CN110751725A - 基于bim+gis融合技术的灾害发生追溯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种基于BIM+GIS融合技术的深基坑灾害发生追溯方法，具体步骤包括构建GIS+BIM灾害追溯平台；在GIS+BIM灾害追溯平台中设置地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块，每个模块中均具有能够被GIS+BIM灾害追溯平台调用的信息，在GIS+BIM灾害追溯平台中设置分析模型模块，通过GIS+BIM平台对地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块的信息进行调用，进而通过仿真计算追溯灾害原因，并将追溯的结果和分析结论形成深基坑灾害追溯报告，本发明所述的方法能够快速、准确、高效地排查深基坑灾害发生的原因。
Description
技术领域
本发明属于岩土工程技术领域，尤其涉及一种基于BIM+GIS融合技术应用于深基坑灾害发生原因的追溯方法。
背景技术
近几年来，深基坑工程比之前规模更大，深度更深，深基坑工程的事故更为频繁出现，是岩土界的技术难题之一。当深基坑灾害发生后，用传统的方法追溯灾害发生的原因，具有以下缺点：
(1)耗时长。工作人员会对可能出现灾害的原因逐项排查，在排查的过程中会消耗大量的时间，影响后续工作的进行。
(2)人为干扰因素多。引发灾害的原因多种多样，在没有足够理论和数据支撑的情况下，专家组对事故现场的判定受到多方人为因素的影响。
发明内容
根据以上现有技术的不足，本发明提供了一种基于BIM+GIS融合技术应用于深基坑灾害发生原因的追溯方法，实现了对深基坑灾害发生后准确高效客观的追溯。
本发明解决的技术问题采用的技术方案为：一种基于BIM+GIS融合技术的灾害发生追溯方法，包括如下步骤，
步骤1、通过大数据智能数据分析技术，构建集成GIS技术和BIM技术的GIS+BIM灾害追溯平台；
步骤2、在GIS+BIM灾害追溯平台中设置地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块，每个模块中均具有能够被GIS+BIM灾害追溯平台调用的信息，每个模块的具体设计步骤和内容如下：
(1)地质资料模块：
该模块主要提供深基坑工程区域的地质情况，为设计和施工计算提供符合实际的信息。
a1.基于GIS平台，通过现场钻孔取样结合工程场址地勘报告，做钻孔柱状图，基于该柱状图，利用GIS技术生成三维地质建模，建立原始地质图层，赋予每一个地质图层ID号，并存储到地质资料模块数据库中；
a2.施工时，将施工现场揭露的地层信息与步骤a1中的工程场址地勘报告中的信息对比，通过监理复核后，依托GIS技术重新生成由于施工揭露岩土层而得到的实际三维地质模型，并依托工程实际生成修改后的地质图层，将修改后的地质图层赋予和原来该地层相同的地质图层ID号，存储到地质资料模块数据库中；
a3.通过GIS(系统)的Overlay技术，将原始地质图层和修改后地质图层叠加，得到信息差异的对比文件，并将此信息差异的对比文件也存储到地质资料模块数据库中；
(2)设计资料模块：
b1.通过BIM技术把全部设计文件做成设计BIM模型，并把相关信息数据化后存储在设计BIM模型数据库中；
b2.设置设计BIM模型数据库让其格式适用于GIS平台所需的数据格式，以便于对其转化调用，通过Engine技术使得GIS和BIM可以相互调用设计BIM模型数据库进行检索分析；也就是将设计BIM模型嵌入GIS平台。
(3)施工资料模块：
该模块用于存储施工组织设计、施工过程以及材料相关信息。
所述施工资料模块包括三个单元，分别为材料信息单元、施工组织设计单元和施工过程单元；
所述材料信息单元用于存储深基坑工程所使用工程材料的相关信息；
