CN114971597B - 基于bim的算量和计量支付的公路造价计算系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统及方法，包括BIM模型标准构建模块、算量计算模块和计量支付模块；BIM模型标准构建模块用于对工程算量的构建进行拆分、扣减、建立模型编码体系，从而构建面向工程算量的BIM建模标准；算量计算模块依据工程量计量规范确定算量规则，计算生成模型工程量，再通过工程量清单计量单元与模型编码的映射，实现计量单元与模型工程量的关联，进而实现工程量清单的自动编制；计量支付模块通过施工单位各期基于BIM模型的计量支付报表，自动进行计量支付可视化统计汇总。本发明填补了算量模型创建标准的空白，实现工程量清单的自动编制，实现了基于BIM的可视化动态计量管理。
Description
技术领域
本发明属于公路造价计算技术领域，尤其涉及一种基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统及方法。
背景技术
现有的公路工程工程量清单的编制方式主要是依据设计院施工图纸，识图提取图纸所示工程量，在EXCEL电子表格中整理数据结合招标文件工程量计量规则，依次确定所有工程量的计量子目，最后手动分类汇总制成工程量清单。
现有的公路工程计量支付主要两种方式：
一种是采用线下人工方法完成，费时费力，劳动强度大，制作周期长，施工单位忙于到处签字的繁琐流程，具有工作量大且易出错（漏计、错计、重复计量等问题）等特点，对于日趋多元而复杂的公路建设环境，数据的准确性难以保证。
另一种是采用线上系统，将线下计量的部分核心业务，特别是中间计量业务转移到线上进行操作，计量业务主要围绕零号清单进行计算，由于是基于非BIM计量支付模式，一方面可视化较差，另一方面信息较为分散，例如市面上某些软件厂家，分部分项质检是一套数据、零号清单又是一套计量数据，由于零号清单和分部分项未关联，造成数据分散，不利于查阅。部分厂商把零号清单和分部分项进行映射关联，但是对于可视化展示还是不足。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统及方法，以解决上述的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统及方法的具体技术方案如下：
一种基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统，包括BIM模型标准构建模块、算量计算模块和计量支付模块；所述BIM模型标准构建模块用于对工程算量的构建进行拆分、扣减、建立模型编码体系，从而构建面向工程算量的BIM建模标准；所述算量计算模块依据工程量计量规范确定算量规则，计算生成模型工程量，再通过工程量清单计量单元与模型编码的映射，实现计量单元与模型工程量的关联，进而实现工程量清单的自动编制；所述计量支付模块通过施工单位各期基于BIM模型的计量支付报表，自动进行计量支付可视化统计汇总。
本发明还公开了一种公路造价计算方法，包括如下步骤：
步骤1：构建BIM模型标准：根据现有的公路工程的各项标准，对模型进行拆分、扣减和编码，形成一套算量模型编码；
步骤2：算量计算：基于SAAS对BIM模型工程量数据进行自动识别、解析，按工程量计量规则对工程量相关信息进行识别和分析，依据清单子目生成原则，对工程量计量单元进行自动划分，融合模型编码规则，完成计量单元与模型编码的映射，实现工程量清单的自动编制；
步骤3：计量支付：通过关联BIM模型与工程量清单，对工程量清单进行多维度的动态管理，实现施工阶段中间计量单基于BIM模型的自动编制、申报、审核、批复的环节信息多方共享的透明流程闭环，实现变更计量工程量清单基于BIM模型的自动更新。
进一步地，所述步骤1包括如下具体步骤：
步骤1.1：建立 BIM 模型构件属性，赋予不同结构部位让计算机能够识别和提取工程量的特定信息，让计算机能够识别和提取工程量，计算机通过事先设置的各结构部位工程量计量规则分类计算工程量，并通过子目号按项目或标段汇总；
步骤1.2：模型的分类及编码：
模型的分类方法应采用混合分类法；分类代码在建筑行业规定的分类和编码标准规定的分类表代码之后拓展，信息模型中的信息按成果、过程、资源、属性方面进行分类；单个分类表内的分类按层级依次分为一级类目、二级类目和三级类目；
