrag Titel und Inhalt A0144 Anpassung der OKSTRA® an die ASB, Version 2.04. Es war notwendig, die Modellierung der OKS- TRA®-Objekte bei auftretenden Widersprüchen zur ASB, Version 2.04 anzupassen, so dass die OKSTRA®-Objekte mit den neuen Objekten der ASB, Version 2.04 korrespondieren. Im Vergleich zur Vorgängerversion 2.03 wurde die ein neues Segment „Datenqualität“ eingeführt, dass auch in allen anderen Segmenten verwendet werden muss. Das Segment „Entwässerung“ wurde vollständig neu überarbeitet, und ein neues Höhenbezugssystem (Kernsegment, Grund- und Aufriss) eingeführt. A0150 Aktualisierung des Datenschemas „Prüfdaten“ zur Prüfung von Baustoffen im Straßenbau. Motivation für diesen Änderungsantrag waren die Entwicklung eines IT-Prüfprogramms für Baustoffe. Anpassungen waren hier sowohl bei den Objektarten, den Datentypen und den Schlüsseltabellen notwendig. Einzelne neue Attribute, in der Regel aus verwaltungstechnischen Gründen wurden verschiedenen Objektarten zugewiesen. Die Schlüsseltabellen wurde um weitere Werte (Attributwerte), z.B. um zusätzliche Körnungen ergänzt. A0153 Aktualisierung des Datenschemas „Prüfdaten“ zur Prüfung von Baustoffen im Straßenbau. Zukünftige Veränderungen in der ZTV Asphalt StB im Bereich der Eignungsnachweise erfordern die Anpassung der Objektart Eignungsnachweis_Asphalt. A0154 Anpassung der Objektart Leistungsbeschreibung im Datenschema „S_Kostenmanagement“, um die Neufassung des KBK (vom 07.02.2020) im OKSTRA® umzusetzen. Dies ermöglicht die Eintragung von Homogenbereichen mittels Platzhaltertexten in Leistungsbeschreibungen. Ziel war es, die in der neuen ZTV Asphalt StB vorgesehenen Verfahren zur Erstellung von Eignungsnachweisen, die aus Proben von mehreren Asphaltmischwerken resultieren und aus mehreren Erstprüfungsergebnissen entstehen, im OKSTRA® zu ermöglichen. Grundsätzlich ist festzustellen, dass die inhaltliche Tiefe des OKLABI 2020 durch die Änderungsanträge weiter zugenommen hat und der OKSTRA ® an neue geltende Richtlinien in Deutschland angepasst wurde. Durch die Umsetzung von Punkt 1 des o.g. Änderungsantrags A0139 im OKLABI 2020 wurden konkrete Ergebnisse der OKSTRA-IFC-Expertenworkshops umgesetzt und die BIM-Methodik im OKSTRA ® abgebildet. Festzuhalten bleibt jedoch, dass die im Änderungsantrag beschriebenen Ergänzungen des OKSTRA ® um die Abbildung generischer Objekte und deren zugehörigen (erweiterbaren) Eigenschaften sowie die Übertragung von Objekten und Objekteigenschaften durch Templates im OKLABI 2020 nicht umgesetzt wurden. Es bleibt zu hoffen, dass dies in zukünftigen Versionen des OKLABI vorgenommen wird. OKLABI 2020: Die in der Tabelle 4 aufgelisteten Änderungsanträge befinden sich gegenwärtig in der Umsetzung und werden damit Bestandteil nachfolgender OKSTRA ® -Versionen. 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 195 OKSTRA® und IFC - Status 2023 Tabelle 4: in Bearbeitung befindliche Änderungsanträge des OKSTRA (Stand 15.12.2022) (Quelle: www.okstra.de/ Änderungsanträge) Antrag Titel und Inhalt A0131 Modellierung von RAS-Verm-Objekten: Ziel ist es, die RAS-Verm-Objekte einheitlich zu definieren, um die Durchgängigkeit zu anderen Fachanwendungen zu gewährleisten. Da BIM (Building Information Modeling) auch in der Infrastrukturplanung zunehmend an Bedeutung gewinnt, werden vorhandene Prozesse, die Erstellung dreidimensionaler Modelle, die Visualisierung oder die Datenformate, die aus dem BIM resultieren, bei der RAS-Verm-Objektbildung berücksichtigt und fließen insofern auch in die OKSTRA ® -Modellierung ein. A0141 Implementation von Techniken zur Realisierung des technischen Datenschutzes: Beim Export und Import von OKSTRA ® -Dateien sind solche Techniken zu implementieren, z. B. Verschlüsselung, Übertragung von Metadaten und Generierung digitaler Fingerprintdateien, die es