所述施工组织设计单元主要存储施工组织设计方案以及相关变更方案，还包括相关审批手续文档；便于灾害事故发生后通过该数据库追溯施工组织方面的原因。
所述施工过程单元主要存储施工过程中的通过视频监控获得的非结构化信息，并将视频信息存储在视频数据库中；
将施工资料模块的信息内容构建施工BIM模型，并嵌入GIS平台；
(4)监理资料模块：
该模块主要对监理在深基坑工程中的工作进行信息存储，便于灾害事故发生时对监理工作进行追溯。
所述监理模块包含四个单元，分别是基坑验槽单元、材料信息复核单元、施工组织设计复核单元和施工过程监控单元；
所述基坑验槽单元用于对地质资料模块进行复核，便于GIS+BIM灾害追溯平台确认相关地质信息，以电子文档保存；
所述材料信息复核单元用于复核设计资料与施工资料所要求的材料信息是否相符合，便于GIS+BIM灾害追溯平台对材料信息进行复核，以电子文档保存；
所述施工组织设计复核单元用于复核施工组织过程是否符合施工组织设计要求，相关资料以电子文档保存；
所述施工过程监控单元主要存储施工过程中监理单位的监控过程信息，包括视频资料和电子文档，便于GIS+BIM灾害追溯平台对施工单位提供的资料和监理单位提供的资料的复核；
将监理资料模块的信息存入GIS数据库。
步骤3、在GIS+BIM灾害追溯平台中设置分析模型模块，通过GIS+BIM灾害追溯平台对地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块的信息进行调用，进而通过仿真计算追溯灾害原因，并将追溯的结果和分析结论形成深基坑灾害追溯报告。
进一步地，所述步骤3的具体实现过程为：
e1.通过GIS平台调用施工资料模块的视频数据库，查看灾害发生时现场监控信息，进而灾害追溯是否为人为管理责任；
e2.采用GIS空间分析模型，调用地质资料模块中的信息差异对比文件，通过比差异对比文件中对应的三维地质模型ID信息，得到对应地质模型差异率是否符合工程要求的判别，进而灾害追溯是否为地勘责任；
e3.通过GIS平台，将设计资料模块中的设计BIM模型与施工资料模块中的施工BIM模型相对比，判断施工质量是否符合设计要求，进而是否追溯施工责任；如果不符合设计要求，则追溯施工责任，如果符合设计要求，则GIS平台进一步调用地质资料模块的原始三维地质模型和施工BIM模型，进一步进行仿真计算分析，进而灾害追溯是否为设计责任；
e4.通过GIS平台调用设计资料模块的设计BIM模型数据库，再现设计计算时材料选取、支护方式选取、设计方案以及计算模型选取的相关信息，与施工资料模块中材料信息单元相比较，判断材料使用或者材料性能是否符合设计要求，进而灾害追溯是否为施工工程中的材料使用和进货责任；
e5.通过GIS平台调用监理资料模块，判断上述地勘过程、设计过程和施工过程三个过程中监理资料是否完备，与设计、现场是否符合；一方面，当资料不完备时，灾害追溯监理责任，另一方面，当资料完备，作为进一步灾害追溯地勘单位、设计单位、施工单位的基础资料。
进一步地，步骤2的(3)中，所述材料信息单元具体包括：材料的生产厂家、材料的性能、材料抽检的试验信息、监理对材料复核信息，灾害事故发生后通过该数据库追溯材料的使用要符合设计文件的要求。
进一步地，步骤2的(3)中，所述施工过程单元具体包括：施工过程中现场安全管理信息、水/电/气的安全措施管控信息、施工过程视频监控信息、第三方深基坑监测信息、监理方/甲方/施工方巡视时通过自身携带的视频设备存储的信息，便于灾害事故发生时通过该数据库第一时间获取视屏监控的原始信息。
本发明具有以下有益效果：本方法通过BIM与GIS融合技术，从材料、设计、施工以及追溯模型分析，能够快速、准确、高效地排查其灾害发生的原因。
附图说明
图1是本发明所述方法的流程图；
图2是图1中地质资料模块的流程示意图；
图3是图1中设计资料模块的流程示意图；
图4是图1中施工资料模块的流程示意图；