步骤1.3：自动建模工具的二次开发：
基于Revit API建模软件，进行二次开发，实现自定义工程量计算规则、计算内容、属性导出功能。
进一步地，所述步骤1.3包括第一步线位算法的编写和第二步基于算法的建模功能的开发，所述线位算法的编写用直曲表来表明道路线型的组成，程序基于直曲表进行线型组成，后进行坐标、方位角的计算，所述基于算法的建模功能的开发，基于坐标计算程序，进行公路模型的创建。
进一步地，所述线位算法的编写包括交点法与线元法：
所述交点法是以路线当中的交点为基准，计算线位上点坐标的方法；
所述线元法从线路的起点坐标开始，利用方位角、线型、线长的信息来进行计算出所需要的坐标的方法；
基于交点法与线元法，编写平面坐标计算程序，并在平面计算的基础上添加纵断面数据，获取最终的三维坐标。
进一步地，所述基于算法的建模功能的开发将公路构件分为三类，第一类为放置类构件，利用坐标计算程序算出的平面坐标和高程进行构件的放置，利用算出的方位角进行构件的旋转；第二类为截面融合类构件，首先利用坐标计算程序分别算出小桩号处和大桩号处的坐标和方位角信息，生成法面，在法面上分别绘制出小桩号截面和大桩号截面，两个截面沿着路线放样融合生成构件；第三类为自适应类构件，对于同一类型但各构件尺寸不同的部件，采用自适应的方式，利用坐标计算程序分别算出小桩号处和大桩号处的坐标，将自适应构件的两个端点分别放于两坐标上，使构件自适应生成。
进一步地，所述步骤2包括如下具体步骤：
步骤2.1：设计工程划分模块：
通过对路基、路面、桥梁、涵洞、隧道各专业从单位工程到构件的分解与批量添加，实现各专业工程实体的快速划分；
步骤2.2：设计规则设置模块：
系统默认配备公路工程规定的工程量清单计量规则中的对各清单子目的计量规则，解析模型后可对计算规则不做更改直接计算，系统将以默认计算规则对模型工程量进行计算，同时根据各地方计量规则要求，调整计算公式，确定该类构件的计量属性及计量工程量的取值；
步骤2.3：设计工程量计算模块；
步骤2.4：设计清单管理模块：
工程量统计汇总模型算量的工程量数据，分明细和汇总两种方式统计，自动按单位工程分别展示，可导出工程量清单明细、工程量清单汇总和当前页工程量数据。
进一步地，所述步骤3包括如下具体步骤：
步骤3.1：基于WebGL对BIM模型进行切分；
在建模时不过多进行模型拆分，利用基于WebGL的图形引擎功能，根据用户输入的数据自动进行模型的切分；
步骤3.2：开发基于BIM的计量管理系统：
采用B/S架构的开发模式，利用BIM模型提取实际清单工程量，通过施工单位的上报、监理单位的审核、业主单位的批复的计量数据分级签署，实现合同概况、工程量清单、工程计量、支付报表、计量台账和BIM计量进度展示功能；
步骤3.3：系统功能设计：
首先按照合同支付要求进行支付基础信息录入；
按照业主规定的计量管理办法，进行计量流程、计量报表册的配置，各标段按照统一的流程、统一的报表进行上报；
整理中标清单并导入系统，作为基础数据来源；
通过零号清单计量单元一到六，通过与BIM构件编码关联，完成构件的计量状态与BIM模型关联，最终实现BIM模型实时查看计量相关信息；
通过前期准备的中标清单和零号清单，从系统直接查看项目所有的工程数量信息，计量时只需要增加相应的分部分项施工部位，根据实际完成情况填写工程数量，即完成计量的录入工作，系统自动计算汇总出相应的支付报表；
利用BIM模型，进行施工单位计量快速上报，实现计量支付与进度管理的关联操作，快速筛选出目前需要计量的单元；
通过BIM模型查询展示每期计量部位、工程量以及汇总的各级清单；
引用零号清单工程部位，进行变更明细下发，对变更金额的计量执行情况进行实时汇总，支持与BIM模型、计量支付模块相关联。
进一步地，所述步骤3.2基于BIM的计量管理系统包括基本信息模块、计量支付模块、计量报表模块、业务设置模块；
所述基本信息模块包括：中标清单、零号清单、清单比对、材料类型维护和材料调差参数；
所述计量支付模块包括：计量期、动员预付款、中间计量、其他款项计量、计量资料、中期支付报表、变更令和计量审批；
所述计量报表模块包括：中期支付台账和BIM计量台账；
所述业务设置模块包括：报表管理、中期支付模块、合同设置、实际支付项目、计量数量设置、流程设计的功能。
本发明的基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统及方法具有以下优点：
