基于GIS+BIM技术的高速公路征地拆迁管理系统应用

Posted 2021-03-01

基于GIS+BIM技术，建立三维数字地形和主要征拆对象的 3D BIM 模型，实现征拆对象虚拟场景高效的可视化、参数化和信息化的功能需求。利用三维GIS技术，实现 BIM 模型与空间地理数据有机融合，便于进行场景的可视化定位分析以及基于空间位置的统计查询。项目重点关注征拆现场真实场景的虚拟展示、工程勘测定界范围内的征拆对象空间属性及征拆属性的关联、征地拆迁成本辅助计算等。
1.系统建设意义
随着近年来我国基础设施建设的飞速发展，城镇化进程的逐步推进，交通运输行业面临越来越严峻的挑战:项目规划的科学性和合理性要求;降低工程造价和节能减排的新要求;项目建设的难度和复杂性;运营维护的难度和管理的复杂性。高速公路项目，具有征迁难度大、技术工艺复杂、施工作业面分布广、环境敏感点多、参建单位及交叉影响因素多等诸多特点。GIS+BIM 技术优势可以加强工程管控及数据互联互通水平，提升工程设计、建造及运行一体化精益管控能力，为解决交通行业问题和挑战提供了全新的解决思路，也为智慧交通的发展带来了新的契机。
2.系统建设目标
系统基于倾斜摄影技术建立了实景模型和正射影像，对拟建工程占用土地及附属建筑进行全方位模拟，同步将详查数据录入系统与实景模型进行关联;重点关注征拆真实场景的虚拟展示、三维实景模型与BIM设计模型的关系、征地拆迁成本辅助计算、征拆计划及进度的管理。可直接通过系统三维可视化、图形报表查询数据，为征迁工作提供一套辅助及优化解决方案。
3.系统设计
3.1 系统技术路线
3.1.1 BIM建模
PowerCivil 是一款面向道路、铁路、桥隧、场地、雨水道等基础设施设计的专业软件，也是土木行业的 BIM 平台(内嵌MicroStation, 可集成其他专业产品设计的模型)，可为土木工程和交通运输基础设施项目的整个生命周期提供支持。PowerCivil 提供了包含完整工程信息并且所见即所得三维参数化建模功能，这些功能可与 CAD 工具、地图工具、GIS 工具以及诸如 PDF、i-model 及超模型等业务工具完美集成，使用该软件可方便地完成整个土木工程项目的设计,并为施工、运维提供基础信息模型。PowerCivil 是工程设计公司和交通运输机构实施 BIM 的理想平台。
3.1.2 倾斜摄影技术在征拆过程中的应用
倾斜摄影(oblique image)技术是国际测绘遥感领域近年发展起来的一项高新技术，它打破了以往正射影像只能从垂直角度拍摄的局限，通过在同一飞行平台上搭载多台传感器，同时从一个垂直、四个倾斜等五个不同的角度采集影像，获取地面物体更为完整准确的信息，将用户引入了符合人眼视觉的真实直观世界。通过倾斜摄影技术建模，能够快速获取征拆对象实景模型，既解决了征拆过程中发生的抢盖、抢种的问题，也能结合 BIM 模型掌握工程对象与征拆对象之间的空间关系。这将极大的改善传统征拆过程中的信息滞后、数据不明的问题。

图 1 倾斜摄影技术
3.1.3 BIM 模型与 GIS 技术的融合
BIM(Building Information Modeling)模型是工程设计、施工、运营过程中逐步完善，逐步丰富的对应工程实体的数字化成果。该成果既反映了工程全生命周期过程中的数据生产成果，也利用本身自带的空间关系属性表达了与现实工程实体一致的空间状态。而地理信息系统(Geographic Information System 或 Geo-Information System，GIS)有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。从本质上来看，这两种技术一个关注的是宏观层面、大场景中的空间位置关系;另一个关注的是中观甚至微观角度，工程对象在特定地理场景中的空间表达。融合这两个技术，将使得我们能够通过一套系统，解决从大到小，由广及深的问题。为直观反映征拆管理过程，提供了一套切实可行的技术方案。