gewährleisten, dass die technisch-organisatorischen Anforderungen an den Datenschutz, wie Vertraulichkeit, Unveränderbarkeit, Authentizität, Revisionssicherheit und Integrität der Daten beim Austausch von datenschutzrelevanten Daten gewährleistet werden. A0155 Erweiterung des OKSTRA im Schema Grunderwerb und Liegenschaften: Künftig soll es möglich sein, vollumfänglich Daten über die OKSTRA ® Schnittstelle zu übergeben, so dass z. B. auch Fortführungsnachweise, zugeordneter Schriftverkehr, Zahlungen usw. ausgetauscht werden können. Dafür sind die maßgeblichen Anwendungsfälle noch zu spezifizieren. A0156 Ergänzung des Objekt-Änderungsdatums aus der SIB: Das automatisch in der SIB vom System erzeugte Änderungsdatum (Stand)eines Objektes soll ergänzt werden. A0157 Aufnahme der neuen REB-VB 22.001: Erweiterung der Objektarten allgemeines_ Punktobjekt, allgemeines_ Linienobjekt, allgemeines_ Flächenobjekt und allgemeines_Volumenobjekt, Einführung der Objektart Mengengruppe. A0158 Anpassungen im Datenschema „Prüfdaten“ Straßenbaustoffe: einige Pflichteigenschaften können nicht in allen Situationen belegt werden. Außerdem entsprechen die Wertekataloge einiger Schlüsseltabellen nicht mehr den tatsächlichen Erfordernissen. Dies ist anzupassen. A0159 Ergänzungen im Datenschema „Prüfdaten“ und Aktualisierung von Schlüsseltabelleneinträgen: Ergänzungen für die Angaben zu Kontrollprüfungen Asphalt sind erforderlich. A0160 Übernahme des durch die FG ASB-Ing neu ergänzten Datenmodells in die OKSTRA ® -Spezifikation: Das derzeitige OKSTRA ® -Modell, entspricht nicht dem ASB-Ing (neu)-Modell, welches Grundlage der Erstellung der SIB-BW 2.0 ist. A0161 Inkrementeller Datenaustausch zwischen Straßeninformationsbanken: Der Bedarf für einen in immer kürzeren Abständen benötigten Datenaustausch zwischen verschiedenen Fachsystemen im Straßenwesen (z.B. Länder-/ Autobahn-SIBs <-> BISStra) wird zukünftig stark ansteigen. Es soll ein Dokument zur praktischen Vorgehensweise erarbeitet und mit den Herstellern in einem Workshop diskutiert, abgestimmt und eine mögliche Umsetzung prototypisch vorgestellt werden. A0162 Allgemeine Geometrieobjekte sollten verpflichtend Geometriedaten enthalten: Derzeit sind die Geometriedaten optional (0 oder 1) Bestandteil des allgemeinen Geometrieobjektes. Zukünftig sollen die nachfolgenden Geometriedaten (allgemeines_Punktobjekt, allgemeines_Linienobjekt, allgemeines_ Flächenobjekt, allgemeines_Volumenobjekt) verpflichtend Bestandteil sein, da ein Punkt ohne Koordinaten keinen Sinn macht. Dies ermöglicht ebenso eine automatisierte Überprüfung der übergebenen Modelle auf Plausibilität (alle Punkte besitzen vollständige 3D-Koordinaten) A0163 Ergänzungen von Schlüsseltabelleneinträgen und Aktualisierung im Datenschema Prüfdaten: Im Zuge der Neufassung der ZTV Asphalt-StB wurden Änderungen der Systematik von Kontrollprüfungen vorgenommen. Dies macht eine Ergänzung der Schlüsseltabelle „Art_Pruefung“ notwendig. Gleichfalls ändern sich durch die neue „TL VBit-StB 22“ Eigenschaftsbezeichnungen. Damit werden die derzeitigen Probleme bei der Modellierung des Ist-Zustandes behoben. 196 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 OKSTRA® und IFC - Status 2023 3. Entwicklungen IFC 4.3 Infrastruktur 3.1 Entwicklungsprozess IFC 4.3 Industry Foundation Classes (IFC) ist ein Datenschema, das den Austausch hochwertiger geometrischer und semantischer Daten von Bauwerken ermöglicht und als ISO 16739 veröffentlicht wurde (ISO 16739-1, 2018). Seine Entwicklung begann in den 90er Jahren und erfolgte in mehreren veröffentlichten Versionen. Die Version IFC2x3 stellt die erste praxistaugliche Version dar und fand weitgehend Verwendung, sowohl von Softwareanbietern in ihren Produkten als auch von Experten in ihren Arbeitsabläufen. Die aktuelle offizielle Version IFC4 