CN112906094A - 基于信息化的桥梁维修改建方法和系统 - Google Patents

基于信息化的桥梁维修改建方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种基于信息化的桥梁维修改建方法和系统，通过利用三维扫描技术，最大限度的还原既有桥梁结构的实际信息，提供部分竣工资料缺失的结构信息以及实际长期运营后的结构状态；为设计、施工及工厂加工提供资料，最大限度的保证设计合理性、施工可行性；为BIM模型搭建提供准确参数信息，提高模型信息准确性，同时充分利用BIM模型拓展其他应用，包括施工动画、VR体验程序、信息化管理平台等等，使得信息化应用贯彻项目实施全过程。

Description

基于信息化的桥梁维修改建方法和系统
技术领域
本发明涉及桥梁维修改建的信息化技术应用领域，具体涉及一种基于信息化的桥梁维修改建方法和系统。
背景技术
随着我国经济的高速发展，既有桥梁运营时间的增长，部分桥梁逐渐出现了锈蚀、变形、裂缝等一系列病害；同时在道路交通量的大幅加重的情况下，部分桥梁拥堵现象越来越严重。而在城市更新和可持续发展理念的指导下，越来越多的城市选择对这部分既有桥梁进行维修及改建。
在桥梁维修改建过程中，既有结构准确信息及新旧结构匹配是设计和施工中的主要难点，因此通过合理的信息化技术为设计和施工提供准确资料，可以很好的保证设计及施工的准确性及可靠性，有效的提高生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于信息化的桥梁维修改建方法和系统。以保证设计及施工的准确性及可靠性，有效的提高生产效率。
为了达到上述目的，本发明一方面提供一种基于信息化的桥梁维修改建方法，包括以下步骤：
S1，通过整体三维扫描和局部精细化扫描获取桥梁既有结构信息；
S2，结合扫描信息和设计要点建立BIM模型；
S3，根据BIM模型导出的数据资料制作辅助施工的三维动画和VR体验程序，并确定构件的准确尺寸和孔位以导出CAD图纸和模型数据。
进一步的，在步骤S1中，还包括：
S101，根据现场条件及结构状况选择三维激光扫描设备；
S102，完成整体三维扫描和局部精细化扫描；
S103，将扫描成果转化为多种格式以进行文件共享；
S104，建立点云模型，通过浏览器向各客户端分发所述点云模型。
进一步的，在步骤S2中，还包括：
S201，以先时竣工资料为基准，结合扫描结果对桥梁及其构建的结构、尺寸、位置等数据进行修正；
S202，根据修正信息建立准确的原桥BIM模型；
S203，基于设计要点建立改建后新桥的BIM模型。
进一步的，在步骤S3中，还包括以下步骤：
S301，以BIM模型为基础，建立施工的三维动画和VR体验程序，对施工操作性进行复核；
S302，搭建内嵌BIM模型的施工管理信息化平台，实现施工信息的展示。
另一方面，本发明还提供一种基于信息化的桥梁维修改建系统，包括：
数据获取模块，用以过整体三维扫描和局部精细化扫描获取桥梁既有结构信息；
模型构建模块，用以结合扫描信息和设计要点建立BIM模型；
辅助施工模块，用以根据BIM模型导出的数据资料制作辅助施工的三维动画和VR体验程序，并确定构件的准确尺寸和孔位以导出CAD图纸和模型数据。
进一步的，所述数据获取模块还包括：
三维激光扫描设备，用以完成整体三维扫描和局部精细化扫描；
数据处理单元，用以将扫描成果转化为多种格式以进行文件共享；
点云模型建立单元，用以建立点云模型，通过浏览器向各客户端分发所述点云模型。
进一步的，所述模型构建模块还包括：
数据修改单元，所述数据修改单元以先时竣工资料为基准，结合扫描结果对桥梁及其构建的结构、尺寸、位置等数据进行修正；
原桥模型构建单元，用以根据修正信息建立准确的原桥BIM模型；
新桥模型构建单元，用以基于设计要点建立改建后新桥的BIM模型。
进一步的，所述辅助施工模块包括：
施工辅助单元，以BIM模型为基础，建立施工的三维动画和VR体验程序，对施工操作性进行复核；
施工信息化管理平台，用以搭建内嵌BIM模型的施工管理信息化平台，实现施工信息的展示。
本发明提供的一种基于信息化的桥梁维修改建方法和系统，具有以下优点：
其一，通过利用三维扫描技术，最大限度的还原既有桥梁结构的实际信息，提供部分竣工资料缺失的结构信息以及实际长期运营后的结构状态；为设计、施工及工厂加工提供资料，最大限度的保证设计合理性、施工可行性；为BIM 模型搭建提供准确参数信息，提高模型信息准确性。
其二，充分利用BIM模型拓展其他应用，包括施工动画、VR体验程序、信息化管理平台等等，使得信息化应用贯彻项目实施全过程。
