基于BIM+GIS的水利水電工程綜合應(yīng)用平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

補(bǔ)舒棋，毛擁政，史宏波，張 偉，劉 冬

(陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001)

0 引言

近年來(lái)BIM技術(shù)在大型水利水電工程的應(yīng)用已基本形成了相應(yīng)的解決技術(shù)方案，隨著工程數(shù)字化技術(shù)、BIM+GIS、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、可視化技術(shù)等技術(shù)在智慧水利、智慧交通、智慧城市等行業(yè)領(lǐng)域的不斷深入應(yīng)用，使項(xiàng)目參建各單位能夠基于以上技術(shù)在工程設(shè)計(jì)階段、建設(shè)期和運(yùn)維管理期實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目全生命周期的決策和管理，形成資源共享、協(xié)同管理，如“數(shù)字那棱格勒河”研發(fā)了基于BIM+GIS建設(shè)管理的通用APaaS可視化開(kāi)發(fā)平臺(tái)及其引擎體系，實(shí)現(xiàn)了BIM+GIS數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)邏輯的深度融合[1]，王煌等[2]等以BIM+GIS研究為基礎(chǔ)，打造了茜坑水庫(kù)智慧庫(kù)區(qū)平臺(tái)，輔助管理者進(jìn)行庫(kù)區(qū)全方位全要素的管控；張社榮[3]等以BIMSer-ver和Cesium3DGIS平臺(tái)為依托開(kāi)發(fā)了基于BIM+GIS的水電工程施工期協(xié)同管理系統(tǒng)，研究依托實(shí)際工程及業(yè)務(wù)拓展需求基于B/S模式結(jié)合BIM+GIS技術(shù)建立了融合多源建筑模型信息及地理空間信息的可用于工程建設(shè)期及運(yùn)維期的水利水電工程BIM+GIS可視化綜合管理平臺(tái)，具有通用性和擴(kuò)展性，可為工程數(shù)字化建設(shè)和管理的不同階段提供基本解決方案。

1 需求分析及平臺(tái)框架

1.1 需求分析

水利水電工程BIM+GIS可視化綜合管理平臺(tái)的建設(shè)主要是為水利水電工程在設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維期提供數(shù)據(jù)管理、查詢和可視化等功能。平臺(tái)需以BIM模型、GIS信息、傾斜攝影、地形等融合的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，融合工程施工建設(shè)信息、監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息、運(yùn)維信息、實(shí)現(xiàn)工程在建設(shè)階段、運(yùn)維階段的數(shù)據(jù)管理、查詢、可視化以及GIS空間分析等，平臺(tái)需具備通用性、可擴(kuò)展性等特點(diǎn)，可為多個(gè)項(xiàng)目工程服務(wù)。具體而言，從功能上主要包括以下方面的需求：

(1)工程設(shè)計(jì)階段的需求：通過(guò)構(gòu)建項(xiàng)目BIM模型，并將BIM模型與GIS信息融合，以便對(duì)地形、地貌等進(jìn)行準(zhǔn)確的分析和計(jì)算，幫助工程師更好地進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)；

(2)工程建設(shè)階段的需求：通過(guò)BIM模型、傾斜攝影等技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和管理，檢查施工質(zhì)量、進(jìn)度和安全情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行處理；

(3)工程運(yùn)維階段的需求：定期根據(jù)工程設(shè)備維護(hù)信息對(duì)工程進(jìn)行維護(hù)和檢修，及時(shí)記錄維護(hù)日志和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)工程設(shè)施進(jìn)行GIS空間分析和可視化，確保工程的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行；

(4)工程管理需求：對(duì)工程所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、進(jìn)度數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和維護(hù)數(shù)據(jù)等。同時(shí)，還需要對(duì)軟硬件進(jìn)行維護(hù)，確保其高效穩(wěn)定地運(yùn)行。

基于以上需求，該平臺(tái)系統(tǒng)主要分為4個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用部分：

(1)BIM+GIS可視化系統(tǒng)：具備BIM模型、GIS信息、傾斜攝影、地形等數(shù)據(jù)的融合和可視化分析功能，提供工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)維階段所需的數(shù)據(jù)查詢和分析；系統(tǒng)需要融合BIM模型、GIS信息、傾斜攝影、地形等數(shù)據(jù)的技術(shù)，以及提供可視化分析的技術(shù)，采用Java等編程語(yǔ)言，通過(guò)WebGIS技術(shù)將BIM模型、GIS信息、傾斜攝影、地形等數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析效果。

