CN110782154B - 一种基于bim+gis的施工策划管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于BIM+GIS的施工策划管理系统，该系统新建工程招投标文件与企业BIM族库自动匹配，并匹配筛选出需补充的BIM族库，通过二次扩充族库，形成新的项目级BIM族库。新建工程招投标文件与已有GIS平台相匹配，筛选划定新建工程所在地区范围，通过已有不同精度GIS数据，形成项目级GIS底层三维信息数据。施工组织快速创建模快，基于项目级BIM族库、项目级GIS模块、优化后项目资源配置文件，快速提取BIM模型与GIS三维地形完成场地布置、临时道路布置、项目部驻地布置、大型临时设施布置。施工组织模拟优化模快，将进度计划、成本与BIM+GIS模型关联，通过数据分析，自动选择最优施工方案，动态优化现场施工情况。

Description

一种基于BIM+GIS的施工策划管理系统

技术领域

本发明涉及工程管理相关技术领域，具体涉及一种基于BIM+GIS的施工策划管理系统。

背景技术

随着BIM技术的日趋普及与进步，施工项目管理迈向精细化、数字化管理的进程逐步加快，对于施工项目而言，策划阶段的完备程度，对于施工阶段起决定性作用。传统项目前期策划主要借助现场踏勘与设计文件等，反馈的信息局限性较大，项目所处环境、交通状况、资源分配等不足以反应实际情况。施工场地规划、项目部选址、临时便道设计等问题在复杂环境下，极易造成管理盲区、工程量预估不准确等问题，从而影响方案决策，容易导致资源浪费、成本增加。

BIM技术发展至今天，在建模阶段和应用阶段都较为成熟，例如建模端的地形地质建模、三维场地布置建模、主体结构建模、机电设备建模、配套设施建模等等；应用端基于BIM的项目管理，如工程变更、方案模拟、工艺模拟、技术交底等都有不同深度的应用，甚至基于BIM的分析软件也得到不同深度的应用。但针对不同项目类型与规模，BIM建模往往是一次性的建模工作，项目需要进行大量的重复性建模来满足自身工程特点，没有一个体系化的基于参数管理的模型库。

近年来与BIM技术息息相关的GIS技术发展迅猛，工程领域也有采用GIS技术代替部分前期测绘工作，建立三维GIS地形图与BIM技术融合应用，已成为行业主要BIM+GIS技术应用手段。目前GIS技术可有效率地显示大场景地理信息数据，用于施工临时便道规划、场地布置、大型临建设施规划、项目部驻地规划等方面，为项目策划提供底层数据基础。目前高精度地形主要采用倾斜摄影技术将需要精细化的部位进行实景建模，从而很好的弥补传统GIS数据的精度问题。但目前所开发的GIS平台和实景模型仅解决了“看”、“量”的问题，而且GIS数据和实景模型没有与BIM模型完全的融合，缺少一种与BIM自动化的匹配的系统平台，仍然需要人工干预建模，操作繁琐，不利于项目策划阶段的快速应用，从而导致策划落后于工程进度，无法真正服务于工程实际。

目前主要有基于GIS技术的施工可视化信息管理系统，CN109447479A公开了一种基于三维可视化项目管理系统，涉及工程管理技术领域，包括真三维工程模型建立模块、BIM三维模型建立模块、GIS三维地形图建立模块、施工信息录入模块、工程管理平台、三维工程模型展示模块、辅助信息模块及数据库服务器。

现有的BIM技术没有建立项目策划阶段基于施组标准化的BIM模型库，现有的BIM+GIS技术没有解决模型快速调用的问题；没有解决BIM模型与GIS模型自动关联的问题；没有解决基于招投标文件、施工组织设计和施工方案快速生成可视化解决方案的问题；没有解决项目策划阶段的方案优化问题；没有考虑施工分析优化的问题。本发明公开了一种基于BIM+GIS的施工策划管理系统，可以提高项目施工组织编制能力及降低人、机、料等方面的成本，缩短策划时间，提高施工组织效率及便于项目数字化、精细化管理。企业数据库模块，将本企业的施工组织设计、施工方案、企业定额、企业标准等信息不断完善，形成标准化的数据库文件，并基于此数据库建立本企业的BIM族库。