erweitert und vereinheitlicht die bestehenden Konzepte aus IFC2x3. Sie wurde erstmals 2012 von buildingSMART International (bSI) veröffentlicht und im folgenden Jahr als ISO 16739: 2013 herausgegeben. Die Version IFC4 weckt ein immer größeres Interesse unter Fachleuten, einige Softwarehäuser haben bereits erste Softwareprodukte nach IFC4 zertifizieren lassen (bSI 2019). Die Entwicklung der beiden oben genannten IFC-Versionen konzentrierte sich allerdings nur auf den Austausch von Gebäudemodellen und vernachlässigte den Infrastruktursektor völlig. In den letzten zehn Jahren stieg das Interesse an einer Erweiterung von IFC zur Unterstützung von Infrastruktur- Workflows immer weiter. Dieses Kapitel fasst die wichtigsten Ergebnisse der Projekte aus den letzten Jahren zusammen und bietet einen allgemeinen Überblick für Experten, die sich (noch) nicht intensiv mit diesem Thema befasst haben. Der Inhalt, überarbeitet durch entsprechende Anpassungen und Aktualisierungen, stammt überwiegend aus Jaud et al. (2020). Als Reaktion auf die oben genannten Wünsche startete der bSI Arbeitsraum „Infrastructure Room“ mehrere Projekte, um eine Erweiterung des IFC auf den Bereich Infrastruktur zu realisieren. Alle Entwicklungen basierten auf der aktuellen offiziellen Version IFC4, die in Abbildung 3 in blau dargestellt ist. Abbildung 3: Überblick über die bSI-Projekte, die den IFC Standard für den Bereich Infrastruktur erweitern. Die Jahreszahl gibt das Fertigstellungsjahr des Projekts an, der Buchstabe «c» kennzeichnet den Status „candidate standard“ (Jaud et al., 2020). Die ersten beiden Projekte IFC Alignment und IFC Overall Architecture (in Abbildung 3 grün dargestellt) konzentrierten sich auf die grundlegenden Konzepte, die in allen Infrastrukturbereichen zu finden sind, z. B. die Achse und Gradiente, Stationierung und Geländemodelle. Darüber hinaus wurde eine allgemeine Richtlinie für andere geplante Aktivitäten im Infrastrukturbereich entwickelt, z. B. die Wiederverwendung bestehender IFC-Entitäten, wo immer dies möglich ist. Hierdurch soll der Aufwand für Softwareanbieter, die den IFC-Standard bereits unterstützen, verringert werden. Die Erweiterung wurde als IFC4.1 bezeichnet und erreichte nach Abschluss des IFC Alignment Deployment Projekts den Status „final standard“. Im Anschluss wurden domänenspezifische Projekte gestartet (in Abbildung 3 rot und orange dargestellt). Das IFC Bridge Fast Track Projekt konzentrierte sich auf eine Schemaerweiterung zur Unterstützung der semantisch reichhaltigen Modellierung von Brückenstrukturen. Die resultierende Erweiterung IFC4.2 erreichte Anfang 2019 den Status „candidate standard“. Parallel zu den Entwicklungen für Brücken wurden im Jahr 2018 vier Projekte gestartet: IFC Common Schema, IFC Road, IFC Ports & Waterways und IFC Rail. Das erste Projekt konzentrierte sich auf gemeinsame Themen wie Geotechnik und Erdbau, während sich die anderen drei ihrer jeweiligen Infrastrukturdomäne widmeten: Straßen, Häfen und Wasserstraßen sowie Eisenbahnanlagen. Im Rahmen des IFC Common Schema Projekts wurde auch die Harmonisierung zwischen den Projekten der einzelnen Bereiche überwacht. Das konzeptionelle Modell des IFC Rail Projekts erreichte Ende 2019 den Status „candidate standard“. Ein Harmonisierungsprozess auf der Grundlage eines einheitlichen UML-Modells führte alle konzeptionellen Modelle in der IFC4.3 Standarderweiterung zu- 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 197 OKSTRA® und IFC - Status 2023 sammen. Das jüngste Projekt, welches noch in Bearbeitung ist, ist das IFC Tunnel Projekt, das in Abbildung 3 ganz rechts dargestellt ist. Das Projekt konzentriert sich auf die Erweiterung der IFC4.3-Spezifikation zur Unterstützung der Besonderheiten von Tunnelanlagen. Das Team hat vor kurzem das konzeptionelle Modell vorgestellt