(2)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：對(duì)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，包括工程圖紙、文檔、圖片、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、視頻、設(shè)備運(yùn)維數(shù)據(jù)等資料，以及施工單位、材料供應(yīng)商等相關(guān)信息；系統(tǒng)需要采用Java語(yǔ)言，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)將工程圖紙、文檔、圖片等資料進(jìn)行統(tǒng)一管理。

(3)進(jìn)度數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)：對(duì)工程施工進(jìn)度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，記錄施工進(jìn)度和問(wèn)題，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決；系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)控和記錄工程施工進(jìn)度和問(wèn)題，需要數(shù)據(jù)采集和處理技術(shù)。

(4)平臺(tái)管理系統(tǒng)：對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行管理和維護(hù)，包括數(shù)據(jù)備份、安全管理、用戶管理、問(wèn)題反饋等。

1.2 平臺(tái)框架及技術(shù)路線

1.2.1平臺(tái)框架

平臺(tái)系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖1所示，平臺(tái)框架自下而上分為物聯(lián)感知層、通信網(wǎng)絡(luò)、硬件平臺(tái)層、數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)應(yīng)層、服務(wù)門(mén)戶層、運(yùn)行環(huán)境，采用B/S架構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)分布式部署、跨平臺(tái)訪問(wèn)和統(tǒng)一管理的優(yōu)勢(shì)。

圖1 平臺(tái)框架架構(gòu)

物聯(lián)感知層：物聯(lián)感知層是整個(gè)系統(tǒng)的底層，主要負(fù)責(zé)接收和感知來(lái)自物理世界的數(shù)據(jù)。它可以包括傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備、智能設(shè)備等硬件設(shè)施，通過(guò)收集環(huán)境參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并將其發(fā)送到系統(tǒng)上層進(jìn)行處理，平臺(tái)里對(duì)項(xiàng)目主要對(duì)接了氣象、水位視頻等接口，根據(jù)項(xiàng)目需要留有數(shù)據(jù)接口。

通信網(wǎng)絡(luò)：通信網(wǎng)絡(luò)層建立了物聯(lián)感知層與其他層之間的連接。通過(guò)5G、衛(wèi)星、微波、光纖、短距離無(wú)線通訊等技術(shù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸和通信，確保各個(gè)層之間的數(shù)據(jù)傳遞穩(wěn)定和可靠。

硬件平臺(tái)層：硬件平臺(tái)層工作在通信網(wǎng)絡(luò)層之上，用于管理和控制物聯(lián)感知層的硬件設(shè)備。該層可以包含嵌入式設(shè)備、單片機(jī)、工控機(jī)等，對(duì)物聯(lián)感知層的硬件進(jìn)行管理、監(jiān)控和控制，確保硬件的正常運(yùn)行。

數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)層是系統(tǒng)的核心層，用于存儲(chǔ)、處理和分析從物聯(lián)感知層獲取的數(shù)據(jù)。它可以包括數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、大數(shù)據(jù)平臺(tái)等，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、清洗、轉(zhuǎn)化、計(jì)算和分析，為上層業(yè)務(wù)提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：業(yè)務(wù)應(yīng)層是系統(tǒng)的重要組成部分，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)4項(xiàng)業(yè)務(wù)的邏輯和功能。根據(jù)需求對(duì)從數(shù)據(jù)層獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的核心功能。

服務(wù)門(mén)戶層：根據(jù)不同角色的用戶設(shè)置不同界面及權(quán)限，通過(guò)服務(wù)門(mén)戶層與系統(tǒng)進(jìn)行交互、查詢、配置等，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)系統(tǒng)的控制和管理。

運(yùn)行環(huán)境：運(yùn)行環(huán)境是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行環(huán)境，包括操作系統(tǒng)、服務(wù)器、容器等基礎(chǔ)設(shè)施。它提供了系統(tǒng)運(yùn)行所需的計(jì)算資源和軟件支持，保證平臺(tái)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效地運(yùn)行。

