基于BIM及GIS技術(shù)的水利工程管理三維建模探討

汪 慧

萬博科技職業(yè)學(xué)院（230031）

BIM技術(shù)即建筑信息模型的英文簡稱，BIM技術(shù)是一種應(yīng)用于建筑工程設(shè)計(jì)、建筑建造、建筑管理的數(shù)據(jù)化工具，通過對建筑信息進(jìn)行數(shù)據(jù)化、信息化地處理，建立虛擬的建筑工程三維模型，使得項(xiàng)目在策劃、運(yùn)行以及維護(hù)過程中的信息可以得到及時(shí)的共享和傳遞，從而起到提高工作效率、節(jié)約工作成本以及縮短工程工期的作用。GIS技術(shù)即地理信息系統(tǒng)的英文簡稱，GIS技術(shù)是一種借助計(jì)算機(jī)，對空間信息進(jìn)行分析及處理，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示以及描述的技術(shù)系統(tǒng)。BIM技術(shù)以及GIS技術(shù)結(jié)合對水利工程進(jìn)行三維建模，以提高水利工程的管理工作，是信息技術(shù)在建筑行業(yè)應(yīng)用發(fā)展的必然結(jié)果。水利工程由于其施工工程量大，技術(shù)工種以及施工強(qiáng)度較高，再加上環(huán)境的干擾，因此，對水利工程進(jìn)行管理工作需要反復(fù)比較論證，BIM技術(shù)以及GIS技術(shù)具有采集、處理以及展示建筑物微觀信息數(shù)據(jù)的功能，為水利工程的精細(xì)化管理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。BIM技術(shù)以及GIS技術(shù)整合已經(jīng)逐漸成為了建筑行業(yè)的焦點(diǎn)，利用BIM以及GIS技術(shù)進(jìn)行三維建模，可以獲得建筑的詳細(xì)空間信息，能夠?qū)τ诜桨笡Q策階段提供完整、可追溯的電子或全息模型，對于不合理階段的工程也可以及時(shí)進(jìn)行修改，節(jié)約了建筑成本，避免了資源的浪費(fèi)，有效的提高了水利工程管理工作的信息化以及精細(xì)化程度[1]。

如今，將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)整合應(yīng)用已經(jīng)成為了我國建設(shè)行業(yè)以及工程行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)問題，在我國建設(shè)類型工程進(jìn)行時(shí)，從設(shè)計(jì)到施工階段產(chǎn)生的大量信息，以及建設(shè)方面的空間信息，都需要BIM技術(shù)對施工隊(duì)伍進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)以及輔助，這些信息整合在一起集成為了完整的BIM技術(shù)信息，GIS技術(shù)主要研究如何對于工程進(jìn)行三維建模，以獲得建設(shè)工程的具體信息以及具體數(shù)據(jù)，將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合，應(yīng)用于水利工程管理工作的三維建模之中，可以將水利工程的宏觀以及微觀信息進(jìn)行詳細(xì)集成與分析，從而對水利工程進(jìn)行有效、精細(xì)地建模，將水利工程中的BIM微觀數(shù)據(jù)與GIS宏觀數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，并將融合后的數(shù)據(jù)應(yīng)用于水利工程的建設(shè)、運(yùn)行以及維護(hù)工作之中，可以為工程建設(shè)提供完整的信息，對工程建設(shè)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)實(shí)施監(jiān)管，及時(shí)修改不合理的施工方式，防止出現(xiàn)返工情況，節(jié)約成本，避免造成不必要的資源浪費(fèi)。

1 基于BIM技術(shù)的水利工程三維建模

水利工程是一項(xiàng)復(fù)雜的綜合型系統(tǒng)工程，水利工程的準(zhǔn)確實(shí)施需要了解完整的工程數(shù)據(jù)以及水利工程周圍的地理信息數(shù)據(jù)，為水利工程的管理工作提供準(zhǔn)確、詳細(xì)以及完善的基礎(chǔ)信息。水利工程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括泄洪道、攔河壩以及電站廠等不同的單體化數(shù)據(jù)，BIM技術(shù)可以將水利工程的每個(gè)單體化數(shù)據(jù)都通過三維建模技術(shù)將單體化數(shù)據(jù)具像化為實(shí)體的點(diǎn)、線、面，對點(diǎn)、線、面三種不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)記組合后與地理坐標(biāo)進(jìn)行相互融合，以CAD底圖為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，在Autodesk Revit中進(jìn)行BIM三維模型制作，BIM建模技術(shù)的核心特征是模型參數(shù)化設(shè)計(jì)，對于水利工程的不同構(gòu)件都可以在Revit中進(jìn)行選擇，各種大小尺寸不同的構(gòu)件都可以在載入族中選擇滿足形狀的構(gòu)建族，設(shè)置相關(guān)參數(shù)后進(jìn)行保存可以反復(fù)使用。BIM的三維建模過程提高了三維模型的精度，為了保證三維模型的精確還原，防止各結(jié)構(gòu)元素間出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象，需要將利用BIM技術(shù)構(gòu)建好的三維模型以NWC的格式導(dǎo)入到Autodesk Navisworks軟件中，對三維模型的各個(gè)構(gòu)建元素進(jìn)行碰撞檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對三維模型進(jìn)行相應(yīng)的修正，使得三維模型能夠?qū)λこ踢M(jìn)行精確還原，以提高水利工程管理的信息化以及精細(xì)化程度[2]。