und fängt demnächst mit der Modellierung notwendiger Anpassungen im IFC Datenmodell, die voraussichtlich IFC4.4 heißen wird, an. In den letzten beiden Jahren liefen parallel zwei Projekte, die unter anderem mit der Software-Validierung betraut waren: IFC Rail Phase 2 und IFC Infrastructure Extensions Deployment. Hier erstellten Domänenexperten, Softwareanbieter und Moderatoren gemeinsam sogenannte „Storylines“ und „Unit tests“, um die Anwendbarkeit der entwickelten IFC4.3 Schemaerweiterungen gründlich zu überprüfen und anhand der in den Anforderungsberichten spezifizierten IDMs (Information Delivery Manual’s) zu validieren. An beiden Projekten haben sich weltweit große und kleine Softwarehäuser, öffentlichen Behörden und Verwaltungen sowie private Planungs- und Bauunternehmen beteiligt und damit viel Aufmerksamkeit erregt. Am Ende haben die beteiligten Softwarehersteller die generelle Implementierbarkeit von IFC4.3 nachgewiesen. Weltweit prüften Fachexperten die Anwendbarkeit der IFC4.3 Schemaerweiterungen beim Austausch von Fachobjekten und zugehörigen semantischen Informationen nach den Vorgaben der gemeinsam erstellten „Storylines“. Anschließend haben die Arbeitsgruppen „Infrastructure Room“ und „Railway Room“ gemeinsam das halbjährige Projekt „Certification MVDs for Infrastructure and Railway“ ins Leben gerufen. Damit sollten die notwendigen Anleitungen und Daten für eine sofortige Softwarezertifizierung nach der offiziellen Veröffentlichung des IFC Standard entwickelt und dem Zertifizierungsteam zur Verfügung gestellt werden. Ein Hauptergebnis war, dass als Grundlage für einen reibungslosen Datenaustausch im Bereich der Infrastruktur die Model View Definition (MVD) „Alignment based Reference View (AbRV)“ dient. Dies geschieht analog zum Vorgehen in der Gebäudedomäne, die dafür die MVD „Reference View“ benutzt. Alle Anleitungen und Daten basierten auf den gesammelten Beispielen aus den „Storylines“ und „Unit tests“ und sind öffentlich zugänglich auf https: / / github.com/ bSI-InfraRoom/ MVD-Infra-Test-Instructions. Anfang März 2022 wurde der IFC4.3 Standard als „final standard“ bezeichnet und bei ISO eingereicht. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung dieses Berichts war noch nicht absehbar, wie viel Zeit die ISO-internen Arbeitsabläufe in Anspruch nehmen. Eine Veröffentlichung als ISO-Standard erfolgt voraussichtlich im Sommer 2023. Parallel überdenkt buildingSMART International (bSI) die Art und Durchführung von der Zertifizierung der Softwareprodukte. Mit dem Ziel einer Beschleunigung des Zertifizierungsprozesses und einer verbesserten Transparenz soll dieser evtl. komplett überarbeitet werden. 3.2 IFC 4.3 Erweiterungen - Details Gemäß den Leitlinien des IFC Infra Overall Architecture Projekts verwendeten die Projekte die bestehenden Entitäten und Konzepte wieder. Einen Überblick über die am IFC Schema vorgenommenen Änderungen gibt Tabelle 5, in der die Gesamtzahl der Ergänzungen, Aktualisierungen und Verwerfungen für die verschiedenen Elemente des IFC-Standards aufgeführt sind. Tabelle 5: Anzahl der Änderungen in IFC4.3 im Vergleich zu IFC4 Neu Aktualisiert Verworfen Entität 108 20 12 Enum Typ 42 47 1 Select Typ 3 1 2 Funktion 1 2 0 Eine der wichtigsten Erweiterungen des Standards ist das Konzept der linearen Referenzierung, die auf ISO 19148: 2012 basiert (ISO 2012). Hierfür wurden die Entitäten IfcPositioningElement, IfcLinearPositioningElement, IfcReferent und IfcRelPositions eingeführt, die die erforderliche Semantik für die Positionierung von Elementen relativ zu anderen Elementen modellieren. Die Verortung und Orientierung eines Objekts im Raum kann nun mit IfcLinearPlacement angegeben werden, so dass jedes Ifc- Product entlang einer Achse platziert werden kann. Darüber hinaus wurde der Geometriekern um linear extrudierte