CN115795603A - 一种基于bim与gis相结合的岩土工程应用分析系统 - Google Patents
一种基于bim与gis相结合的岩土工程应用分析系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115795603A CN115795603A CN202211439052.XA CN202211439052A CN115795603A CN 115795603 A CN115795603 A CN 115795603A CN 202211439052 A CN202211439052 A CN 202211439052A CN 115795603 A CN115795603 A CN 115795603A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- model
- pile
- analysis
- unit
- pile foundation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，涉及地理信息技术领域，其特征在于该系统包括：数据集成模块、模型精细化呈现模块、评价分析模块和属性数据建模模块，各个模块之间进行有序连接，数据集成模块对多源异构的各类数据进行集成展示；评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析；属性数据建模模块根据建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出。优点：系统实现以“BIM+GIS”集成技术为基础，以多源异构数据可视化集成、定量化分析、协同化应用为目标，形成集地上、地表、地下岩土工程多源数据的三维可视化集成展示。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息技术领域，具体的说是“BIM+GIS”集成技术为基础，以多源异构数据可视化集成、定量化分析、协同化应用为目标，形成集地上、地表、地下岩土工程多源数据的三维可视化集成展示、岩土工程定量化分析评价和勘察设计多专业跨阶段协同化应用于一体的应用系统，有利于提高勘察设计企业在岩土工程多专业一体化领域技术咨询的数字化水平的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统。
背景技术
随着IT技术和产业的迅速发展，地理信息系统(GIS)以它显著的特点和日益强大的功能广泛地深入到各行各业，并在其中发挥着越来越重大的作用。与此同时，这些应用反过来又对GIS提出了更多、更高的要求。人们生活在一个真实的三维空间内，很多实际现象依靠现有的2D GIS得不到很好的解决，如城市规划中立交桥及建筑物的设计及景观模拟；地下铁路、商场、停车场及其它服务设施的数据管理及图形显示；电力、通讯设施的合理布局与规划；房产部门中楼房住宅的消防、供电、供水、供气、报警等设施的合理配置；城市地上、地下管网的合理分布、管理、查询及最佳路径的选择；航空飞行线路的规划与管理；地质、石油等领域的地层、断裂、地质构造体、油层、地下气、地下水等各种现象的描述及分析等等。这些都需要直观的真三维表示，传统的2D GIS已结不能满足人民的应用需求，它迫切需要向3D GIS转换。因此，3D GIS激起了研究人员的强烈兴趣。对3D GIS的研究已成为学术界关注的热点。
随着“数字地球”、“数字城市”等一系列概念的提出，有关三维城市模型的应用需求正迅速增加。地理信息的普遍服务如数字城市、虚拟地理环境等也对其三维表示提出了紧迫的要求，而对地观测技术和计算机技术特别是分辨率遥感技术和计算机图形图像处理技术的进步为此提供了多种显示途径。地理信息的三维表示具有以下显著的特征：
三维表示能够给与用户更加直观的空间高程信息，而传统的二维表示反映的都是空间物体的平面位置，其高程信息只是作为一个属性值而存在，并不能被直观地反映出来。
以更加直观和逼真的方式指出空间目标种类及数量和质量特征以及对象的空间位置和现象的时空分布，所以三维表示具有完整的时空定位特征。
与之对应，数码城市是关于城市的一种逼真的三维数字表示，使人们可以探察汇集关于城市的自然和人文信息，并与之互动。在摄影测量界，数码城市大多数情况下指三维城市模型，它不仅呈现三维城市模型，而且还提供具有相片直观的表面描述如逼真的材质和纹理特征以及相关的属性信息，满足数码城市需要的GIS被称为“数码城市GIS”。与三维可视化和虚拟显示技术相比，实用化的真三维GIS的研究进展则缓慢很多，其理论与技术都还不成熟。因此，不像一般意义的真三维GIS，数码城市GIS现阶段还只是真三维GIS一种特殊的原型系统，根据大多数的应用需求在许多方面进行了简化，比如采用外包围表面模型代替实体几何模型和淡化了复杂的空间拓扑关系等，不论现实世界如何映射到空间数据库，更强调GIS以一种稳健有效的方式提供三维能力。
但是目前的三维GIS系统存在若干关键技术问题，如将BIM与GIS有效地进行结合后再以多源异构数据进行可视化集成、定量化分析、协同化应用和数字化管理，形成集地上、地表、地下岩土工程多源数据的三维可视化集成展示、岩土工程定量化分析评价、勘察设计多专业跨阶段协同化应用和数据成果数字化交付与管理功能于一体的应用系统，有利于提高勘察设计企业在岩土工程多专业一体化领域技术咨询的数字化水平，有利于提高政府和行业对城市地下空间开发、建设与运维的管理水平。通过对多来源、多专业、多类型的岩土工程BIM数据和地理信息数据进行轻量化处理整合，获得空间数据库标准格式的BIM轻量化模型，并与对应属性信息进行关联挂接，得到数据完整的各专业BIM轻量化模型，对多源异构数据进行可视化集成，为岩土工程定量化分析、协同化应用和数字化统一管理提供数据基础。基于轻量化的工程地质模型，通过虚拟布桩子模块虚拟生成桩基础模型，桩基础模型与工程地质模型进行碰撞分析检查，获得相关碰撞信息和属性信息，进而对桩基础模型进行桩基承载力分析、沉降变形分析，获得定量化分析评价结果，同时将产生的定量化分析数据进行存储并进行可视化展示，为岩土勘察设计人员提供定量化的精准数据支撑，有利于提高勘察设计方案的科学性、针对性、合理性。基于轻量化的工程地质模型，导入设计单位已设计完成的桩基础模型、基坑模型，进行相应碰撞检查和定量化分析，通过桩基优化单元模块，进一步复核设计成果的可靠度，形成可优化的建议，反馈有价值的数据，有利于勘察与设计跨阶段协同工作，有利于降低工程潜在风险，提高工程勘察设计成果的可靠度。将岩土工程勘察设计成果和相关分析评价结果进行数字化交付和统一管理，进而对各类成果数字化归档并形成企业数据资产，对工程项目的建设单位、设计单位和施工单位提供各类岩土工程数据成果发布、展示、应用和交付服务，为项目参加各方提供岩土工程数据可视化浏览、分析和查询的平台，进一步提升岩土工程勘察设计企业数字化管理和服务水平；从而实现智慧城市概念的推广与应用。
发明内容
为了克服现有技术方案的弊端，实现以“BIM+GIS”集成技术为基础，以多源异构数据可视化集成、定量化分析、协同化应用为目标，形成集地上、地表、地下岩土工程多源数据的三维可视化集成展示、岩土工程定量化分析评价和勘察设计多专业跨阶段协同化应用于一体的应用系统，有利于提高勘察设计企业在岩土工程多专业一体化领域技术咨询的数字化水平。通过对多来源、多专业、多类型的岩土工程BIM数据和地理信息数据进行轻量化处理整合，获得空间数据库标准格式的BIM轻量化模型，并与对应属性信息进行关联挂接，得到数据完整的各专业BIM轻量化模型，对多源异构数据进行可视化集成，为岩土工程定量化分析和协同化应用提供数据基础。基于轻量化的工程地质模型，通过虚拟布桩子模块虚拟生成桩基础模型，桩基础模型与工程地质模型进行碰撞分析检查，获得相关碰撞信息和属性信息，进而对桩基础模型进行桩基承载力分析、沉降变形分析，获得定量化分析评价结果，同时将产生的定量化分析数据进行存储并进行可视化展示，为岩土勘察设计人员提供定量化的精准数据支撑，有利于提高勘察设计方案的科学性、针对性、合理性。基于轻量化的工程地质模型，导入设计单位已设计完成的桩基础模型、基坑模型，进行相应碰撞检查和定量化分析，通过桩数据优化单元模块，进一步复核设计成果的可靠度，形成可优化的建议；通过不利剖面分析子模块，对基坑地质模型垂直剖面土压力值进行分析，分析出不利剖面；有利于勘察与设计跨阶段协同工作，有利于降低工程潜在风险，提高工程勘察设计成果的可靠度。基于岩土工程定量化分析结果数据和模型分布空间位置，结果多种拟合方法进行建模，建模结果以等值线和等值面的方式在三维场景中进行渲染展示，有利于提高岩土工程定量化分析结果数据的可视化水平，为岩土勘察设计人员提供直观参考。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，该系统包括：数据集成模块、模型精细化呈现模块、评价分析模块和属性数据建模模块构成，各个模块之间进行有序连接，其中：数据集成模块对多源异构的各类数据进行集成展示；对各类岩土工程勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理、将属性数据进行编辑录入、对模型进行贴图处理；模型精细化呈现模块根据标尺、标注配置对工程地质模型进行标尺分析、标注分析，分析结果在三维场景中进行渲染展示；根据精细化展示效果配置对三维场景中工程地质模型进行分析和精细化展示；评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析，对桩基础模型的承载力和沉降变形进行定量化计算；对工程地质模型图层进行开挖分析，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；将基坑边界分为若干段，计算每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值，根据限定条件查找不利基坑剖面；在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；属性数据建模模块根据建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述数据集成模块包括多源异构数据可视化集成子模块、BIM轻量化子模块、属性数据编辑子模块和模型贴图处理子模块；其中，
所述多源异构数据可视化集成子模块：以三维GIS技术为基础，对多种来源、多个专业、不同数据格式的岩土工程勘察设计信息模型数据、地上三维实景数据、倾斜摄影数据、地下三维管线数据、正射影像数据、二维矢量数据进行集成展示；BIM轻量化子模块：对各类岩土勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理，对BIM模型进行实例化处理，优化模型三角网，获得空间数据库标准格式的轻量化BIM模型；属性数据编辑子模块：对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑，对属性信息进行批量录入；模型贴图处理子模块：对岩土勘察设计信息模型进行贴图处理，对需要贴图的模型图层进行选取，将模型图层中的模型要素按配置的属性字段进行分类，根据分类为每一类模型要素设置图片路径，设置贴图参数后进行处理，获得具有贴图的完整岩土勘察设计信息模型。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述属性数据编辑子模块对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑，对属性信息进行批量录入；属性数据编辑子模块包括：字段编辑单元和属性录入单元；其中：