本发明基于BIM模型自动编制公路工程工程量清单，有效保证工程量清单质量，提升清单编制效率，工程量数据可关联、可溯源并为计量支付、成本管理等应用提供数字化支撑。基于BIM的计量管理首先将清单与BIM模型相关联，可直观动态体现计量进展，减少漏计、重复计量问题发生；其次基于BIM的线上计量流程，信息多方共享数据公开透明，相关文件便于存储、查看、传递，提高计量文件管理的效率；可视化动态变更计量能够根据变更指令自动更新工程量清单生成变更计量表及变更支付汇总报表等，提高变更计量效率与数据分析能力；对比传统信息化计量管理平台，基于BIM的计量管理可直观展示所有工程构件的计量状况，大量信息数据直接来源与BIM模型，减少人工录入错误解决信息填报问题，优化线上计量管理流程提高计量效率。
附图说明
图1为本发明的基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统流程框图；
图2为本发明的编码结构示意图；
图3为道路路线基本线型示意图；
图4为本发明的交点法样式表；
图5为本发明的线元法样式表；
图6为本发明的路基分层计量三维模型的剖分实现效果图；
图7为本发明路基模型水平切分效果图；
图8为本发明的基于BIM的计量管理系统功能模块图；
图9为本发明实施例的桥梁插件界面示意图；
图10为本发明实施例的计量台账页面示意图；
图11为本发明实施例的BIM计量总览页面示意图；
图12为本发明实施例的中期计量页面示意图；
图13为本发明实施例的选择计量期页面示意图；
图14为本发明实施例的新增计量页面示意图；
图15为本发明实施例的计量报表示意图。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统及方法做进一步详细的描述。
如图1所示，本发明的基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算系统，包括BIM模型标准构建模块、算量计算模块和计量支付模块。BIM模型标准构建模块用于对工程算量的构建进行拆分、扣减、建立模型编码体系，从而构建面向工程算量的BIM建模标准；算量计算模块依据工程量计量规范确定算量规则，计算生成模型工程量，再通过工程量清单计量单元与模型编码的映射，实现计量单元与模型工程量的关联，进而实现工程量清单的自动编制；计量支付模块通过施工单位各期基于BIM模型的计量支付报表，自动进行计量支付可视化统计汇总。
本发明的基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算方法，包括如下步骤:
步骤1：构建BIM模型标准：
根据现有的公路工程的各项标准，对模型进行拆分、扣减和编码，形成一套算量模型编码。
步骤1.1：建立 BIM 模型构件属性，赋予不同结构部位一些特定的信息，让计算机能够识别和提取数据（工程量），这些属性是计算机进行工程数量识别、汇总形成工程量清单的关键信息，计算机通过事先设置的各结构部位工程量计量规则分类计算工程量，并通过子目号按项目或标段汇总。
如411-5后张法预应力钢铰线的计量规则为：
①两端锚具间的理论长度计算的预应力钢材质量，分不同材质以千克为单位计量。
②除上述计算长度以外的锚固长度及工作长度的预应力钢材含入相应预应力钢材报价之中，不另行计量。
根据计量规则分析可知，后张法预应力钢铰线按梁端锚具间的理论长度计算钢材质量，工作长度的预应力钢材含入相应的报价之中，不另行计量。根据计量规则建立建模标准时，工程量只需预应力钢束的理论长度，钢束模型创建至两锚具之间即可。但根据材料采购需求和定额套用需求建立相应规则时，该钢束没有工作长度则无法满足要求，需要重新修改模型定义参数，给今后基于此建模标准上继续研究基于BIM的定额套用规则和材料采购规则时造成不便。因此，在制定建模标准创建模型时不仅要考虑清单需求，也要尽量为后续的定额套用、材料采购等拓展应用考虑。对于此示例可将钢束模型按实际长度创建（含工作长度），分别定义钢束总长和两端的工作长度属性，计算机按计量规则可自动扣减工作长度后提取计量工程量，也可不扣减工作长度提取下料长度。
步骤1.2：模型的分类及编码：
模型的分类方法应采用混合分类法。分类代码在建筑行业规定的分类和编码标准中规定的分类表代码之后拓展。信息模型中的信息宜按成果、过程、资源、属性和其他方面进行分类，如表1所示，
