CN115168975A - 一种基于bim技术的路面平整度质量控制方法及装置 - Google Patents

一种基于bim技术的路面平整度质量控制方法及装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种基于BIM技术的路面平整度质量控制方法及装置，方法包括：构建标准路面BIM模型，所述标准路面是指符合设计要求的路面；获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，根据所述三维坐标数据构建待测路面BIM模型，所述待测路面是指施工完成的路段的路面；将待测路面BIM模型与所述标准路面BIM模型进行碰撞测试，获得路面平整度质量报告；根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案。

Description

一种基于BIM技术的路面平整度质量控制方法及装置
技术领域
本申请涉及道路施工技术领域，尤其涉及一种基于BIM技术的路面平整度质量控制方法及装置。
背景技术
目前，路面铺筑工程现场对于面层厚度及平整度的检查仍以人工试验方式为主，按现行于1996年发布的《沥青路面施工及验收规范 GB50092-96》进行，检查数据量与质的要求较低，统计方式简陋，这无疑对保障工程质量造成了一定风险。
发明内容
本说明书实施例提供一种基于BIM技术的路面平整度质量控制方法及装置，用以解决现有技术中对施工路面的厚度和平整度质量控制效率较低的问题。
为此，本说明书提供如下方案：
第一方面，本说明书实施例提供一种基于BIM技术的路面平整度质量控制方法，方法包括：
构建标准路面BIM模型，所述标准路面是指符合设计要求的路面；
获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，根据所述三维坐标数据构建待测路面BIM模型，所述待测路面是指施工完成的路段的路面；
将待测路面BIM模型与所述标准路面BIM模型进行碰撞测试，获得路面平整度质量报告；
根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案。
进一步的，所述构建标准路面BIM模型，包括：
以道路铺设起点中心线为原点、路面宽度方向为X轴、道路前进方向为Y轴、以及道路铺设厚度方向为Z轴建立坐标系；
获取符合规范要求的至少四个标准点的坐标；
根据四个所述标准点的坐标构建标准路面BIM模型。
进一步的，按均匀法沿道路行车方向，获取Y轴两侧符合规范要求的至少四个标准点的坐标。
进一步的，获取符合规范要求的至少四个标准点的坐标，包括：
获得四个所述标准点的厚度数据的平均值；
若平均值满足预设要求，则四个所述标准点为符合规范的有效标准点。
进一步的，根据下列表达式获得路面厚度：
Figure 575466DEST_PATH_IMAGE001
其中，Zd为代表路面厚度值，
Figure 961448DEST_PATH_IMAGE002
为标准点厚度的平均值，SZ为标准点厚度的标准差，N为标准点数量，t为随自由度和置信水平变化的系数。
进一步的，根据四个所述标准点的坐标构建标准路面BIM模型，包括：
将平均值作为铺设后路面高程Z0；
将Y轴两侧的标准点分别连线，形成两条直线；
根据两条直线绘制平面，形成标准面BIM模型。
进一步的，以道路铺设起点中心线为原点、路面宽度方向为X轴、道路前进方向为Y轴、以及道路铺设厚度方向为Z轴建立坐标系；
获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，包括：
获取处于Y轴上至少三个所述待测点的三维坐标数据；或
分别获取Y轴两侧且沿Y轴方向的两条检测线上的至少三个所述待测点；或
分别获取沿Y轴方向的三条检测线上的至少三个所述待测点的三维坐标数据。
进一步的，根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案，包括：
若所述待测路面BIM模型发生碰撞，则获取碰撞位置；
获取碰撞位置的实际三维坐标数据，将碰撞位置的实际三维坐标数据输入所述待测路面BIM模型，获得新待测路面BIM模型；
再次对新待测路面BIM模型进行碰撞测试；
若再次发生碰撞，则对碰撞位置进行路面修补；
对修补后的路面重复获取碰撞位置的实际三维坐标数据至若再次发生碰撞，则对碰撞位置进行路面修补的步骤，直至无碰撞发生。
第二方面，本说明书实施例还提供一种基于BIM技术的路面厚度及平整度质量控制装置，实现第一方面任一所述方法，装置包括：
模型构建模块，构建标准路面BIM模型，所述标准路面是指符合设计要求的路面；和，获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，根据所述三维坐标数据构建待测路面BIM模型，所述待测路面是指施工完成的路段的路面；
质量报告生成模块，用于将待测路面BIM模型与所述标准路面BIM模型进行碰撞测试，获得路面平整度质量报告；
方案生成模块，用于根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案。
第三方面，本说明书实施例还提供一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任一所述的方法。
本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：本发明通过BIM参数化建模技术，提供了路面厚度及平整度检查数据数字化使用途径，实现了路面BIM模型的快速创建，满足了路面厚度及平整度的实时检查要求；以无发生碰撞结果作为路面厚度及平整度的施工质量标准，相较于现行依靠数量有限且各自独立的标准点结果的质量判断方法，检查覆盖更广，降低了质量安全风险；能够将路面厚度及平整度的检修信息集成于BIM模型，可后续提供模型、数据供验收或作他用，有利于与其他专业或部门的交流协作，实用性强，应用价值高。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本说明书实施例提供的方法流程示意图；
图2为本说明书实施例提供的标准路面BIM模型示意图；
图3为本说明书实施例提供的待测路面BIM模型示意图；