发明内容

本发明的目的在于设计了一种基于BIM+GIS的施工策划管理系统，该系统新建工程招投标文件与企业BIM族库自动匹配，并匹配筛选出需补充的BIM族库，通过二次扩充族库，形成新的项目级BIM族库。新建工程招投标文件与已有GIS平台相匹配，筛选划定新建工程所在地区范围，通过已有不同精度GIS数据，形成项目级GIS底层三维信息数据。新建工程招投标文件与企业数据库相匹配，针对本企业施工能力、技术能力、资源分配等，系统自动匹配可用资源，形成优化的新建项目资源配置文件。施工组织快速创建模快，基于项目级BIM族库、项目级GIS模块、优化后项目资源配置文件，快速提取BIM模型与GIS三维地形完成场地布置、临时道路布置、项目部驻地布置、大型临时设施布置。方案校核模块，此模块包含国家标准、行业标准库，通过此模块将初步形成的施组三维可视化方案与相关国家标准、行业标准进行自动匹配核对，确保符合国家及行业等相关规定要求。施工组织模拟优化模快，将进度计划、成本与BIM+GIS模型关联，通过数据分析，自动选择最优施工方案。施工监测分析模块，施工现场作业状态可视化监测，并通过与模型对比分析，动态优化现场施工情况。

本发明公开了一种基于BIM+GIS的项目策划管理系统，包括招投标文件、企业数据库模块、GIS平台模块、项目级GIS模块、BIM族库、项目级族库模块、施工组织快速创建模块、方案校核模块、施工组织模拟优化模块、专家评审模块、现场监测系统，施工分析优化模块、方案调整、施工现场、方案归档。

将招投标文件与GIS平台模块相关联，匹配项目所在位置地理信息，生成招标文件要求范围及项目影响范围内的地理信息，形成项目级GIS模块。

在系统中录入新建项目招投标文件，包含工程量清单、项目规模、施工组织设计文件等，系统自动在企业BIM族库中进行匹配，匹配结果筛选出族库中未包含的BIM模型，在PC端重新建立BIM模型，形成新的项目级族库文件。

招投标文件与企业数据库相关联，匹配企业规范标准、企业定额、标准施工组织设计库、标准施工方案库，通过项目规模、类型、工期、临时设施布置图、大型施工设备表、场地布置图等信息进行项目资源匹配，输出符合本企业的施工能力的资源配置表。

将匹配成功的项目级GIS模块、项目族库模块、资源配置表通过施工组织快速创建模块进行系统关联，施工组织快速创建模块集成BIM建模和GIS平台的底层建模架构，匹配资源配置表等类型的文档，实现可视化BIM施组快速创建。

创建完成后的BIM施组与方案校核模块进行关联，校核模块中包含国家规范标准、行业规范标准，通过检入检出的校核程序，实现施组自动匹配校核的功能。方案校核模块中相应标准与标准权威网站相关联，自动实时更新，并设置提示信息、高亮显示变更信息，方便查看。

施工组织模拟优化模块为：将BIM施组通过与进度计划和成本等方面的BIM4D、5D软件关联，对比已完成的可视化施工策划方案，进行数据分析，快速优化施组方案，并统计工程量与成本信息。

专家评审模块包含各专业的专家库，在方案校核模块通过施组校核流程后，自动进入专家评审程序，系统按专业类型分配至专家库中的评审专家，专家通过系统平台线上审核、评审，针对方案合理性、可实施性提出修改意见。

在实施阶段，现场检测系统包括定位系统、电子围栏、信号基站和电子芯片装备；电子芯片装备与定位系统通过信号基站交互连接，电子围栏设置在施工作业区外围。

施工优化分析模块通过定位系统实现电子芯片装备的定位，定位位置与电子围栏的区域比较，实现施工现场作业状态可视化监测、分析及优化。

通过施工优化分析模块的分析数据和纠偏数据，导入方案调整模块中，通过BIM模型与分析、纠偏数据匹配关联，自动完成模型修改、变更与方案调整。

将调整后的方案通过网络端发送至项目管理人员的手机移动端，施工现场及时调整实施作业，进行现场纠偏。

将经过工程实际实施验证的可视化方案及相关成本、工效、报表、模型数据信息进行分类归档，关联至企业数据库模块、BIM族库、GIS平台等模块，扩充企业BIM大数据库，形成循环可利用的公司级库文件。

