BIM+GIS与三维管廊工程建设

Posted 2021-03-05 3dgis-bim-vr

由于BIM+GIS技术大多应用于大规模土地综合模型建设,因此要想完成相关模型的设 计,需要先对BIM+GIS的信息化管理平台进行建设。信息化管理平台的建设分为硬件平台、软件程序两部分,并且需要模型中各专业组的积极配合才能实现。

硬件平台主要包括实地检测装备与电脑综合评估。实地检测装备主要分为定位装置与移动装置,定位装置通过卫星进行定位,并可以通过卫星定位评估概括出该沙地粗略模型;而移动装置可以通过人为实地检测来对该地进行更加精细地分析。二者相结合得出的综合性数据会传输给电脑综合性评估设备,用于评估出综合管廊工程中相对较优的施工区域,进而帮助各部门专业工作组进行施工。

以上4个专业组构成了基于BIM+GIS技术的综合性信息化管理平台的基本机构,其中工艺专业组主要负责管廊项目的三维模型的平、纵、横设计,对万顷沙地的整体结构进行整体规划设计和数值估算,然后对综合管廊的主体结构中的投料偶、通风口、集水坑、排水口与附属设施中的消防系统、通风系统、排水系统、照明系统、监控系统、报警系统等结果进行详细规划设计,再将规划结果交予结构专业组、电力专业组与排水专业组。其中,结构专业组主要负责投料口、通风口、集水与排水口的整体钢筋结构的详细搭建与设计,这是综合管廊项目开发的基础工作。电力专业组主要负责对各标准结构与提供电力设备的设计与安装,保障相关电力管线与支架安装的安全性。排水专业主要负责集水坑、排水。与排水系统的建设与监督。由于综合管廊项目繁杂,各管道线路进出水的正常使用十分重要。

在信息化管理平台中,由工艺专业组进行设计、修改、更新模型,其余专业组只需更新参考模型和图纸信息,无需做大量的修图工作,各专业组工作完成后,由工艺专业对模型进行整合,分工明确且效率高[16]。各工作组合理分配完成相关任务,进而实现万顷沙开发项目综合管廊工程的信息化管理平台建设。

模型结构与应用分析

通过BIM+GIS技术对万顷沙开发项目综合管廊工程信息化管理平台进行了初步建设,在此基础上,本研究将对综合管廊工程进行整体建模,对模型的结构进行介绍与分析。模型的结构如图1所示。

 

该部分综合管廊为双舱室结构,分为综合舱和燃气舱2部分。每个舱室各设 22 个防火分区,以每个防火分区为一个设计单位的原则,在每个设计单元内按要求设置消防、通风、排水、照明、监控、报警等附属设施,纳入综合管廊的管线有给水、电力、通信、燃气4类管线,共同构成综合管廊的整体管线结。在该部分设计中,综合管廊工艺专业组主要负责完成管廊的节点标准段以及平纵横面的相关设计工作[18]。节点位于标准端,即上述提到的 22个防火区的相关区域,一个设计单元为1个节点,2个节点之间的间距即为标准端,节点与标准端的位置选取并不是针对同一数据进行定位,而是根据实际情况与地形区域,将选取数据固定于某一范围区域中。对综合管廊工程中的平纵横面进行设计主要应用Openroads Dsine ger软件,首先通过该软件导入道路中心线,然后采用交点法和积木法进行平纵面相关设计。积木法是优先确定关键位置关键线形,通过连接工具将不同的线元连接,得到贯通的一套路线。而交点法是通过设置曲线参数和线路转点的方式快速 定 义 路 线 的 设 计 方 法。

综合管廊结构专业组主要负责完成管廊结构标准段与通风口节点的建模配筋设计工作,该专业组主要应用了信息化综合平台中的Pro Sructurest软件,该软件具有较强的三维设计功能,能够精确绘制三维 钢 筋,并 且 能 开 发 出 图 像 与 算 量 模 块。 在ZTMap平台2大核心功能模板的辅助下,可使得三维钢筋结构的制图过程更加智能、高效。该软件可以智能、快速地绘制三维钢筋结构,对于 复杂的节点,钢筋三维展示功能让结构中钢筋布置清晰可见。相比较目前主流应用的CAD软件,该软 件应用起来更加的方便,有效为综合管廊行业全面实现三维设计提供支持

电力专业组主要负责电力管线的安放与支架的衔接,在 该 过 程 中 主 要 应 用 信 息 化 综 合 平 台 中 的Microstation软件,该软件会对综合管廊工程中的投料口、通风口、照明系统、报警系统、通风系统的电力提供管线进行安装设计,对该三维模型中的电力提供结构进行设计与修改[23]。给排水工作组主要负责入廊管线的设计,主要应用了信息化综合平台中的Microstation软件进行入廊管线的预安放设计,对该三维模性中的入廊管线进行精确的安放,以达到对综合管廊工程中排水系统的合理安装。

实验研究
为检测基于ZTMap的BIM+GIS技术在万顷沙开发项目综合管廊工程中发挥的作用,设计如下对比实验,从定位精准性、细节信息处理量和运行时间3个角度,将本文所提方法与文献[8]中的基于 Revit综合管廊三维建模二次开发应用方法,文献[9]中的 BIM+GIS在综合管廊全生命周期智慧管控中的应用方法,文献[10]中的BIM+GIS 技术在综合管廊设计施工全过程中的应用方法进行对比,比较不同方法的应用有效性。万顷沙开发项目综合管廊工程总长5.2Km,施工时间3个月,统计数据30组,结果采用专家评估,仿真平台为Matlab,数据处理使用Spss软件。

从图2可知,随着实验组数的增多,不同方法的定位精确性也在发生变化。文献[9]和文献[10]方法的定位 精 确 性 较 为 接 近,且 基 本 保 持 在 82% ~87%之间,文献[8]方法的定位精确性较小,保持在80%上下。相比之下,所提方法的定位精确性较高,最高可达到92%。这是因为所提方法下的 BIM+GIS 技术通过人力设备与卫星定位相结合的方式对综合信息化处理平台进行设计,2种定位过程相互弥补,提高了基于ZTMap的BIM+GIS技术在万顷沙地块开发项目综合管廊工程中的应用方法的定位精确性。

 

由于利用BIM+GIS技术对综合管廊工程进行设计时需对模型和工程的细节信息进行处理,因此,细节信息处理量能够反映不同方法的建模效果和精度。为验证不同方法的有效性,从角度细节信息处理量对不同方法进行测试,结果由Spss数据处理软件自动统计。

将基于ZTMap的BIM+GIS技术应用于万顷块开发项目综合管廊工程中,并设计一种新的应用方法,相较于传统的应用方法来说,新方法在设计上更加立体方便,管道模型设计分工更加详细具体,应用该方法构成的信息化综合平台综合管廊工程的设计与施工提供了巨大的支持。

 

 参考资料：http://www.ztmapinfo.com/blog/index.php/article/15.html