2 BIM及GIS技術(shù)聯(lián)合構(gòu)建水利工程三維模型

將利用BIM技術(shù)構(gòu)建的三維模型與GIS技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)水利工程的微觀建筑信息與宏觀地理信息的融合，對水利工程進(jìn)行更加精細(xì)化、信息化、全面化地管理，如今，BIM以及GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)融合主要可以分?jǐn)?shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展以及地理本體論三種方式。這三種方式都可以將BIM技術(shù)以及GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)融合，使得水利工程的三維模式更加還原，但是將其應(yīng)用在實(shí)際工程中，仍然存在著地理信息數(shù)據(jù)丟失、地理本體屬性數(shù)據(jù)丟失以及地理本地語義信息歧義等等種種問題。面對這種問題，BIM以及GIS技術(shù)應(yīng)通過《三維空間數(shù)據(jù)規(guī)范》的相關(guān)要求定義相關(guān)數(shù)據(jù)格式，形成兩類數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)列表，使得BIM及GIS技術(shù)間的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深度融合，最終使三維模型實(shí)現(xiàn)無縫對接，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換及融合，將BIM技術(shù)中的幾何語義功能與GIS技術(shù)中的表面分析能力相結(jié)合，在GIS技術(shù)中引入BIM技術(shù)所具備的數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)展示功能，通過模擬建筑物建造的過程進(jìn)行通視分析等功能，對水利工程實(shí)際建造模型進(jìn)行三維建模，加強(qiáng)水利工程的精細(xì)化管理[3]。

將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)相互融合進(jìn)行水利工程的三維建模，可以使水利工程的施工進(jìn)度通過三維模型進(jìn)行更加直觀地展示，使得水利工程的施工人員可以全面了解施工計(jì)劃中各個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)項(xiàng)目的完成情況，對水利工程的施工順序以及工程量進(jìn)行詳細(xì)精確地了解及掌握，施工人員還可以通過直觀的三維模型，對水利工程各階段的工程進(jìn)度以及編排結(jié)果進(jìn)行深化及豐富，從而為水利工程施工階段的管理工作提供更加直觀、可靠的依據(jù)，促進(jìn)水利工程的管理工作向著更加信息化以及直觀化的方向發(fā)展[4]。此外，由于BIM技術(shù)具有瀏覽能力，因此可以利用BIM技術(shù)對水利工程中采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，與視頻監(jiān)控功能相結(jié)合，通過三維建模技術(shù)展示給施工人員，為水利工程的工作進(jìn)行了指導(dǎo)以及細(xì)化，提高了水利工程的管理質(zhì)量及管理效率。

將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)相結(jié)合對水利工程進(jìn)行建模管理，還可以將其與智能傳感器以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，將BIM技術(shù)中的數(shù)據(jù)裝載能力及瀏覽能力，同水利工程建設(shè)中包含的各類傳感器數(shù)據(jù)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，對水利工程三維模型進(jìn)行綜合運(yùn)用，提升對于水利工程的管理能力以及運(yùn)維能力，為水利工程的管理部門提供更加高效、便捷的渠道，以提高水利工程的施工質(zhì)量以及施工效率。

3 總結(jié)

綜上所述，將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)進(jìn)行相互融合應(yīng)用于水利工程管理的三維建模工作中，能夠?qū)λこ淌┕り?duì)伍相關(guān)人員的管理能力以及運(yùn)維能力進(jìn)行提升，為水利工程管理部門提高工作效率提供更加高效、便捷的渠道，為不同部門之間的人員交流合作提供了便捷的橋梁，促進(jìn)了工程施工的進(jìn)度，為水利工程的施工進(jìn)度及后期維修運(yùn)營管理工作奠定了良好的基礎(chǔ)。