表1信息分类
单个分类表内的分类应按层级依次分为一级类目、二级类目和三级类目。
编码规则：
分类表内的编码由 2 位表代码、2 位一级类代码、2 位二级类代码和2 位三级类代码，表代码和一级类代码之间使用英文半角字符“-”连接，相邻层级代码之间使用英文半角字符“.”隔开，基本组成结构符合图2的要求。
如表2所示，分类表内的编码符合下列规定：
1 一级类编码，前 2 位表示表代码，加 2 位一级类代码，后 4 位用“0”补齐。
2 二级类编码，前 4 位与一级类编码相同，加 2 位二级类代码，后 2 位用“0”补齐。
3 三级类编码，前 6 位与二级类编码相同，后 2 位表示三级类代码。
表2编码示例
步骤1.3：自动建模工具的二次开发
Revit软件自带的功能，可以满足大多数情况的需求，如常规建模、碰撞检查、漫游等。但针对计量与算量功能，无法通过软件自带的通用功能实现，本发明基于Revit API建模软件，进行二次开发，实现自定义工程量计算规则、计算内容、属性导出等功能。第一步为线位算法的编写；第二步为基于算法的建模功能的开发。
道路的中线，包括立交匝道的中线，不论平面中看上去多么复杂，都不外乎由直线、圆曲线和缓和曲线三个基本线形要素组成，如图3所示。圆曲线具有固定的曲率半径；直线具有固定的曲率半径，且曲率为0（半径无穷大），可理解为一种特殊的圆曲线；缓和曲线又称为回旋曲线，曲率半径是变化的，用于两种不同曲率圆曲线（直线）之间的过渡。
一般用直曲表来表明线型的组成，程序基于直曲表进行线型组成，后进行坐标、方位角的计算。计算方式一般有两种，分别为交点法与线元法。
交点法就是以路线当中的交点为基准，计算线位上点坐标的方法。现对此进行表格格式的定义，如图4所示。
线元法即从线路的起点坐标开始，利用方位角、线型、线长等信息来进行计算出所需要的坐标的方法。现对此进行表格格式的定义，如图5所示。
基于上述格式，编写平面坐标计算程序，同时涵盖交点法与线元法，并在平面计算的基础上添加纵断面数据，获取最终的三维坐标，该程序经多个项目实测，结果准确、运行效率高。
基于坐标计算程序，进行公路模型的创建。将公路构件分为三类，第一类为放置类构件，利用坐标计算程序算出的平面坐标和高程进行构件的放置，利用算出的方位角进行构件的旋转，比如，承台、墩柱、盖梁等。第二类为截面融合类构件，首先利用坐标计算程序分别算出小桩号处和大桩号处的坐标和方位角信息，生成法面，在法面上分别绘制出小桩号截面和大桩号截面，两个截面沿着路线放样融合生成构件，比如，现浇箱梁、路基、路面、隧道初支二衬等。第三类为自适应类构件，对于同一类型但各构件尺寸不同的部件，采用自适应的方式，这类构件一般用于上部结构预制梁，比如预制矮T梁、预制T梁、预制小箱梁等。利用坐标计算程序分别算出小桩号处和大桩号处的坐标，将自适应构件的两个端点分别放于两坐标上，使构件自适应生成。这种方式可减少尺寸信息的计算，提高程序的运行效率。
利用开发的插件，可高效的进行算量模型的创建，大大地简化了建模工作，也能利用程序计算算量数据，将数据绑定于模型上。同时，程序会消除手工操作的不确定性，可以确保模型的准确性，为后续算量计算的可靠性打下了坚实的基础。
步骤2：算量计算：基于SAAS对BIM模型工程量数据进行自动识别、解析，按工程量计量规则对工程量相关信息进行识别和分析，依据清单子目生成原则，对工程量计量单元进行自动划分，融合模型编码规则，完成计量单元与模型编码的映射，实现工程量清单的自动编制。
步骤2.1：依据工程量清单计量规则和面向算量的建模标准，结合工程量清单的编制流程设计工程划分模块：
通过对路基、路面、桥梁、涵洞、隧道各专业从单位工程到构件的分解与批量添加，实现各专业工程实体的快速划分。
步骤2.2：依据工程量清单计量规则和面向算量的建模标准，结合工程量清单的编制流程设计规则设置模块：
系统默认配备公路工程规定的工程量清单计量规则中的对各清单子目的计量规则，解析模型后可对计算规则不做更改直接计算，系统将以默认计算规则对模型工程量进行计算，同时根据各地方计量规则要求，灵活调整计算公式，确定该类构件的计量属性及计量工程量的取值。
步骤2.3：依据工程量清单计量规则和面向算量的建模标准，结合工程量清单的编制流程设计工程量计算模块，工程量计算模块包括模型解析、工程量计算；
模型解析：后台上传模型及基础属性表后，通过解析模型根据EBS编码生成模型目录树，验证模型是否符合建模标准要求，并将识别结果反馈给用户，用户根据反馈问题修改模型后重新上传解析模型直至没有错误类型的问题。