所述字段编辑单元：对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑、管理；所述属性录入单元：对岩土勘察设计信息模型图层的属性信息进行批量录入。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述模型精细化呈现模块：根据标尺、标注配置对工程地质模型进行标尺分析、标注分析，分析结果在三维场景中进行渲染展示；根据精细化展示效果配置对三维场景中工程地质模型进行分析和精细化展示；所述模型精细化呈现模块包括：标尺标注子模块、精细化展示子模块；其中：
所述标尺标注子模块：对标尺标注渲染样式、标注字段进行配置；对工程地质模型进行标尺标注分析，分析结果在三维场景中渲染展示；标尺标注分析结果可转化为指定格式；精细化展示子模块：对三维场景中工程地质模型精细化展示效果进行配置，根据配置项在三维场景中对工程地质模型进行分析展示。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述标尺标注子模块：对标尺标注渲染样式、标注字段进行配置；对工程地质模型进行标尺标注分析，分析结果在三维场景中渲染展示；标尺标注分析结果可转化为指定格式；所述标尺标注子模块包括：标尺配置单元、地层标尺单元、标注配置单元、地层标注单元；其中：
所述标尺配置单元：对地层标尺单元的三维场景中分析渲染的标尺样式进行配置；所述地层标尺单元：通过在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层的垂直高度；标注配置单元：对地层标注单元的三维场景中分析渲染的标注样式和标注字段进行配置；地层标注单元：通过在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层当前配置的属性信息。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述精细化展示子模块：对三维场景中工程地质模型精细化展示效果进行配置，根据配置项在三维场景中对工程地质模型进行分析展示；精细化展示子模块：包括：展示配置单元和结果展示单元；
其中：所述展示配置单元：对三维场景中工程地质模型精细化进行层级分离式、消隐式配置选择，当判定选择层级分离式时，对地层层间距进行设定，动画效果进行选取，当判定选择消隐式时，对需要消失隐藏的地层模型进行操作；所述结果展示单元：在三维场景中，根据展示配置单元中设定的配置项进行工程地质模型精细化展示。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析，对桩基础模型的承载力和沉降变形进行定量化计算；对工程地质模型图层进行开挖分析，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；将基坑边界分为若干段，计算每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值，根据限定条件查找不利基坑剖面；在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；所述评价分析模块包括：桩基评价分析子模块、基坑开挖子模块、不利剖面分析子模块和模型剖切子模块；
所述桩基评价分析子模块：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；对三维场景中的工程地质模型图层和桩基础模型图层进行碰撞分析、承载力分析、沉降变形分析，分析结果保存至数据库并进行管理，对已有桩基础模型图层进行碰撞分析并根据指定规则形成桩基础模型数据优化报告；
所述基坑开挖子模块：在三维场景中根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行基坑开挖分析；通过设置相关参数，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；
所述不利剖面分析子模块：根据设置将基坑边界分为若干段，对每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值进行计算，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；
所述模型剖切子模块：在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述桩基评价分析子模块根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；对三维场景中的工程地质模型图层和桩基础模型图层进行碰撞分析、承载力分析、沉降变形分析，分析结果保存至数据库并进行管理，对已有桩基础模型图层进行碰撞分析并根据指定规则形成桩基础模型数据优化报告；所述桩基评价分析子模块包括：虚拟布桩单元、桩土碰撞分析单元、桩基承载力分析单元、桩基沉降变形分析单元、桩数据优化单元和桩基工程管理单元；
其中，所述虚拟布桩单元：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；包括：点击布桩单元和规则布桩单元；
所述桩土碰撞分析单元：对预分析的桩基础模型图层与工程地质模型图层进行选取，对选取后的桩基础模型图层中的每个桩基础模型与工程地质模型图层中相交的地层模型进行碰撞分析，赋予每个桩基础模型唯一值编号且该编号对应各个相交的地层模型描述数据，在数据库中保存分析结果，且分析结果输出为文本格式、图片格式、数值格式、图表格式中的一种及多种形式组合；
所述桩基承载力分析单元：对桩土碰撞分析单元的分析结果进行选取，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的承载力结果，其运算公式为：
Quk＝upΣqsikli+qpkAp
式中：qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk——极限端阻力标准值；
Ap——桩底端横截面面积；
up——桩身周长；
li——桩穿越第i层土的厚度
其各个桩基础模型的承载力结果保存至数据库中，待数据传输；将各个桩基础模型的承载力结果标注至三维场景中的桩基础模型；
所述桩基沉降变形分析单元：对桩土碰撞分析单元的分析结果、桩基础模型图层、工程地质模型图层进行选取，对桩基沉降参数进行配置，在配置过程中选择指定配置时，对该配置输入对应参数，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的沉降变形结果，获得桩基最终计算沉降量，其运算公式群组为：
首先计算第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力：
式中：σzs,k——第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力(kPa)01s1,k,1s2,k——应力影响系数；
Q——相应于作用的准永久组合时，轴心坚向力作用下单桩的附加荷载(kN)，由桩端阻力Qp和桩侧摩阻力Qs共同承担，且Qp＝αQ，α是桩端阻力比；桩的端阻力假定为集中力，桩侧摩阻力可假定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成，其值分别为βQ和(1-α-β)Q，计算时摩擦桩可取β＝0；
再计算第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力：
式中：σzp,k——第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力(kPa)；
l——桩长(m)；
1p,k——应力影响系数；
基于桩的侧摩阻力和端阻力产生的应力，将各根桩在该点所产生的附加应力逐根叠加，进而计算地基中的某点的竖向附加应力值：
计算最终沉降量采用单向压缩分层总和法计算；
式中：S——桩基最终计算沉降量，(mm)；
m——桩端平面以下压缩层范围内土层总数；
Esj，i——桩端平面下第j层土第i个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压
缩模量(MPa)；
nj——桩端平面下第j层土的计算分层数；
Δhj，i——桩端平面下第j层土的第i个分层厚度，(m)；
σj,i——桩端平面下第j层土第i个分层的竖向附加应力(kPa)；
Ψp——桩基沉降计算经验系数；
桩数据优化单元：根据工程地质模型图层对已设计完成的桩基础模型进行碰撞分析获得各个桩基的单桩承载力，根据指定规则进行筛选并在三维场景中进行差异化展示，结合桩基荷载、桩基承载力和桩基变形多种因素，形成桩基数据优化报告并导出；
所述桩基工程管理单元：对桩基工程信息进行创建、修改、删除；对桩土碰撞分析单元分析结果、桩基承载力分析单元分析结果、桩基沉降变形分析单元分析结果、桩数据优化单元分析结果进行调取、查看、导出。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述虚拟布桩单元：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；虚拟布桩单元包括：点击布桩单元和规则布桩单元；
其中，所述点击布桩子单元：对三维场景中的工程地质模型图层进行点击虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，在三维场景中选取布桩位置后自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中；
所述规则布桩子单元：对三维场景中的工程地质模型图层进行规则虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，按照指定规则设置桩基排列参数，桩基排列参数包括行间距、列间距、行数、列数、旋转角度；在三维场景中绘制布桩范围后进行点位预览，根据三维场景中渲染出的预览点位进行虚拟布桩，自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述基坑开挖子模块：在三维场景中根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行基坑开挖分析；通过设置相关参数，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；基坑开挖子模块包括：开挖单元和工期进度模拟单元；
其中，所述开挖单元：根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行开挖分析获得地质模型、基坑地质模型为开挖结果；所述开挖单元包括绘制范围开挖子单元和基坑模型开挖子单元；其中，所述绘制范围开挖子单元：在三维场景中工程地质模型表面绘制开挖范围，并对开挖深度进行设置，依据开挖范围和开挖深度形成的体模型对工程地质模型进行开挖分析，形成开挖结果；从属：开挖结果包括开挖地质模型、基坑地质模型；
