Pri gradnji zahtevnih gradbenih objektov je zelo pomembno spremljanje aktivnosti na gradbišču. Če se aktivnosti ne izvajajo skladno s terminskim planom lahko projekt zaide v velike časovne in finančne težave. Zaradi mnogih nepredvidljivih vplivov na gradbišču so odstopanja od plana dokaj pogoste, za uspešne korekcije plana pa je pomembno, da jih zaznamo čim prej. Pomembni so predvsem kritični dogodki, to so tisti, ki se nanašajo na spremembe aktivnosti na t.i. kritični poti terminskega plana. Najpogosteje je ugotavljanje razlik med dejanskim stanjem in planiranim stanjem na gradbišču v domeni nadzorne osebe gradbišča. Reakcijski čas, od trenutka pojavitve odstopanja od načrtovanega poteka pa do trenutka, ko učinkovito ukrepamo, je običajno prevelik. Razlog je v neustreznih organizacijskih strukturah in tehnoloških omejitvah. Z realno-časovnim spremljanjem poteka gradnje [1, 2, 3, 4] želimo zmanjšati reakcijski čas. Hkrati nam 4D modeli omogočajo simulacije poteka gradnje, kar omogoča lažje ugotavljanje prostorsko-časovnih konfliktov (npr. lokacija in gibanje mehanizacije, delovnih skupin itd.) [5].
Navedeni problem lahko rešimo s sistemom 4D-ACT (Automated Construction Tracking) [6], katerega konceptualna osnova omogoča avtomatsko spremljanje poteka gradnje in obsega tri module: i) vizualno razpoznavanje posameznih gradbenih elementov [1, 2, 7], ii) spremljanje materialnih tokov in virov s pomočjo značk RFID [8] in iii) dinamičnega komunikacijskega okolja (DyCE fi Dynamic Communication Environment) [9]. Sistem 4D-ACT omogoča vpogled v stanje poteka gradnje tudi osebam, ki niso neposredno prisotne na gradbišču in imajo le posredni vpliv na potek gradnje (npr. investitorji, vodje oddelkov, projektanti, tehnologi itd). Vloga sistema 4D-ACT je predvsem: i) predstaviti informacije o (ne)skladnosti realnega (tj. dejanskega) in planiranega stanja, ii) zagotavljati zbiranje informacij o materialnih tokovih na gradbišču, iii) vzpostavljati učinkovito komunikacijo med sodelujočimi akterji na aktualnem projektu, iv) zagotavljati komunikacijo z osrednjim informacijskim sistemom podjetja in v) omogočati dostop do projektne dokumentacije. Ob uspešnem zagotavljanju konsistentnosti podatkov je pomemben vidik še kontekstno odvisni uporabniški vmesnik aplikacije, ki je prilagojen glede na vlogo uporabnika.
Ključnega pomena za avtomatizirano spremljanje gradnje je modul za vizualno razpoznavanje gradbenih elementov iz digitalnih slik gradbišča. Klasičen pristop razpoznavanja gradbenih elementov iz slike s pomočjo učne množice za rešitev našega problema ni primeren, saj so gradbeni elementi za posamezni gradbeni objekt običajno geometrijsko unikatni. Za uspešno razpoznavanje bi tako potrebovali učno množico z veliko različnimi učnimi elementi, kar vodi v dolgotrajen postopek učenja že za majhen nabor gradbenih objektov. Vzpostavitev ustrezne učne množice bi tako predstavljala znaten napor v procesu gradnje, četudi njena uporaba ne bi bila povsem upravičena. Dodatno omejitev predstavlja še začasna oprema na gradbenem objektu (npr. gradbeni odri, opaži itd.) ter gradbena mehanizacija, ki sta sestavna dela procesa gradnje. Pridobivanje informacij o stanju opazovanega objekta in identifikacija gradbenih elementov z video kamero sta v takšnih okoliščinah omejena, saj med gradnjo objekt običajno ni v celoti viden. Razpoznavanje gradbenih elementov iz posamezne slike gradbišča s pomočjo učne množite zato ne bi zagotavljalo ustrezne stopnje zanesljivosti.