其三，桥梁结构的维修改建是一个复杂的过程，设计和施工需相互配合相互反馈修正，通过成套信息化技术的应用，将设计和施工有效结合，以BIM模型为结合点，将现场情况与设计进行相互比对修正，可以很好提高实施效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的基于信息化的桥梁维修改建方法的流程图。
图2是本发明实施例的基于信息化的桥梁维修改建系统的架构图。
图3是本发明实施例一种电子装置的框架图。
图4是本发明实施例一种存储装置的框架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述本申请实施例的目的，不是旨在限制本申请。
项目前期通过整体三维扫描及局部精细化扫描收集桥梁实体结构准确信息。设计过程中利用竣工资料及扫描成果搭建精确BIM模型。施工过程中利用BIM 模型为基础制作三维动画、VR体验程序及信息化管理平台，工厂或现场利用扫描成果指导构件加工。
图1是本发明实施例的基于信息化的桥梁维修改建方法的流程图。如图1 所示，本实施例的基于信息化的桥梁维修改建方法贯串项目前期，设计阶段和施工阶段。项目前期通过整体三维扫描及局部精细化扫描收集桥梁实体结构准确信息。设计过程中利用竣工资料及扫描成果搭建精确BIM模型。施工过程中利用BIM模型为基础制作三维动画、VR体验程序及信息化管理平台，工厂或现场利用扫描成果指导构件加工。
本方法具体包括以下步骤，
S1，通过整体三维扫描和局部精细化扫描获取桥梁既有结构信息。
具体的，在步骤S1中，还包括：
S101,根据现场条件及既有桥梁的结构状况选择三维激光扫描设备。
在一个实施例中，三维激光扫描设备包括但不限于机载(车载)式、地面式、手持式等激光扫描设备中的一种或多种。
S102，完成整体三维扫描和局部精细化扫描。
在一个实施例中，整体三维扫描首先在现场进行探勘，规划扫描方法，然后在现场布站进行扫描
在一个实施例中，局部高精度扫描首先在现场进行探勘，规划扫描方法，然后在现场安放磁性定位点，通过激光扫描设备对桥梁局部进行多角度扫描。 S103，将扫描成果转化为多种格式以进行文件共享。
在一个实施例中，扫描成果通过专业软件转化成其格式，供其他软件共享应用与参考，如通ScanExplore浏览查看的简易点云模型或输出 asc.bsf.dgn.dwg.dxf.las.laz.rcp.rcs.pod等多种格式，可于相应软件中进行基础测量、裁剪、查看等操作。
S104，建立点云模型，通过浏览器向各客户端分发所述点云模型。
在一个实施例中，整体三维扫描后进行数据预处理，数据预处理包括数据格式、去噪和精简。然后生成多视点的点云数据进行拼接，建立三维网格模型。优选的，三维网格模型采用拓扑错误检测、漏洞修补、模型平滑、模型简化和数据分析等步骤进行优化处理，最后在模型上映射纹理完成建模。
在一个实施例中，局部高精度扫描后，扫描数据经过预处理后，生成点云数据后建立三维模型，最后导出孔位图。
S2，在施工过程中，结合扫描信息和设计要点建立BIM模型。
具体的，步骤S2还包括：
S201，以竣工资料为基准，并结合扫描成果对桥梁实际结构尺寸、位置等信息进行修正。
S202，根据修正信息建立准确的原桥BIM模型。
在一个实施例中，原桥模型通过商业软件建立，所述商用软件包括但不限于CATIA、REVIT、TEKLA。
S203，在原桥BIM模型的基础上进行修改，基于设计要点建立改建后新桥的BIM模型。
S3，根据BIM模型导出的数据资料制作辅助施工的三维动画和VR体验程序，并确定构件的准确尺寸和孔位以导出CAD图纸和模型数据。
具体的，步骤S3还包括：
S301，以BIM模型为基础，建立施工的三维动画和VR体验程序，对施工操作性进行复核。
在一个实施例中，在施工阶段以新桥BIM模型为基础，导出FBX、OBJ等格式文件，结合施工方案利用3DS MAX、Unereal Engine等商业软件制作施工动画及VR体验程序，对施工过程可操作性进行复核。
S302，搭建内嵌BIM模型的施工管理信息化平台，实现施工信息的展示。
在一个实施例中，施工管理信息化平台基于BIM模型实现施工信息的全展示，包括构件加工信息、施工流程信息和施工安全质量管理信息。此外，施工管理信息化平台可根据扫描成果导出cad图纸文件，为工厂构件加工提供尺寸及孔位等信息，提高新旧结构的匹配性。
图2～图4是本发明实施例的基于信息化的桥梁维修改建系统的架构图。如图2所示，本发明基于信息化的桥梁维修改建系统包括数据获取模块1，模型构建模块2和施工辅助模块3。
具体的，数据获取模块1用以过整体三维扫描和局部精细化扫描获取桥梁既有结构信息。数据获取模块1还包括三维激光扫描设备101，数据处理单元 102和数据处理单元103。
三维激光扫描设备101用以完成整体三维扫描和局部精细化扫描。在一个实施例中，三维激光扫描设备包括但不限于机载(车载)式、地面式、手持式等激光扫描设备中的一种或多种。