图5是图1中监理资料模块的流程示意图；
图6是图1中分析模型模块的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
实施例一：
如图1所示，本发明所述的一种基于BIM+GIS融合技术的灾害发生追溯方法，包括如下步骤：
步骤1、通过大数据智能数据分析技术，构建集成GIS技术和BIM技术的GIS+BIM灾害追溯平台；
步骤2、在GIS+BIM灾害追溯平台中设置地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块，每个模块中均具有能够被GIS+BIM灾害追溯平台调用的信息，每个模块的具体设计步骤和内容如下：
(1)地质资料模块，该模块主要提供深基坑工程区域的地质情况，为设计和施工计算提供符合实际的信息，如图2所示。
a1.基于GIS平台，通过现场钻孔取样结合工程场址地勘报告，做钻孔柱状图，基于该柱状图，利用GIS技术生成三维地质建模，建立原始地质图层，并存储到地质资料模块数据库中；
a2.施工时，将施工现场揭露的地层信息与步骤a1中的工程场址地勘报告中的信息对比，通过监理复核后，依托GIS技术重新生成由于施工揭露岩土层而得到的实际三维地质模型，并依托工程实际生成修改后的地质图层，将修改后的地质图层存储到地质资料模块数据库中；
a3.通过GIS(系统)的Overlay技术，将原始地质图层和修改后地质图层叠加，得到信息差异的对比文件，并将此信息差异的对比文件也存储到地质资料模块数据库中；
由于地质信息在施工前无法得到，主要采用现场勘察的方法获取地质信息，并形成勘察报告，但是勘察报告的钻孔是按照一定距离布设的，相邻两钻孔之间的信息是模糊的，这就需要根据实际开挖过程中揭露的地层信息不断完善更新地勘报告的信息，如果获取的信息与地勘报告偏差不大，在设计和施工安全系数范围内，则不会发生灾害，否则，容易造成灾害。
(2)设计资料模块，如图3所示，设计资料模块的设计文件包括材料选取、支护方式选取、设计方案和计算模型选取，具体处理步骤为：
b1.通过BIM技术把全部设计文件做成设计BIM模型，并把相关信息数据化后存储在设计BIM模型数据库中；
b2.设置设计BIM模型数据库让其格式适用于GIS平台所需的数据格式，以便于对其转化调用，通过Engine技术使得GIS和BIM可以相互调用设计BIM模型数据库进行检索分析；也就是将设计BIM模型嵌入GIS平台。
(3)施工资料模块，该模块用于存储施工组织设计、施工过程以及材料相关信息，如图4所示。
所述施工资料模块包括三个单元，分别为材料信息单元、施工组织设计单元和施工过程单元；
所述材料信息单元用于存储深基坑工程所使用工程材料的相关信息；材料信息单元包括材料的生产厂家、材料的性能、材料抽检的试验信息、监理对材料复核信息，灾害事故发生后通过该数据库追溯材料的使用要符合设计文件的要求。
所述施工组织设计单元主要存储施工组织设计方案以及相关变更方案，还包括相关审批手续文档；便于灾害事故发生后通过该数据库追溯施工组织方面的原因。
所述施工过程单元主要存储施工过程中的通过视频监控获得的非结构化信息，并将视频信息存储在视频数据库中；所述施工过程单元具体包括：施工过程中现场安全管理信息、水/电/气的安全措施管控信息、施工过程视频监控信息、第三方深基坑监测信息、监理方/甲方/施工方巡视时通过自身携带的视频设备存储的信息，便于灾害事故发生时通过该数据库第一时间获取视屏监控的原始信息。
将施工资料模块的信息内容构建施工BIM模型，并嵌入GIS平台；
(4)监理资料模块，该模块主要对监理在深基坑工程中的工作进行信息存储，便于灾害事故发生时对监理工作进行追溯，如图5所示。
所述监理模块包含四个单元，分别是基坑验槽单元、材料信息复核单元、施工组织设计复核单元和施工过程监控单元；
所述基坑验槽单元用于对地质资料模块进行复核，便于GIS+BIM灾害追溯平台确认相关地质信息，以电子文档保存；
