Was ist der LOD-Detaillierungsgrad eines Modells, und welche üblichen Stufen gibt es?

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Autor: Zhang Xinfang (Netzname: Newhouse)

Was ist die LOD-Modellgenauigkeit?

LOD ist die Abkürzung für „Level of Detail“ und „Level of Development“. Im BIM-Bereich sollte LOD als „Level of Development“ verstanden werden.

1.LOD（Level of Detail）

Level of Detail, der Detailgrad (auch „Technik der Detailstufen“ genannt), wurde erstmals 1976 von J. Clark in „Hierarchical Geometric Models for Visible Surface Algorithms“ vorgeschlagen und ist ein Fachbegriff auf dem Gebiet der Computergrafik. Mit der kontinuierlichen Entwicklung der Computertechnologie entstanden in vielen Branchen zahlreiche Visualisierungssysteme. Um die Rechenressourcen effizienter zu nutzen und unter gleichen Bedingungen bessere visuelle Effekte und schnellere Verarbeitungsgeschwindigkeiten zu erzielen, wurde eine Reihe von Verarbeitungstechniken entwickelt; LOD (Level of Detail) ist eine davon.

Die Details, die das menschliche Auge wahrnehmen kann, hängen von der Entfernung zum beobachteten Objekt, der Bewegungsgeschwindigkeit und der Position im Sichtfeld ab. Da ein Visualisierungssystem zwangsläufig über ein Bildschirm-Anzeigesystem präsentiert wird, hängt die Fähigkeit des menschlichen Auges, Details zu erkennen, außerdem mit der „Bildwiederholfrequenz“ zusammen. Der Inhalt der „Details“ setzt sich hauptsächlich aus drei Arten von Informationen zusammen: Beleuchtung, Textur und geometrische Flächen. Da die Grundeinheit von „Beleuchtung“ und „Textur“ die „geometrische Fläche“ ist, können wir es vereinfacht so verstehen: Je mehr geometrische Flächen ein dreidimensionales Modell besitzt, desto mehr Details enthält es und desto höher ist die entsprechende LOD-Stufe. Dies entspricht offensichtlich der intuitiven Wahrnehmung des Menschen.

Abbildung 1: Bildvernetzung

2.LOD（Level of Development）

Level of Development, die Entwicklungs-Detaillierungsstufe (meist „Genauigkeitsstufe“ genannt), wurde erstmals 2008 vom American Institute of Architects (AIA) in „E202–2008, Building Information Modeling Protocol Exhibit“ vorgeschlagen und ist ein Fachbegriff aus dem BIM-Bereich. In gewisser Weise kann LOD als die „Maßeinheit“ der BIM-Branche bezeichnet werden. Der gesamte Lebenszyklus eines Bauprojekts umfasst die Entscheidungsphase, die Durchführungsphase und die Nutzungsphase (auch „Betriebsphase“ genannt) des Projekts, die sich jeweils weiter in mehrere Unterphasen gliedern lassen.

Im BIM-Bereich ist das Modell zum wichtigsten Träger und zur wichtigsten Darstellungsform der Projektinformationen geworden, und genau daraus entstand LOD. In der praktischen Arbeit nimmt die Detailtiefe des BIM-Modells deutlich zu, wenn sich der Genauigkeitsgrad von LOD100 auf LOD400 (hier gemäß den von der AIA definierten Stufen) erhöht.

Abbildung 2: Beispiel für die Detaillierungstiefe von BIM-Modellen

Mit der Zunahme der LOD-Stufe verfügt das Modell über mehr Informationen. Im Vergleich zu LOD200 weist LOD300 die wichtigsten Materialinformationen auf; gegenüber LOD300 enthält LOD350 detailliertere Informationen zur Detailplanung der Sekundärkonstruktion (Konstruktionsstützen, Stürze); gegenüber LOD350 besitzt LOD400 sehr detaillierte Informationen zu Mauerwerk und Bewehrung.

Tabelle 1: Vergleich der LOD-Definitionen

3. Definition von LOD

Die BSI (British Standards Institution) unterstützt die britische Regierung seit 2011 bei der Erstellung einer vollständigen Reihe von BIM-Managementstandards, der PAS-1192-Standardreihe. Diese Standards wurden von der britischen Regierung und der Internationalen Organisation für Normung anerkannt und zum international gültigen BIM-Managementstandard ISO 19650 weiterentwickelt. In „BSI_PAS_1192_2_2013“ werden zwei Dimensionen zur Bewertung der Modellstufe herangezogen: die Modelldetailstufe LOD (Level of Detail) und die Modellinformationsstufe LOI (Level of Information). Die BSI gibt jedoch keine konkreten Definitionen für die einzelnen Stufen direkt an.