工程量计算：设置完计算规则后，工程量计算时将根据计算规则判断是否计量，根据计算公式计算该构件的工程量数据，计算后用户可选中目录树上的节点定位至相应模型位置并显示模型的工程量数据，最后再选择工程量计入的清单子目。
步骤2.4：依据工程量清单计量规则和面向算量的建模标准，结合工程量清单的编制流程设计清单管理模块：
清单管理：工程量统计汇总模型算量的工程量数据，分明细和汇总两种方式统计，自动按单位工程分别展示，从计量/不计量/含损耗三个维度展示材料数量，同时可根据不同数据来源选择最终计量工程量数据，并可导出工程量清单明细、工程量清单汇总和当前页工程量数据。
本发明设计了工程划分、规则设置、工程量计算、清单管理四大功能模块，开发了基于三维模型的工程量清单编制系统。实现了按计量规则对模型工程量相关信息进行识别和分析和工程量计量单元的自动划分，通过计量单元与模型编码的映射，最终实现工程量清单的自动编制。达到了工程量清单和BIM模型的数据自动关联的要求，提升了数据的价值，建立一体化的BIM数据体系，以可视化的数据管理，让工程量清单编制更便捷、直观和准确，并解决工程量数据的孤岛问题。实现了公路工程量的高效准确计算、工程量清单的标准化编制应用。
步骤3：计量支付：通过关联BIM模型与工程量清单，对工程量清单进行多维度的动态管理，实现施工阶段中间计量单基于BIM模型的自动编制、申报、审核、批复等环节信息多方共享的高效透明流程闭环。实现变更计量工程量清单基于BIM模型的自动更新。
步骤3.1：基于WebGL对BIM模型进行切分
由于建模期间多处于项目前期阶段，无计量资料，无法按照实际计量进行模型拆分，若要按照计量资料进行模型拆分，则需要舍弃原有模型重新建模，严重浪费工作时间。且由于计量精度细，划分较多，因此第二次建模的工作量会远大于第一次建模。因此，本发明在建模时不过多进行模型拆分，利用基于WebGL的图形引擎功能，根据用户输入的数据自动进行模型的切分，该方式极大减少建模人员的工作量、操作习惯符合实际、产品自由度高。
将模型以GLTF格式导出，GLTF格式是前端模型中使用最多的轻量化格式。利用二次开发技术将BIM模型转化为GLTF格式。
以路基模型举例，路基在实际项目中需要分层计量，对应于三维模型的剖分，实现效果如图6所示。
为实现用户可自由剖分效果，需要对模型添加切割面属性，将切割面高程的输入权限交给用户后可实现模型的自由剖分，实现效果如图7所示。同时，在后台利用编写的算法计算断面被切割面剖分后的面积，利用路基体积计算公式，计算出各层路基的体积，该体积可通过前端技术将数值显示在页面中。
步骤3.2：开发基于BIM的计量管理系统：采用B/S架构的开发模式，利用BIM模型提取实际清单工程量，通过施工单位的上报、监理单位的审核、业主单位的批复等计量数据分级签署，实现合同概况、工程量清单、工程计量、支付报表、计量台账和BIM计量进度展示等功能，有效的简化、优化计量支付流程，使工程计量工作规范化、自动化，极大的提高了工作效率，优化了业务管理流程。如图8所示，系统主要包括如下模块：
基本信息模块，主要包括：中标清单、零号清单、清单比对、材料类型维护和材料调差参数；
计量支付模块，主要包括：计量期、动员预付款、中间计量、其他款项计量、计量资料、中期支付报表、变更令和计量审批；
计量报表模块，主要包括：中期支付台账和BIM计量台账；
业务设置模块，主要包括：报表管理、中期支付模块、合同设置、实际支付项目、计量数量设置、流程设计等功能。
步骤3.3：系统功能设计：
首先对公路施工建设过程中所涉及的合同进行统一管理，按照合同支付要求进行支付基础信息录入。
按照业主规定的计量管理办法，进行计量流程、计量报表册的配置，系统实现报表签字签章和流程签字签章进行可视化配置和校验。做到各标段按照统一的流程、统一的报表进行上报，做到规范化管理。
根据施工单位和参建单位签订的合同情况，整理中标清单并导入系统，作为基础数据来源。
通过零号清单计量单元一到六，通过与BIM构件编码关联，完成构件的计量状态与BIM模型关联，最终实现BIM模型实时查看计量相关信息。
通过前期准备的中标清单和零号清单，从系统直接查看项目所有的工程数量信息，计量时只需要增加相应的分部分项施工部位，根据实际完成情况填写工程数量，即可完成计量的录入工作，系统自动计算汇总出相应的支付报表，不需要人工计算，大大减小了人工计算耗时耗力的情况。
