BIMベースデジタルツインによる建築・空間情報統合プラットフォームの開発

[2023 – 2024]

建築構造、空間音響、意味情報を統合し、リアルとサイバーをつなぐ次世代BIMベースデジタルツイン技術の研究開発。

デジタルツイン技術は、建築物の設計・施工から運用・維持管理までのライフサイクル全体にわたって、物理空間の状態を仮想空間で再現・活用する手段として注目されています。塚田研究室では、BIM（Building Information Modeling）を基盤とした「BIMベースデジタルツイン」の設計と応用に取り組み、建築構造・空間音響・意味的情報を統合する新たな情報プラットフォームの構築を進めています。

建築物におけるBIMベースデジタルツインの研究では、ジオメトリとセマンティクスの両方を持つBIMデータを、動的な屋内環境とリアルタイムで連携させるWebプラットフォームを開発しました。従来の静的なBIMの課題を克服するため、センサーデータと連動した状態の更新、インターフェースの視覚化、直感的な操作性に重点を置いて設計されました。ユーザ評価では、運用フェーズにおける利便性や拡張性が高く評価されています。

また、建物内部のデジタルツインに音響情報を加える試みとして、AR技術とスマートフォンを用いた3D音響可視化システムを実装しました。Visual Positioning System（VPS）による高精度な自己位置推定と、音源の空間配置との統合により、仮想空間上での没入的な音楽体験を実現しています。これは、従来のBIMでは扱われなかった“音の空間性”を、デジタルツインの中に取り込む新しいアプローチです。

さらに、時空間的に異質なデータ資産を一貫して管理・再利用可能にするため、セマンティクスを活用したメタデータスキーマとビューアを設計しました。このSemantic Digital Twinは、建物設備や人の動きなど多様なエンティティの動的挙動を統一的に表現でき、BIMベースデジタルツインの汎用性と相互運用性を飛躍的に高めるものです。本研究は、将来のスマートビルや都市インフラ、メタバース連携に向けた基盤技術として展開を続けています。

Publication

• Design of Digital Twin Architecture for 3D Audio Visualization in AR
  Takada, Tokio, Nakazato, Jin, Orsholits, Alex, Tsukada, Manabu, Ochiai, Hideya, Esaki, Hiroshi. The 2nd Annual IEEE International Conference on Metaverse Computing, Networking, and Applications (MetaCom 2024), Hong Kong, China, 2024 [Proceedings Article]BibTeX
• Web-Based BIM Platform for Building Digital Twin
  Furuta, Satoru, Nakazato, Jin, Tsukada, Manabu. 3rd Annual IEEE International Conference on Digital Twins and Parallel Intelligence (DTPI 2023), Florida, USA, 2023 [Proceedings Article]BibTeX
• Semantic Digital Twin for interoperability and comprehensive management of data assets
  Inokuchi, Kazuma, Nakazato, Jin, Tsukada, Manabu, Esaki, Hiroshi. IEEE International Conference on Metaverse Computing, Networking and Applications (IEEE MetaCom 2023), Kyoto, Japan, 2023 [Proceedings Article]BibTeX