所述基坑模型开挖子单元：选取被挖土体模型图层和工程地质模型图层，对被挖土体模型图层与工程地质模型图层相交处进行开挖分析，形成开挖结果；从属：开挖结果包括开挖地质模型、基坑地质模型；
所述工期进度模拟单元：在三维场景中通过设置一个以上开挖体模型，按照开挖顺序进行批量开挖分析，形成工期进度模型；根据工期进度模型结果和施工顺序以及相关参数对工程施工进度进行动画模拟展示；所述工期进度模拟单元包括：工期进度模型制作单元和工期进度动画展示单元；
所述工期进度模型制作子单元：在三维场景中工程地质模型表面绘制一个以上开挖范围，赋予各个开挖范围唯一编号，依据编号分别设定其开挖深度和开挖顺序，根据开挖深度和开挖范围形成的体模型按照开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；根据需求设置被挖土模型数量，赋予各个被挖土模型唯一编号，依据编号设定开挖顺序，根据开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；
所述工期进度动画展示子单元：根据工期进度模型制作单元生成的开挖结果按照其开挖顺序通过参数设置进行动画展示；其参数设置包括：间隔时间、消隐方式、消隐时间、是否循环播放。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述不利剖面分析子模块：根据设置将基坑边界分为若干段，对每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值进行计算，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；所述不利剖面分析子模块包括：基坑边界分段配置单元、基坑剖面土压力计算单元和不利剖面搜索单元；其中：
所述基坑边界分段配置单元：在三维场景中工程地质模型表面，根据基坑边界周长和分段长度，将基坑边界虚拟分为若干段，根据每一段边界的中点和基坑高度生成虚拟基坑结构柱；
所述基坑剖面土压力计算单元：将基坑结构柱与相交的基坑剖面地层进行碰撞分析，根据碰撞分析结果数据进行运算获得基坑剖面的土压力结果。
所述不利剖面搜索单元：对各分段剖面的土压力结果进行比较，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述模型剖切子模块：在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；所述模型剖切子模块包括：关键点绘制单元、关键点连接单元、检查单元和分析展示单元；其中，
所述关键点绘制单元：在三维场景中工程地质模型图层表面依次选取关键点、输入关键点坐标值，读取各个关键点的坐标值信息，并根据当前地质模型数据的空间参考信息进行投影转换；
所述关键点连接单元：依据设定的图形格式和关键点点位顺序对关键点绘制子模块生成的关键点进行连接形成所需图形；
所述检查单元：根据图形格式和关键点信息检查图形是否合法，遍历各个关键点判断直线端点个数、多边形起始点和终止点是否相同、“井”字格图形直线是否相交；
所述分析展示单元：设置分析展示方式，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，生成分析结果，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，所述属性数据建模模块：根据建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出；所述属性数据建模模块包括属性数据建模参数配置子模块和属性数据建模展示导出子模块；其中；
所述属性数据建模参数配置子模块：根据需求选取岩土勘察设计信息模型图层的属性字段，设置建模参数；
所述属性数据建模展示导出子模块：根据所设定的建模参数进行拟合建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并可导出为图片和矢量格式。
一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其中，数据格式包括：MAX格式、RVT格式、DGN格式、OSGB格式、DEM格式、DOM格式、SHP格式；各类岩土勘察设计信息模型包括：工程地质模型、水文地质模型、基坑支护结构信息模型、桩基础模型；贴图参数包括：贴图高度，贴图宽度，贴图角度，贴图间隔；标尺样式包括：标尺线颜色、标尺线宽度、标尺刻度颜色、标尺刻度宽度、标尺文本颜色、标尺文本尺寸、标尺文本字体；标注样式包括：标注线颜色、标注线宽度、标注刻度颜色、标注刻度宽度、标注文本颜色、标注文本尺寸、标注文本字体；标注字段根据当前图层的属性进行配置，数量范围在一个及一个以上；字段间文本根据需求进行输入配置；动画效果包括：渐进分离呈现、直接分离呈现、弹出分离呈现；桩基沉降参数包括：侧阻力分布方式、桩基模量、土模增大系数、泊松比、桩端下分析深度；其中侧阻力分布方式包括三角形分布、矩形分布、集中分布；土模量增大系数包括1.0、1.5、2.0；设置被挖土模型数量范围在：1至99之间；图形格式包括：直线、多边形、圆形、“井”字格；分析展现方式包括：剖面展示、剖切展示；建模参数包括：插值方法、最小值、最大值、间距、插值系数、显示设置、渐变颜色；插值方法包括：普通克里金法、快速克里金法、反距离加权法、反距离和加权法；显示设置包括：等值线显示、等值面显示。
由此可见：
本发明实施例中的系统以“BIM+GIS”集成技术为基础，以多源异构数据可视化集成、定量化分析、协同化应用为目标，形成集地上、地表、地下岩土工程多源数据的三维可视化集成展示、岩土工程定量化分析评价和勘察设计多专业跨阶段协同化应用于一体的应用系统，有利于提高勘察设计企业在岩土工程多专业一体化领域技术咨询的数字化水平。通过对多来源、多专业、多类型的岩土工程BIM数据和地理信息数据进行轻量化处理整合，获得空间数据库标准格式的BIM轻量化模型，并与对应属性信息进行关联挂接，得到数据完整的各专业BIM轻量化模型，对多源异构数据进行可视化集成，为岩土工程定量化分析和协同化应用提供数据基础。基于轻量化的工程地质模型，通过虚拟布桩子模块虚拟生成桩基础模型，桩基础模型与工程地质模型进行碰撞分析检查，获得相关碰撞信息和属性信息，进而对桩基础模型进行桩基承载力分析、沉降变形分析，获得定量化分析评价结果，同时将产生的定量化分析数据进行存储并进行可视化展示，为岩土勘察设计人员提供定量化的精准数据支撑，有利于提高勘察设计方案的科学性、针对性、合理性。基于轻量化的工程地质模型，导入设计单位已设计完成的桩基础模型、基坑模型，进行相应碰撞检查和定量化分析，通过桩数据优化单元模块，进一步复核设计成果的可靠度，形成可优化的建议；通过不利剖面分析子模块，对基坑地质模型垂直剖面土压力值进行分析，分析出不利剖面；有利于勘察与设计跨阶段协同工作，有利于降低工程潜在风险，提高工程勘察设计成果的可靠度。基于岩土工程定量化分析结果数据和模型分布空间位置，结果多种拟合方法进行建模，建模结果以等值线和等值面的方式在三维场景中进行渲染展示，有利于提高岩土工程定量化分析结果数据的可视化水平，为岩土勘察设计人员提供直观参考。
附图说明
图1为本发明的实施例中提供的基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中的数据集成模块结构示意图；
图3为本发明实施例中的属性数据编辑子模块结构示意图；
图4为本发明实施例中的模型精细化呈现模块结构示意图；
图5为本发明实施例中的标尺标注子模块结构示意图；
图6为本发明实施例中的精细化展示子模块结构示意图；
图7为本发明实施例中的评价分析模块结构示意图；
图8为本发明实施例中的桩基评价分析子模块结构示意图；
图9为本发明实施例中的虚拟布桩单元结构示意图；
图10为本发明实施例中的基坑开挖子模块结构示意图；
图11为本发明实施例中的不利剖面分析子模块结构示意图；
图12为本发明实施例中的模型剖切子模块结构示意图；
图13为本发明实施例中的属性数据建模模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
图1为本实施例提供的基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统的结构示意图，如图1所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，该系统包括：数据集成模块、模型精细化呈现模块、评价分析模块和属性数据建模模块构成，各个模块之间进行有序连接，其中：数据集成模块对多源异构的各类数据进行集成展示；对各类岩土工程勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理、将属性数据进行编辑录入、对模型进行贴图处理；模型精细化呈现模块根据标尺、标注配置对工程地质模型进行标尺分析、标注分析，分析结果在三维场景中进行渲染展示；根据精细化展示效果配置对三维场景中工程地质模型进行分析和精细化展示；评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析，对桩基础模型的承载力和沉降变形进行定量化计算；对工程地质模型图层进行开挖分析，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；将基坑边界分为若干段，计算每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值，根据限定条件查找不利基坑剖面；在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；属性数据建模模块根据建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出。
如图2所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述数据集成模块包括多源异构数据可视化集成子模块、BIM轻量化子模块、属性数据编辑子模块和模型贴图处理子模块；其中，
所述多源异构数据可视化集成子模块：以三维GIS技术为基础，对多种来源、多个专业、不同数据格式的岩土工程勘察设计信息模型数据、地上三维实景数据、倾斜摄影数据、地下三维管线数据、正射影像数据、二维矢量数据进行集成展示；BIM轻量化子模块：对各类岩土勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理，对BIM模型进行实例化处理，优化模型三角网，获得空间数据库标准格式的轻量化BIM模型；属性数据编辑子模块：对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑，对属性信息进行批量录入；模型贴图处理子模块：对岩土勘察设计信息模型进行贴图处理，对需要贴图的模型图层进行选取，将模型图层中的模型要素按配置的属性字段进行分类，根据分类为每一类模型要素设置图片路径，设置贴图参数后进行处理，获得具有贴图的完整岩土勘察设计信息模型。
如图3所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述属性数据编辑子模块对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑，对属性信息进行批量录入；属性数据编辑子模块包括：字段编辑单元和属性录入单元；其中：
