CN111783210A - 一种基于3dgis+bim的道路施工管理平台及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法。所述基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台，包括：处理模块、数据库、统计分析模块、建模模块和编码模块；所述建模模块的输出端与所述编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述数据库的输入端连接，所述处理模块的输出端与统计分析模块的输入端连接。本发明提供的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法，通过BIM与3DGIS两种技术在数据层面进行集成，进行交互利用以达到集成应用目的，能够提高有效提高数据精确度和使用效率；其在交通工程应用中，能取得较大的经济和社会作用，可大幅提高工程设计与施工的效率，有效节约工程成本。
Description
技术领域
本发明涉及道路施工管理领域，尤其涉及一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法。
背景技术
BIM技术已经广泛应用于工程建设领域，并彰显了巨大的作用和商业价值，带动了建筑工程领域的一场信息化革命，创造了前所未有的经济价值和社会效益，BIM在公路、市政等交通项目的设计、施工、养护、运营管理全过程，能显著提升公路设计水平，提高公路建设管理水平，推进公路养护管理全面信息化，3DGIS技术和BIM技术所需要的数据格式、数据标准各有不同，3DGIS主要为DRG、DLG、DEM、DOM等，而BIM数据有RVT、IFC、DWG等。造成了两种系统协同应用具有天生的不足。
但交通工程具有线条长、跨度大的典型特征，交通工程的主体往往是不规则的空间形态，BIM数据又呈现离散的单一主体形态，造成BIM技术在大广度的交通工程中很难充分的应用。
因此，有必要提供一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法解决上述技术问题。
发明内容
本发明提供一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法，解决了交通工程的主体往往是不规则的空间形态，BIM数据又呈现离散的单一主体形态，造成BIM技术在大广度的交通工程中很难充分应用的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台，包括：
处理模块、数据库、统计分析模块、建模模块和编码模块；
所述建模模块的输出端与所述编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述数据库的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述统计分析模块的输入端连接。
优选的，所述建模模块用于获取交通基础设施的原始数据，通过BIM技术对道路、桥梁、隧道的等细部构造进行建模，并且设置其相关属性和信息。
优选的，所述编码模块用于对构件进行统一的编码，使得每个构件具有可识别的唯一标识符。
优选的，所述数据库包括BIM属性数据和GIS属性数据；
应用该软件可大幅提高工程设计与施工的效率，有效节约工程成本；与传统建设方式相比，仅运用BIM技术可节约工程费用20％-30％；
通过GIS系统的建立和有效应用，可以针对交通基础建设、施工、管养、运行等各个环节实现准确、顺畅的规范管理，最终达到确保基础建设、交通安全、高效的信息流转；GIS地理信息系统不仅能有效解决“海量”交通基础建设信息的存储、管理等问题，也为交通建设优化、改造等业务提供科学的数据支持；应用GIS平台，清晰界定建筑红线和拆迁范围，指定拆迁计划，便于政府机关与各部门协调，界面清晰值观，能快速的让各相关部门和机构在可以理解的范畴，开展动迁工作；GIS测绘成果用于工程量结算依据，利于工程材料监管，利于保证竣工资料准确，从而达到控制工程成本的作用。
一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，包括以下步骤：
S1、获取交通基础设施的原始数据，通过BIM技术对交通基础设施的等细部构造进行建模，并且设置其相关属性和信息；
S2、通过编码系统，对构件进行统一的编码，使得每个构件具有可识别的唯一标识符；
S3、将BIM模型转化为中间数据，并将模型数据实现本地缓存，脱离BIM建模软件，并且对模型中的构件进行分类归档，对重复的图元进行记录；
S4、对模型进行轻量化处理，把重复图元进行剔除，建立共享图元，对可矢量化描述的图形，进行矢量化转换，采用数学公式进行表达，在不降低模型精度的情况下，减少模型大小；
S5、将BIM模型的属性数据从模型中抽离，导入到BIM数据库中，进一步减少BIM模型数据的大小，建立结构化的数据形态，通过之前建立的唯一编码，进行统一管理，实现属性信息的快速查询和定位；
S6、对模型数据进行抽稀，剔除在3DGIS系统中不关心的模型图元和数据节点；