图 2 GIS+BIM技术
3.2系统运行环境
硬件采用普通PC机或笔记本，推荐配置:8GB内存/2.3GHz CPU/2G 独显/300GB 硬盘。操作系统:兼容 Win7/Win10 办公软件:兼容 Microsoft Office 2010 以上版本;
4.系统功能
4.1征地拆迁实物量
能够方便的将实物指标调查结果录入系统，并将系统中的拆迁对象模型或征收土地矢量数据与实物指标调查数据进行关联。系统支持批量导入功能，实现数据快速录入。
系统支持通过点击、条件筛选等多种模式进行数据查询并支持导出与打印，针对行政区划的查询，能够得到该行政区划内的征拆房屋面积、征拆土地面积、青苗数量等信息。针对个人查询时，能够查到个人所在位置，实物指标具体信息，详查报告，照片等。
GIS 征拆对象矢量数据，主要反映了征拆对象在地理空间中的位置、大小、空间拓扑关系。利用 GIS 数据生产工具，通过将征拆详查过程中产生的数据进行转化，生成能够在GIS系统中展示的矢量数据，并将该数据与详查指标进行关联，确保用户点击 GIS 中的矢量数据时，能够准确的查找出对应的详查信息。

图 3 征地拆迁实物指标增、删、改、查
4.2补偿定额标准管理
根据《公路工程基本建设投资估算编制办法》(JTG M20-2011)、粤交基函[2006]696号《转发交通部关于完善公路基本建设工程概算预算编制办法有关内容的通知》以及广东省高速公路建设总指挥部关于印发《广东省政府还贷高速公路建设项目土地房屋征收包干协议(范本)》的通知，按照土地补偿费、青苗和林木补偿费、房屋补偿费、专业项目处理费、有关税费、其他费用六个部分划分，并按照不同的地方及国家规定对征拆补偿费用定额进行录入，为智能核算拆迁费用提供数据支持。

图 4 补偿定额标准管理
4.3征地拆迁补偿费
根据征拆实物指标数据及广东省、中山市、江门市相关政策规定的补偿费用定额标准进行智能核算征拆补偿费用。在实际赔付金额确认之后，能够人工对实际赔付金额进行调整，形成最终赔偿支付费用数据。

图 5 征地拆迁补偿费用自动计算
4.4征地拆迁计划管理
征地拆迁计划，与工程建设计划有和紧密的联系。为了能够确保工程施工按时开始，征地拆迁过程需在工程开始之前提前完成。因此，依据工程施工计划就能倒排出征地拆迁计划。系统需按照工程施工桩号，能够编制征地拆迁计划，并能够对该计划进行查看。

图 6 征地拆迁计划管理
4.5征地拆迁进度管理
征地拆迁全过程，包括了详查、评估、赔付费用确认、费用赔付、拆迁、交地这6个部分。由征拆对象里程碑节点所对应的责任单位对征拆对象进行进度更新，及时上报征拆进展情况。

图 7 征地拆迁对象进度管理
4.6征拆进度预警
征拆过程管理，主要管理的就是征拆进度以及征拆费用。由于高速公路征拆过程中，面对的征拆对象对，征拆现场环境复杂。为了能够更好的对征拆过程及进度进行管理，系统需能够根据拆迁计划对比执行进度，对滞后的对象进行预警提示。

图 8 征地拆迁进度预警
4.7征拆优化辅助分析
系统通过分析红线范围内所征土地与征拆对象之间的关系，通过拓扑分析，自动生成满足预设拆迁占比边界条件的征拆对象列表。用户能够通过逐一查看该列表中的征拆对象，比较工程建设对象与征拆对象之间的空间关系。随后，项目部能够考虑利用工程技术手段，对部分工程进行优化设计，达到少拆甚至不拆的管理目标，为高速公路项目节约项目拆迁费用提供支持。
5.结语
系统利用三维 GIS 技术，实现 BIM 模型与空间地理数据有机融合，便于进行场景的可视化定位分析以及基于空间位置的统计查询。重点关注征拆现场真实场景的虚拟展示、工程勘测定界范围内的征拆对象空间属性及征拆属性的关联、征地拆迁成本辅助计算等，主要体现在:
周边环境模拟。对工程周边环境进行模拟，对拟建工程占用土地及附属建筑特性进行全方位模拟，如土地数量、属性、附着物情况等征拆指标进行分析，为开展征地拆迁管理业务提供技术支撑;征拆方案优化。利用 BIM 征迁对象模型和工程实际模型的结合，综合优化征地拆迁计划;征拆过程管理。利用 BIM 系统及时管理征迁进度动态，对重点对象的信息化进行深入分析，为征拆方案的高效决策提供数据支撑。
项目相比传统征地拆迁管理方式，通过系统的辅助，能够显著提高征拆进度计划管理水平，较以往管理方式，能够精确的掌握每个征拆对象的进展情况，并能够根据实际施工进度进行预警。
通过系统的辅助，能够直观的掌握工程对象与征拆对象的关系。通过设计优化和施工方案优化，能够实现少征，少拆，甚至不征，不拆的目的。最终为节约征拆成本，提供有效的数据支撑。