Proces razpoznavanja bistveno izboljšamo tako, da na vhodu zagotovimo dvoje: i.) 4D model, ki služi kot referenčni model, pri identifikaciji gradbenih elementov [2] in ii.) slike gradbišča zajete iz več fiksno nameščenih kamer [1]. 4D model izdelamo z ustreznimi 4D orodji, kot so: Four-dimensional site management model (4DSMM) [10, 11], 4D Integrated Site Planning System (4D-ISPS) [12], Project 4D Tools [13], Synchro Project Constructor [14]), VICO software [15], 4D-ACT [3, 7] itd. Sodobna 4D orodja vsebujejo veliko množico dodatnih funkcionalnosti, a vsem ostaja skupno povezovanje geometrijskih elementov modela z ustreznimi aktivnostmi iz terminskega plana. Izdelani 4D model zato omogoča za poljubno izbrano časovno značko med procesom gradnje generiranje 3D modela, ki ustreza planiranemu stanju geometrije objekta na gradbišču v danem trenutku. Takšen 3D model imenujemo 3D referenčni model in s pridom izkoriščamo za identifikacijo gradbenih elementov.
[1] Podbreznik, P. in Rebolj, D. Automatic comparison of site images and the 4D model of the buiding. V R. J. Scherer, P. Katranuschkov in S.-E. Schapke, Uredniki, CIB W78 22nd conference on information technology in construction, str. 235-239. Institute for Construction Informatics and Technische Universitat and Dresden, Dresden, Germany, 2005.
[2] Podbreznik, P. in Rebolj, D. Building elements recognition using site images and 4D model. V H. R. E. Miresco in H. Melhem, Uredniki, Joint international conference on computing and decision making in civil and building engineering, str. 87. Montreal, Canada, 2006.
[3] Podbreznik, P. in Rebolj, D. Modeling conditions required for recognition of building elements from site images. V M. Martinez in R. Scherer, Uredniki, e-Business and e-work in architecture and engineering and construction, str. 109-113. Valencia, Spain, 2006.
[4] Kähkönen, K. in Leinonen, J. Virtual reality applications for building construction. http://cic.vtt._/4D/4d.htm, zadnji dostop: november 2010.
[5] Lu, T., Tai, C.-L., Su, F. in Cai, S. A new recognition model for electronic architectural drawings. Computer-Aided Design, 37 (10):1053-1069, 2004.
[6] Rebolj, D., .Čuš Babič, N., Magdič, A., Podbreznik, P. in Pšunder, M. Automated construction activity monitoring system. Advanced Engineering Informatics, 22 (4):493-503, 2008.
[7] Podbreznik, P. in Rebolj, D. Real-time activity tracking system - the development process. V D. Rebolj, Urednik, CIB 24th W78 Conference Maribor 2007 & 14th EG-ICE Workshop & 5th ITC@EDU Workshop; Bringing ITC knowledge to work, str. 67-71. Faculty of Civil Engineering, Maribor, Slovenia, 2007.
[8] Čuš Babič, N., Podbreznik, P. in Rebolj, D. Integrating resource production and construction using BIM. Automation in Construction, 19 (5):539-543, 2010.
[9] Magdič, A., Rebolj, D. in Šuman, N. Effective control of unanticipated on-site events: A pragmatic, human-oriented problem solving approach. ITcon, 9:409-418, 2004.
[10] Chau, K., Anson, M. in Saram, D. D. 4D dynamic construction management and visualization software: 2. site trial. Automation in Construction, 14 (4):525-536, 2005.
[11] Chau, K., Anson, M. in Zhang, J. 4D dynamic construction management and visualization software: 1. development. Automation in Construction, 14 (4):512-524, 2005.
[12] Ma, Z., Shen, Q. in Zhang, J. Application of 4D for dynamic site layout and management of construction projects. Automation in Construction, 14 (3):369-381, 2005.
[13] SPIRE. Project 4D tools. http://www.spireconsultinggroup.com/project-4d.html, zadnji dostop: april 2011.
[14] Synchro. Synchro project constructor. http://www.synchroltd.com/shop/projectconstructor_procons.htm, zadnji dostop: april 2011.
[15] VICO. Vico software. http://www.vicosoftware.com/, zadnji dostop: april 2011.