利用BIM模型，实现施工单位计量快速上报，实现BIM模型、构件目录树、零号台账三者之间数据互通互联，实现计量支付与进度管理的关联操作，快速筛选出目前需要计量的单元。
打破传统计量软件的计量数量、资料在同一个页面进行填报的模式，通过计量数量和计量资料的分离，先填量，再对接资料，极大便捷施工单位操作，同时预留进度、质量等相关接口，对计量进行管控。
除了中间计量，中期财务支付证书支付款项还包括开工预付款、材料调差、索赔、违约罚金、奖罚金等内容。
业主、监理根据BIM模型对工程量逐条进行核减，若出现不符合规则的计量单元，将不予以计量，强化施工过程管控，使工程计量规范化。
系统可在线签字和签章，对页数较多需要签字的报表，进行批量签审。系统具有审批提醒功能，对需要签字的报表进行状态标识，在审批过程中，对审批不通过的可进行退回记录查看，支持在线查看支付报表挂接的批量附件资料。
系统通过BIM模型查询展示每期计量部位、工程量以及汇总的各级清单，实时了解每期、本期、往期的计量情况，帮助业主单位、监理单位、施工单位计量信息查询更便捷。
变更令包括批复文号、变更性质、变更部位及原因及变更金额，引用零号清单工程部位，进行变更明细下发，对变更金额的计量执行情况进行实时汇总，支持与BIM模型、计量支付模块相关联。
利用APP移动端的优化，实时了解每期、本期、往期的计量情况，帮助业主单位、监理单位、施工单位计量信息查询更便捷。
本发明基于BIM的计量管理首先将清单与BIM模型相关联，可直观动态体现计量进展，减少漏计、重复计量问题发生；其次基于BIM的线上计量流程，信息多方共享数据公开透明，相关文件便于存储、查看、传递，提高计量文件管理的效率；可视化动态变更计量能够根据变更指令自动更新工程量清单生成变更计量表及变更支付汇总报表等，提高变更计量效率与数据分析能力；对比传统信息化计量管理平台，基于BIM的计量管理可直观展示所有工程构件的计量状况，大量信息数据直接来源与BIM模型，减少人工录入错误解决信息填报问题，优化线上计量管理流程提高计量效率。并且通过工程量清单与BIM模型实现双向关联，实现对工程量清单多维度的动态管理、分析及应用。并通过选中任意模型组合查看其对应的工程量清单，也可在工程量清单中选中任意清单子目，反查三维视图中包含该清单子目的所有模型，基于BIM模型与工程量清单的双向动态关联，实现施工项目实施阶段中间计量单基于BIM模型的自动编制、申报、审核、批复等环节信息多方共享的高效透明流程闭环。最后系统根据施工单位各期的计量支付情况，自动进行基于BIM模型计量支付台账报表统计汇总。
实施例：
以某市区高速公路段改建工程为例：
本项目高速公路段改建工程，全长3.687公里。
步骤1：模型创建：创建施工范围内土建工程（包括桥梁、改建互通、路基路面、收费站、管理用房专业工程，钢筋模型除外）LOD300级建模。负责施工范围内其他附属设施（含桥面铺装、护栏、伸缩缝、路基护坡、挡墙）LOD300级建模。
1.建模要求
BIM模型的最小单元和属性信息依据算量模型建模标准确定。
BIM模型创建采用与设计图纸中相同的坐标系和高程基准。
BIM模型创建中使用统一的单位与度量制。
BIM模型各专业基于同一模型开展协同工作。
BIM构件的材质、颜色应根据项目具体要求进行统一。
BIM模型应根据统一的格式进行模型文件命名。
BIM模型构件的属性及应用参数按算量模型建模标准设置。
模型定位：BIM项目工作的开展通常会涉及到不同的专业以及不同团队之间的协作。
而在项目开展之初，统一的模型基准能保证协同工作可以顺利有效地开展。模型基准的设置最基本的一个就是项目基准点。
A.项目不需要拆分时，项目基点由参与此项目的各专业人员根据设计图纸进行协调确定。
B.项目需要拆分时，不同的分区由不同的团队单独来完成，项目基点的设置可根据不同分区来进行单独设置。
基准点的设置应该选择明确的轴线交点，并且在项目开始前就设置好，进行记录，在项目过程中不应随便修改位置，保证各专业间的协同工作有效地进行。
2.插件批量建模
如图9所示，采用基于Revit自主开发的桥梁智能建模工具，融合算量模型建模标准，保证模型和属性符合工程量清单编制要求，实现土建全专业模型的高效创建，减轻了建模工作量，为后期模型快速变更等BIM应用阶段创造了条件。
步骤2：计量支付