Die USA vermerken in Abschnitt 2.4.7.1 der „NBIMS-US_V3_2.7_LOD_Specification_2013“: Weitere Informationen zu LOD finden Sie bei BIM Forum.

Singapur hat die Definition von LOD nicht im „Singapore-BIM-Guide_V2“ erläutert, sondern in „faq-asbar“ Klarheit geschaffen. LOD 200: Entwurfsplanung; das Modell der Elemente enthält ungefähre Angaben zu Richtung, Anzahl, Form, Abmessung und Position. LOD 300: Ausführungsplanung; das Modell der Elemente weist eine höhere Detaillierung auf, sodass präzise Angaben zu Richtung, Anzahl, Form, Abmessung und Position gewonnen werden können. LOD 350: Vorab-Kostenschätzung vor Angebotsabgabe/Angebotsphase; das Modell enthält die Schnittstellen verschiedener Systeme und Bauteile.

China hat in Tabelle 4.2.2 der Norm „GB/T 51301-2018, Standard für die Übergabe von BIM-Planungsmodellen“ die „grundlegende Einteilung der Modelldetaillierungsgrade“ festgelegt.

Tabelle 2: Klassifizierung der Modelleinheiten

Tabelle 3: Grundlegende Einteilung der Modelldetaillierungsgrade

Das internationale LOD (bzw. LOI) entstand als Abkürzung der entsprechenden Wörter und existiert als akronymartiger Fachbegriff; das „LOD“ in China hingegen ist eine Kennung, deren englische Entsprechung „Level of Model Definition“ lautet und die der Abkürzungskonvention folgend eigentlich „LOMD“ oder „LMD“ heißen müsste.

4. Phaseneinteilung der Modellgenauigkeit nach dem American Institute of Architects (AIA)

Das American Institute of Architects (AIA) unterteilt die Erstellungsgenauigkeit von BIM-Modellen (Level of Detail, LOD) in fünf Stufen – LOD 100, LOD 200, LOD 300, LOD 400 und LOD 500. Der Inhalt des LOD-Modells jeder Stufe muss den festgelegten Genauigkeitsanforderungen entsprechen.

（1）LOD 100

Im Projekt dient LOD 100 als wichtige Untersuchung zur Bewertung der Baumasse des Projekts; bewertet werden Fläche, Höhe, Volumen, Lage und Ausrichtung des Projekts. In dieser Stufe werden üblicherweise keine tatsächlichen Projektdetails berücksichtigt, sondern nur die Entwicklung der Baumasse; die folgende Abbildung zeigt eine Prinzipskizze der Modellgenauigkeit von LOD 100. Die Modellgenauigkeit dieser Stufe wird in der Regel für die frühe Projektplanung, visuelle Konzeptstudien und grundlegende Kostenschätzungen verwendet. Bei der Arbeit mit LOD 100 enthält das Bauprojekt nicht viele Informationen, sondern nur wenige Beschriftungen, damit der Bauherr Fläche, Volumen oder Form des Projekts grob erkennen kann.

（2）LOD 200

LOD 200 umfasst die meisten Bauteile im Projektinneren mit ungefähren Angaben zu Anzahl, Abmessungen, Erscheinungsbild, Lage und Ausrichtung. Auf dieser Detaillierungsstufe des Modells können nichtgrafische Daten zu den Bauteilen hinzugefügt werden. Zudem werden die wichtigsten Objekte des Projekts wie Wände, Geschossdecken, Raumdecken, Dächer und Öffnungen in das Projekt aufgenommen. Die Materialien und Stile der Bauteile sind in dieser Stufe jedoch noch nicht eindeutig festgelegt. In manchen Fällen sind einige Bauteile bereits in ihren Abmessungen bestimmt, andere noch nicht. Beispielsweise ist bei LOD 200 noch nicht festgelegt, ob Öffnungen in Wänden oder im Dach Türen, Fenster oder Dachfenster sind; die Dicke der Bauteile sowie die genauere Raumaufteilung und die Projektabmessungen sind jedoch ungefähr bekannt. Die Bauteile repräsentieren lediglich ihre Position im Projekt. Auf dieser Genauigkeitsstufe kann die Darstellungswirkung der einzelnen Bauteile analysiert werden, um den optimalen Bauteileinsatz festzulegen und die Baukosten anhand von Fläche, Volumen und Bauteilanzahl abzuschätzen.

