基于BIM+GIS的施工管理平台研究与应用.pdf
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1、DOI:10.13905/ki.dwjz.2023.6.033基于BIM+GIS的施工管理平台研究与应用RESEARCH AND APPLICATION OF CONSTRUCTION MANAGEMENT PLATFORM BASED ON BIM+GIS林婧(广西交通设计集团有限公司,南宁 530029)LIN Jing(Guangxi Communications Design Group Co.,Ltd.,Nanning 530029,China)【摘要】为提升工程施工的质量和效率,文中以相思洲大桥项目作为应用对象,通过对BIM+GIS融合、施工平台设计与功能等关键技术进行研究,同时整
2、合施工过程中各类数据资源,基于Cesium平台研发了项目施工管理平台。平台对施工过程中的图纸、技术、质量、安全、进度和人机等9个方面进行信息化管理,成功探索了在新基建环境下的项目施工信息化管理方式,有效推进了项目施工信息化管理进程。【关键词】BIM;三维数字化;施工管理;智慧建造【中图分类号】TU723【文献标志码】A【文章编号】1001-6864(2023)6-0151-04Abstract:The Acacia Zhou Bridge project is studied to improve the quality and efficiency of engineering constr
3、uction.Key technologies such as BIM+GIS integration,construction platform design and function are analyzed.A project construction management platform based on the Cesium platform is developed,which integrates various data resources in the construction process.The platform carries out information man
4、agement in nine aspects,includingdrawings,technology,quality,safety,schedule,and man-machine during the construction process,which successfully explores the project construction information management mode under the new infrastructure environment,and effectively promotes the project construction inf
5、ormation management process.Key words:BIM;three-dimensional digitalization;construction management;intelligent construction0引言高速公路信息化建设在美国、日本和欧洲发展最快且各国政府均高度重视,20世纪60年代,美国等已对路面管理系统开展路网养护和管理研究1,由于其市场前景广阔,各国的科研开发机构相继投入巨资,这也反映出未来高速公路建设的方向,且各国经济结构在进入新的调整时期,信息的传递和交流更加活跃,全球开启信息化浪潮,在时代大背景下高速公路建设也萌生新的需求。目前国内
6、高速公路建设行业仍属于劳动密集型产业,多采用粗放式管理模式,存在诸多问题和弊端,在数字化与信息化高速发展的新时期,公路工程依靠二维信息建设和管理的传统模式已无法迎合当今智慧交通建设的需求2-4。如何有效地整合数据、信息资源,从而提高高速公路建设效率、工程质量并节约建设资金,是摆在各职能部门、施工企业和广大科研人员面前的一项亟需解决的重大工程和科学问题5。建设期管理涉及到多方管理交叉,传统管理模式往往以纸质文件形式上传下达,存档管理,没有形成有效数据统计和分析,对项目总体情况的决策能力有限。如何利用BIM技术收集管理数据,分析管理行为,重点部位重点控制是项目实施的关键。赵彬、丁杰等6,7展示了基
7、于BIM平台的四维建模仿真工程应用与BIM技术优越性。王婷、高大涛、王雨薇等8-10研究基于5D技术应用于工程施工动态管理。在数字化与信息化高速发展的新时期,研究BIM+GIS融合等关键技术有助于驱动高速公路在施工过程中有效管理,从而推进高速公路建设程序标准化和智能化。1BIM+GIS融合关键技术研究1.1IFC模型信息IFC为一种基于对象的文件格式,使用EXPRESS语言对建筑项目的实体、实体属性、约束以及实体之间的相关关系信息进行描述和表达,是不受平台限制的开放文件格式规范。采用IFC数据对模型及信息进行传递应用,重点在于IFC属性集的定义,需要在标准IFC基础上针对公路工程及桥梁的特点进
8、行扩充,根据不同工程结构的特点,定义适用的属性表达方式。1.2平台比选目前业内的三维 GIS 平台主要有 Google Earth、OpenWeb Globe、World Wind、Cesium、iModel.js等,依据交通建设项目的特点及需求,其对比情况如表1所示。151低温建筑技术-施工技术Jun.2023 No.300通过对比可以看出,采用Cesium作为GIS环境的基础平台具有其独到优势。Cesium的体系架构按层级可划分为动态场景层、场景层、渲染层和核心层4个层级,如表2所示。1.3坐标转换IFC为基于WebGL的Cesium 3DGIS系统,分为笛卡尔坐标系和地理坐标系,鉴于BI
9、M模型使用相对坐标系,因此需对模型坐标到世界坐标进行转换,为此引入44的转换矩阵。将BIM模型的局部坐标点X0转换成直角坐标,其位置记为X1。通过旋转矩阵R和平移矢量T描述转换关系,其中X0、X1、Rx、Ry、Rz分别表示其对应的齐次坐标版本,x、y、z分别是绕着不同轴旋转的角度,Tx、Ty、Tz是平移矢量在不同轴上的分量轴,坐标转换如式(1)式(7)所示。X1=X0Tr(1)Tr=RT(2)R=RxRyRz(3)Rx=10000cosxsinx00-sinxcosx00001(4)Rz=coszsinz00-sinzcosz0000100001(5)Ry=cosy0-siny00100sin
10、y0cosy00001(6)T=100001000010TxTyTz1(7)1.4场景匹配通过将项目BIM模型的IFC格式文件进行转换,生成Cesium平台兼容的gltf格式文件,对模型进行实时三维化加载与渲染,实现BIM模型在三维大场景下的可视化应用。其中IFC需要通过中转格式Collada即dae文件并使用Collada2gltf工具转换为gltf。1.5信息传递BIM模型数据与GIS进行融合,除了三维几何信息外,还需要保留必要的专业属性信息,同时赋予模型构件唯一的标识编码,便于后期应用时进行资料和管理信息的关联。按照工程分部分项从项目到工点到构件进行层级划分,进行分层级的信息管理,便于后
11、续施工、养护运营阶段模型的定义、识别和使用,实现全生命周期信息传递。2平台设计与功能通过建立深化设计模型并编制标准编码,将信息数据与模型的挂接、项目施工管理流程融合,基于项目管理过程的数据,融合3D模型、实景模型和信息管理,将项目管理过程从平面转向立体、将静态转向动态、将封闭转向协同共享。实现基于BIM技术的进度管理、安全管理、质量管理和技术管理等,同时在集成信息平台上预留开放端口,支持与海量多元异构数据的信息互通。在平台的设计过程中,主要基于以下原则进行:保证平台使用的稳定性和可靠性以及数据的一致性、完整性和准确性;支持多种格式BIM模型和数据上传;提高平台的可扩展性,便于后续业务功能的扩充
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