所述字段编辑单元：对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑、管理；所述属性录入单元：对岩土勘察设计信息模型图层的属性信息进行批量录入。
如图4所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述模型精细化呈现模块：根据标尺、标注配置对工程地质模型进行标尺分析、标注分析，分析结果在三维场景中进行渲染展示；根据精细化展示效果配置对三维场景中工程地质模型进行分析和精细化展示；所述模型精细化呈现模块包括：标尺标注子模块、精细化展示子模块；其中：
所述标尺标注子模块：对标尺标注渲染样式、标注字段进行配置；对工程地质模型进行标尺标注分析，分析结果在三维场景中渲染展示；标尺标注分析结果可转化为指定格式；精细化展示子模块：对三维场景中工程地质模型精细化展示效果进行配置，根据配置项在三维场景中对工程地质模型进行分析展示。
如图5所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述标尺标注子模块：对标尺标注渲染样式、标注字段进行配置；对工程地质模型进行标尺标注分析，分析结果在三维场景中渲染展示；标尺标注分析结果可转化为指定格式；所述标尺标注子模块包括：标尺配置单元、地层标尺单元、标注配置单元、地层标注单元；其中：
所述标尺配置单元：对地层标尺单元的三维场景中分析渲染的标尺样式进行配置；所述地层标尺单元：通过在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层的垂直高度；标注配置单元：对地层标注单元的三维场景中分析渲染的标注样式和标注字段进行配置；地层标注单元：通过在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层当前配置的属性信息。
如图6所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述精细化展示子模块：对三维场景中工程地质模型精细化展示效果进行配置，根据配置项在三维场景中对工程地质模型进行分析展示；精细化展示子模块：包括：展示配置单元和结果展示单元；
其中：所述展示配置单元：对三维场景中工程地质模型精细化进行层级分离式、消隐式配置选择，当判定选择层级分离式时，对地层层间距进行设定，动画效果进行选取，当判定选择消隐式时，对需要消失隐藏的地层模型进行操作；所述结果展示单元：在三维场景中，根据展示配置单元中设定的配置项进行工程地质模型精细化展示。
如图7所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析，对桩基础模型的承载力和沉降变形进行定量化计算；对工程地质模型图层进行开挖分析，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；将基坑边界分为若干段，计算每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值，根据限定条件查找不利基坑剖面；在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；所述评价分析模块包括：桩基评价分析子模块、基坑开挖子模块、不利剖面分析子模块和模型剖切子模块；
所述桩基评价分析子模块：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；对三维场景中的工程地质模型图层和桩基础模型图层进行碰撞分析、承载力分析、沉降变形分析，分析结果保存至数据库并进行管理，对已有桩基础模型图层进行碰撞分析并根据指定规则形成桩基础模型数据优化报告；
所述基坑开挖子模块：在三维场景中根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行基坑开挖分析；通过设置相关参数，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；
所述不利剖面分析子模块：根据设置将基坑边界分为若干段，对每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值进行计算，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；
所述模型剖切子模块：在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现。
如图8所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述桩基评价分析子模块根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；对三维场景中的工程地质模型图层和桩基础模型图层进行碰撞分析、承载力分析、沉降变形分析，分析结果保存至数据库并进行管理，对已有桩基础模型图层进行碰撞分析并根据指定规则形成桩基础模型数据优化报告；所述桩基评价分析子模块包括：虚拟布桩单元、桩土碰撞分析单元、桩基承载力分析单元、桩基沉降变形分析单元、桩数据优化单元和桩基工程管理单元；
其中，所述虚拟布桩单元：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；包括：点击布桩单元和规则布桩单元；
所述桩土碰撞分析单元：对预分析的桩基础模型图层与工程地质模型图层进行选取，对选取后的桩基础模型图层中的每个桩基础模型与工程地质模型图层中相交的地层模型进行碰撞分析，赋予每个桩基础模型唯一值编号且该编号对应各个相交的地层模型描述数据，在数据库中保存分析结果，且分析结果输出为文本格式、图片格式、数值格式、图表格式中的一种及多种形式组合；
所述桩基承载力分析单元：对桩土碰撞分析单元的分析结果进行选取，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的承载力结果，其运算公式为：
Quk＝upΣqsikli+qpkAp
式中：qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk——极限端阻力标准值；
Ap——桩底端横截面面积；
up——桩身周长；
li——桩穿越第i层土的厚度
其各个桩基础模型的承载力结果保存至数据库中，待数据传输；将各个桩基础模型的承载力结果标注至三维场景中的桩基础模型；
所述桩基沉降变形分析单元：对桩土碰撞分析单元的分析结果、桩基础模型图层、工程地质模型图层进行选取，对桩基沉降参数进行配置，在配置过程中选择指定配置时，对该配置输入对应参数，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的沉降变形结果，获得桩基最终计算沉降量，其运算公式群组为：
首先计算第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力：
式中：σzs,k——第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力(kPa)01s1,k,1s2,k——应力影响系数；
Q——相应于作用的准永久组合时，轴心坚向力作用下单桩的附加荷载(kN)，由桩端阻力Qp和桩侧摩阻力Qs共同承担，且Qp＝αQ，α是桩端阻力比；桩的端阻力假定为集中力，桩侧摩阻力可假定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成，其值分别为βQ和(1-α-β)Q，计算时摩擦桩可取β＝0；
再计算第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力：
式中：σzp,k——第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力(kPa)；
l——桩长(m)；
1p,k——应力影响系数；
基于桩的侧摩阻力和端阻力产生的应力，将各根桩在该点所产生的附加应力逐根叠加，进而计算地基中的某点的竖向附加应力值：
计算最终沉降量采用单向压缩分层总和法计算；
式中：S——桩基最终计算沉降量(mm)；
m——桩端平面以下压缩层范围内土层总数；
Esj，i——桩端平面下第j层土第i个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量(MPa)；
nj——桩端平面下第j层土的计算分层数；
Δhj，i——桩端平面下第j层土的第i个分层厚度(m)；
σj,i——桩端平面下第j层土第i个分层的竖向附加应力(kPa)；
Ψp——桩基沉降计算经验系数；
桩数据优化单元：根据工程地质模型图层对已设计完成的桩基础模型进行碰撞分析获得各个桩基的单桩承载力，根据指定规则进行筛选并在三维场景中进行差异化展示，结合桩基荷载、桩基承载力和桩基变形多种因素，形成桩基数据优化报告并导出；
所述桩基工程管理单元：对桩基工程信息进行创建、修改、删除；对桩土碰撞分析单元分析结果、桩基承载力分析单元分析结果、桩基沉降变形分析单元分析结果、桩数据优化单元分析结果进行调取、查看、导出。
如图9所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述虚拟布桩单元：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；虚拟布桩单元包括：点击布桩单元和规则布桩单元；
其中，所述点击布桩子单元：对三维场景中的工程地质模型图层进行点击虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，在三维场景中选取布桩位置后自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中；
所述规则布桩子单元：对三维场景中的工程地质模型图层进行规则虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，按照指定规则设置桩基排列参数，桩基排列参数包括行间距、列间距、行数、列数、旋转角度；在三维场景中绘制布桩范围后进行点位预览，根据三维场景中渲染出的预览点位进行虚拟布桩，自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中。
如图10所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述基坑开挖子模块：在三维场景中根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行基坑开挖分析；通过设置相关参数，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；基坑开挖子模块包括：开挖单元和工期进度模拟单元；
其中，所述开挖单元：根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行开挖分析获得地质模型、基坑地质模型为开挖结果；所述开挖单元包括绘制范围开挖子单元和基坑模型开挖子单元；其中，所述绘制范围开挖子单元：在三维场景中工程地质模型表面绘制开挖范围，并对开挖深度进行设置，依据开挖范围和开挖深度形成的体模型对工程地质模型进行开挖分析，形成开挖结果；从属：开挖结果包括开挖地质模型、基坑地质模型；
