CN106960410A - 基于bim和gis技术的地下综合管廊信息管理方法 - Google Patents
基于bim和gis技术的地下综合管廊信息管理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，包括以下步骤：S1、获取地下综合管廊设计图纸和城市基础地理信息数据；S2、制定地下综合管廊BIM建模标准；S3、制作综合管廊二维GIS图层文件；S4、构建地下综合管廊BIM模型；S5、根据B/S网络架构建立基于BIM和GIS的地下综合管廊信息管理平台；S6、通过BIM和GIS数据的相互索引关系进行空间布局配置，同时显示地下综合管廊二维GIS模型和三维BIM模型。本发明将GIS技术和BIM技术结合起来，并且应用到了综合管廊工程中，使设计和运营管理人员能够在三维现场环境中对地下综合管廊相关信息进行多维度分析、多视角空间校验和可视化管理，能够提高管理效率、设计质量和运营质量。
Description
技术领域
本发明属于综合管廊技术领域，特别涉及一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法。
背景技术
地下综合管廊，又称共同沟，它是实施统一规划、设计、施工和维护，建于城市地下用于集中敷设供水、排水、燃气、电力、通信等多种市政管线的市政公用隧道。
建筑信息模型(BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理。它具有可视化、协调性、优化性、模拟性和信息综合性等特点。它正在引发建筑行业一次史无前例的彻底变革，实现了从传统二维绘图向三维绘图的转变，使建筑信息能更加全面、智能、直观地展现出来。目前，BIM技术主要用于民用建筑领域，缺乏对市政工程，尤其是地下管廊领域的全面应用，。而对地下综合管廊设计和建设而言，构建全生命周期的信息化模型，科学管理的地下综合管廊网络设计和建设流程是构建城市智慧管廊的重要前提。
地理信息系统(GIS)是一个获取、存储、编辑、处理、分析和显示地理数据的空间信息系统，其核心是用计算机来处理和分析地理信息，目前广泛应用于军事领域、资源调查、环境评估等方面，也应用于地域规划，公共设施管理、交通、电信、城市建设、能源、电力、农业等国民经济的重要部分。由于地下综合管廊具有城市大范围线型网络布局特点，其数据模型的构建和表达较为困难，GIS技术很好地解决了这个问题。
由于地下综合管廊在空间形态上既具有城市宏观层面的狭长线性特征，内部又包含多种细部构造，同时又在埋在地下，其建设和运营管理过程中产生信息的统一表达比较困难。而现有技术普遍采用抽象的形式去表达实际地下综合管廊空间形态，直观性差，无法真实反映管廊实际构造和与周边环境的关系，造成很多不必要的设计、施工和管理失误。为此，一种能准确表达地下综合管廊空间、属性等信息的管理方法十分必要。随着数字化技术不断融入市政工程行业，市政设施的三维数字化模拟和信息管理已成为研究重点，它可以帮助规划设计和管理人员直观了解市政设施的空间位置、形态和基本属性。作为近年来迅猛发展的新型市政基础设施，国内部分单位研发了基于GIS技术的三维地下综合管廊信息管理平台，但在数据管理、业务协同、设计模型库建立和BIM应用领域等方面还存在不足，实现基于GIS的BIM设计和管理应用则还未有先例。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种将GIS技术和BIM技术结合起来，并且应用到了综合管廊工程中，具有可视化、优化性、协同性等优点，能够提高管理效率、设计质量和运营质量的基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，包括以下步骤：
S1、获取地下综合管廊设计图纸和城市基础地理信息数据；
S2、制定地下综合管廊BIM建模标准：按照结构、附属设施、管线等类别对综合管廊所有组成部件的分类标准和唯一编码规则进行定义，并对每个部件包含的属性结构进行定义；
S3、制作综合管廊二维GIS图层文件：将步骤S1中获取的综合管廊设计图纸和城市基础地理信息数据(包括城市路网图、综合管廊平面网络图、城市影像图等基础地理信息数据)导入ArcGIS、SuperMap等地图制作软件，制作综合管廊shapefile要素图层文件；并通过GIS服务器将综合管廊shapefile要素图层文件导入GIS数据库，
S4、构建地下综合管廊BIM模型：利用建模软件依照综合管廊设计图纸上的方案搭建地下综合管廊的三维虚拟模型，并基于建模规则对组成三维虚拟模型的每个三维构件进行唯一编码和属性信息的添加和赋值，形成综合管廊BIM模型文件；并通过数据库服务器将综合管廊BIM模型文件导入通用关系型数据库；
S5、根据B/S网络架构建立基于BIM和GIS的地下综合管廊信息管理平台；
S6、通过BIM和GIS数据的相互索引关系进行空间布局配置，同时显示地下综合管廊二维GIS模型和三维BIM模型，并根据模型对信息进行展示、查询、检索或定位操作。