1.2.2技術(shù)路線

平臺(tái)研發(fā)主要基于三維GIS軟件超圖Supermap，其作為具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的GIS平臺(tái)，提供企業(yè)級(jí)GIS服務(wù)器以及開(kāi)發(fā)三維應(yīng)用的工具包，具有高性能、高穩(wěn)定性、高可靠性的特點(diǎn)，能夠支持用戶快速高效地開(kāi)發(fā)特定的Web三維GIS應(yīng)用[4]。整體開(kāi)發(fā)需要用到supermap idesktop、supermap iserver和SuperMap iClient 3D for Cesium。supermap idesktop桌面端GIS處理軟件可提供地圖編輯、屬性數(shù)據(jù)管理、分析于決策輔助處理、三維建模等方面功能；supermap isever提供了強(qiáng)大的空間大數(shù)據(jù)、GeoAI和三維等相關(guān)的Web服務(wù)，支持海量的矢量、柵格數(shù)據(jù)“免切片”發(fā)布；SuperMap iClient 3D for Cesium是一款在服務(wù)式GIS架構(gòu)體系中無(wú)任何插件，跨瀏覽器的客戶端產(chǎn)品，平臺(tái)設(shè)計(jì)是基于Cesium開(kāi)源框架，面向HTML5的三維應(yīng)用開(kāi)發(fā)，快速構(gòu)建內(nèi)容豐富、響應(yīng)迅速、體驗(yàn)流暢的三維真空間應(yīng)用。Cesium是一款開(kāi)源的Web端三維GIS開(kāi)發(fā)包，基于WebGL技術(shù)和3D-Tiles數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)海量二三維空間數(shù)據(jù)的跨平臺(tái)繪制展示[5]。平臺(tái)開(kāi)發(fā)主要采用了Java語(yǔ)言，同時(shí)使用了JavaScript相關(guān)語(yǔ)言，重點(diǎn)使用了js中的jQuery庫(kù)，系統(tǒng)前端使用了Cesuim庫(kù)，編譯器使用Eclipse，數(shù)據(jù)庫(kù)使用MySQL，平臺(tái)采用瀏覽器/服務(wù)器模式(browser/server，B/S)搭建模式運(yùn)行，通過(guò)對(duì)工程建設(shè)業(yè)務(wù)管理數(shù)據(jù)及運(yùn)維數(shù)據(jù)的梳理整合，涵蓋了工程建設(shè)項(xiàng)目的空間管理、檔案資料管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、視頻監(jiān)控管理、項(xiàng)目管理、圖紙管理、圖層管理、標(biāo)段管理、GIS分析、用戶管理、角色管理、菜單管理、部門(mén)管理、崗位管理、字典管理、參數(shù)設(shè)置、日志管理、平臺(tái)運(yùn)行監(jiān)控等功能，構(gòu)建了工程數(shù)據(jù)“一張圖”展示系統(tǒng)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、平臺(tái)管理系統(tǒng)、進(jìn)度管理系統(tǒng)為一體化的項(xiàng)目數(shù)據(jù)綜合可視化的解決方案。基于超圖的具體的開(kāi)發(fā)路線為：

(1)明確空間數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，在idesktop對(duì)多源數(shù)據(jù)處理及編輯，按照要素類的不同建立相應(yīng)的圖層并添加屬性從而建立系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)二維gis數(shù)據(jù)進(jìn)行效果設(shè)置并完善數(shù)據(jù)屬性表，傾斜攝影單體化處理以及模型輕量化處理，完成數(shù)據(jù)準(zhǔn)備工作。

(2)在iserver端進(jìn)行空間數(shù)據(jù)服務(wù)的發(fā)布及管理，包括地圖服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、量算服務(wù)、查詢服務(wù)、空間關(guān)系服務(wù)、專題圖服務(wù)、動(dòng)態(tài)標(biāo)繪服務(wù)、空間分析服務(wù)類；

(3)使用SuperMap iClient3D for Cesium開(kāi)發(fā)時(shí)，首先需要引入SuperMap iClient3D for Cesium。其中包括必備的CSS文件和JS文件。創(chuàng)建HTML文件，引入Ceisium.js文件，同時(shí)根據(jù)需要引入SuperMap iClient3D for Cesium的其他css文件和js文件，編寫(xiě)前端代碼，從而在創(chuàng)建好的三維場(chǎng)景中添加iserver端發(fā)布的多種服務(wù)以及其他的第三方服務(wù)以及種類豐富的數(shù)據(jù)圖層，包括地形圖層、影像圖層、S3M圖層、MVT圖層，并根據(jù)功能需求調(diào)用發(fā)布過(guò)的服務(wù)和實(shí)現(xiàn)所需功能的接口，實(shí)現(xiàn)BIM+GIS的可視化展示查詢、交互以及基于模型和實(shí)景的多種三維空間模擬分析功能。利用SuperMap iClient3D for Cesium所提供的多種接口，對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，如顏色設(shè)置、泛光效果設(shè)置、分屏顯示、場(chǎng)景出圖。