图4为本说明书实施例提供的装置结构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。
本说明书实施例提供一种基于BIM技术的路面平整度质量控制方法，请参阅图1所示，方法包括以下步骤：
101、构建标准路面BIM模型，所述标准路面是指符合设计要求的路面；
在具体实施中，所述构建标准路面BIM模型，包括但不限于，以道路铺设起点中心线为原点、路面宽度方向为X轴、道路前进方向为Y轴、以及道路铺设厚度方向为Z轴建立坐标系；获取符合规范要求的至少四个标准点的坐标；根据四个所述标准点的坐标构建标准路面BIM模型。
具体的，例如，以单层路面铺设工程为例，（根据道路线形设计信息，包括道路中心线的水平投影形态和道路中心线在其竖向剖面上的投影形态，确定）待检测路段的路线为直线，长度30 m，坡度为0，设计路面铺设宽度为12 m，面层设计厚度为110 mm。
为参数化绘制BIM模型，建立坐标系，原点O为道路铺设起点中心线位置，X方向路面宽度方向，Y方向为道路铺设前进方向，Z方向为道路铺设厚度方向设置道路铺设起点处平整场地标高为0，路面铺设完成后，按均匀法沿道路行车方向确定4个面层厚度测点位置，其（x, y）坐标分别为（1.5,6），（-1.5,12），（4.5,18），（-4.5,24），采用钻芯法对各测点进行厚度检测，结果分别为114.0 mm，108.5 mm，117.0 mm，110.5 mm。
按规范要求按下式计算，
Figure 819814DEST_PATH_IMAGE003
，N=4，Sz=3.26mm，取t=1.46，得到路面厚度检测结果在107.7~117.3 mm内视为有效值，可知4个测点结果均有效。进一步，按规范取t=1.177计算得到厚度代表值Zd= 108.7 mm，按标准“路面厚度代表值与标准值间的差值小于4mm”，由110-108.7=1.3 ＜4 mm，可知面层厚度质量要求达标。
Figure 683865DEST_PATH_IMAGE004
Zd为代表值，
Figure 91712DEST_PATH_IMAGE002
为平均值，SZ为标准点厚度的标准差，N为标准点数量，t为随自由度和置信水平变化的系数。
将测值的平均值112.5 mm作为铺设后路面高程Z0。使用（x, y, z）坐标分别为（6,0，0.1125），（-6,0,0.1125），（-6,30,0.1125），（-6,30,0.1125）4个点，采用Dynamo软件的Line. ByStartPointEndPoint节点绘制2条直线，后使用PolySurface. Byloft节点绘制平面，作为标准路面BIM模型A，如图2所示。
应当理解的，上述列举的具体内容，仅仅用于示例性说，不应当对本申请造成任何的限定。
103获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，根据所述三维坐标数据构建待测路面BIM模型，所述待测路面是指施工完成的路段的路面；
在具体实施中，获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，包括但不限于，获取处于Y轴上至少三个所述待测点的三维坐标数据；或分别获取Y轴两侧且沿Y轴方向的两条检测线上的至少三个所述待测点；或分别获取至少沿Y轴方向的三条检测线上的至少三个所述待测点的三维坐标数据。
在具体实施中，例如，在道路中心线及道路两侧共布置3条纵向路面平整度检测路线，采用连续式平整度仪检测，间隔3m布置测点，测得相对高程结果D，按Z=D+Z0计算得到路面测点的三维坐标，如下表。
Figure 383016DEST_PATH_IMAGE006
使用表中各条线路11个点的（x, y, z）坐标，采用Dynamo软件的Line.ByStartPointEndPoint节点绘制3条曲线，后使用PolySurface. Byloft节点绘制平面，即为路面BIM模型B，如图3所示。
105、将待测路面BIM模型与所述标准路面BIM模型进行碰撞测试，获得路面平整度质量报告；
在具体实施中，根据平整度质量控制标准为最大间隙 ≤ 5mm 且 标准差≤ 2mm，设定控制路面起伏的平均值为3.0 mm，即
Figure 227213DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 19589DEST_PATH_IMAGE008
，取
Figure 157309DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 494881DEST_PATH_IMAGE010
，按以下流程计算碰撞检测公差值
Figure 452473DEST_PATH_IMAGE011
。
Figure DEST_PATH_IMAGE012
选择路面BIM模型A和B为对象进行碰撞检测，碰撞类型设置为“硬碰撞”，将公差值设为3.37 mm，检查结果无碰撞，表明该面层铺设厚度达到标准要求。
如有相关施工信息需要记录，采用Dynamo软件的Parameter.CreateProjectParameter节点设置相应名称，采用Parameter. SetValue节点输入对应内容至BIM模型。
107、根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案。
在具体实施中，若所述待测路面BIM模型发生碰撞，则获取碰撞位置；获取碰撞位置的实际三维坐标数据，将碰撞位置的实际三维坐标数据输入所述待测路面BIM模型，获得新待测路面BIM模型；再次对新待测路面BIM模型进行碰撞测试；若再次发生碰撞，则对碰撞位置进行路面修补；对修补后的路面重复上述的步骤，直至无碰撞发生。
本实施例能够通过BIM参数化建模技术，提供了路面厚度及平整度检查数据数字化使用途径，实现了路面BIM模型的快速创建，满足了路面厚度及平整度的实时检查要求；以无发生碰撞结果作为路面厚度及平整度的施工质量标准，相较于现行依靠数量有限且各自独立的标准点结果的质量判断方法，检查覆盖更广，降低了质量安全风险；将路面厚度及平整度的检修信息集成于BIM模型，可后续提供模型、数据供验收或作他用，有利于与其他专业或部门的交流协作，实用性强，应用价值高。
本说明书实施例还提供一种基于BIM技术的路面平整度质量控制装置，实现第一方面任一所述方法，请参阅图4所示，装置包括：