与现有技术相比较，本发明设计的系统架构具有如下技术有点：

1.相比于传统的项目策划，建立了标准化的企业施工组织大数据库，形成了标准化、模板化的方案管理体系，有助于提高企业对项目前期策划的管理能力。

2.相比于传统的项目策划，采用企业BIM族库模块，提高了建模工作效率，形成满足不同专业类型的BIM族库，节约施组要素的建模时间。

3.相比于传统的项目策划，采用GIS三维地形建立模块，提高了勘测精度，减少了策划阶段现场勘测的工作量，达到了三维可视化管理目标。

4.相比于传统的项目策划，通过施工组织快速创建模块有效解决了施组可视化问题，提高施组编制效率及精细化程度，采用BIM与GIS相结合有效反应空间位置关系及施组全要素信息。

5.相比于传统的项目策划，施工组织模拟优化模块可通过进度计划模拟来解决工期优化问题，从而实现真对同一项目不同解决方案，采用数据分析模式，快速选取最优解决方案，为项目决策提供有力依据。

6.相比于传统的项目策划，采用现场监测系统可实时监测现场施工动态，人员、车辆、设备运行轨迹可追踪、可记录，从而实现远程项目动态监管。

7.相比于传统的项目策划，通过施工分析优化模块，采用预先优化后的施工组织模拟方案与现场施工动态对比，可及时纠正施工偏差，实时信息反馈，指导施工按最优解决方案有效运行。

附图说明

图1是一种基于BIM+GIS的项目策划管理系统的原理示意图。

具体实施方式

本发明的使用方法如下：

在系统中录入招投标文件，系统根据程序设定，提取相关工程建设规模、地理位置信息、工程造价、质量标准、安全施工标准、文明施工标准、环保要求等信息，并提取招投标文件中的工程量清单、大型机械设备配置表、临时设施布置图、场地布置图、临时便道布置图、办公区及生活区布置图等施工组织信息。

点击BIM族库模块，系统将以上招投标信息、企业数据库与BIM族库进行关联，通过匹配企业施工能力、企业施工定额、企业施工技术标准、工效输出同类型项目BIM模型，自动筛选已有类型族，生成项目级族库文件。对于族库中未包含的BIM模型，通过PC端的BIM建模软件二次建模，建立新的族库资源，完成本项目BIM族库的扩充，上传至项目级族库模块中。

点击系统中的GIS平台模块，系统将GIS平台与上述招投标文件信息与GIS数据相关联，精确定位项目所在地位置，并调取GIS平台中项目施工所需范围内的三维地理信息模型，GIS平台中同时可将精度更高的通过倾斜摄影所获取的实景模型进行加载，同样也可以加载通过三维激光扫描的点云地形文件。最终完成项目级GIS模块的创建。

点击项目资源匹配模块，系统将招投标文件与企业数据库模块进行关联，通过匹配企业施工能力、企业施工定额、企业施工技术标准、工效等信息，自动输出适合本项目的资源配置表，包括前期方案内容、种类、数量、面积、体积等信息，完成项目资源匹配。

点击施工组织快速创建模块，系统将项目级GIS模块、项目级族库模块、项目资源匹配这三个模块进行关联，以GIS平台为底层数据载体，场地布置、办公及生活区、临建设施、临时设施、临时道路等BIM模型通过坐标定位功能与项目资源信息进行匹配，自动完成三维施工组织快速创建。

点击方案校核模块，创建完成后的BIM施组与校核模块中的国家规范标准、行业规范标准，通过检入检出的校核程序，实现施组自动匹配校核的功能。并生成校核报告，对不符合相应规范标准的部位高亮显示，并返回至招投标文件模块，依照校核报告匹配相应资源配置至生成新的BIM施组，重新进入方案校核模块，直至通过校核后方可进入下一步。