S7、将抽稀的模型数据转换为可区域性加载和分布加载的3D网格数据，实现BIM模型在3DGIS中大范围的加载和分层级的三维显示；
S8、利用3DGIS引擎，将抽稀的BIM模型和GIS数据进行融合，实现位置关联和空间数据索引，最终实现BIM数据在3DGIS系统中的呈现；
S9、将BIM数据在BIM渲染引擎中进行渲染，并作为组件，集成到3DGIS系统中；
S10、通过BIM属性数据库和GIS属性数据库的关联，实现交叉查询，GIS中可以直接定位到对应的BIM模型和BIM模型中的主体构件，也可以通过BIM模型调用GIS系统中空间数据，实现GIS和BIM的有机融合；
S11、通过GIS数据的空间索引，可以对一定空间区域、道路分段、工程工作段的BIM数据进行汇总和分析，从而得到工程量、成本、造价、人员等信息。实现交通工程数据大范围、大广度的数据分析和整理。
优选的，所述S1中的交通基础设施包括道路、桥梁、隧道。
优选的，所述S3中的中间数据包含了模型的图元描述、参数化信息，矢量化信息等。
优选的，所述S4中通过保留其差异性数据，同时对三角网格进行简化，减少三维模型面片的数量。
优选的，所述S6中通过建立以蒙皮和模型骨架为主体的模型描述数据，减少模型大小，提升模型渲染速度，以适应GIS数据大场景的快速渲染和检索。
优选的，所述S9中通过3DGIS中的模型的选择和查看功能，调出BIM精细化渲染引擎，显示BIM数据。
与相关技术相比较，本发明提供的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法具有如下有益效果：
本发明提供一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法，(1)、通过BIM与3DGIS两种技术在数据层面进行集成，进行交互利用以达到集成应用目的，能够提高有效提高数据精确度和使用效率；其在交通工程应用中，能取得较大的经济和社会作用，可大幅提高工程设计与施工的效率，有效节约工程成本；与传统建设方式相比，仅运用BIM技术可节约工程费用20％-30％；
(2)、通过GIS系统的建立和有效应用，可以清晰界定建筑红线和拆迁范围，指定拆迁计划，便于政府机关与各部门协调，界面清晰值观，能快速的让各相关部门和机构在可以理解的范畴，开展动迁工作；GIS测绘成果用于工程量结算依据，利于工程材料监管，利于保证竣工资料准确，从而达到控制工程成本的作用；
(3)、通过3DGIS与BIM数据协作融合，解决交通基础设施施工中的典型疑难问题，以及可解决交通基础设施施工中的典型疑难问题；通过GIS技术和BIM的有机结合，为设计与施工提供便捷的使用工具，这一方法可为绿色设计和环保施工提供强大的数据支持，确保设计和施工的准确性，保障设计与施工质量，减少返工，降低损耗，提高生产效率，并大幅度降低工程造价，实现了多平台、多路径的有机整合，实现了交通工程建设一体化信息化应用解决方案。
附图说明
图1为本发明提供的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台的一种较佳实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1和图2，其中，图1为本发明提供的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台的一种较佳实施例的结构示意图；图2为本发明提供的基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法的步骤示意图。基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台及方法包括：
处理模块、数据库、统计分析模块、建模模块和编码模块；
所述建模模块的输出端与所述编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述数据库的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述统计分析模块的输入端连接。
所述建模模块用于获取交通基础设施的原始数据，通过BIM技术对道路、桥梁、隧道的等细部构造进行建模，并且设置其相关属性和信息。
所述编码模块用于对构件进行统一的编码，使得每个构件具有可识别的唯一标识符。
实现3DGIS技术与BIM技术多源数据的整合研究：3DGIS技术和BIM技术所需要的数据格式、数据标准各有不同，3DGIS主要为DRG、DLG、DEM、DOM等，而BIM数据有RVT、IFC、DWG等；造成了两种系统协同应用具有天生的不足；本发明通过建立数据转换机制、数据适配器对数据进行统一的整合，并通过数据唯一编码，将数据进行结构化的整理，产生符合GIS和BIM数据交换的LOD技术的多层级、多细节层次数据结构；并完成数据之间的信息交换和数据交互；