所述基坑模型开挖子单元：选取被挖土体模型图层和工程地质模型图层，对被挖土体模型图层与工程地质模型图层相交处进行开挖分析，形成开挖结果；从属：开挖结果包括开挖地质模型、基坑地质模型；
所述工期进度模拟单元：在三维场景中通过设置一个以上开挖体模型，按照开挖顺序进行批量开挖分析，形成工期进度模型；根据工期进度模型结果和施工顺序以及相关参数对工程施工进度进行动画模拟展示；所述工期进度模拟单元包括：工期进度模型制作单元和工期进度动画展示单元；
所述工期进度模型制作子单元：在三维场景中工程地质模型表面绘制一个以上开挖范围，赋予各个开挖范围唯一编号，依据编号分别设定其开挖深度和开挖顺序，根据开挖深度和开挖范围形成的体模型按照开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；根据需求设置被挖土模型数量，赋予各个被挖土模型唯一编号，依据编号设定开挖顺序，根据开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；
所述工期进度动画展示子单元：根据工期进度模型制作单元生成的开挖结果按照其开挖顺序通过参数设置进行动画展示；其参数设置包括：间隔时间、消隐方式、消隐时间、是否循环播放。
如图11所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述不利剖面分析子模块：根据设置将基坑边界分为若干段，对每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值进行计算，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；所述不利剖面分析子模块包括：基坑边界分段配置单元、基坑剖面土压力计算单元和不利剖面搜索单元；其中：
所述基坑边界分段配置单元：在三维场景中工程地质模型表面，根据基坑边界周长和分段长度，将基坑边界虚拟分为若干段，根据每一段边界的中点和基坑高度生成虚拟基坑结构柱；
所述基坑剖面土压力计算单元：将基坑结构柱与相交的基坑剖面地层进行碰撞分析，根据碰撞分析结果数据进行运算获得基坑剖面的土压力结果。
所述不利剖面搜索单元：对各分段剖面的土压力结果进行比较，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示。
如图12所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述模型剖切子模块：在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；所述模型剖切子模块包括：关键点绘制单元、关键点连接单元、检查单元和分析展示单元；其中，
所述关键点绘制单元：在三维场景中工程地质模型图层表面依次选取关键点、输入关键点坐标值，读取各个关键点的坐标值信息，并根据当前地质模型数据的空间参考信息进行投影转换；
所述关键点连接单元：依据设定的图形格式和关键点点位顺序对关键点绘制子模块生成的关键点进行连接形成所需图形；
所述检查单元：根据图形格式和关键点信息检查图形是否合法，遍历各个关键点判断直线端点个数、多边形起始点和终止点是否相同、“井”字格图形直线是否相交；
所述分析展示单元：设置分析展示方式，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，生成分析结果，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现。
如图13所示，一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，所述属性数据建模模块：根据建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出；所述属性数据建模模块包括属性数据建模参数配置子模块和属性数据建模展示导出子模块；其中；
所述属性数据建模参数配置子模块：根据需求选取岩土勘察设计信息模型图层的属性字段，设置建模参数；
所述属性数据建模展示导出子模块：根据所设定的建模参数进行拟合建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并可导出为图片和矢量格式。
具体实施案例中数据格式包括：MAX格式、RVT格式、DGN格式、OSGB格式、DEM格式、DOM格式、SHP格式；各类岩土勘察设计信息模型包括：工程地质模型、水文地质模型、基坑支护结构信息模型、桩基础模型；贴图参数包括：贴图高度，贴图宽度，贴图角度，贴图间隔；标尺样式包括：标尺线颜色、标尺线宽度、标尺刻度颜色、标尺刻度宽度、标尺文本颜色、标尺文本尺寸、标尺文本字体；标注样式包括：标注线颜色、标注线宽度、标注刻度颜色、标注刻度宽度、标注文本颜色、标注文本尺寸、标注文本字体；标注字段根据当前图层的属性进行配置，数量范围在一个及一个以上；字段间文本根据需求进行输入配置；动画效果包括：渐进分离呈现、直接分离呈现、弹出分离呈现；桩基沉降参数包括：侧阻力分布方式、桩基模量、土模增大系数、泊松比、桩端下分析深度；其中侧阻力分布方式包括三角形分布、矩形分布、集中分布；土模量增大系数包括1.0、1.5、2.0；设置被挖土模型数量范围在：1至99之间；图形格式包括：直线、多边形、圆形、“井”字格；分析展现方式包括：剖面展示、剖切展示；建模参数包括：插值方法、最小值、最大值、间距、插值系数、显示设置、渐变颜色；插值方法包括：普通克里金法、快速克里金法、反距离加权法、反距离和加权法；显示设置包括：等值线显示、等值面显示。
下面以一个具体实施案例来详细阐述本系统对岩土工程BIM数据的应用和分析的过程。具体实施例中，以某地区的三维建筑模型数据、工程地质模型数据和桩基础模型数据为例。
系统用户利用数据集成模块对多源异构的各类数据进行集成展示，对各类岩土工程勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理、将属性数据进行编辑录入、对模型进行贴图处理；数据集成模块的多源异构数据可视化集成子模块对多种来源、多个专业、不同数据格式的岩土工程勘察设计信息模型数据、地上三维实景数据、倾斜摄影数据、地下三维管线数据、正射影像数据、二维矢量数据进行集成展示；数据集成模块的BIM轻量化子模块对各类岩土勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理，对BIM模型进行实例化处理，优化模型三角网，获得空间数据库标准格式的轻量化BIM模型；数据集成模块的属性数据编辑子模块对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑，对属性信息进行批量录入；属性数据编辑子模块的字段编辑单元对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑、管理；属性数据编辑子模块的属性录入单元对岩土勘察设计信息模型图层的属性信息进行批量录入；数据集成模块的模型贴图处理子模块对岩土勘察设计信息模型进行贴图处理，对需要贴图的模型图层进行选取，将模型图层中的模型要素按配置的属性字段进行分类，根据分类为每一类模型要素设置图片路径，设置贴图参数后进行处理，获得具有贴图的完整岩土勘察设计信息模型；
系统用户利用模型精细化呈现模块对工程地质模型进行精细化呈现；模型精细化呈现模块的标尺标注子模块根据系统管理员设置的标尺、标注配置信息对工程地质模型进行标尺分析、标注分析；标尺标注子模块的标尺配置单元对标尺样式进行配置；标尺标注子模块的地层标尺单元在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，根据标尺配置单元的配置信息在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层的垂直高度；标尺标注子模块的标注配置单元对标注样式和标注字段进行配置；标尺标注子模块的地层标注单元在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，根据标注配置单元的配置信息在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层当前配置的属性信息；模型精细化呈现模块的精细化展示子模块根据系统用户设置的精细化展示效果配置信息对工程地质模型进行分析展示；精细化展示子模块的展示配置单元对三维场景中工程地质模型精细化进行层级分离式、消隐式配置选择，当判定选择层级分离式时，对地层层间距进行设定，动画效果进行选取，动画效果包括渐进分离呈现、直接分离呈现、弹出分离呈现，当判定选择消隐式时，对需要消失隐藏的地层模型进行操作；精细化展示子模块的结果展示单元根据展示配置单元中设定的配置项进行工程地质模型精细化展示。
系统用户利用评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析，对桩基础模型的承载力和沉降变形进行定量化计算；对工程地质模型图层进行开挖分析，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；将基坑边界分为若干段，计算每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值，根据限定条件查找不利基坑剖面；在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；
评价分析模块的桩基评价分析子模块，根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；对三维场景中的工程地质模型图层和桩基础模型图层进行碰撞分析、承载力分析、沉降变形分析，分析结果保存至数据库并进行管理，对已有桩基础模型图层进行碰撞分析并根据指定规则形成桩基础模型数据优化报告；桩基评价分析子模块的虚拟布桩单元根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；虚拟布桩单元的点击布桩子单元对三维场景中的工程地质模型图层进行点击虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，在三维场景中选取布桩位置后自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中；虚拟布桩单元的规则布桩子单元，对三维场景中的工程地质模型图层进行规则虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，按照指定规则设置桩基排列参数，桩基排列参数包括行间距、列间距、行数、列数、旋转角度；在三维场景中绘制布桩范围后进行点位预览，根据三维场景中渲染出的预览点位进行虚拟布桩，自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中；桩基评价分析子模块的桩土碰撞分析单元，对预分析的桩基础模型图层与工程地质模型图层进行选取，对选取后的桩基础模型图层中的每个桩基础模型与工程地质模型图层中相交的地层模型进行碰撞分析，赋予每个桩基础模型唯一值编号且该编号对应各个相交的地层模型描述数据，在数据库中保存分析结果，且分析结果输出为文本格式、图片格式、数值格式、图表格式中的一种及多种形式组合；桩基评价分析子模块的桩基承载力分析单元对桩土碰撞分析单元的分析结果进行选取，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的承载力结果，其各个桩基础模型的承载力结果保存至数据库中，将各个桩基础模型的承载力结果标注至三维场景中的桩基础模型；桩基评价分析子模块的桩基沉降变形分析单元对桩土碰撞分析单元的分析结果、桩基础模型图层、工程地质模型图层进行选取，对桩基沉降参数进行配置，在配置过程中选择指定配置时，对该配置输入对应参数，当判定为设置单桩荷载时，需要配置总荷载参数，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的沉降变形结果，获得桩基最终计算沉降量；桩基评价分析子模块的桩数据优化单元，根据工程地质模型图层对已设计完成的桩基础模型进行碰撞分析获得各个桩基的单桩承载力，根据指定规则进行筛选并在三维场景中进行差异化展示，结合桩基荷载、桩基承载力和桩基变形多种因素，形成桩基数据优化报告并导出；桩基评价分析子模块的桩基工程管理单元对桩基工程信息进行创建、修改、删除，对桩土碰撞分析单元分析结果、桩基承载力分析单元分析结果、桩基沉降变形分析单元分析结果、桩数据优化单元分析结果进行调取、查看、导出；