进一步地，所述地下综合管廊信息管理平台包括GIS服务器、Web服务器、数据库服务器和多个IE客户端，GIS服务器通过VPN网络与IE客户端连接，Web服务器和数据库服务器通过局域网相互连接，所述的局域网与VPN网络连接。
进一步地，所述GIS服务器和BIM模型之间的相互索引关系为：通过对管廊BIM模型分段编码，并基于编码使每段模型与管廊shapefile要素图层文件建立一对一或多对一的映射关系，以此实现BIM模型和GIS数据的相互调用。
进一步地，所述数据库服务器中包含有多个表，不同类型的数据由不同的数据表进行存储和管理；
在数据入库时将基本数据的每个表都定义唯一的主键，将该主健值存储在参考表中，通过参考表来定义各表之间的数据约束，并对模型的属性数据进行管理和分析，在数据建库中，最大限度减少数据迁移、整理，以降低数据集成工作量；
在数据管理中，采用数据总线集成模式对多元数据进行轻量化、高耦合度的数据存储、在线发布、集成管理，保证数据完整性，提高数据集成性；基于空间四叉树原理，对空间数据进行金字塔构建，并对各类空间数据建立快速索引机制。
为实现地下综合管廊工程的BIM应用标准化，地下综合管廊工程中的构件形式必须统一，因此需要建立标准构件族库，工程构件应根据相应的系统划分建立族模型，所有构件族的集合称为该工程的构件族库。步骤S2制作地下综合管廊BIM建模标准包括以下标准构件族和构件命名规则：管廊主体结构标准段模型，管廊主体结构特殊段模型，风机、水泵、配电柜等附属机电设备模型，温湿度传感器、氧气浓度探头、ACU控制柜等监控系统模型以及入廊管线模型。
本发明的有益效果是：
1、方法先进：本发明将GIS技术和BIM技术结合起来，并且应用到了综合管廊工程中，具有可视化、优化性、协同性等优点，不仅可以为后续的运行维护工作向更智能化的方向发展打下基础，也会对整个行业BIM技术的可持续发展产生积极影响；
2、覆盖全面：本方法建立了地下综合管廊BIM标准构件族，包括了大部分的地下综合管廊实物模块信息，能够更好的在BIM中将地下综合管廊模型构建完整，并且配以GIS的空间布局配置，更加直观、真实；
3、提高管理效率：本发明采用GIS+BIM信息融合和技术集成这一国际前沿技术，将BIM技术应用扩展至城市地下综合管廊，并构建基于GIS平台的BIM数据表达模型，将建筑BIM模型和三维GIS技术进行深度融合，使设计和运营管理人员能够在三维现场环境中对地下综合管廊相关信息进行多维度分析、多视角空间校验和可视化管理，能够提高管理效率、设计质量和运营质量。
附图说明
图1为本发明的地下综合管廊信息管理方法流程图；
图2为利用本发明的地下综合管廊信息管理方法搭建的地下综合管廊信息管理平台的界面图。
具体实施方式
本发明采用GIS+BIM信息融合和技术集成这一国际前沿技术，构建基于GIS平台的BIM数据表达模型，将建筑BIM模型和GIS技术进行深度融合，以此形成一体化信息集成平台，该平台架构以面向服务的设计为理念，基于IFC标准和地理空间信息平台的集成应用思想和技术方法进行数字化平台架构设计，构建基于B/S网络架构的地下综合管廊BIM应用网络环境，整合空间地理信息资源、地下综合管廊BIM模型与属性数据资源，实现地下综合管廊的展示、查询、检索、定位等功能，形成一套完善的地下综合管廊三维可视化信息管理系统。下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。
如图1所示，一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，包括以下步骤：
S1、获取地下综合管廊设计图纸和城市基础地理信息数据；
S2、制定地下综合管廊BIM建模标准：按照结构、附属设施、管线等类别对综合管廊所有组成部件的分类标准和唯一编码规则进行定义，并对每个部件包含的属性结构进行定义；
S3、制作综合管廊二维GIS图层文件：将步骤S1中获取的综合管廊设计图纸和城市基础地理信息数据(包括城市路网图、综合管廊平面网络图、城市影像图等基础地理信息数据)导入ArcGIS、SuperMap等地图制作软件，制作综合管廊shapefile要素图层文件；并通过GIS服务器将综合管廊shapefile要素图层文件导入GIS数据库，
S4、构建地下综合管廊BIM模型：利用Autodesk Revit、CATIA等建模软件依照综合管廊设计图纸上的方案搭建地下综合管廊的三维虚拟模型，并基于建模规则对组成三维虚拟模型的每个三维构件进行唯一编码和属性信息的添加和赋值，形成综合管廊BIM模型文件；并通过数据库服务器将综合管廊BIM模型文件导入通用关系型数据库；
S5、根据B/S网络架构建立基于BIM和GIS的地下综合管廊信息管理平台；
S6、通过BIM和GIS数据的相互索引关系进行空间布局配置，同时显示地下综合管廊二维GIS模型和三维BIM模型，并根据模型对信息进行展示、查询、检索或定位操作。
进一步地，所述地下综合管廊信息管理平台包括GIS服务器、Web服务器、数据库服务器和多个IE客户端，GIS服务器通过VPN网络与IE客户端连接，Web服务器和数据库服务器通过局域网相互连接，所述的局域网与VPN网络连接。