实现3DGIS+BIM交通工程施工管理方法的研究：虽然3DGIS和BIM技术分别在交通工程中得到了应用，但其各自优势并没有进行有效的整合，本发明通过以3DGIS的数据宏观性，分析公路线形工程，所关联的山川、河流、峡谷等，同时应用GIS系统分析功能，对道路原有的基础设施、地形地貌、周边环境等进行三维可视化建模，可了解道路沿线的地理条件、环境影响、沿线设施、安全隐患等；通过BIM的建筑特性，实现交通工程施工数据的精细、可视化、可量化，完成工程量的统计和安装施工过程的模拟及项目施工进度的控制等多项设计及管理环节；从而提高效率，控制成本，来实现项目管理的精细化；
实现3DGIS+BIM的工程算量和成本分析研究：BIM属于单体模型，单一来看数据十分详细，但是对于宏观的交通工程来说，BIM就属于局部型和离散型分布，对于链条型的交通工程，会造成了数据关联处遗失、数据交叉处冗余等；
本发明通过BIM技术模拟施工进度，调配各阶段的物资、人员、资金内容，保证现场进度在受控范围内；同时利用BIM系统作出计划进度与实际进度的对比情况，会得到物资、资金、人员等各方面的对比情况，及时对实际进度计划作出科学合理的调整；并且通过3DGIS的空间数据库，将离散的BIM数据进行有效的组织，实现大量BIM构造物和设施的布局，从而实现构造物、设施之间的地理关系和与地理位置相关的功能关联性；从而解决交通工程的工程量算和成本分析；
建立以交通工程的3DGIS和BIM建模规范、标准族库、部品部件和参数：3DGIS和BIM是两个学科，其建模的基础和目的差异较大，常常需要分别建模和分别抽象，本发明通过创建与交通工程方案紧密结合的道路BIM综合模型构建方法，构建相关的道路BIM模型库与族库，减少道路中，几何现状不规则，结构形式种类多等问题；并对这些BIM数据进行抽稀和剥离，拆分出3DGIS所需要的信息和数据载体，从而实现交通工程中基础设施上的快速、准确和精细建模等；最终可解决交通基础设施在BIM和3DGIS分开建模中的典型疑难问题。
所述数据库包括BIM属性数据和GIS属性数据；
应用该软件可大幅提高工程设计与施工的效率，有效节约工程成本；与传统建设方式相比，仅运用BIM技术可节约工程费用20％-30％；
通过GIS系统的建立和有效应用，可以针对交通基础建设、施工、管养、运行等各个环节实现准确、顺畅的规范管理，最终达到确保基础建设、交通安全、高效的信息流转；GIS地理信息系统不仅能有效解决“海量”交通基础建设信息的存储、管理等问题，也为交通建设优化、改造等业务提供科学的数据支持；应用GIS平台，清晰界定建筑红线和拆迁范围，指定拆迁计划，便于政府机关与各部门协调，界面清晰值观，能快速的让各相关部门和机构在可以理解的范畴，开展动迁工作；GIS测绘成果用于工程量结算依据，利于工程材料监管，利于保证竣工资料准确，从而达到控制工程成本的作用；
3DGIS与BIM数据协作融合，解决交通基础设施施工中的典型疑难问题；根据BIM+GIS模型设计协调原则，创建与施工方案紧密结合的道路BIM综合模型构建方法，构建相关的道路BIM模型库与族库，可解决交通基础设施施工中的典型疑难问题；通过GIS技术和BIM的有机结合，为设计与施工提供便捷的使用工具，这一方法可为绿色设计和环保施工提供强大的数据支持，确保设计和施工的准确性，保障设计与施工质量，减少返工，降低损耗，提高生产效率，并大幅度降低工程造价。
一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，包括以下步骤：
S1、获取交通基础设施的原始数据，通过BIM技术对交通基础设施的等细部构造进行建模，并且设置其相关属性和信息；
S2、通过编码系统，对构件进行统一的编码，使得每个构件具有可识别的唯一标识符；
S3、将BIM模型转化为中间数据，并将模型数据实现本地缓存，脱离BIM建模软件，并且对模型中的构件进行分类归档，对重复的图元进行记录；
S4、对模型进行轻量化处理，把重复图元进行剔除，建立共享图元，对可矢量化描述的图形，进行矢量化转换，采用数学公式进行表达，在不降低模型精度的情况下，减少模型大小；
S5、将BIM模型的属性数据从模型中抽离，导入到BIM数据库中，进一步减少BIM模型数据的大小，建立结构化的数据形态，通过之前建立的唯一编码，进行统一管理，实现属性信息的快速查询和定位；
S6、对模型数据进行抽稀，剔除在3DGIS系统中不关心的模型图元和数据节点；
S7、将抽稀的模型数据转换为可区域性加载和分布加载的3D网格数据，实现BIM模型在3DGIS中大范围的加载和分层级的三维显示；
S8、利用3DGIS引擎，将抽稀的BIM模型和GIS数据进行融合，实现位置关联和空间数据索引，最终实现BIM数据在3DGIS系统中的呈现；
S9、将BIM数据在BIM渲染引擎中进行渲染，并作为组件，集成到3DGIS系统中；
S10、通过BIM属性数据库和GIS属性数据库的关联，实现交叉查询，GIS中可以直接定位到对应的BIM模型和BIM模型中的主体构件，也可以通过BIM模型调用GIS系统中空间数据，实现GIS和BIM的有机融合；
S11、通过GIS数据的空间索引，可以对一定空间区域、道路分段、工程工作段的BIM数据进行汇总和分析，从而得到工程量、成本、造价、人员等信息。实现交通工程数据大范围、大广度的数据分析和整理；
S2中编码规则如下：
| 项目编号 | 模型编号 | 构件编号 | 类型编号 | 图形类型 | 关联编号 |
| 0000 | 0000 | 0000 | 00 | 000 | 0000 |
