基于BIM+GIS的建設(shè)管理平臺(tái)在施工中的應(yīng)用

黑旭豪 黃志宏 賀曉鋼

摘 ?要：為解決城市基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目面臨施工環(huán)境復(fù)雜、施工工期緊、管理協(xié)調(diào)要素多、信息化程度低等問(wèn)題，文章結(jié)合BIM與GIS技術(shù)針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目施工管理中存在的問(wèn)題進(jìn)行探討，通過(guò)建立BIM+GIS數(shù)字化管理系統(tǒng)，結(jié)合BIM模型、WebGIS、大數(shù)據(jù)應(yīng)用及分析等手段，深入解析施工中存在的管理短板，為該類項(xiàng)目在施工過(guò)程中的管理提供數(shù)字化、精細(xì)化管理的平臺(tái)和工具。

關(guān)鍵詞：BIM;WebGIS;數(shù)字化

中圖分類號(hào)：TP315 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2021）14-0136-05

Abstract： In order to solve the problems faced by urban infrastructure projects， such as complex construction environment， tight construction period， many management and coordination elements and low degree of informatization， this paper discusses the problems existing in construction project management combined with Bim and GIS technology， by establishing BIM + GIS digital management system， combined with BIM model， WebGIS， big data application and analysis， deeply analyzes the management weaknesses existing in the construction， and provides digital and fine management platforms and tools for the management of such projects in the construction process.

Keywords： BIM; WebGIS; digitization

0 ?引 ?言

城市道路與橋梁建設(shè)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)活動(dòng)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，對(duì)城市施工項(xiàng)目管理提出了新的要求。

城市路橋項(xiàng)目施工存在投資大、工期緊、環(huán)境復(fù)雜、管理要求高等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的施工管理方式利用的表單、文字等手段對(duì)信息的傳遞效率低、信息孤島效應(yīng)嚴(yán)重，已難以適應(yīng)城市建設(shè)項(xiàng)目高標(biāo)準(zhǔn)的管理要求。近年來(lái)，隨著數(shù)字化技術(shù)在建設(shè)行業(yè)不斷深入應(yīng)用，BIM+GIS技術(shù)在項(xiàng)目施工中的應(yīng)用得到飛速發(fā)展，成為行業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，結(jié)合數(shù)字化管理系統(tǒng)，為項(xiàng)目施工過(guò)程控制提供信息化和精細(xì)化的管理平臺(tái)。

本單位承建的某市政道路工程PPP項(xiàng)目分為6個(gè)子項(xiàng)，共43條道路、3座鋼結(jié)構(gòu)景觀大橋、9座鋼箱梁小橋，線路總長(zhǎng)約45 km。項(xiàng)目具有規(guī)模大、類型多、施工面廣、工點(diǎn)分散;設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理單位多、運(yùn)維時(shí)間長(zhǎng)、管理難度大等特點(diǎn)。項(xiàng)目管理存在以下需求：（1）PPP項(xiàng)目全過(guò)程質(zhì)量、進(jìn)度、安全管控需求;（2）線性工程現(xiàn)場(chǎng)管理人力資源緊缺的需求;（3）項(xiàng)目運(yùn)維期數(shù)據(jù)收集的需求。

作為項(xiàng)目管理人員，亟須通過(guò)數(shù)字化、信息化、智能化手段，解決項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中傳統(tǒng)手段無(wú)法實(shí)現(xiàn)的管理訴求，實(shí)現(xiàn)工程數(shù)字化、精細(xì)化、智能化管理。

本文結(jié)合BIM+GIS技術(shù)，利用信息化管理平臺(tái)解決城市道路橋梁施工管理中的面臨的部分難點(diǎn)，推動(dòng)項(xiàng)目管理方式革新，探索數(shù)字化管理系統(tǒng)在此類工程項(xiàng)目施工中的具體應(yīng)用，為此類項(xiàng)目的高效管理、智慧管理提供新的解決方案。

1 ?BIM與GIS技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 ?BIM技術(shù)

BIM具有可視化、模擬性、優(yōu)化性、協(xié)調(diào)性和可出圖五大特性，在我國(guó)房建行業(yè)的發(fā)展最為迅速和深入，其利用三維模型的構(gòu)件級(jí)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)建設(shè)期工程信息共享和管理，為施工的質(zhì)量、安全、進(jìn)度等管理提供數(shù)據(jù)支撐;同時(shí)模型與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)打通了工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維等階段數(shù)據(jù)孤島，提高項(xiàng)目全生命周期的整體效益。