2 功能模塊設(shè)計(jì)

2.1 BIM+GIS可視化管理

BIM+GIS平臺(tái)的可視化管理功能是指通過(guò)平臺(tái)提供的圖形化界面和可視化工具，對(duì)多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行管理和監(jiān)控的能力。主要包含項(xiàng)目概覽、空間管理、圖層管理、BIM樹(shù)管理、視圖管理、空間漫游、區(qū)域規(guī)劃、通用功能及gis空間分析工具類管理、檔案資料管理、進(jìn)度管理、質(zhì)量管理、監(jiān)控管理、計(jì)量管理、運(yùn)維管理功能。通過(guò)以上功能實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)集成場(chǎng)景的三維可視化展示和整體概覽，以圖形化的方式展示各個(gè)項(xiàng)目的空間布局、位置、結(jié)構(gòu)和關(guān)聯(lián)關(guān)系。用戶可以通過(guò)平臺(tái)的界面直觀地了解項(xiàng)目的整體情況，根據(jù)項(xiàng)目的進(jìn)度計(jì)劃和實(shí)際進(jìn)展情況，生成可視化的進(jìn)度圖表和甘特圖，以直觀的方式展示項(xiàng)目的進(jìn)度狀態(tài)，及時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目的進(jìn)度，并進(jìn)行進(jìn)度分析和調(diào)整，采用通用功能及gis空間分析工具可以對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行圖上量算、空間分析，空間分析中較為特色的實(shí)用功能是可以進(jìn)行剖面分析、地形開(kāi)挖、傾斜壓平、可視域分析等。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

BIM+GIS平臺(tái)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理包括項(xiàng)目管理、安全管理、配置管理、模型數(shù)據(jù)管理和技術(shù)管理功能。功能的具體內(nèi)容如下：

(1)項(xiàng)目管理功能涵蓋項(xiàng)目圖層管理、項(xiàng)目圖紙管理、圖層管理和飛行漫游管理，用于組織和展示項(xiàng)目數(shù)據(jù)，方便查找和共享圖紙文件，并通過(guò)虛擬飛行瀏覽項(xiàng)目區(qū)域以獲取全面的視角。

(2)安全管理功能包括視頻監(jiān)控、人員定位、有害氣體監(jiān)測(cè)和氣象監(jiān)測(cè)等。視頻監(jiān)控實(shí)時(shí)監(jiān)控項(xiàng)目區(qū)域，人員定位追蹤和監(jiān)控人員位置，有害氣體監(jiān)測(cè)檢測(cè)潛在的有害氣體濃度，氣象監(jiān)測(cè)提供實(shí)時(shí)氣象數(shù)據(jù)和預(yù)警信息。

(3)配置管理功能用于管理圖紙數(shù)據(jù)配置、檔案資料配置、顏色配置和計(jì)量數(shù)據(jù)配置。用戶可以設(shè)置和管理圖紙屬性和標(biāo)準(zhǔn)，存儲(chǔ)、分類、檢索和共享項(xiàng)目檔案資料，定義和配置元素的顏色和樣式，以及管理計(jì)量數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)、參數(shù)和規(guī)則。

(4)模型數(shù)據(jù)管理功能涉及工程實(shí)體管理、設(shè)備管理和設(shè)備維修記錄。用戶可以管理建筑物、設(shè)施、構(gòu)件等工程實(shí)體，記錄和跟蹤設(shè)備信息以支持設(shè)備的維護(hù)和管理，并記錄設(shè)備的維修歷史和情況，如圖2所示。