点击施工组织模拟优化模块，将BIM施组与相关4D、5D的BIM管理软件相关联，实现BIM施组策划方案模型直接导入此类软件中，同时通过录入进度计划，系统自动生成基于参数化的BIM施组模拟优化方案，并可统计工程量与造价信息。

点击专家评审，系统将通过校核的BIM施工组织设计方案，经系统平台审批流程发送至评审专家，专家在系统平台中进行线上审核，针对方案合理性、可实施性提出修改意见。方案通过评审后进入下一步施工组织模拟优化模块，未通过评审的，返回至招投标文件模块，根据专家意见匹配项目资源，重新生成施工组织设计方案，再经过专家评审，直至通过。

在项目施工过程中，现场布设监控系统，由现场定点摄像头、机械设备布设卫星定位系统，电子围栏结合信号基站组成，实现设备、人员定位和轨迹记录，与施组模拟优化模块对接，实现现场施工与施工模拟实施同步进行。

通过实时的数据传输，在施工优化分析模块中反馈详细的施工信息，对比实际与计划偏差，及时调整方案与现场进行沟通修正，从而实现可视化的施工组织策划管理。

最终形成BIM施组方案的分类归档，分类主要为：模型文件入企业BIM族库；施组现场检测数据、施组文档、工程量清单、造价成本等入企业数据库；GIS数据入企业GIS平台库。形成可持续利用的企业大数据库，便于后续类似工程快速调用。

Claims (1)

1.一种基于BIM+GIS的项目策划管理系统，其特征在于：包括招投标文件、企业数据库模块、GIS平台模块、项目级GIS模块、BIM族库、项目级族库模块、施工组织快速创建模块、方案校核模块、施工组织模拟优化模块、专家评审模块、现场监测系统、施工分析优化模块、方案调整、施工现场、方案归档；

将招投标文件与GIS平台模块相关联，匹配项目所在位置地理信息，生成招标文件要求范围及项目影响范围内的地理信息，形成项目级GIS模块；

在系统中录入新建项目招投标文件，包含工程量清单、项目规模、施工组织设计文件，系统自动在企业BIM族库中进行匹配，匹配结果筛选出族库中未包含的BIM模型，在PC端重新建立BIM模型，形成新的项目级族库文件；

招投标文件与企业数据库相关联，匹配企业规范标准、企业定额、标准施工组织设计库、标准施工方案库，通过项目规模、类型、工期、临时设施布置图、大型施工设备表、场地布置图信息进行项目资源匹配，输出符合本企业的施工能力的资源配置表；

将匹配成功的项目级GIS模块、项目族库模块、资源配置表通过施工组织快速创建模块进行系统关联，施工组织快速创建模块集成BIM建模和GIS平台的底层建模架构，匹配资源配置表类型的文档，实现可视化BIM施组快速创建；

创建完成后的BIM施组与方案校核模块进行关联，校核模块中包含国家规范标准、行业规范标准，通过检入检出的校核程序，实现施组自动匹配校核的功能；方案校核模块中相应标准与标准权威网站相关联，自动实时更新，并设置提示信息、高亮显示变更信息，方便查看；

施工组织模拟优化模块为：将BIM施组通过与进度计划和成本方面的BIM4D、5D软件关联，对比已完成的可视化施工策划方案，进行数据分析，快速优化施组方案，并统计工程量与成本信息；

专家评审模块包含各专业的专家库，在方案校核模块通过施组校核流程后，自动进入专家评审程序，系统按专业类型分配至专家库中的评审专家，专家通过系统平台线上审核、评审，针对方案合理性、可实施性提出修改意见；

现场检测系统包括定位系统、电子围栏、信号基站和电子芯片装备；电子芯片装备与定位系统通过信号基站交互连接，电子围栏设置在施工作业区外围；

施工优化分析模块通过定位系统实现电子芯片装备的定位，定位位置与电子围栏的区域比较，实现施工现场作业状态可视化监测、分析及优化；

通过施工优化分析模块的分析数据和纠偏数据，导入方案调整模块中，通过BIM模型与分析、纠偏数据匹配关联，自动完成模型修改、变更与方案调整；

将经过工程实际实施验证的可视化方案及相关成本、工效、报表、模型数据信息进行分类归档，关联至企业数据库模块、BIM族库、GIS平台模块，扩充企业BIM大数据库，形成循环可利用的公司级库文件；