计量模块分为计量台账、中期计量两个子模块。主要实现根据零号清单的计量单元一至六的子目数据对每条子目进行计量，以及记录每一期计量的数据，并实现多维度的查询功能。
1）计量台账
如图10所示，点击导航栏计量台账，进入计量台账页面，项目人员可以查询计量中期数量及每期计量详情。上面的页签主要显示该章节的所有计量子目的合计，所有显示的信息来自于中期计量。下面的页签主要来自每期的计量信息，记录计量时间，并以每期的计量信息为页签，点击后可查看每期的计量信息，所有显示的信息来自于中期计量。
200章、300章、400章、500章界面分为汇总以及明细界面，汇总界面即是对该章节的所有子目号的汇总计量信息明细界面上面的页签主要显示该章节的所有期数的计量子目的合计，所有显示的信息来自于中期计量，下面的页签主要来自每期的计量信息，记录计量时间，并以每期的计量信息为页签，点击后可查看每期的计量信息，所有显示的信息来自于中期计量。
场景应用：
计量模型总览：
如图11所示，点击页面顶部【计量模型】，进入模型空间。实现BIM+GIS的计量总览、项目目录树、地形模型的透明度设置、返回初始等功能。
1）中期计量
如图12所示，点击导航栏中期计量，进入中期计量页面，项目人员可以在计量合计页面查看每期计量情况，各章节页面可以新增计量项目以及查询往期该章节计量详情，详细功能见图。选择计量期数之后，上半部分列表会显示该期数所有章节的计量信息，数据来源于100-900章的计量信息。将所有相同子目号的数量、金额进行叠加显示。下半部分表格显示选择期数的补记信息，与上半部分的信息展示方式一致，数据来源于100-900章的补记信息。
场景应用：
新增中期计量：
如图13所示，选择需要计量章节，填写计量时间及计量期数。
如图14所示，点击顶部【新增】命令，弹出新增对话框，选择需要计量单元，填写完毕，点击【确定】命令完成。
如图15所示，新增计量可以多次选择计量单元，生产计量列表，并可以在列表中修改本期计量数，和删除计量项。计量单元添加完毕，点击页面右上角【发布确认】命令，完成本期计量新增。
通过工程量清单与BIM模型实现双向关联，实现某市区高速公路段改建工程的工程量清单多维度的动态管理、分析及应用。并通过选中任意模型组合查看其对应的工程量清单，也可在工程量清单中选中任意清单子目，反查三维视图中包含该清单子目的所有模型，基于BIM模型与工程量清单的双向动态关联，实现施工项目实施阶段中间计量单基于BIM模型的自动编制、申报、审核、批复等环节信息多方共享的高效透明流程闭环。最后系统根据施工单位各期的计量支付情况，自动进行基于BIM模型计量支付台账报表统计汇总。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。
Claims (6)
1.一种基于BIM的算量和计量支付的公路造价计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：构建BIM模型标准：根据现有的公路工程的各项标准，对模型进行拆分、扣减和编码，形成一套算量模型编码；
所述步骤1包括自动建模工具的二次开发：基于Revit API建模软件，进行二次开发，实现自定义工程量计算规则、计算内容、属性导出功能；包括第一步线位算法的编写和第二步基于算法的建模功能的开发，所述线位算法的编写用直曲表来表明道路线型的组成，程序基于直曲表进行线型组成，后进行坐标、方位角的计算，所述基于算法的建模功能的开发，基于坐标计算程序，进行公路模型的创建；所述基于算法的建模功能的开发将公路构件分为三类，第一类为放置类构件，利用坐标计算程序算出的平面坐标和高程进行构件的放置，利用算出的方位角进行构件的旋转；第二类为截面融合类构件，首先利用坐标计算程序分别算出小桩号处和大桩号处的坐标和方位角信息，生成法面，在法面上分别绘制出小桩号截面和大桩号截面，两个截面沿着路线放样融合生成构件；第三类为自适应类构件，对于同一类型但各构件尺寸不同的部件，采用自适应的方式，利用坐标计算程序分别算出小桩号处和大桩号处的坐标，将自适应构件的两个端点分别放于两坐标上，使构件自适应生成；
步骤2：算量计算：基于SAAS对BIM模型工程量数据进行自动识别、解析，按工程量计量规则对工程量相关信息进行识别和分析，依据清单子目生成原则，对工程量计量单元进行自动划分，融合模型编码规则，完成计量单元与模型编码的映射，实现工程量清单的自动编制；
