如何运用GIS技术搭建城市交通管理平台

Posted 2021-02-21

1、项目概况
1）项目简介
深圳地铁8号线一期工程项目8132标段(见图1)路线经过深圳市罗湖区、盐田区，总长12.367km，包括6站6区段及莲塘主变电所、盐田站8号线二期工程部分正线、8号线二期盐田站折回线隧道施工一部分，全程选用地底敷设方式，招标额度30.5亿元，总工期1312d。

图1 项目整体路线
2）工程项目特性和难题
新项目包含了地铁施工绝大多数施工技术，地铁站有明挖法、暗挖法、盖挖逆作法、半盖挖法等，区段隧道施工选用TBM、盾构、矿山开采、明挖等工程施工方式 ，管理方法技术难度系数大;地质学纷繁复杂，深圳地域归属于沿海地区丘陵地貌，土壤温度较高，沿岸地质构造变化多端，隧道施工穿越重生填土壤层、黏土壤层、污泥质砂土、花岗石风化层带、断块等高危地质构造，易于产生自然灾害;市政工程新项目附近房屋建筑多，全程好几处下穿、侧穿目前房屋建筑、大中型箱涵、关键管道线路、过街天桥及立交桥，对现有建(构)筑物的维护尤为重要;早期工程项目危害很大，地铁隧道和地铁站坐落于城市主干路及大城市核心区，交通出行疏解、管道线路迁改、园林绿化转移、土地征收等早期工程项目遭受外部影响及危害很大，无法操纵，对施工期危害很大;安全文明施工规定高，工程项目坐落于深圳市罗湖区、盐田区城市主干路、城市核心区，地铁施工全过程极易造成交通阻塞、噪音、震动及烟尘，易危害附近住户衣食住行及商家正常营业。
2、机构与应用场景
1）运用总体目标
新项目工程施工选用BIM+GIS管理方法技术，主要是消化、吸收和效仿目前工程施工制造行业技术运用，从而探索、自主创新和创建一套合乎地铁站施工工地具体业务流程监管必须的BIM+GIS质量标准体系、监管规定、工作流程和业务流程服务平台，为将来全方位运用BIM+GIS系统确立牢靠的基本。以创建好的模型为工作载体，从新项目工程施工管理，到技术管理方法、成本控制、质量控制、安全工作、完工交货等新项目修建环节整个过程展开追踪，为工程项目前期工作整体规划、设计方案，过程中的工程施工修建，中后期的经营、维护保养等给出的数据管理方法载体，根据BIM+GIS服务平台系统完成地铁施工的数字化管理。
2）团体机构组成
创立了公司BIM领导小组和实施小组，并由公司技术中心带头，确立了分别岗位职责，保证一切顺利推动。新项目实际确立了不一样等级的工作中职责，将各项任务优化到单位及本人，以确保工作质量。
3）系统布署
创建公司管理后台系统，为新项目各岗位部门工作人员启用账户管理权限，岗位明晰，认真落实到位;创建企业数据库，保证工程项目信息共享、模型材料储存。
4）软硬件环境
如表1、2所示。