将调整后的方案通过网络端发送至项目管理人员的手机移动端，施工现场及时调整实施作业，进行现场纠偏；

在系统中录入招投标文件，系统根据程序设定，提取相关工程建设规模、地理位置信息、工程造价、质量标准、安全施工标准、文明施工标准、环保要求信息，并提取招投标文件中的工程量清单、大型机械设备配置表、临时设施布置图、场地布置图、临时便道布置图、办公区及生活区布置图施工组织信息；

点击BIM族库模块，系统将招投标文件、企业数据库与BIM族库进行关联，通过匹配企业施工能力、企业施工定额、企业施工技术标准、工效输出同类型项目BIM模型，自动筛选已有类型族，生成项目级族库文件；对于族库中未包含的BIM模型，通过PC端的BIM建模软件二次建模，建立新的族库资源，完成本项目BIM族库的扩充，上传至项目级族库模块中；

点击系统中的GIS平台模块，系统将GIS平台与上述招投标文件信息与GIS数据相关联，精确定位项目所在地位置，并调取GIS平台中项目施工所需范围内的三维地理信息模型，GIS平台中同时将精度更高的通过倾斜摄影所获取的实景模型进行加载，同样也可以加载通过三维激光扫描的点云地形文件；最终完成项目级GIS模块的创建；

点击项目资源匹配模块，系统将招投标文件与企业数据库模块进行关联，通过匹配企业施工能力、企业施工定额、企业施工技术标准、工效信息，自动输出适合本项目的资源配置表，包括前期方案内容、种类、数量、面积、体积信息，完成项目资源匹配；

点击施工组织快速创建模块，系统将项目级GIS模块、项目级族库模块、项目资源匹配这三个模块进行关联，以GIS平台为底层数据载体，场地布置、办公及生活区、临建设施、临时设施、临时道路BIM模型通过坐标定位功能与项目资源信息进行匹配，自动完成三维施工组织快速创建；

点击方案校核模块，创建完成后的BIM施组与校核模块中的国家规范标准、行业规范标准，通过检入检出的校核程序，实现施组自动匹配校核的功能；并生成校核报告，对不符合相应规范标准的部位高亮显示，并返回至招投标文件模块，依照校核报告匹配相应资源配置至生成新的BIM施组，重新进入方案校核模块，直至通过校核后方可进入下一步；

点击施工组织模拟优化模块，将BIM施组与相关4D、5D的BIM管理软件相关联，实现BIM施组策划方案模型直接导入此类软件中，同时通过录入进度计划，系统自动生成基于参数化的BIM施组模拟优化方案，并可统计工程量与造价信息；

点击专家评审，系统将通过校核的BIM施工组织设计方案，经系统平台审批流程发送至评审专家，专家在系统平台中进行线上审核，针对方案合理性、可实施性提出修改意见；方案通过评审后进入下一步施工组织模拟优化模块，未通过评审的，返回至招投标文件模块，根据专家意见匹配项目资源，重新生成施工组织设计方案，再经过专家评审，直至通过；

在项目施工过程中，现场布设监控系统，由现场定点摄像头、机械设备布设卫星定位系统，电子围栏结合信号基站组成，实现设备、人员定位和轨迹记录，与施组模拟优化模块对接，实现现场施工与施工模拟实施同步进行；

通过实时的数据传输，在施工优化分析模块中反馈详细的施工信息，对比实际与计划偏差，及时调整方案与现场进行沟通修正，从而实现可视化的施工组织策划管理；

最终形成BIM施组方案的分类归档，分类为：模型文件入企业BIM族库；施组现场检测数据、施组文档、工程量清单、造价成本入企业数据库；GIS数据入企业GIS平台库；形成可持续利用的企业大数据库，便于后续类似工程快速调用。