1.2 ?GIS技術(shù)

GIS是一種空間數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、查詢、管理和顯示實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，其主要優(yōu)點(diǎn)包括大場(chǎng)景空間數(shù)據(jù)展示、多源數(shù)據(jù)集成展示等，其短板在于對(duì)精細(xì)化模型支持有限，較難滿足建設(shè)項(xiàng)目對(duì)模型精細(xì)化的管理要求。GIS在市政建設(shè)等大場(chǎng)景項(xiàng)目中應(yīng)用居多，道路橋梁方面的應(yīng)用通常需要與BIM模型配合，GIS與BIM功能互補(bǔ)，二者結(jié)合使用即可滿足對(duì)大小場(chǎng)景的應(yīng)用需求。

1.3 ?BIM+GIS在施工中的應(yīng)用

BIM模型具有精度高、信息全面、協(xié)調(diào)性好等優(yōu)勢(shì)，在單體或點(diǎn)狀類項(xiàng)目中應(yīng)用較好，在大場(chǎng)景或線性項(xiàng)目中不占優(yōu)勢(shì);GIS技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)宏觀場(chǎng)景、空間數(shù)據(jù)分析等具有較好的優(yōu)勢(shì)。工程上為了彌補(bǔ)二者的短板，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，BIM+GIS的技術(shù)方案在道路、橋梁、水利水電等項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用，BIM主要負(fù)責(zé)建筑物內(nèi)部數(shù)據(jù)分析和處理，GIS負(fù)責(zé)項(xiàng)目空間環(huán)境數(shù)據(jù)分析和處理，二者基于同一套數(shù)據(jù)處理引擎進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)管理，滿足路橋等項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的數(shù)據(jù)出傳遞和協(xié)同工作。

2 ?路橋施工中的BIM+GIS需求分析

進(jìn)度管理是項(xiàng)目按時(shí)完工的核心，利用BIM+GIS的三維進(jìn)度管理，直觀查看項(xiàng)目整體的進(jìn)度狀況;路橋的線性特征為安全質(zhì)量檢查和管理帶來(lái)諸多不變，利用GIS及BIM模型結(jié)構(gòu)樹(shù)拆分定位，將關(guān)鍵點(diǎn)精確的在場(chǎng)景中展示出來(lái)，減少人員重復(fù)往返，結(jié)合信息管理系統(tǒng)，進(jìn)行安全質(zhì)量檢查層層把關(guān)，同時(shí)安全質(zhì)量數(shù)據(jù)可永久留存，讓施工安全和質(zhì)量得到保證?；贐IM+GIS的城市路橋施工管理系統(tǒng)將“安全進(jìn)度質(zhì)量”有機(jī)的組織起來(lái)，為項(xiàng)目施工的順利進(jìn)行保駕護(hù)航。

3 ?基于BIM+GIS施工管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

3.1 ?平臺(tái)定位

BIM+GIS數(shù)字化管理平臺(tái)基于B/S架構(gòu)，將BIM+ GIS引擎進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使平臺(tái)能夠兼容多種數(shù)據(jù)格式、滿足對(duì)不同模型進(jìn)行組合及信息修改等多種需求，做到三維平臺(tái)的輕量化運(yùn)用和使用要求。

3.2 ?數(shù)據(jù)中心

建立BIM+GIS的基礎(chǔ)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，結(jié)合BIM模型、GIS圖層、業(yè)務(wù)信息的數(shù)據(jù)特征，利用數(shù)模分離技術(shù)分別存儲(chǔ)模型的幾何數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的管理數(shù)據(jù)，同時(shí)將可編輯數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)的計(jì)算和管理提供便利。

數(shù)據(jù)中心結(jié)合大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行建設(shè)數(shù)據(jù)的收集、清洗、分類、存儲(chǔ)及分析，項(xiàng)目管理數(shù)據(jù)在時(shí)間上按照規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維貫穿項(xiàng)目全生命周期;同時(shí)在業(yè)務(wù)維度上，采集項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程的進(jìn)度、安全、質(zhì)量、物資、人員、運(yùn)行等信息。BIM+GIS數(shù)據(jù)中心通過(guò)對(duì)建設(shè)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、分發(fā)，為項(xiàng)目的精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3 ?平臺(tái)架構(gòu)