表1 BIM+GIS软件配置汇总

表2 BIM+GIS硬件配置汇总
3、BIM+GIS整合的技术线路
3.1 BIM技术特性
BIM技术能够 集成三维数据信息，能够 将工程建筑数据信息根据模型的方法展现出去，另外数据信息能够 完成联动。将传统化的二维表述转化成三维表述，更易于完成信息内容的监管。BIM的三维数据信息能够 出示预制构件级构造的项目信息，高精度的可算性使BIM模型为建筑物的工程量清单直接高速运算提供可能。根据BIM技术创建的信息化管理三维模型，集成化了很多的项目信息，有利于全部工程项目的整体规划、设计方案、工程施工、运维管理等全生命周期的基本建设。可是BIM数字化管理仅仅对于单一特殊的目标展开集成展现，完成个例的三维数字化管理，在地理位置精准、室内空间地理信息剖析和建筑物周围环境总体展现中，都会有很大的缺点，没法完成工程项目总体的综合和信息化管理监管。
3.2 GIS技术特性
GIS技术是对室内空间地理信息展开融合的系统。根据硬件软件系统的融合，对室内空间地理信息化数据信息展开集成化与剖析，另外将地域分布数据信息展开智能化统计分析归类与管理方法。GIS技术早已做到了较高水平的规范化和智能化，能够 展开图形数据信息的输入和输出。因而，GIS能够 辅助BIM模型构建附近地形地貌的大情景，提升BIM模型的工程建筑特性信息内容完备性。可是GIS技术对建筑物自身的模型细致度不足，没法完成建筑物单个內部的预制构件级精益化管理。
3.3 BIM+GIS整合的影响因素及技术计划方案
3.3.1 BIM+GIS数据融合的影响因素
1）模型的多分辨率处理及轻量化
BIM模型具有设计方案预制构件细致、目标类型多种多样、信息量大的特性;无人飞机倾斜摄影技术辅助创建的GIS模型具备模型运行内存拥有量大的特性。另外搭载BIM和GIS模型在同一室内空间展开三维综合性表述，便对数据信息的承载能力明确提出了高要求。因此模型多分辨率层次的自动生成，运用轻量化的方式做到不同级别关键点的按需表述，是处理2种模型合理整合的首要条件。
2）地貌改动与套合
工程项目模型不但要创建建筑物主体模型，也要对地表形态模型展开改动。改动后的地貌模型要与行为主体建筑物紧密结合，这对模型处理提出较高精度要求，例如需要做挖空处理的地区，如地铁车站明挖段。GIS针对大范畴地貌模型一般选用持续标准网格算法设计，因而必须科学研究GIS与BIM构造的混和表达方式，将含有孔眼的GIS地貌模型依照坐标信息内容精确地融进到BIM模型中。
3）数据信息的互动
BIM与GIS模型不但有三维几何图形模型，也有其附加的数据信息。因此在将BIM模型与GIS模型展开整合时，不但要将几何图形模型展开三维数据可视化表述，也要将模型附加的数据信息展开互动整合。IFC是国际通用的数据传输规范，也是工程项目数据信息模型互动的通用性格式文件。IFC对BIM系统信息内容数据信息有比较全面的集成，可是GIS系统的IFC文档不支持获取数据信息。因而怎样达到BIM系统与GIS系统的数据信息互动与整合，是BIM与GIS融合的关键要素之一。
4）在运用点上的融合方式
现阶段BIM技术运用相对独立，生产商的软件项目对GIS系统的连接十分有限。而GIS系统早已迈向了服务创新和规范化，国家标准的WFS、WMS地理信息服务项目端口早已广泛运用。BIM软件必须进行对GIS软件技术服务规范的适用，才可以与GIS系统无缝对接。
3.3.2 执行的技术线路
1）BIM模型和GIS模型的构建
BIM模型的构建主要根据Autodesk企业的Ｒevit软件创建土建工程模型、Civil3D创建地形地质模型、Luban建筑钢筋创建建筑钢筋模型、ＲevitMEP创建地底管网模型，实际如图2所示。无人飞机倾斜摄影技术辅助构建GIS模型主要是根据大疆精灵4pro多旋翼无人飞机收集DOM和DEM影像，另外在收集影像前为保证GIS数据信息的精密度，展开路面像控点的布置，再运用Bentley企业的Smart3D软件制作GIS模型，最后运用中海达V30ＲTK测量仪在事先设定的像控点展开打点校核，保证GIS模型数据信息的精度。

图2 BIM模型的建立
2）BIM模型与GIS模型的整合
运用3DMax整合处理模型，最后完成模型的轻量化操作。先将Ｒevit创建的BIM模型导出来Fbx文件格式，再将GIS模型重新制作为Obj格式文件，最后在3DMax中根据支撑点的坐标展开融合，再次编写总体模型的搭建，最后完成BIM+GIS模型的整合。范登科在科学研究中发觉，由于在3DMax中对构成Fbx三维模型的三角面片Mesh选用了合并处理，降低了数据冗余的几何图形信息内容，巨大地减少了最后集成化到服务平台的文档信息量。李元龙在BIM与GIS整合技术中，在展开铁路线信息化规划的应用研究时发觉，将BIM模型导进GIS服务平台后展开操作时，运用3DMax展开进驻处理，能够完成模型的轻量化、材质贴图编写及因素平面坐标的三不处理操作。该实验科学研究证实3DMax中能够完成BIM+GIS模型的轻量化整合。
3）购置上海鲁班信息化管理系统搭建项目风险管理服务平台，选中工程项目技术管理方法、成本费进度管理、安全性质量控制、人机材管理方法和信息库管理方法五个层面为落实措施目标。按时对技术人员和现场应用工作人员展开归类学习培训，保证信息化数据录入完备和准确。
4）工程项目完工，运用无人飞机倾斜摄影技术和三维扫描技术对总体工程项目展开完工数据收集和录入，按完工情况调整各子项目的特性，最后创建与具体工程项目一致的完工模型。其线路如图3所示。