Geometrien wie IfcSectionedSolidHorizontal und IfcSectionedSurface erweitert, die die Beschreibung von Objektgeometrien in einer für den Infrastrukturbereich üblichen Weise unterstützen: Extrusion mit veränderbaren Profilen entlang einer Raumachse. Das IFC Schema unterstützt nun auch die mathematisch gängigen Definitionen sämtlicher Übergangsbögen mit von IfcSpiral abgeleiteten Klassen, unter anderem die IfcClothoid, die üblicherweise im Straßenbau Anwendung findet. Weitere Ergänzungen und Änderungen im Vergleich zu IFC4 beinhalten z.B.: • vielseitige Projekt- und Raumstrukturelemente, z. B. IfcFacility und IfcFacilityPart, • Erweiterung des Produktbaums um neue Entitäten und neue vordefinierte Typen für Infrastrukturelemente, z. B. für Straßenschichten: IfcCourse, IfcCourseTypeEnum und IfcCourseType, bzw. für Erdarbeiten und Geotechnik: IfcEarthworksElement und IfcGeomodel, • Standardisierung von Eigenschafts- und Mengensätzen für diverse Entitäten, z. B. Pset_ BearingCommon, und weitere Geometriedefinitionen, z.B. IfcOpenCrossProfileDef, IfcReferenceSegment und IfcSegmentedReferenceCurve. 198 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 OKSTRA® und IFC - Status 2023 4. Praxistauglichkeit 4.1 Vergleich OKSTRA® - IFC - Stand 2022 Tabelle 6 zeigt ausgewählte Merkmale von OKSTRA ® und IFC. Während beide Standards nun generische semantische Objekte unterstützen, bestehen wesentliche Unterschiede in Bereichen der Anwendbarkeit und Qualitätssicherung. Zum Beispiel kommt OKSTRA ® nur in Deutschland zur Anwendung und kann nur im XML- Format geschrieben werden. IFC kann hingegen in mehreren Formaten serialisiert werden und findet weltweit seinen Einsatz. Ein weiterer Unterschied ist die Qualitätssicherung der Implementierungen: während bSI eine Softwarezertifizierung für bestimmte Austauschszenarien anbietet, existiert für OKSTRA ® ein Prüftool, dass die Korrektheit der Dateien überprüft, nicht aber die Softwarelösungen. Tabelle 6: Vergleich OKSTRA ® vs. IFC Betrachtete Version Softwarezertifizierung Offiziellers Prüfprogramm Generische semantische Objekte Format Domänen Anwendungsbereich Anpassbarkeit an AIA OKSTRA 2.020 Nein Ja Ja XML Straße Deutschland Wenig IFC 4.3.0.0 Ja Nein Ja STEP, JSON, XML … Straße, Gebäude, Bahn, … Welt Voll Ein wesentlicher Unterschied zwischen OKSTRA ® und IFC ist die Anpassungsfähigkeit des Datenmodells an individuelle Auftraggeberanforderungen (AIA). Während OKSTRA ® auf die Anforderungen der deutschen Straßenbehörden (Regelwerke) abgestimmt wurde, wird IFC weltweit entwickelt und hat deshalb keinen direkten Bezug zu nationalen Regeln oder Vorschriften. Mit den sehr spezifischen Regeln des OKSTRA ® kann der Imbzw. Export der Daten zuverlässig implementiert und interpretiert werden und vereinfacht die Anwendung in Deutschland. Im Gegensatz dazu können mit IFC individuelle und nationale Anforderungen realisiert werden. Hierfür wird allerdings Experten Know-How sowie einiges an Vorarbeit benötigt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass OKSTRA ® die AIA weitgehend eingebettet hat, während IFC sehr generell gehalten wurde und erst durch AIA und einen BIM Abwicklungsplan (BAP) projektspezifisch eingesetzt werden kann. Der IFC Standard schließt eine Vielzahl neuer Fachgebiete/ Domänen ein. In einigen Gewerken ist dieser Standard zunächst zu etablieren und muss sich in der produktiven Anwendung erst beweisen. Dazu sind durch die Softwarehäuser gute Prototypen zu implementieren, die mit den Anforderungen und den Prozessen in Firmen und Behörden zu validieren und ggf. anzupassen sind. OKSTRA ® gilt hingegen als die derzeit im Straßenbau leistungsfähigste Schnittstelle in Deutschland und ist bereits seit vielen Jahren etabliert. Der IFC Standard gestattet die Nutzung bei zahlreichen Anwendungsfällen in der