评价分析模块的基坑开挖子模块，在三维场景中根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行基坑开挖分析，通过设置相关参数，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；基坑开挖子模块的开挖单元，根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行开挖分析，开挖结果包括开挖地质模型、基坑地质模型；开挖单元的绘制范围开挖子单元，在三维场景中工程地质模型表面绘制开挖范围，并对开挖深度进行设置，依据开挖范围和开挖深度形成的体模型对工程地质模型进行开挖分析，形成开挖结果；开挖单元的基坑模型开挖子单元，选取被挖土体模型图层和工程地质模型图层，对被挖土体模型图层与工程地质模型图层相交处进行开挖分析，形成开挖结果；基坑开挖子模块的工期进度模拟单元，在三维场景中通过设置一个以上开挖体模型，按照开挖顺序进行批量开挖分析，形成工期进度模型；根据工期进度模型结果和施工顺序以及用户设置的相关参数对工程施工进度进行动画模拟展示；工期进度模拟单元的工期进度模型制作子单元，在三维场景中工程地质模型表面绘制一个以上开挖范围，赋予各个开挖范围唯一编号，依据编号分别设定其开挖深度和开挖顺序，根据开挖深度和开挖范围形成的体模型按照开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；根据需求设置被挖土模型数量，赋予各个被挖土模型唯一编号，依据编号设定开挖顺序，根据开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；工期进度模拟单元的工期进度动画展示子单元，根据工期进度模型制作单元生成的开挖结果按照其开挖顺序通过参数设置进行动画展示，其参数设置包括：间隔时间、消隐方式、消隐时间、是否循环播放；基坑开挖子模块的不利剖面分析子模块，根据设置将基坑边界分为若干段，对每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值进行计算，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；不利剖面分析子模块的基坑边界分段配置单元，在三维场景中工程地质模型表面，根据基坑边界周长和分段长度，将基坑边界虚拟分为若干段，根据每一段边界的中点和基坑高度生成虚拟基坑结构柱；不利剖面分析子模块的基坑剖面土压力计算单元，将基坑结构柱与相交的基坑剖面地层进行碰撞分析，根据碰撞分析结果数据进行运算获得基坑剖面的土压力结果；不利剖面分析子模块的不利剖面搜索单元对各分段剖面的土压力结果进行比较，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；
评价分析模块的模型剖切子模块，用户在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；模型剖切子模块的关键点绘制单元，系统用户在三维场景中工程地质模型图层表面依次选取关键点、输入关键点坐标值，读取各个关键点的坐标值信息，并根据当前地质模型数据的空间参考信息进行投影转换；模型剖切子模块的关键点连接单元，依据设定的图形格式和关键点点位顺序对关键点绘制子模块生成的关键点进行连接形成所需图形；模型剖切子模块的检查单元，根据图形格式和关键点信息检查图形是否合法，遍历各个关键点判断直线端点个数、多边形起始点和终止点是否相同、“井”字格图形直线是否相交；模型剖切子模块的分析展示单元，设置分析展示方式，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，生成分析结果，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现，包括剖面展示和剖切展示；
系统用户利用属性数据建模模块设置建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出；属性数据建模模块的属性数据建模参数配置子模块根据需求选取岩土勘察设计信息模型图层的属性字段，设置建模参数，建模参数包括：插值方法、最小值、最大值、间距、插值系数、显示设置、渐变颜色；插值方法包括：普通克里金法、快速克里金法、反距离加权法、反距离和加权法；显示设置包括：等值线显示、等值面显示；属性数据建模模块的属性数据建模展示导出子模块，根据所设定的建模参数进行拟合建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并可导出为图片和矢量格式；
前述的系统描述和结构示意图仅被提供作为示例性的示例且其不意在需要或隐含必须以所给出的顺序执行上述操作或各个方面的步骤。如本领域的技术人员将明白的，可以以任何顺序来执行在前述方面中的框的顺序。诸如“其后”、“然后”、“接下来”等之类的词并不意在限制操作或步骤的顺序；这些词仅用于引导读者遍历对方法的描述。此外，任何对权利要求元素的单数引用，例如，使用冠词“一”、“一个”或“该”不被解释为将该元素限制为单数。
结合本文中公开的方面描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性，上文对各种说明性的组件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定的应用，以变通的方式来实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应被解释为引起脱离本发明的保护范围。
本发明实施例中的系统实现以“BIM+GIS”集成技术为基础，以多源异构数据可视化集成、定量化分析、协同化应用为目标，形成集地上、地表、地下岩土工程多源数据的三维可视化集成展示、岩土工程定量化分析评价和勘察设计多专业跨阶段协同化应用于一体的应用系统，有利于提高勘察设计企业在岩土工程多专业一体化领域技术咨询的数字化水平。通过对多来源、多专业、多类型的岩土工程BIM数据和地理信息数据进行轻量化处理整合，获得空间数据库标准格式的BIM轻量化模型，并与对应属性信息进行关联挂接，得到数据完整的各专业BIM轻量化模型，对多源异构数据进行可视化集成，为岩土工程定量化分析和协同化应用提供数据基础。基于轻量化的工程地质模型，通过虚拟布桩子模块虚拟生成桩基础模型，桩基础模型与工程地质模型进行碰撞分析检查，获得相关碰撞信息和属性信息，进而对桩基础模型进行桩基承载力分析、沉降变形分析，获得定量化分析评价结果，同时将产生的定量化分析数据进行存储并进行可视化展示，为岩土勘察设计人员提供定量化的精准数据支撑，有利于提高勘察设计方案的科学性、针对性、合理性。基于轻量化的工程地质模型，导入设计单位已设计完成的桩基础模型、基坑模型，进行相应碰撞检查和定量化分析，通过桩数据优化单元模块，进一步复核设计成果的可靠度，形成可优化的建议；通过不利剖面分析子模块，对基坑地质模型垂直剖面土压力值进行分析，分析出不利剖面；有利于勘察与设计跨阶段协同工作，有利于降低工程潜在风险，提高工程勘察设计成果的可靠度。基于岩土工程定量化分析结果数据和模型分布空间位置，结果多种拟合方法进行建模，建模结果以等值线和等值面的方式在三维场景中进行渲染展示，有利于提高岩土工程定量化分析结果数据的可视化水平，为岩土勘察设计人员提供直观参考。
名词解释：
MAX：Autodesk 3ds Max文件类型格式，Autodesk 3ds Max是常用的3D建模软件；RVT：Autodesk Revit文件格式，Autodesk Revit是常用的建筑信息模型建模软件；DGN：Bentley MicroStation的一种二三维设计格式，Bentley MicroStation是主流的专业三维建模软件；OSGB：为Open Scene Graph Binary的缩写，其代表含义为开放场景图形二进制；DEM：为Digital Elevation Model的缩写，其代表含义为数字高程模型；
DOM：为Digital Orthophoto Map的缩写，其代表含义为数字正射影像图；SHP：为Shapefile缩写，其代表含义为图形格式。
提供所公开的方面的前述描述，以使本领域的任何技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改将是显而易见的，并且本文定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它实施例。因此，本发明不旨在受限于本文给出的方面，而是与符合与本文公开的原理和新颖特征相一致的最宽的范围。
Claims (14)
1.一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于该系统包括：数据集成模块、模型精细化呈现模块、评价分析模块和属性数据建模模块构成，各个模块之间进行有序连接，其中：数据集成模块对多源异构的各类数据进行集成展示；对各类岩土工程勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理、将属性数据进行编辑录入、对模型进行贴图处理；模型精细化呈现模块根据标尺、标注配置对工程地质模型进行标尺分析、标注分析，分析结果在三维场景中进行渲染展示；根据精细化展示效果配置对三维场景中工程地质模型进行分析和精细化展示；评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析，对桩基础模型的承载力和沉降变形进行定量化计算；对工程地质模型图层进行开挖分析，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；将基坑边界分为若干段，计算每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值，根据限定条件查找不利基坑剖面；在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；属性数据建模模块根据建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出。