图3 BIM+GIS信息化管理技术路线
4、工程项目技术层面的运用
4.1 管道线路改迁
工程场所及附近地下管道盘根错节，管道线路迁改是整个新项目工程进度的核心，运用无人飞机倾斜摄影技术相互配合路面ＲTK打点，收集实地真正的自然地理测绘工程信息内容，测绘工程精度能够操纵在5厘米上下。在GIS模型的基础上运用BIM技术仿真模拟管道线路迁改位置及顺序，清楚直观地展现管道线路迁改计划方案，辅助论述计划方案的可行性分析。新项目根据创建地下管道模型展开数据可视化工程，提高与每个技术专业的沟通效率，节省协调时间，具体施工期比方案施工期提早了12d，如图4所示。

图4 车站管线改迁规划模型
4.2 场所整体规划布局
以便现场布局合理，提高绿色施工、节能降耗的核心理念，新项目最先选用无人飞机倾斜摄影技术创建具备测绘工程作用的GIS模型;在地形模型的基础上融合电子版活动场地布置图创建相匹配的场布BIM模型，根据综合性场布的数据可视化仿真模拟，形象化地体现施工工地状况，合理规划工程商业用地、确保现场运输路面通畅、便捷施工队伍工作，有效避免二次搬运，进一步提高了施工效率;新项目选用BIM+GIS技术展开梧桐山南部活动场地布置整体规划，节约施工期10d。
4.3 地质学标准剖析及工程围岩级别转变预警信息
深圳地质学标准繁杂、围岩级别转变大，施工现场无法预料，为处理此问題，新项目选用Civil3D创建地质模型，将打孔数据处理成每个地质面层相匹配的点编组，根据各地质层的三维要素线和相匹配的点编组文件创建该地质模型，三维模型根据Luban服务平台展开地质转变超前预报。依据施工期进展整体规划将每一个围岩级别转变连接点气象预报信息录入到BE电子计算机端，系统会依据BE提交围岩转变连接点的时间将预警信息内容推送到现场技术工作人员移动端，保证地质状况超前预警，提升安全施工。
4.4 整理工程图纸问題
模型是BIM+GIS技术应用的前提条件和基础，一个精确的模型必须每个部门相互配合进行，新项目制订了BIM工程图纸问題整理步骤，另外也是建模流程;因把二维工程图纸转换成三维数据可视化的模型，尽早发觉并解决了干扰工程的图纸问題，防止因图纸问題干扰工程进度。BIM模型创建全过程是图纸问題反查过程，应用Luban三维建模软件所知设计方案图纸尺寸是不是恰当、各预制构件间撞击等问題，Luban云模型查验内嵌常见标准，能够查验BIM模型存在的不足，根据新项目筛选融合地铁施工标准，最后明确是不是设计图问題，云检查共查出来海山站29个主体工程问題，经审批18个为存在问题，整理存档后展开图纸会审记录及变动。
4.5 三维数据可视化安全交底
先融合工程施工方案与BIM+GIS技术，根据三维模型改进方案，再让工程技术人员把握各类工程施工方案是不是做到工程规定，并及时处理问題作出调节，进一步确立工程规定及工程规范，展开实地技术安全交底，确保施工质量;随后再展开实地三维数据可视化具体指导工程，根据模型能够展开综合性模型切分与剖析，由三维转化成该横断面二维工程图纸，防止设计图缺乏断面图产生工程的麻烦，根据融合三维和二维工程图纸，合理具体指导实地工程。海山站根据鲁班节点功能，精确对预制构件展开室内空间操作编写及室内空间校检。另外地铁车站建筑钢筋节点处排列聚集、互相交叠，导致建筑钢筋中间的撞击，没法正常展开钢筋绑扎工作，运用建筑钢筋节点模型展开建筑钢筋撞击查验，可以对建筑钢筋中间的关联有更形象化的掌握，明确最有效的排列方案，降低因撞击造成施工期后滞。根据实地运用比工程施工期预估提早5d。
5、成本费进展层面的运用
1）进展可视化管理
新项目根据关联BIM+GIS模型与工程进度方案，将空间数据与时间信息内容融合成一个可视的5D(三维模型+时间维度+成本管理)模型，直观、精准地体现整个工程过程，对工程进度正在进行、早已进行、进展提早和落后的地区用不同的色调标明显示信息，能够及时直观地把握项目实施计划进度、施工期状况，帮助新项目管理层展开相应的工作协调。