所述S1中的交通基础设施包括道路、桥梁、隧道。
所述S3中的中间数据包含了模型的图元描述、参数化信息，矢量化信息等。
所述S4中通过保留其差异性数据，同时对三角网格进行简化，减少三维模型面片的数量。
所述S6中通过建立以蒙皮和模型骨架为主体的模型描述数据，减少模型大小，提升模型渲染速度，以适应GIS数据大场景的快速渲染和检索。
所述S9中通过3DGIS中的模型的选择和查看功能，调出BIM精细化渲染引擎，显示BIM数据。
以上所述仅为本发明的实施例，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它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台，其特征在于，包括：
处理模块、数据库、统计分析模块、建模模块和编码模块；
所述建模模块的输出端与所述编码模块的输入端连接，所述编码模块的输出端与所述处理模块的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述数据库的输入端连接，所述处理模块的输出端与所述统计分析模块的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台，其特征在于，所述建模模块用于获取交通基础设施的原始数据，通过BIM技术对道路、桥梁、隧道的等细部构造进行建模，并且设置其相关属性和信息。
3.根据权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台，其特征在于，所述编码模块用于对构件进行统一的编码，使得每个构件具有可识别的唯一标识符。
4.根据权利要求1所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理平台，其特征在于，所述数据库包括BIM属性数据和GIS属性数据。
5.一种基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取交通基础设施的原始数据，通过BIM技术对交通基础设施的等细部构造进行建模，并且设置其相关属性和信息；
S2、通过编码系统，对构件进行统一的编码，使得每个构件具有可识别的唯一标识符；
S3、将BIM模型转化为中间数据，并将模型数据实现本地缓存，脱离BIM建模软件，并且对模型中的构件进行分类归档，对重复的图元进行记录；
S4、对模型进行轻量化处理，把重复图元进行剔除，建立共享图元，对可矢量化描述的图形，进行矢量化转换，采用数学公式进行表达，在不降低模型精度的情况下，减少模型大小；
S5、将BIM模型的属性数据从模型中抽离，导入到BIM数据库中，进一步减少BIM模型数据的大小，建立结构化的数据形态，通过之前建立的唯一编码，进行统一管理，实现属性信息的快速查询和定位；
S6、对模型数据进行抽稀，剔除在3DGIS系统中不关心的模型图元和数据节点；
S7、将抽稀的模型数据转换为可区域性加载和分布加载的3D网格数据，实现BIM模型在3DGIS中大范围的加载和分层级的三维显示；
S8、利用3DGIS引擎，将抽稀的BIM模型和GIS数据进行融合，实现位置关联和空间数据索引，最终实现BIM数据在3DGIS系统中的呈现；
S9、将BIM数据在BIM渲染引擎中进行渲染，并作为组件，集成到3DGIS系统中；
S10、通过BIM属性数据库和GIS属性数据库的关联，实现交叉查询，GIS中可以直接定位到对应的BIM模型和BIM模型中的主体构件，也可以通过BIM模型调用GIS系统中空间数据，实现GIS和BIM的有机融合；
S11、通过GIS数据的空间索引，可以对一定空间区域、道路分段、工程工作段的BIM数据进行汇总和分析，从而得到工程量、成本、造价、人员等信息。实现交通工程数据大范围、大广度的数据分析和整理。
6.根据权利要求5所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，其特征在于，所述S1中的交通基础设施包括道路、桥梁、隧道。
7.根据权利要求5所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，其特征在于，所述S3中的中间数据包含了模型的图元描述、参数化信息，矢量化信息等。
8.根据权利要求5所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，其特征在于，所述S4中通过保留其差异性数据，同时对三角网格进行简化，减少三维模型面片的数量。
9.根据权利要求5所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，其特征在于，所述S6中通过建立以蒙皮和模型骨架为主体的模型描述数据，减少模型大小，提升模型渲染速度，以适应GIS数据大场景的快速渲染和检索。
10.根据权利要求5所述的基于3DGIS+BIM的道路施工管理方法，其特征在于，所述S9中通过3DGIS中的模型的选择和查看功能，调出BIM精细化渲染引擎，显示BIM数据。
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