2.根据权利要求1所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述数据集成模块包括多源异构数据可视化集成子模块、BIM轻量化子模块、属性数据编辑子模块和模型贴图处理子模块；其中，
所述多源异构数据可视化集成子模块：以三维GIS技术为基础，对多种来源、多个专业、不同数据格式的岩土工程勘察设计信息模型数据、地上三维实景数据、倾斜摄影数据、地下三维管线数据、正射影像数据、二维矢量数据进行集成展示；BIM轻量化子模块：对各类岩土勘察设计信息模型进行BIM轻量化处理，对BIM模型进行实例化处理，优化模型三角网，获得空间数据库标准格式的轻量化BIM模型；属性数据编辑子模块：对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑，对属性信息进行批量录入；模型贴图处理子模块：对岩土勘察设计信息模型进行贴图处理，对需要贴图的模型图层进行选取，将模型图层中的模型要素按配置的属性字段进行分类，根据分类为每一类模型要素设置图片路径，设置贴图参数后进行处理，获得具有贴图的完整岩土勘察设计信息模型。
3.根据权利要求2所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述属性数据编辑子模块对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑，对属性信息进行批量录入；属性数据编辑子模块包括：字段编辑单元和属性录入单元；其中：
所述字段编辑单元：对岩土勘察设计信息模型图层的属性字段进行编辑、管理；所述属性录入单元：对岩土勘察设计信息模型图层的属性信息进行批量录入。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述模型精细化呈现模块：根据标尺、标注配置对工程地质模型进行标尺分析、标注分析，分析结果在三维场景中进行渲染展示；根据精细化展示效果配置对三维场景中工程地质模型进行分析和精细化展示；所述模型精细化呈现模块包括：标尺标注子模块、精细化展示子模块；其中：
所述标尺标注子模块：对标尺标注渲染样式、标注字段进行配置；对工程地质模型进行标尺标注分析，分析结果在三维场景中渲染展示；标尺标注分析结果可转化为指定格式；精细化展示子模块：对三维场景中工程地质模型精细化展示效果进行配置，根据配置项在三维场景中对工程地质模型进行分析展示。
5.根据权利要求4所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述标尺标注子模块：对标尺标注渲染样式、标注字段进行配置；对工程地质模型进行标尺标注分析，分析结果在三维场景中渲染展示；标尺标注分析结果可转化为指定格式；所述标尺标注子模块包括：标尺配置单元、地层标尺单元、标注配置单元、地层标注单元；其中：
所述标尺配置单元：对地层标尺单元的三维场景中分析渲染的标尺样式进行配置；所述地层标尺单元：通过在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层的垂直高度；标注配置单元：对地层标注单元的三维场景中分析渲染的标注样式和标注字段进行配置；地层标注单元：通过在三维场景中工程地质模型的指定位置选取一点设为起点，设置标尺高度后计算出终点，在三维场景中对该工程地质模型分析渲染出起点到终点间各个地层当前配置的属性信息。
6.根据权利要求4所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述精细化展示子模块：对三维场景中工程地质模型精细化展示效果进行配置，根据配置项在三维场景中对工程地质模型进行分析展示；精细化展示子模块：包括：展示配置单元和结果展示单元；
其中：所述展示配置单元：对三维场景中工程地质模型精细化进行层级分离式、消隐式配置选择，当判定选择层级分离式时，对地层层间距进行设定，动画效果进行选取，当判定选择消隐式时，对需要消失隐藏的地层模型进行操作；所述结果展示单元：在三维场景中，根据展示配置单元中设定的配置项进行工程地质模型精细化展示。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述评价分析模块在三维场景中根据桩基础模型图层与工程地质模型图层的空间位置和属性信息对桩基础模型进行评价分析，对桩基础模型的承载力和沉降变形进行定量化计算；对工程地质模型图层进行开挖分析，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；将基坑边界分为若干段，计算每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值，根据限定条件查找不利基坑剖面；在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；所述评价分析模块包括：桩基评价分析子模块、基坑开挖子模块、不利剖面分析子模块和模型剖切子模块；
所述桩基评价分析子模块：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；对三维场景中的工程地质模型图层和桩基础模型图层进行碰撞分析、承载力分析、沉降变形分析，分析结果保存至数据库并进行管理，对已有桩基础模型图层进行碰撞分析并根据指定规则形成桩基础模型数据优化报告；
所述基坑开挖子模块：在三维场景中根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行基坑开挖分析；通过设置相关参数，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；
所述不利剖面分析子模块：根据设置将基坑边界分为若干段，对每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值进行计算，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；
所述模型剖切子模块：在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现。
8.根据权利要求7所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述桩基评价分析子模块根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；对三维场景中的工程地质模型图层和桩基础模型图层进行碰撞分析、承载力分析、沉降变形分析，分析结果保存至数据库并进行管理，对已有桩基础模型图层进行碰撞分析并根据指定规则形成桩基础模型数据优化报告；所述桩基评价分析子模块包括：虚拟布桩单元、桩土碰撞分析单元、桩基承载力分析单元、桩基沉降变形分析单元、桩数据优化单元和桩基工程管理单元；
其中，所述虚拟布桩单元：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；包括：点击布桩单元和规则布桩单元；
所述桩土碰撞分析单元：对预分析的桩基础模型图层与工程地质模型图层进行选取，对选取后的桩基础模型图层中的每个桩基础模型与工程地质模型图层中相交的地层模型进行碰撞分析，赋予每个桩基础模型唯一值编号且该编号对应各个相交的地层模型描述数据，在数据库中保存分析结果，且分析结果输出为文本格式、图片格式、数值格式、图表格式中的一种及多种形式组合；
所述桩基承载力分析单元：对桩土碰撞分析单元的分析结果进行选取，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的承载力结果，其运算公式为：
Quk＝up∑qsikli+qpkAp
式中：qsik——桩侧第i层土的极限侧阻力标准值；
qpk——极限端阻力标准值；
Ap——桩底端横截面面积；
up——桩身周长；
li——桩穿越第i层土的厚度
其各个桩基础模型的承载力结果保存至数据库中，待数据传输；将各个桩基础模型的承载力结果标注至三维场景中的桩基础模型；
所述桩基沉降变形分析单元：对桩土碰撞分析单元的分析结果、桩基础模型图层、工程地质模型图层进行选取，对桩基沉降参数进行配置，在配置过程中选择指定配置时，对该配置输入对应参数，通过运算获得桩基础模型图层中各个桩基础模型的沉降变形结果，获得桩基最终计算沉降量，其运算公式群组为：
首先计算第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力：
式中：σzs,k——第k根桩的侧摩阻力在深度z处产生的应力(kPa)0
1s1,k,1s2,k——应力影响系数；
Q——相应于作用的准永久组合时，轴心坚向力作用下单桩的附加荷载(kN)，由桩端阻力Qp和桩侧摩阻力Qs共同承担，且Qp＝αQ，α是桩端阻力比；桩的端阻力假定为集中力，桩侧摩阻力可假定为沿桩身均匀分布和沿桩身线性增长分布两种形式组成，其值分别为βQ和(1-α-β)Q，计算时摩擦桩可取β＝0；
再计算第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力：
式中：σzp,k——第k根桩的端阻力在深度z处产生的应力(kPa)；
l——桩长(m)；
1p,k——应力影响系数；
基于桩的侧摩阻力和端阻力产生的应力，将各根桩在该点所产生的附加应力逐根叠加，进而计算地基中的某点的竖向附加应力值：
计算最终沉降量采用单向压缩分层总和法计算；
式中：S——桩基最终计算沉降量(mm)；
m——桩端平面以下压缩层范围内土层总数；
Esj，i——桩端平面下第j层土第i个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量(MPa)；
nj——桩端平面下第j层土的计算分层数；
Δhj，i——桩端平面下第j层土的第i个分层厚度(m)；
σj,i——桩端平面下第j层土第i个分层的竖向附加应力(kPa)；
Ψp——桩基沉降计算经验系数；
桩数据优化单元：根据工程地质模型图层对已设计完成的桩基础模型进行碰撞分析获得各个桩基的单桩承载力，根据指定规则进行筛选并在三维场景中进行差异化展示，结合桩基荷载、桩基承载力和桩基变形多种因素，形成桩基数据优化报告并导出；
所述桩基工程管理单元：对桩基工程信息进行创建、修改、删除；对桩土碰撞分析单元分析结果、桩基承载力分析单元分析结果、桩基沉降变形分析单元分析结果、桩数据优化单元分析结果进行调取、查看、导出。
9.根据权利要求8所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述虚拟布桩单元：根据桩基参数和布桩点位对三维场景中的工程地质模型图层进行虚拟布桩；虚拟布桩单元包括：点击布桩单元和规则布桩单元；
其中，所述点击布桩子单元：对三维场景中的工程地质模型图层进行点击虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，在三维场景中选取布桩位置后自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中；