2）成本控制
传统式的成本管理方法没法精确地结转工程量清单信息内容、资产付款审批效率也相对较低，难免有疏忽;使用量剖析也较为单一，没法完成多算比照;资金计划也没法和时间维度合理地紧密结合;大量的数据信息协作也较难完成，选用BIM+GIS技术能很好地解决这种难点。该BIM模型在系统服务平台运用查取作用展开工程量清单获取，迅速转化成Excel工程量清单表格，与实地工程量清单展开结转比照，根据比照，剖析2种优化算法偏差很大的位置，改动错误部分，并产生汇报，为之后运用BIM模型迅速算量替代传统式的手工制作算量提供依据。
6、安全性品质层面的运用
将实地检验员及专职安全员查验的产品质量问題根据手机BV端提交，关联有关预制构件，为模型再提升一项安全性品质信息内容层面。有关工作人员及班组接到整顿令等数据链，最后产生闭合。将整顿不及时的问題即时共享给有关责任人，催促整顿，大大减少了安全品质消耗，提升了总体工程效率和品质。技术人员能够根据手机BV端和电子计算机BE端安全品质合作访问页面，查询最近安全品质管理状况，进而确立下一步监管的重点和方向。本项目现阶段共创建191个与预制构件相关联的安全隐患协作，占整体比例的75.2%，63个产品质量问题协作，占整体比例的24.8%;75个与预制构件未关联的安全隐患协作，占整体比例的60.48%，49个产品质量问题协作，占整体比例的39.52%。
7、结语
7.1 结论
1）BIM+GIS技术的结合运用，能够 合理地减少早期管道线路迁改工作12d;融合无人飞机模型和人工服务模型技术展开场所的整体规划基本建设，提升了沟通效率，节约施工期10d;根据创建地质实体模型+地质雷达探测，选用Luban服务平台展开地质转变气象预报，保证了地质状况预警信息，提升了施工安全;依据地铁施工技术，建立了基坑动画仿真模拟，可视化地具体指导实地工程施工，进一步提高了交底效率和工作人员的总体水平，确保了施工质量;合理高效地完成了多专业的工程图纸审批;运用Luban云查验功能共查出来29个海山站主体工程问题，经审批18个为存在问题。
2）在成本进展管理层面，根据比照BIM+GIS沙盘模型方案进展与具体进展，能够 随时监控三维可视化进展进度，对工程进度正在展开、早已进行、进展提早和落后的地区用不同的色调高亮显示，保证及时预警。
3）在安全品质管理层面，管理工作人员能够 根据手机BV端和电子计算机BE端安全品质协作访问页面，查询最近安全品质管理情况，进而确立下一步监管的重点和方向，合理地降低了工程施工过程中的安全品质消耗。
7.2 提议
1）在新项目实施前，应当由项目各参加企业依据项目的种类、经营规模、专业实际特性展开商议，明确BIM+GIS的实施深层总体目标、实体模型的时间范围;另外依据BIM+GIS整体团队详细情况，制订出合理、详细的BIM+GIS实施方案。
2）将BIM+GIS应用做为项目的一项指标展开考评，依据项目的具体特性，制订系统化、切实可行的BIM+GIS规范，包含数据传输规范、BIM+GIS应用工作能力评定规则、标准BIM+GIS项目实施步骤等。
3）在BIM+GIS项目实施过程中，正确看待BIM+GIS的心态是在方案实施BIM+GIS项目中获得成功的必备条件。工程项目为BIM+GIS应用设置专业的例会制度或是合并别的例会制度，各单位应当对工程项目在运用过程中明确提出的建议展开深入分析后再妥当回应。
4）在BIM+GIS关键技术实施过程中，施工企业能够 根据BIM+GIS模型展开不同效果的比照，以做到辅助管理决策的功效。根据三维仿真模拟生长过程展开工程施工方案的仿真模拟，出示工程施工方案的辅助深化设计，梳理出切合实际工程施工规定的可行性工程施工方案，进而做到少变动、计划精细度提升等效果。