数据处理单元102用以将扫描成果转化为多种格式以进行文件共享。如通过ScanExplore浏览查看的简易点云模型或输出 asc.bsf.dgn.dwg.dxf.las.laz.rcp.rcs.pod等多种格式，可于相应软件中进行基础测量、裁剪、查看等操作。
点云模型建立单元103，用以建立点云模型，通过浏览器向各客户端分发所述点云模型。
在一个实施例中，整体三维扫描后进行数据预处理，数据预处理包括数据格式、去噪和精简。然后生成多视点的点云数据进行拼接，建立三维网格模型。优选的，三维网格模型采用拓扑错误检测、漏洞修补、模型平滑、模型简化和数据分析等步骤进行优化处理，最后在模型上映射纹理完成建模。
在一个实施例中，局部高精度扫描后，扫描数据经过预处理后，生成点云数据后建立三维模型，最后导出孔位图。
模型构建模块2，用以结合扫描信息和设计要点建立BIM模型。具体的，模型构建模块2包括：
数据修改单元201，所述数据修改单元201以先时竣工资料为基准，结合扫描结果对桥梁及其构建的结构、尺寸、位置等数据进行修正。
原桥模型构建单元202，用以根据修正信息建立准确的原桥BIM模型。
新桥模型构建单元203，用以基于设计要点建立改建后新桥的BIM模型。
辅助施工模块3，用以根据BIM模型导出的数据资料制作辅助施工的三维动画和VR体验程序，并确定构件的准确尺寸和孔位以导出CAD图纸和模型数据。
具体的，辅助施工模块3还包括：
施工辅助单元301，以BIM模型为基础，建立施工的三维动画和VR体验程序，对施工操作性进行复核.
施工信息化管理平台302，用以搭建内嵌BIM模型的施工管理信息化平台，实现施工信息的展示。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于信息化的桥梁维修改建方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，通过整体三维扫描和局部精细化扫描获取桥梁既有结构信息；
S2，结合扫描信息和设计要点建立BIM模型；
S3，根据BIM模型导出的数据资料制作辅助施工的三维动画和VR体验程序，并确定构件的准确尺寸和孔位以导出CAD图纸和模型数据。
2.如权利要求1所述的基于信息化的桥梁维修改建方法，其特征在于，在步骤S1中，还包括：
S101，根据现场条件及结构状况选择三维激光扫描设备；
S102，完成整体三维扫描和局部精细化扫描；
S103，将扫描成果转化为多种格式以进行文件共享；
S104，建立点云模型，通过浏览器向各客户端分发所述点云模型。
3.如权利要求1所述的基于信息化的桥梁维修改建方法，其特征在于，在步骤S2中，还包括：
S201，以先时竣工资料为基准，结合扫描结果对桥梁及其构建的结构、尺寸、位置等数据进行修正；
S202，根据修正信息建立准确的原桥BIM模型；
S203，基于设计要点建立改建后新桥的BIM模型。
4.如权利要求1的基于信息化的桥梁维修改建方法，其特征在于，在步骤S3中，还包括以下步骤：
S301，以BIM模型为基础，建立施工的三维动画和VR体验程序，对施工操作性进行复核；
S302，搭建内嵌BIM模型的施工管理信息化平台，实现施工信息的展示。
5.基于信息化的桥梁维修改建系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，用以过整体三维扫描和局部精细化扫描获取桥梁既有结构信息；
模型构建模块，用以结合扫描信息和设计要点建立BIM模型；
辅助施工模块，用以根据BIM模型导出的数据资料制作辅助施工的三维动画和VR体验程序，并确定构件的准确尺寸和孔位以导出CAD图纸和模型数据
6.如权利要求5所述的基于信息化的桥梁维修改建系统，其特征在于，所述数据获取模块还包括：
三维激光扫描设备，用以完成整体三维扫描和局部精细化扫描；
数据处理单元，用以将扫描成果转化为多种格式以进行文件共享；
点云模型建立单元，用以建立点云模型，通过浏览器向各客户端分发所述点云模型。
7.如权利要求5所述的基于信息化的桥梁维修改建系统，其特征在于，所述模型构建模块还包括：
数据修改单元，所述数据修改单元以先时竣工资料为基准，结合扫描结果对桥梁及其构建的结构、尺寸、位置等数据进行修正；
原桥模型构建单元，用以根据修正信息建立准确的原桥BIM模型；
新桥模型构建单元，用以基于设计要点建立改建后新桥的BIM模型。
8.如权利要求5所述的基于信息化的桥梁维修改建系统，其特征在于，所述辅助施工模块包括：
施工辅助单元，以BIM模型为基础，建立施工的三维动画和VR体验程序，对施工操作性进行复核；
施工信息化管理平台，用以搭建内嵌BIM模型的施工管理信息化平台，实现施工信息的展示。
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