进一步地，所述GIS服务器和BIM模型之间的相互索引关系为：通过对管廊BIM模型分段编码，并基于编码使每段模型与管廊shapefile要素图层文件建立一对一或多对一的映射关系，以此实现BIM模型和GIS数据的相互调用。
进一步地，数据库服务器中包含有多个表，不同类型的数据由不同的数据表进行存储和管理；
在数据入库时将基本数据的每个表都定义唯一的主键，将该主健值存储在参考表中，通过参考表来定义各表之间的数据约束，并对模型的属性数据进行管理和分析，在数据建库中，最大限度减少数据迁移、整理，以降低数据集成工作量；
在数据管理中，采用数据总线集成模式对多元数据进行轻量化、高耦合度的数据存储、在线发布、集成管理，保证数据完整性，提高数据集成性；基于空间四叉树原理，对空间数据进行金字塔构建，并对各类空间数据建立快速索引机制。
为实现地下综合管廊工程的BIM应用标准化，地下综合管廊工程中的构件形式必须统一，因此需要建立标准构件族库，工程构件应根据相应的系统划分建立族模型，所有构件族的集合称为该工程的构件族库。步骤S2制作地下综合管廊BIM建模标准包括以下标准构件族和构件命名规则：管廊主体结构标准段模型，管廊主体结构特殊段模型，风机、水泵、配电柜等附属机电设备模型，温湿度传感器、氧气浓度探头、ACU控制柜等监控系统模型，以及给水管、电力缆线、通信蓝线等入廊管线模型。
为了验证本发明基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法的有效性，结合国家第一批地下综合管廊试点城市六盘水地下综合管廊项目，在六盘水市地下综合管廊信息管理平台的搭建试验，其界面如图2所示。该平台提供了地下综合管廊的二维GIS视角和三维BIM视角，通过点选二维视角下的管廊区段，系统可以匹配调出相应管廊区段BIM模型。在二维视角下，用户可以查看管廊走向、出入口、建设范围与周边建筑环境的空间关系，可以查询区间长度等宏观信息。在三维视角下，用户可以查询地下综合管廊每个构件的详细属性信息，并对BIM模型提供了透明、剖切、漫游等多种浏览功能。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取地下综合管廊设计图纸和城市基础地理信息数据；
S2、制定地下综合管廊BIM建模标准：对综合管廊所有组成部件的分类标准和唯一编码规则进行定义，并对每个部件包含的属性结构进行定义；
S3、制作综合管廊二维GIS图层文件：将步骤S1中获取的综合管廊设计图纸和城市基础地理信息数据导入地图制作软件，制作综合管廊shapefile要素图层文件；并通过GIS服务器将综合管廊shapefile要素图层文件导入GIS数据库；
S4、构建地下综合管廊BIM模型：利用建模软件依照综合管廊设计图纸上的方案搭建地下综合管廊的三维虚拟模型，并基于建模规则对组成三维虚拟模型的每个三维构件进行唯一编码和属性信息的添加和赋值，形成综合管廊BIM模型文件；并通过数据库服务器将综合管廊BIM模型文件导入通用关系型数据库；
S5、根据B/S网络架构建立基于BIM和GIS的地下综合管廊信息管理平台；
S6、通过BIM和GIS数据的相互索引关系进行空间布局配置，同时显示地下综合管廊二维GIS模型和三维BIM模型。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，其特征在于，所述地下综合管廊信息管理平台包括GIS服务器、Web服务器、数据库服务器和多个IE客户端，GIS服务器通过VPN网络与IE客户端连接，Web服务器和数据库服务器通过局域网相互连接，所述的局域网与VPN网络连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，其特征在于，所述GIS服务器和BIM模型之间的相互索引关系为：通过对管廊BIM模型分段编码，并基于编码使每段模型与管廊shapefile要素图层文件建立一对一或多对一的映射关系，以此实现BIM模型和GIS数据的相互调用。
4.根据权利要求2所述的一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，其特征在于，所述数据库服务器中包含有多个表，不同类型的数据由不同的数据表进行存储和管理；
在数据入库时将基本数据的每个表都定义唯一的主键，将该主健值存储在参考表中，通过参考表来定义各表之间的数据约束，并对模型的属性数据进行管理和分析；
在数据管理中，采用数据总线集成模式对多元数据进行轻量化、高耦合度的数据存储、在线发布、集成管理，基于空间四叉树原理，对空间数据进行金字塔构建，并对各类空间数据建立快速索引机制。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM和GIS技术的地下综合管廊信息管理方法，其特征在于，所述步骤S2制作地下综合管廊BIM建模标准包括以下标准构件族和构件命名规则：管廊主体结构标准段模型、管廊主体结构特殊段模型、附属机电设备模型、监控系统模型以及入廊管线模型。
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