所述材料信息复核单元用于复核设计资料与施工资料所要求的材料信息是否相符合，便于GIS+BIM灾害追溯平台对材料信息进行复核，以电子文档保存；
所述施工组织设计复核单元用于复核施工组织过程是否符合施工组织设计要求，相关资料以电子文档保存；
所述施工过程监控单元主要存储施工过程中监理单位的监控过程信息，包括视频资料和电子文档，便于GIS+BIM灾害追溯平台对施工单位提供的资料和监理单位提供的资料的复核；
将监理资料模块的信息存入GIS数据库。
步骤3、在GIS+BIM灾害追溯平台中设置分析模型模块，通过GIS+BIM灾害追溯平台对地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块的信息进行调用，进而通过仿真计算追溯灾害原因。
如图6所示，所述步骤3的具体实现过程为：
e1.通过GIS平台调用施工资料模块的视频数据库，查看灾害发生时现场监控信息，进而灾害追溯是否为人为管理责任；
e2.采用GIS空间分析模型，调用地质资料模块中的信息差异对比文件，通过比差异对比文件中对应的三维地质模型ID信息，得到对应地质模型差异率是否符合工程要求的判别，进而灾害追溯是否为地勘责任；
e3.通过GIS平台，将设计资料模块中的设计BIM模型与施工资料模块中的施工BIM模型相对比，判断施工质量是否符合设计要求，进而是否追溯施工责任；如果不符合设计要求，则追溯施工责任，如果符合设计要求，则GIS平台进一步调用原始地质资料模块的三维地质模型和施工BIM模型，进一步进行仿真计算分析，进而灾害追溯是否为设计责任；
e4.通过GIS平台调用设计资料模块的设计BIM模型数据库，再现设计计算时材料选取、支护方式选取、设计方案以及计算模型选取的相关信息，与施工资料模块中材料信息单元相比较，判断材料使用或者材料性能是否符合设计要求，进而灾害追溯是否为施工工程中的材料使用和进货责任；
e5.通过GIS平台调用监理资料模块，判断上述地勘过程、设计过程和施工过程三个过程中监理资料是否完备，与设计、现场是否符合；一方面，当资料不完备时，灾害追溯监理责任，另一方面，当资料完备，作为进一步灾害追溯地勘单位、设计单位、施工单位的基础资料。
最后，将上述追溯的结果和分析结论形成深基坑灾害追溯报告，这样能够快速、准确、高效地排查其灾害发生的原因。
以上所述为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书以及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.基于BIM+GIS融合技术的灾害发生追溯方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、通过大数据智能数据分析技术，构建集成GIS技术和BIM技术的GIS+BIM灾害追溯平台；
步骤2、在GIS+BIM灾害追溯平台中设置地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块，每个模块中均具有能够被GIS+BIM灾害追溯平台调用的信息，每个模块的具体设计步骤和内容如下：
(1)地质资料模块：
a1.基于GIS平台，通过现场钻孔取样结合工程场址地勘报告，做钻孔柱状图，基于该柱状图，利用GIS技术生成三维地质建模，建立原始地质图层，赋予每一个地质图层ID号，并存储到地质资料模块数据库中；
a2.施工时，将施工现场揭露的地层信息与步骤a1中的工程场址地勘报告中的信息对比，通过监理复核后，依托GIS技术重新生成由于施工揭露岩土层而得到的实际三维地质模型，并依托工程实际生成修改后的地质图层，将修改后的地质图层赋予和原来该地层相同的地质图层ID号，存储到地质资料模块数据库中；
a3.通过GIS的Overlay技术，将原始地质图层和修改后地质图层叠加，得到信息差异的对比文件，并将此信息差异的对比文件也存储到地质资料模块数据库中；