圖2 圖紙配置管理與設(shè)備維護(hù)管理

(5)技術(shù)管理功能主要用于存儲(chǔ)和管理項(xiàng)目相關(guān)的視頻資料，方便查看和回放。

2.3 施工進(jìn)度數(shù)據(jù)管理

通過(guò)將BIM模型與施工進(jìn)度計(jì)劃進(jìn)行鏈接和整合，可以實(shí)現(xiàn)空間信息和時(shí)間信息的融合，創(chuàng)建一個(gè)可視化的4D模型(3D+Time)。這樣可以通過(guò)顏色變化等方式直觀地了解項(xiàng)目的在建情況、超前情況和逾期情況。進(jìn)度管理模塊提供了多種功能來(lái)支持進(jìn)度管理。其中包括三維形象進(jìn)度展示，可以將實(shí)際施工進(jìn)度與計(jì)劃進(jìn)度在3D模型中進(jìn)行對(duì)比展示，以便更好地了解項(xiàng)目的進(jìn)展情況。通過(guò)這種可視化的展示，可以快速發(fā)現(xiàn)進(jìn)度偏差和延遲，并及時(shí)采取措施進(jìn)行調(diào)整。此外，進(jìn)度管理模塊還提供報(bào)表功能，可以生成詳細(xì)的進(jìn)度報(bào)表，用于項(xiàng)目管理人員進(jìn)行分析和決策。進(jìn)度管理模塊還包括計(jì)劃進(jìn)度功能，并與BIM模型進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可以幫助用戶創(chuàng)建和管理項(xiàng)目的施工進(jìn)度計(jì)劃，并與實(shí)際進(jìn)度進(jìn)行對(duì)比和分析。

2.4 平臺(tái)管理

平臺(tái)管理模塊提供了用戶管理、角色管理、用戶權(quán)限管理、菜單管理、組織機(jī)構(gòu)管理、字典管理、平臺(tái)日志管理、系統(tǒng)監(jiān)控等功能，為管理人員提供了對(duì)整個(gè)平臺(tái)的全面管理和監(jiān)控能力，確保平臺(tái)正常運(yùn)行，并保障用戶數(shù)據(jù)的安全和可靠性。

3 平臺(tái)數(shù)據(jù)處理流程

項(xiàng)目一般平臺(tái)空間數(shù)據(jù)主要包括BIM模型、傾斜攝影、GIS信息、DEM地形、影像數(shù)據(jù)、地圖、圖紙等數(shù)據(jù)信息，基于超圖的數(shù)據(jù)發(fā)布前處理工作及數(shù)據(jù)發(fā)布后如何上傳至BIM+GIS平臺(tái)的工作流程如圖3所示，通過(guò)平臺(tái)可以對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)、修改和擴(kuò)展。

圖3 數(shù)據(jù)發(fā)布前處理及數(shù)據(jù)上傳平臺(tái)工作流程

4 應(yīng)用案例分析

項(xiàng)目案例：西安市斗門(mén)水庫(kù)樞紐項(xiàng)目基本資料：水庫(kù)距西安市中心約20km，是以供水、改善生態(tài)環(huán)境為主，兼顧防洪等綜合利用的平原水庫(kù)，總庫(kù)容5052萬(wàn)m3，庫(kù)周總長(zhǎng)14.9km，相當(dāng)于繞西安明城墻一周，庫(kù)區(qū)總面積達(dá)到10.4km2，相當(dāng)于1.6倍的西湖大小，總投資80.93億元。

為合理進(jìn)行項(xiàng)目工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、提升溝通交流效率、工程建設(shè)管理等，工程以BIM協(xié)同設(shè)計(jì)為起點(diǎn)，結(jié)合先進(jìn)的GIS技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)采集和數(shù)字化分析模擬手段，通過(guò)實(shí)際項(xiàng)目應(yīng)用對(duì)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)試和優(yōu)化，保證平臺(tái)的穩(wěn)定性和可用性，同時(shí)根據(jù)用戶反饋進(jìn)行調(diào)整和完善。該項(xiàng)目工程具有以下特點(diǎn)：

(1)項(xiàng)目參與單位多、需多方協(xié)調(diào)：項(xiàng)目施工面積大且分散、參與單位多，信息資料多，難以及時(shí)互通。

(2)項(xiàng)目功能多：景觀和效果要求高、工程在滿足供水防洪、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、兼顧蓄滯洪水功能的基礎(chǔ)上安全和美觀。

(3)古文物保護(hù)區(qū)域多：文物保護(hù)點(diǎn)多、朝代久遠(yuǎn)，古文物保護(hù)價(jià)值高，方案需要根據(jù)考古結(jié)果要求避讓及調(diào)整方案設(shè)計(jì)內(nèi)容、施工進(jìn)度。