gesamten Baubranche. So können Projektbeteiligte ihre Daten miteinander verknüpfen, vergleichen und koordinieren. Da IFC auch in den benachbarten Fachgebieten der Baubranche angewendet wird, können fachübergreifende Projekte in Form unterschiedlicher Fachmodelle erstellt, bearbeitet und ausgetauscht werden. Das IFC-Datenschema ist damit das zentrale Tool zur Erstellung von BIM-konformen Modellen. Gemeinsam mit dem BIM Collaboration Format (BCF) für das Qualitäts- und Mängelmanagement bildet es die Grundlage des Building Information Modelling. Dies schließt jedoch nicht aus, dass der OKSTRA ® ebenfalls zum Bestandteil von BIM wird. OKSTRA ® -konforme Daten lassen sich ebenfalls in einem gemeinsamen Datenraum verwalten und sind damit auch Bestandteil der „Single Source of Truth“. 4.2 Vergleich OKSTRA ® - IFC - Stand 2022 Zum Themenbereich rund um OKSTRA® und IFC (Datenaustausch, Datenformate, Standards, Harmonisierung) befinden sich derzeit einige Forschungsprojekte auf nationaler und internationaler Ebene in Bearbeitung. Exemplarisch sind hier ein paar Projekte aufgezählt, die in den letzten Jahren bearbeitet und zum Teil schon abgeschlossen wurden. Auf der Webpage www.okstra.de können im Bereich Forschungsaktivitäten die Ergebnisse weiterer laufender und bereits abgeschlossener Forschungsarbeiten eingesehen werden. • Umsetzung des Stufenplans Digitales Planen und Bauen: Hier sei an die durchgeführten OKSTRA®- IFC Expertentreffen erinnert, dessen Ergebnis der oben beschriebene Änderungsantrag zur Einführung von Volumengeometrie-Attributen im OKSTRA® resultierte (BMVI, 2015). Der Stufenplan Digitales Planen und Bauen (BMVI, 2015) wird durch den Masterplan BIM Bundesfernstraße (BMVI, 2021) fortgesetzt und nachfolgend auch in einem Masterplan BIM Digitaler Zwilling ab 2025 münden. • Building Information Modeling (BIM) im Straßenbau unter besonderer Berücksichtigung der Erhaltungsplanung: Da Fahrbahnbefestigungen einen erheblichen Finanzierungsbedarf bei der Straßenerhaltung verursachen, spielen sie eine wichtige Rolle 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 199 OKSTRA® und IFC - Status 2023 bei der Planung von Erhaltungsmaßnahmen. BIM- Modelle erscheinen durch ihre Verknüpfung von geometrischen, ökonomischen und ökologisch-sozialen Daten besonders geeignet für das Erhaltungsmanagement. Derzeit wird bei der Erhaltungsplanung der OKSTRA® als Datenstandard in Kombination mit GIS-Systemen genutzt. In diesem Zusammenhang ist zu untersuchen, ob eine Anpassung des OKSTRA®- Standards für die Anwendung in der BIM-Methodik erforderlich bzw. machbar ist. Damit ist auch die Frage zu beantworten, wie geeignete BIM-Modelle für die Anwendung in der Erhaltungsplanung von freien Strecken bzw. POI (Points of Interest, z.B. Kreuzungspunkte) gestaltet sein müssen. (Quelle: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)) • Analyse von Straßenbestandsobjekten aus Laserpunktwolken durch Mustererkennung/ Objekterkennung einschließlich der Georeferenzierung: Mit dem Forschungsvorhaben sollen Methoden und Algorithmen entwickelt werden, die in der Punktwolke nach vorab definierten Mustern von Bestandsobjekten suchen und erkannte Objekte protokollieren und OKSTRA®-konform abspeichern. Eine Methode, die aus Punktwolken Bestandsobjekte analysieren kann, würde die notwendigen Vorarbeiten bei der Planung und beim Betrieb einer Straße gegenüber der bisherigen Arbeitsweise erheblich vereinfachen und beschleunigen. (Quelle: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)) • IFC-Tunnel: Erweiterung von IFC Datenschemas um die Besonderheiten des Tunnelbaus. Hier werden vor allem geologische sowie geotechnische Modellierung und die Definition von Tunnelquerschnitten untersucht und ggf. in IFC neu modelliert. Bestehende Entitäten werden nach Bedarf angepasst, z.B. für die räumliche Struktur oder Georeferenzierung. • IFC 5: Das IFC Schema soll gründlich überarbeitet werden. Es soll modernisiert, modularisiert sowie normalisiert werden. So soll der Objektbaum vereinfacht werden um ein „Late-Bind“ Ansatz für die zukünftige Versionen zu ermöglichen (Berlo et al., 2021). 