(2)设计资料模块：
b1.通过BIM技术把全部设计文件做成设计BIM模型，并把相关信息数据化后存储在设计BIM模型数据库中；
b2.设置设计BIM模型数据库让其格式适用于GIS平台所需的数据格式，以便于对其转化调用，通过Engine技术使得GIS和BIM可以相互调用设计BIM模型数据库进行检索分析；
(3)施工资料模块：
所述施工资料模块包括三个单元，分别为材料信息单元、施工组织设计单元和施工过程单元；
所述材料信息单元用于存储深基坑工程所使用工程材料的相关信息；
所述施工组织设计单元主要存储施工组织设计方案以及相关变更方案，还包括相关审批手续文档；
所述施工过程单元主要存储施工过程中的通过视频监控获得的非结构化信息，并将视频信息存储在视频数据库中；
将施工资料模块的信息内容构建施工BIM模型，并嵌入GIS平台；
(4)监理资料模块：
所述监理模块包含四个单元，分别是基坑验槽单元、材料信息复核单元、施工组织设计复核单元和施工过程监控单元；
所述基坑验槽单元用于对地质资料模块进行复核；
所述材料信息复核单元用于复核设计资料与施工资料所要求的材料信息是否相符合；
所述施工组织设计复核单元用于复核施工组织过程是否符合施工组织设计要求；
所述施工过程监控单元主要存储施工过程中监理单位的监控过程信息，包括视频资料和电子文档；
将监理资料模块的信息存入GIS数据库；
步骤3、在GIS+BIM灾害追溯平台中设置分析模型模块，通过GIS+BIM灾害追溯平台对地质资料模块、设计资料模块、施工资料模块和监理资料模块的信息进行调用，进而通过仿真计算追溯灾害原因，并将追溯的结果和分析结论形成深基坑灾害追溯报告。
2.根据权利要求1所述的基于BIM+GIS融合技术的灾害发生追溯方法，其特征在于，所述步骤3的具体实现过程为：
e1.通过GIS平台调用施工资料模块的视频数据库，查看灾害发生时现场监控信息，进而灾害追溯是否为人为管理责任；
e2.采用GIS空间分析模型，调用地质资料模块中的信息差异对比文件，通过比对差异对比文件中对应的三维地质模型ID信息，得到对应地质模型差异率是否符合工程要求的判别，进而灾害追溯是否为地勘责任；
e3.通过GIS平台，将设计资料模块中的设计BIM模型与施工资料模块中的施工BIM模型相对比，判断施工质量是否符合设计要求，进而是否追溯施工责任；如果不符合设计要求，则追溯施工责任，如果符合设计要求，则GIS平台进一步调用地质资料模块原始的三维地质模型和施工BIM模型，进一步进行仿真计算分析，进而灾害追溯是否为设计责任；
e4.通过GIS平台调用设计资料模块的设计BIM模型数据库，再现设计计算时材料选取、支护方式选取、设计方案以及计算模型选取的相关信息，与施工资料模块中材料信息单元相比较，判断材料使用或者材料性能是否符合设计要求，进而灾害追溯是否为施工工程中的材料使用和进货责任；
e5.通过GIS平台调用监理资料模块，判断上述地勘过程、设计过程和施工过程三个过程中监理资料是否完备，与设计、现场是否符合；一方面，当资料不完备时，灾害追溯监理责任，另一方面，当资料完备，作为进一步灾害追溯地勘单位、设计单位、施工单位的基础资料。
3.根据权利要求1所述的基于BIM+GIS融合技术的灾害发生追溯方法，其特征在于，步骤2的(3)中，所述材料信息单元具体包括：材料的生产厂家、材料的性能、材料抽检的试验信息、监理对材料复核信息。
4.根据权利要求1所述的基于BIM+GIS融合技术的灾害发生追溯方法，其特征在于，步骤2的(3)中，所述施工过程单元具体包括：施工过程中现场安全管理信息、水/电/气的安全措施管控信息、施工过程视频监控信息、第三方深基坑监测信息、监理方/甲方/施工方巡视时通过自身携带的视频设备存储的信息。
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