模型构建模块21，构建标准路面BIM模型，所述标准路面是指符合设计要求的路面；和，获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，根据所述三维坐标数据构建待测路面BIM模型，所述待测路面是指施工完成的路段的路面；
质量报告生成模块22，用于将待测路面BIM模型与所述标准路面BIM模型进行碰撞测试，获得路面平整度质量报告；
方案生成模块23，用于根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
因此，本申请还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请中任一实施例所述的方法。
进一步地，本申请还提出一种电子设备，包括存储器，处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本申请任一实施例所述的方法。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器 (CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器 (RAM) 和/或非易失性内存等形式，如只读存储器 (ROM) 或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存 (PRAM)、静态随机存取存储器 (SRAM)、动态随机存取存储器 (DRAM)、其他类型的随机存取存储器 (RAM)、只读存储器 (ROM)、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘 (DVD) 或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体 (transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于BIM技术的路面平整度质量控制方法，其特征在于，方法包括：
构建标准路面BIM模型，所述标准路面是指符合设计要求的路面；
获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，根据所述三维坐标数据构建待测路面BIM模型，所述待测路面是指施工完成的路段的路面；
将待测路面BIM模型与所述标准路面BIM模型进行碰撞测试，获得路面平整度质量报告；
根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建标准路面BIM模型，包括：
以道路铺设起点中心线为原点、路面宽度方向为X轴、道路前进方向为Y轴、以及道路铺设厚度方向为Z轴建立坐标系；
获取符合规范要求的至少四个标准点的坐标；
根据四个所述标准点的坐标构建标准路面BIM模型。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按均匀法沿道路行车方向，获取Y轴两侧符合规范要求的至少四个标准点的坐标。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，获取符合规范要求的至少四个标准点的坐标，包括：
获得四个所述标准点的厚度数据的平均值；
若平均值满足预设要求，则四个所述标准点为符合规范的有效标准点。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据下列表达式获得路面厚度：
Figure 404186DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
为代表路面厚度值，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为标准点厚度的平均值，Sz为标准点厚度的标准差，N为标准点数量，t为随自由度和置信水平变化的系数。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，根据四个所述标准点的坐标构建标准路面BIM模型，包括：
将平均值作为铺设后路面高程Z0；
将Y轴两侧的标准点分别连线，形成两条直线；
根据两条直线绘制平面，形成标准面BIM模型。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，包括：
以道路铺设起点中心线为原点、路面宽度方向为X轴、道路前进方向为Y轴、以及道路铺设厚度方向为Z轴建立坐标系；
获取处于Y轴上至少三个所述待测点的三维坐标数据；或
分别获取Y轴两侧且沿Y轴方向的两条检测线上的至少三个所述待测点的三维坐标数据；或
分别获取沿Y轴方向的三条检测线上的至少三个所述待测点的三维坐标数据。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案，包括：
若所述待测路面BIM模型发生碰撞，则获取碰撞位置；
获取碰撞位置的实际三维坐标数据，将碰撞位置的实际三维坐标数据输入所述待测路面BIM模型，获得新待测路面BIM模型；
再次对新待测路面BIM模型进行碰撞测试；
若再次发生碰撞，则对碰撞位置进行路面修补；
对修补后的路面重复获取碰撞位置的实际三维坐标数据至若再次发生碰撞，则对碰撞位置进行路面修补的步骤，直至无碰撞发生。
9.一种基于BIM技术的路面平整度质量控制装置，用于实现权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，装置包括：
模型构建模块，构建标准路面BIM模型，所述标准路面是指符合设计要求的路面；和，获取待测路面上的至少三个待测点的三维坐标数据，根据所述三维坐标数据构建待测路面BIM模型，所述待测路面是指施工完成的路段的路面；
质量报告生成模块，用于将待测路面BIM模型与所述标准路面BIM模型进行碰撞测试，获得路面平整度质量报告；
方案生成模块，用于根据所述路面平整度质量报告，生成施工指导方案。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
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