通過(guò)平臺(tái)應(yīng)用，帶來(lái)以下實(shí)際效益：

(1)數(shù)據(jù)安全性保障：采用私有化部署方式，可以有效保護(hù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的安全性，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。

(2)效率提升：通過(guò)可視化管理系統(tǒng)結(jié)合GIS，能夠方便地對(duì)項(xiàng)目關(guān)鍵設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)和問(wèn)題進(jìn)行標(biāo)注和決策。減少了人工處理數(shù)據(jù)的時(shí)間和工作量，提高了工作效率。

(3)數(shù)據(jù)融合集成：平臺(tái)可以對(duì)地形、地貌等進(jìn)行空間分析和判斷，并將項(xiàng)目BIM模型、傾斜攝影、DEM、GIS信息等地理空間信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合集成，如圖4所示，平臺(tái)成果如圖5所示。這種數(shù)據(jù)融合集成可以提供更全面和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，有助于項(xiàng)目管理和決策。

圖4 數(shù)據(jù)集成應(yīng)用

圖5 平臺(tái)應(yīng)用成果

(4)可視化管理和決策支持：平臺(tái)提供了圖層視圖管理、空間漫游和區(qū)域規(guī)劃等功能，使得項(xiàng)目管理人員可以直觀地查看和管理項(xiàng)目數(shù)據(jù)。同時(shí)，通過(guò)空間分析工具進(jìn)行剖面分析、等高線分析、地形開(kāi)挖、傾斜壓平、平臺(tái)裁剪、可視域分析、面積距離、坐標(biāo)定位等操作，為重難點(diǎn)設(shè)計(jì)部分提供了空間分析和施工進(jìn)度管理的輔助，有助于項(xiàng)目方案的分析和決策。

(5)提高質(zhì)量和效益：通過(guò)綜合應(yīng)用平臺(tái)的功能和分析工具，可以更好地監(jiān)測(cè)和管理項(xiàng)目進(jìn)度和質(zhì)量。及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題，減少錯(cuò)誤和返工，從而提高項(xiàng)目的質(zhì)量和效益。

(6)施工階段需要根據(jù)變更資料更新地理空間信息，模型精細(xì)度和交付深度參照T/C WHIDA 0006—2019《水利水電工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，精細(xì)度等級(jí)為L(zhǎng)OD4.0，編碼標(biāo)準(zhǔn)參照單位創(chuàng)建的SWEI-001-2021《水利水電工程設(shè)計(jì)信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，通過(guò)施工單位提供的項(xiàng)目劃分表和計(jì)劃表，將施工進(jìn)度信息編輯成表，導(dǎo)入平臺(tái)，與同ID構(gòu)件相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度、質(zhì)量管理可視化。

為測(cè)試項(xiàng)目平臺(tái)的多項(xiàng)目擴(kuò)展性應(yīng)用，平臺(tái)測(cè)試在建的相關(guān)工程，涉及水庫(kù)樞紐、建筑、引水工程等，如圖6所示，通過(guò)具體的項(xiàng)目應(yīng)用以及項(xiàng)目擴(kuò)展應(yīng)用發(fā)現(xiàn)以下問(wèn)題：

圖6 項(xiàng)目拓展應(yīng)用測(cè)試

(1)集成平臺(tái)的性能和穩(wěn)定性：當(dāng)多個(gè)工程并行進(jìn)行測(cè)試時(shí)，對(duì)于平臺(tái)的性能和穩(wěn)定性提出了更高的要求?？赡苊媾R的問(wèn)題包括處理大量數(shù)據(jù)的效率、并發(fā)訪問(wèn)的管理和響應(yīng)速度等。