建設(shè)工程項(xiàng)目數(shù)字化平臺(tái)結(jié)構(gòu)如圖1所示，首先平臺(tái)基于B/S架構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，利用統(tǒng)一編碼體系將三維圖形顯示與業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行綁定，形成項(xiàng)目業(yè)務(wù)三維展示平臺(tái)，可通過(guò)Web端、手機(jī)AAP完成數(shù)據(jù)收集和查看;同時(shí)后臺(tái)通過(guò)數(shù)據(jù)接口服務(wù)及工作流引擎服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)與前端顯示數(shù)據(jù)溝通，從而實(shí)現(xiàn)整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞和展示，結(jié)合項(xiàng)目施工中的管理需求，建立安全、進(jìn)度、質(zhì)量管理等應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目施工管理的信息化和精細(xì)化。

4 ?數(shù)字化管理平臺(tái)的應(yīng)用

在某市政道路PPP項(xiàng)目建設(shè)中，利用BIM+GIS的工程建設(shè)數(shù)字化管理平臺(tái)將市政環(huán)境數(shù)據(jù)（GIS圖層、傾斜攝影）、施工橋梁BIM模型及施工管理數(shù)據(jù)進(jìn)行融合管理，開(kāi)展了包括施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量管理在內(nèi)的多種數(shù)字化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)同一平臺(tái)對(duì)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。

4.1 ?質(zhì)量管理

質(zhì)量管理深度關(guān)聯(lián)施工業(yè)務(wù)流程，將BIM模型按照施工最小檢驗(yàn)批拆分，通過(guò)在線發(fā)起的質(zhì)量三檢流程或質(zhì)量檢查流程，利用模型結(jié)構(gòu)樹(shù)進(jìn)行質(zhì)量問(wèn)題綁定與定位，實(shí)現(xiàn)模型、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)，并利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，通過(guò)可視化圖表的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，如圖2所示。

通過(guò)點(diǎn)擊“發(fā)起檢查”按鈕即可進(jìn)入發(fā)起檢查，發(fā)起檢查后在之前預(yù)定義好的施工單元結(jié)構(gòu)樹(shù)上選擇需要檢測(cè)的部位，同時(shí)選擇檢查人和責(zé)任人，填寫(xiě)檢驗(yàn)批次即可發(fā)起三檢流程。

檢測(cè)人員，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況上傳照片，填寫(xiě)檢測(cè)的結(jié)論即可，通過(guò)的存檔，不通過(guò)的會(huì)填寫(xiě)不通過(guò)的原因，流程自動(dòng)終止，系統(tǒng)會(huì)保留檢測(cè)記錄。

4.2 ?進(jìn)度管理

施工進(jìn)度管理基于BIM模型與施工業(yè)務(wù)相結(jié)合衍生而來(lái)，通過(guò)模型分解結(jié)構(gòu)與質(zhì)量三檢進(jìn)度相互關(guān)聯(lián)，通過(guò)三檢制完成情況自動(dòng)判斷當(dāng)前部位所處的施工狀態(tài)，并利用模型狀態(tài)顯示當(dāng)前的施工進(jìn)展，如圖3所示。

4.3 ?安全管理

安全管理為引導(dǎo)式安全檢查和管理，系統(tǒng)提供市政基礎(chǔ)設(shè)施工程常用的隱患數(shù)據(jù)庫(kù)及項(xiàng)目已識(shí)別的風(fēng)險(xiǎn)源庫(kù)，巡檢過(guò)程中通過(guò)在線發(fā)起、處理、復(fù)核安全隱患整改流程，實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的閉環(huán)管理;同時(shí)安全管理大數(shù)據(jù)可借助可視化圖表進(jìn)行分析和展示。

4.3.1 ?隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)

進(jìn)入安全管理界面后，點(diǎn)擊隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)按鈕，進(jìn)入隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，如圖4所示。隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)是安全管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐之一，將市政工程基礎(chǔ)隱患進(jìn)行分類、整理、入庫(kù)，包括隱患級(jí)別、排查內(nèi)容、整改要求、整改期限等信息，方便安全管理人員進(jìn)行工程區(qū)域的安全檢查及整改。