4.3 Beispiel Abrechnungsdaten nach REB 22.013 mit OKSTRA ® und IFC Zur Illustration der Anwendung des OKSTRA ® und den IFC-Datenformats dient die Erstellung eines Abrechnungsdatensatzes nach REB 22.013. Dabei handelt es sich um eine Baugrube für ein Gebäude. Die Erzeugung von Abrechnungsdaten basiert auf der Analyse von zwei digitalen Geländemodellen. Das erste Modell stellt den Ausgangszustand vor der Baumaßnahme dar (Urgelände), das zweite Modell repräsentiert die Baugrube der Baumaßnahme als DGM. Beide Modelle werden miteinander verglichen und daraus die Massendifferenz gebildet. Diese bildet den Rauminhalt und stellt damit das Abrechnungsvolumen der Baugrube dar. Die Methode der Massenermittlung besteht in der Errechnung eines Rauminhaltes beider Geländemodelle auf einen definierten Bezugshorizont. Die Differenz beider Mengen ergibt folgerichtig den Rauminhalt der Baugrube, siehe Abbildung 4 (Hettwer & Steyer, 2018). Abbildung 4: OKSTRA ® Ausgabe (VESTRA - REB Mengenberechnung) Über die Schaltfläche „Prüfdatei“ (siehe Abbildung 4) wird eine XML-Datei gemäß REB 22.013 im OKSTRA ® -Format ausgegeben und im Projektpfad abgespeichert. Diese Prüfdatei kann im OKSTRA ® -Prüfprogramm eingelesen, analysiert und dargestellt werden (siehe Abbildung 5). Das OKSTRA ® -Prüfprogramm beinhaltet neben der Prüffunktionalität eine Vielzahl von weiteren Funktionen, z.B. das Vergleichen und Verschmelzen von verschiedenen Datenbeständen, die Transformation von Datenbeständen in ausgewählte Koordinatensysteme die Korrektur von Stationierungen oder OKSTRA ® -ID’s. 200 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 OKSTRA® und IFC - Status 2023 Abbildung 5: OKSTRA ® Prüfprogramm, links: Datenstruktur, rechts: grafische Modelldarstellung 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 201 OKSTRA® und IFC - Status 2023 Das Ergebnis der Rauminhaltsberechnung lässt sich auch als BIM-Objekt mit den zugehörigen semantischen Informationen abspeichern und als IFC-Datei ausgeben. Abbildung 6 zeigt einerseits das IFC-Modell im IFC4.0, wo die einzelnen Objekte als Proxy-Elemente in ihrer Geometrie und mit den zugeordneten semantischen Informationen in einem IFC-Viewer dargestellt sind. Die rechte Seite von Abbildung 6 beinhaltet heute schon einen Blick in nahe Zukunft. Es handelt sich um die Darstellung der gleichen Baugrube, die in auf Grundlage des neuen IFC 4.3 Datenschemas für die Infrastruktur modelliert wurde. Abbildung 6: Anzeige IFC Modell Baugrube im IFC- Viewer und TUM Open Infra Platform SchlussfolgerungenIm Ergebnis dieses Vergleiches des Entwicklungsstandes von IFC4.3 und dem OKSTRA ® und deren Anwendbarkeit können die nachfolgenden Schlussfolgerungen gezogen werden: • Das IFC-Datenschema ist in vielen Bereichen des Planens und Bauens und der benachbarten Fachdisziplinen anwendbar. Dies dokumentieren die schon vorhandenen sehr umfangreichen Anwendungsfälle. • Die Erweiterung des IFC Datenschemas 4.3 für die Infrastruktur ist seitens bSI finalisiert und im März 2022 an die internationalen Normungsgremien übergeben worden. • Inhaltlich stellt der IFC eine erste Erweiterung des IFC-Standards für die Infrastruktur dar und bildet ein internationales Fundament, auf dem nationale Standards mit Bezug zu entsprechenden technischen Richtlinien und Prozessen auf bauen müssen. • Aus Sicht der Autoren besteht Abstimmungsbedarf zwischen Definitionen des IFC4.3 und den Arbeiten der Fachgruppe BIM im Verkehrswegebau zu den Klassen/ Objekten und Merkmalen. Dem wir Rechnung getragen