步骤3：计量支付：通过关联BIM模型与工程量清单，对工程量清单进行多维度的动态管理，实现施工阶段中间计量单基于BIM模型的自动编制、申报、审核、批复的环节信息多方共享的透明流程闭环，实现变更计量工程量清单基于BIM模型的自动更新。
2.根据权利要求1所述的公路造价计算方法，其特征在于，所述步骤1包括如下具体步骤：
步骤1.1：建立 BIM 模型构件属性，赋予不同结构部位让计算机能够识别和提取工程量的特定信息，让计算机能够识别和提取工程量，计算机通过事先设置的各结构部位工程量计量规则分类计算工程量，并通过子目号按项目或标段汇总；
步骤1.2：模型的分类及编码：
模型的分类方法应采用混合分类法；分类代码在建筑行业规定的分类和编码标准中规定的分类表代码之后拓展，信息模型中的信息按成果、过程、资源、属性方面进行分类；单个分类表内的分类按层级依次分为一级类目、二级类目和三级类目。
3.根据权利要求1所述的公路造价计算方法，其特征在于，所述线位算法的编写包括交点法与线元法：
所述交点法是以路线当中的交点为基准，计算线位上点坐标的方法；
所述线元法从线路的起点坐标开始，利用方位角、线型、线长的信息来进行计算出所需要的坐标的方法；
基于交点法与线元法，编写平面坐标计算程序，并在平面计算的基础上添加纵断面数据，获取最终的三维坐标。
4.根据权利要求1所述的公路造价计算方法，其特征在于，所述步骤2包括如下具体步骤：
步骤2.1：设计工程划分模块：
通过对路基、路面、桥梁、涵洞、隧道各专业从单位工程到构件的分解与批量添加，实现各专业工程实体的快速划分；
步骤2.2：设计规则设置模块：
系统默认配备公路工程规定的工程量清单计量规则中的对各清单子目的计量规则，解析模型后可对计算规则不做更改直接计算，系统将以默认计算规则对模型工程量进行计算，同时根据各地方计量规则要求，调整计算公式，确定该类构件的计量属性及计量工程量的取值；
步骤2.3：设计工程量计算模块；
步骤2.4：设计清单管理模块：
工程量统计汇总模型算量的工程量数据，分明细和汇总两种方式统计，自动按单位工程分别展示，可导出工程量清单明细、工程量清单汇总和当前页工程量数据。
5.根据权利要求1所述的公路造价计算方法，其特征在于，所述步骤3包括如下具体步骤：
步骤3.1：基于WebGL对BIM模型进行切分；
在建模时不过多进行模型拆分，利用基于WebGL的图形引擎功能，根据用户输入的数据自动进行模型的切分；
步骤3.2：开发基于BIM的计量管理系统：
采用B/S架构的开发模式，利用BIM模型提取实际清单工程量，通过施工单位的上报、监理单位的审核、业主单位的批复的计量数据分级签署，实现合同概况、工程量清单、工程计量、支付报表、计量台账和BIM计量进度展示功能；
步骤3.3：系统功能设计：
首先按照合同支付要求进行支付基础信息录入；
按照业主规定的计量管理办法，进行计量流程、计量报表册的配置，各标段按照统一的流程、统一的报表进行上报；
整理中标清单并导入系统，作为基础数据来源；
通过零号清单计量单元一到六，通过与BIM构件编码关联，完成构件的计量状态与BIM模型关联，最终实现BIM模型实时查看计量相关信息；
通过前期准备的中标清单和零号清单，从系统直接查看项目所有的工程数量信息，计量时只需要增加相应的分部分项施工部位，根据实际完成情况填写工程数量，即完成计量的录入工作，系统自动计算汇总出相应的支付报表；
利用BIM模型，进行施工单位计量快速上报，实现计量支付与进度管理的关联操作，快速筛选出目前需要计量的单元；
通过BIM模型查询展示每期计量部位、工程量以及汇总的各级清单；
引用零号清单工程部位，进行变更明细下发，对变更金额的计量执行情况进行实时汇总，支持与BIM模型、计量支付模块相关联。
6.根据权利要求5所述的公路造价计算方法，其特征在于，所述步骤3.2基于BIM的计量管理系统包括基本信息模块、计量支付模块、计量报表模块、业务设置模块；
所述基本信息模块包括：中标清单、零号清单、清单比对、材料类型维护和材料调差参数；
所述计量支付模块包括：计量期、动员预付款、中间计量、其他款项计量、计量资料、中期支付报表、变更令和计量审批；
所述计量报表模块包括：中期支付台账和BIM计量台账；
所述业务设置模块包括：报表管理、中期支付模块、合同设置、实际支付项目、计量数量设置、流程设计的功能。
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