(2)發(fā)生變更模型更新時(shí)效性滯后：在BIM+GIS平臺(tái)系統(tǒng)中，當(dāng)項(xiàng)目發(fā)生變更時(shí)，確實(shí)需要對(duì)模型進(jìn)行更新處理。與傳統(tǒng)方式相比，這可能會(huì)引發(fā)一些時(shí)效性上的差異。傳統(tǒng)方式下，當(dāng)項(xiàng)目發(fā)生變更時(shí)，可能需要手動(dòng)修改和更新各種相關(guān)文檔和圖紙，這可能會(huì)耗費(fèi)較多的時(shí)間和人力資源，而在BIM+GIS平臺(tái)系統(tǒng)中，通過(guò)更新BIM模型和GIS數(shù)據(jù)的集成，可以快速反映變更，并及時(shí)在系統(tǒng)中顯示最新的模型狀態(tài)，然而，BIM+GIS平臺(tái)系統(tǒng)仍然需要時(shí)間來(lái)完成更新過(guò)程，這涉及到收集變更信息、更新模型、進(jìn)行數(shù)據(jù)融合等步驟，可能不可避免地需要花費(fèi)一定的時(shí)間。因此，在某些情況下，相對(duì)于傳統(tǒng)手動(dòng)方式可能仍然存在一定程度的時(shí)效性滯后。這需要建立規(guī)范的變更管理機(jī)制，確保變更信息能夠及時(shí)收集和傳達(dá)給相關(guān)責(zé)任方，以便快速響應(yīng)和處理變更。通過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)協(xié)作和通信，促進(jìn)各項(xiàng)目參與方之間的溝通和協(xié)調(diào)，以減少變更處理所需的時(shí)間和資源。確保BIM模型和GIS數(shù)據(jù)的同步更新，并將其進(jìn)行一體化管理，以減少數(shù)據(jù)更新的時(shí)間差異，但在實(shí)際中與各方去解決這個(gè)問(wèn)題較為困難和棘手。

(3)數(shù)據(jù)處理、融合：在BIM+GIS平臺(tái)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的處理融合是至關(guān)重要的。對(duì)于水庫(kù)樞紐、建筑和引水工程等不同類型的工程，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理融合時(shí)，需要使用相應(yīng)精度的影像數(shù)據(jù)、DEM等數(shù)據(jù)，以確保數(shù)據(jù)能夠很好地融合到一起，應(yīng)當(dāng)確保所有使用的數(shù)據(jù)來(lái)源是可靠和準(zhǔn)確的，數(shù)據(jù)處理融合需要使用適當(dāng)?shù)姆椒▉?lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等，數(shù)據(jù)處理在配合施工進(jìn)度質(zhì)量管理時(shí)需要批量對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行施工單元?jiǎng)澐?，并給予屬性信息，這需要在模型平臺(tái)上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)來(lái)提高數(shù)據(jù)處理效率。

(4)數(shù)據(jù)收集處理：在多項(xiàng)目擴(kuò)展應(yīng)用中，數(shù)據(jù)的收集和處理是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。需要建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，確保各項(xiàng)目收集到的數(shù)據(jù)具有一致性和可比性。這包括數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)命名規(guī)則、數(shù)據(jù)字段定義等方面的統(tǒng)一。其次，采用自動(dòng)化的數(shù)據(jù)收集工具，如傳感器、監(jiān)測(cè)設(shè)備等，以減少人工收集數(shù)據(jù)的工作量，并提高數(shù)據(jù)收集的效率和準(zhǔn)確性

(5)管理和權(quán)限控制：對(duì)于多個(gè)項(xiàng)目的管理和權(quán)限控制是一個(gè)挑戰(zhàn)。確保不同項(xiàng)目之間的信息安全性，并為不同角色的參與者提供適當(dāng)?shù)臋?quán)限設(shè)置，以保證數(shù)據(jù)的保密性和正確的訪問(wèn)權(quán)限。

5 結(jié)語(yǔ)

本文完成了水利水電工程BIM+GIS可視化綜合管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，闡述了平臺(tái)建設(shè)目標(biāo)、框架、功能以及關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了工程建設(shè)期及運(yùn)維期的管理信息可視化，解決了工程建設(shè)管理中存在的信息共享交流困難等問(wèn)題。平臺(tái)建設(shè)后，獲得相關(guān)的軟著證書(shū)及專利，取得了如下幾點(diǎn)應(yīng)用成效：一是基于BIM+GIS技術(shù)形成了解決工程各類多源多維數(shù)據(jù)的融合集成技術(shù)并進(jìn)行了實(shí)際工程應(yīng)用；二是對(duì)建設(shè)期施工管理提供了服務(wù)，三是平臺(tái)系統(tǒng)對(duì)不同類型工程有一定的兼容性、擴(kuò)展性、可更新性，利于項(xiàng)目拓展、擴(kuò)容、數(shù)據(jù)更新等。隨著水利水電工程BIM+GIS技術(shù)的蓬勃發(fā)展，進(jìn)一步的大數(shù)據(jù)分析和以數(shù)據(jù)底板為研究體的各類水利模型分析應(yīng)用將成為工程智能信息化的發(fā)展方向。