（3）LOD 300

Die bei LOD 300 dargestellten Bauteile liefern genaue Parameter wie Anzahl, Abmessungen, Erscheinungsbild, Lage und Ausrichtung. Diese Genauigkeitsstufe enthält möglicherweise noch nicht die korrekten Objekte oder die inneren Materialien, aber sie erlaubt es, dem Objekt bestimmte Daten, Referenzbeschriftungen, Einschränkungen oder Spezifikationstabellen hinzuzufügen, um die zugehörigen Baudokumente zu erzeugen. Die bei LOD 300 dargestellte Genauigkeit bietet bereits ausreichend Daten für detailliertere Systemanalysen der Objekte im Projekt; spezifische Kostenschätzungen und Baudokumente können anhand des LOD-300-Modells erstellt werden. Derzeit werden die meisten BIM-Arbeiten mit LOD 300 umgesetzt, sodass die Modellierung mit LOD 300 einen ausgezeichneten Ausgangspunkt darstellt: Bereits zu Beginn lassen sich die Details einzelner Objekte darstellen, allerdings liegen noch keine detaillierteren Daten zum Heben und zur Wartung der Objekte vor.

（4）LOD 400

Als Detaillierungsstufe nach LOD 300 müssen die BIM-Objekte von LOD 400 relevante Detailinformationen enthalten bzw. bereits aufweisen, etwa 2D-Grundrissansichten, Montagereihenfolge und Fertigung. Die Modellbauteile müssen über eine ausreichende Genauigkeit verfügen, um Baudokumente erstellen zu können, die als Grundlage für die Ausführung dienen, eine genauere Analyse des Modells zu ermöglichen und präzise Einheitspreisdaten zu enthalten. Der wichtigste Unterschied zwischen LOD 300 und LOD 400 besteht darin, wie viele Informationen im selben Objekt enthalten sind und ob das Objekt selbst über eingebettete oder extern verknüpfte 2D-Grundrissansichten verfügt; die folgende Abbildung zeigt die Detaillierungsstufe von LOD 400.

（5）LOD 500

LOD 500 stellt die präzisesten Modelldetails der Modellbauteile dar. Im Allgemeinen muss ein Modell jedoch nicht bis zu dieser Detailstufe ausgearbeitet sein; abgesehen von der Darstellung der Bauteildetails findet diese Stufe kaum Anwendung. Üblicherweise sind die Bauteile dieser Modellgenauigkeitsstufe in das Projektmodell eingebunden und werden für Detailansichten verwendet, die eine hohe Genauigkeit erfordern. In den meisten Fällen ist die Erstellung eines LOD-500-Modells nicht unbedingt erforderlich, da viele Informationen in einem LOD-500-Modell von vielen Architekten nicht genutzt werden. Da die BIM-Bauteile im Projektmodell von Architekten oder Geräteherstellern erstellt und bereitgestellt werden, werden die Bauteile nur nach den Anforderungen der Architekten und nicht nach denen der Gerätehersteller modelliert.

(6) Vergleichstabelle der LOD-Stufen

Tabelle 4: Vergleichstabelle der LOD-Stufen (Einteilung nach AIA)

Literatur:

[1] Chinesisches BIM-Trainingsportal. Wie wird die BIM-Modellgenauigkeit eingeteilt? Welche LOD-Stufen gibt es? 22.01.2019

[2] Penguin-Media – BIM-Ke-Web. [BIM-Ke-Web] Klassifizierung der Modellgenauigkeitsstufen (Worauf bezieht sich LOD eigentlich?)

[3] Sicheng – BIM-Ingenieur. Das LOD-Konzept (Teil 1)

[4] Sicheng – BIM-Ingenieur. Das LOD-Konzept (Teil 2)

[5] Piaoshi – Experte für Datenvisualisierung und digitale Zwillinge. BIM-Modellierungsprozess und -genauigkeit – die Einteilung der LOD-Stufen. 09.01.2023

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