durch die Harmonisierung beider Kataloge, auch in Zusammenarbeit mit der Autobahn GmbH des Bundes. • Der OKSTRA ® wurde in den letzten Jahren sehr umfangreich an neue Richtlinien im Straßenwesen angepasst und erweitert. Im Vergleich zum IFC-Datenschema ist OKSTRA ® das umfangreichere und inhaltlich detailliertere Datenformat. • Der OKSTRA ® ist weiterhin unter Berücksichtigung der BIM-Methodik zu entwickeln. Dies betrifft sowohl die Definition von Volumenkörpern als auch der zugehörigen Merkmale / Attribute. Es bleibt auch heute festzuhalten, dass beide Datenformate Ihre Berechtigung haben und damit weiterhin parallel existieren werden. Deshalb sollten beide Datenformate in die Ausschreibungen von BIM-Projekten im Verkehrswegebau durch die Bauherren gefordert werden. 1. Die genannten Schlussfolgerungen zu offenen Fragen, die durch die weiteren Entwicklungen des OKSTRA ® und IFC zu beantworten sind. 2. Unter der Annahme, dass OKSTRA ® und IFC für Infrastrukturprojekte auch in Zukunft parallel existieren, lassen sich für die Anwendung beider Datenformate separate (spezifische) Anwendungsfälle definieren? Wie ist dies in der Praxis umsetzbar? 3. Inwiefern erscheint es sinnvoll und machbar die große Detailtiefe des OKSTRA ® auf dem Gebiet der Straße in einem „Deutschen IFC-Property Set Straße“ oder ähnlichen Konzepten des IFC Schemas umzusetzen? Reichen in diesem Zusammenhang die derzeit definierten generischen Klassen/ Objekte im IFC4.3 zur Abdeckung der Anforderungen im Planungs-, Bau- und Betriebsrecht aus? 4. Durch die Weiterentwicklung des OKSTRA ® wurden fachliche Bezüge zur BIM-Methodik (z.B. neue Verfahren zur Mengenberechnung) geschaffen. Es wurden bis heute jedoch nur wenige Schritte unternommen, den OKSTRA ® durch die Definition von 3D-Objekten und deren zugehörigen semantischen Informationen BIM-ready zu machen. Wie stellt sich die Strategie für den OKSTRA ® unter Berücksichtigung des parallelen IFC-Standards dar? Wie ist in diesem Zusammenhang die Fachobjektliste der neuen RAS-Verm zu bewerten? Ist es denkbar, dass andere BIM-konforme Datenformate wie BCF oder MVD in einen OKSTRA ® Umfeld zu integrieren oder anzuwenden? Literatur [1] OKSTRA (2022): OKSTRA Webseite (Änderungsanträge, Dokumente, Forschungsaktivitäten); verfügbar unter https: / / www.okstra.de (15.12.2022) [2] van Berlo, L., Krijnen, T., Tauscher, H., Liebich, T., van Kranenburg, A., Paasiala, P. (2021): Future of the Industry Foundation Classes: towards IFC 5. Proceedings of the Conference CIB W78 2021, Luxembourg [3] BMVI (2015): Stufenplan Digitales Planen und Bauen, Einführung moderner, IT-gestützter Prozesse und Technologien bei Planung, Bau und Betrieb von Bauwerken [4] BMVI (2021): Masterplan BIM Bundesfernstraßen, Digitalisierung des Planens, Bauens, Erhaltens 202 3. Kolloquium Straßenbau - Februar 2023 OKSTRA® und IFC - Status 2023 und Betreibens mit der Methode Building Information Modelling (BIM) [5] bSI (2019): IFC4 Software Certification Delivers First Milestone. Verfügbar unter https: / / www.buildingsmart.org/ ifc4-software-certification-deliversfirst-milestone/ (13.04.2022) [6] Frei, M. (2018): OKSTRA und IFC - Ein Vergleich, OKSTRA-Symposium 15./ 16. Mai 2018, Bergisch-Gladbach [7] Hettwer, J., Steyer, R. (2018): OKSTRA® in der Bauabrechnung - die Umsetzung der REB-VB 22.013 Ausgabe 2012, OKSTRA-Symposium 15./ 16. Mai 2018, Bergisch-Gladbach [8] ISO 16739-1: 2018 (2018): Industry Foundation Classes (IFC) for data sharing in the construction and facility management industries - Part 1: Data schema. Standard, International Organization for Standardization, Geneva, CH. [9] Jaud, Š., Esser, S., Muhič, S., Borrmann, A. (2020): Development of IFC schema for infrastructure. Proceedings of 6th international conference siBIM: Structured data are new gold, pp. 27-35. Online