針對(duì)每一條隱患數(shù)據(jù)，可通過(guò)操作欄對(duì)內(nèi)容進(jìn)行修改、刪除、停用等操作。通過(guò)右上角“新增”按鈕，可以添加隱患數(shù)據(jù)，擴(kuò)充原有數(shù)據(jù)庫(kù)。

根據(jù)項(xiàng)目部安全管理人員梳理的各項(xiàng)目重大安全風(fēng)險(xiǎn)源、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、應(yīng)對(duì)措施等，建立工程危險(xiǎn)源庫(kù)，項(xiàng)目管理人員根據(jù)危險(xiǎn)源庫(kù)對(duì)重大風(fēng)險(xiǎn)源的實(shí)施狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)隱患，快速提出整改措施并隨時(shí)關(guān)注整改落實(shí)情況。

4.3.2 ?安全檢查與整改

在檢查情況中，點(diǎn)擊左側(cè)新增按鈕可以新建檢查，右側(cè)查看按鈕可對(duì)現(xiàn)有記錄進(jìn)行查看。發(fā)起安全檢查后，在彈窗內(nèi)輸入相應(yīng)的信息后安全檢查單即可進(jìn)入流程。

安全檢查流程依次為發(fā)起檢查-確認(rèn)檢查并發(fā)送整改通知-選擇具體整改人-填寫(xiě)整改情況-復(fù)查。在檢查情況頁(yè)面內(nèi)，點(diǎn)擊右側(cè)查看按鈕，可查看當(dāng)前安全檢查情況，如圖5所示。

4.4 ?施工模型瀏覽

利用BIM+GIS輕量化引擎，可直接在Web端的項(xiàng)目管理平臺(tái)中查看處理后的BIM模型、環(huán)境傾斜攝影數(shù)據(jù)及GIS圖層，系統(tǒng)為施工模型提供縮放、旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)等操作功能，如圖6所示。

4.5 ?文檔管理

隨著項(xiàng)目逐步開(kāi)展，項(xiàng)目資料種類和數(shù)量也越來(lái)越多，為解決資料混亂管理的現(xiàn)狀，項(xiàng)目管理平臺(tái)借助模型結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)關(guān)系，將對(duì)應(yīng)部位嘗試的各類資料進(jìn)行分類存儲(chǔ)和管理，可通過(guò)系統(tǒng)進(jìn)行項(xiàng)目資料的在線上傳和查看，提高資料管理和使用的效率。如圖7所示。

點(diǎn)擊左側(cè)“圖紙管理”按鈕，進(jìn)入圖紙管理界面，中間欄為圖紙分類欄，顯示圖紙的所有分類;右側(cè)為圖紙及分類編輯查看區(qū)域，可對(duì)圖紙類型以及具體圖紙進(jìn)行編輯、查看等操作。選擇中間某一圖紙分類，點(diǎn)擊分類按鈕，對(duì)圖紙類型進(jìn)行新增、修改、刪除等操作，點(diǎn)擊分類名稱，查看該分類詳細(xì)信息。

5 ?結(jié) ?論

隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展和在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，數(shù)字化、信息化管理成為建設(shè)工程項(xiàng)目管理的必然趨勢(shì)。通過(guò)構(gòu)建基于BIM+GIS的項(xiàng)目管理平臺(tái)，利用道橋的BIM模型和環(huán)境GIS圖層及傾斜攝影能夠?qū)崿F(xiàn)道橋項(xiàng)目施工過(guò)程的精細(xì)化管理。BIM+GIS在道橋項(xiàng)目的聯(lián)合應(yīng)用能夠解決項(xiàng)目中不同管理顆粒度的要求，既滿足單體的構(gòu)件級(jí)應(yīng)用，也滿足宏觀環(huán)境的場(chǎng)景應(yīng)用，同時(shí)數(shù)字化管理平臺(tái)為路橋工程項(xiàng)目的全生命周期管理提供了原始數(shù)據(jù)支撐。

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作者簡(jiǎn)介：黑旭豪（1989—），男，漢族，河南淅川人，工程師，碩士，主要研究方向：建設(shè)項(xiàng)目管理、BIM。