所述规则布桩子单元：对三维场景中的工程地质模型图层进行规则虚拟布桩，设置桩基参数，其桩基参数包括桩基直径、桩基长度、桩基类型、桩基顶部高程，按照指定规则设置桩基排列参数，桩基排列参数包括行间距、列间距、行数、列数、旋转角度；在三维场景中绘制布桩范围后进行点位预览，根据三维场景中渲染出的预览点位进行虚拟布桩，自动渲染生成桩基础模型且保存至数据库中。
10.根据权利要求7所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述基坑开挖子模块：在三维场景中根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行基坑开挖分析；通过设置相关参数，制作工期进度模型，结合施工顺序对工程施工进度进行动画模拟展示；基坑开挖子模块包括：开挖单元和工期进度模拟单元；
其中，所述开挖单元：根据指定的开挖体模型对工程地质模型图层进行开挖分析获得地质模型、基坑地质模型为开挖结果；所述开挖单元包括绘制范围开挖子单元和基坑模型开挖子单元；其中，所述绘制范围开挖子单元：在三维场景中工程地质模型表面绘制开挖范围，并对开挖深度进行设置，依据开挖范围和开挖深度形成的体模型对工程地质模型进行开挖分析，形成开挖结果；从属：开挖结果包括开挖地质模型、基坑地质模型；
所述基坑模型开挖子单元：选取被挖土体模型图层和工程地质模型图层，对被挖土体模型图层与工程地质模型图层相交处进行开挖分析，形成开挖结果；从属：开挖结果包括开挖地质模型、基坑地质模型；
所述工期进度模拟单元：在三维场景中通过设置一个以上开挖体模型，按照开挖顺序进行批量开挖分析，形成工期进度模型；根据工期进度模型结果和施工顺序以及相关参数对工程施工进度进行动画模拟展示；所述工期进度模拟单元包括：工期进度模型制作单元和工期进度动画展示单元；
所述工期进度模型制作子单元：在三维场景中工程地质模型表面绘制一个以上开挖范围，赋予各个开挖范围唯一编号，依据编号分别设定其开挖深度和开挖顺序，根据开挖深度和开挖范围形成的体模型按照开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；根据需求设置被挖土模型数量，赋予各个被挖土模型唯一编号，依据编号设定开挖顺序，根据开挖顺序对工程地质模型进行开挖分析，形成对应的开挖结果；
所述工期进度动画展示子单元：根据工期进度模型制作单元生成的开挖结果按照其开挖顺序通过参数设置进行动画展示；其参数设置包括：间隔时间、消隐方式、消隐时间、是否循环播放。
11.根据权利要求7所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述不利剖面分析子模块：根据设置将基坑边界分为若干段，对每一段基坑边界对应的基坑剖面的土压力值进行计算，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示；所述不利剖面分析子模块包括：基坑边界分段配置单元、基坑剖面土压力计算单元和不利剖面搜索单元；其中：
所述基坑边界分段配置单元：在三维场景中工程地质模型表面，根据基坑边界周长和分段长度，将基坑边界虚拟分为若干段，根据每一段边界的中点和基坑高度生成虚拟基坑结构柱；
所述基坑剖面土压力计算单元：将基坑结构柱与相交的基坑剖面地层进行碰撞分析，根据碰撞分析结果数据进行运算获得基坑剖面的土压力结果；
所述不利剖面搜索单元：对各分段剖面的土压力结果进行比较，根据限定条件查询出符合条件的不利基坑剖面，并在三维场景中高亮显示。
12.根据权利要求7所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述模型剖切子模块：在三维场景中绘制关键点，依据设定的图形格式进行连接并对图形合法性进行检查，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现；所述模型剖切子模块包括：关键点绘制单元、关键点连接单元、检查单元和分析展示单元；其中，
所述关键点绘制单元：在三维场景中工程地质模型图层表面依次选取关键点、输入关键点坐标值，读取各个关键点的坐标值信息，并根据当前地质模型数据的空间参考信息进行投影转换；
所述关键点连接单元：依据设定的图形格式和关键点点位顺序对关键点绘制子模块生成的关键点进行连接形成所需图形；
所述检查单元：根据图形格式和关键点信息检查图形是否合法，遍历各个关键点判断直线端点个数、多边形起始点和终止点是否相同、“井”字格图形直线是否相交；
所述分析展示单元：设置分析展示方式，根据生成图形对工程地质模型进行剖切分析，生成分析结果，其分析结果展示形态以所设展示方式进行呈现。
13.根据权利要求1所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：所述属性数据建模模块：根据建模参数，对岩土勘察设计信息模型的属性字段进行建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并导出；所述属性数据建模模块包括属性数据建模参数配置子模块和属性数据建模展示导出子模块；其中；
所述属性数据建模参数配置子模块：根据需求选取岩土勘察设计信息模型图层的属性字段，设置建模参数；
所述属性数据建模展示导出子模块：根据所设定的建模参数进行拟合建模，建模结果在三维场景中进行渲染展示并可导出为图片和矢量格式。
14.根据权利要求1-13其一所述的一种基于BIM与GIS相结合的岩土工程应用分析系统，其特征在于：数据格式包括：MAX格式、RVT格式、DGN格式、OSGB格式、DEM格式、DOM格式、SHP格式；各类岩土勘察设计信息模型包括：工程地质模型、水文地质模型、基坑支护结构信息模型、桩基础模型；贴图参数包括：贴图高度，贴图宽度，贴图角度，贴图间隔；标尺样式包括：标尺线颜色、标尺线宽度、标尺刻度颜色、标尺刻度宽度、标尺文本颜色、标尺文本尺寸、标尺文本字体；标注样式包括：标注线颜色、标注线宽度、标注刻度颜色、标注刻度宽度、标注文本颜色、标注文本尺寸、标注文本字体；标注字段根据当前图层的属性进行配置，数量范围在一个及一个以上；字段间文本根据需求进行输入配置；动画效果包括：渐进分离呈现、直接分离呈现、弹出分离呈现；桩基沉降参数包括：侧阻力分布方式、桩基模量、土模增大系数、泊松比、桩端下分析深度；其中侧阻力分布方式包括三角形分布、矩形分布、集中分布；土模量增大系数包括1.0、1.5、2.0；设置被挖土模型数量范围在：1至99之间；图形格式包括：直线、多边形、圆形、“井”字格；分析展现方式包括：剖面展示、剖切展示；建模参数包括：插值方法、最小值、最大值、间距、插值系数、显示设置、渐变颜色；插值方法包括：普通克里金法、快速克里金法、反距离加权法、反距离和加权法；显示设置包括：等值线显示、等值面显示。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211439052.XA CN115795603A (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种基于bim与gis相结合的岩土工程应用分析系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211439052.XA CN115795603A (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种基于bim与gis相结合的岩土工程应用分析系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115795603A true CN115795603A (zh) | 2023-03-14 |
Family
ID=85438405
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211439052.XA Pending CN115795603A (zh) | 2022-11-17 | 2022-11-17 | 一种基于bim与gis相结合的岩土工程应用分析系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115795603A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116150530A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-23 | 星杓(成都)信息科技有限公司 | 一种基于可视域的三维数据的管理加载方法及系统 |
| CN116563485A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-08 | 北京云庐科技有限公司 | Bim三维模型和gis地图的图像融合方法、存储介质 |
| CN116956447A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 信息产业部电子综合勘察研究院 | 不对称式双排桩支护设计系统、方法及不对称式双排桩支护 |
| CN117437373A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-23 | 四川正基岩土工程有限公司 | 一种基于web的城市岩土的辅助制图方法及系统 |
-
2022
- 2022-11-17 CN CN202211439052.XA patent/CN115795603A/zh active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116150530A (zh) * | 2023-04-23 | 2023-05-23 | 星杓(成都)信息科技有限公司 | 一种基于可视域的三维数据的管理加载方法及系统 |
| CN116150530B (zh) * | 2023-04-23 | 2023-07-11 | 星杓(成都)信息科技有限公司 | 一种基于可视域的三维数据的管理加载方法及系统 |
| CN116563485A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-08 | 北京云庐科技有限公司 | Bim三维模型和gis地图的图像融合方法、存储介质 |
| CN116563485B (zh) * | 2023-05-11 | 2023-10-27 | 北京云庐科技有限公司 | Bim三维模型和gis地图的图像融合方法、存储介质 |
| CN116956447A (zh) * | 2023-09-20 | 2023-10-27 | 信息产业部电子综合勘察研究院 | 不对称式双排桩支护设计系统、方法及不对称式双排桩支护 |
| CN116956447B (zh) * | 2023-09-20 | 2023-12-22 | 信电综合勘察设计研究院有限公司 | 不对称式双排桩支护设计系统、方法及不对称式双排桩支护 |
| CN117437373A (zh) * | 2023-12-21 | 2024-01-23 | 四川正基岩土工程有限公司 | 一种基于web的城市岩土的辅助制图方法及系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115795603A (zh) | 一种基于bim与gis相结合的岩土工程应用分析系统 | |
| CN101515372B (zh) | 基于虚拟地质模型的可视化分析预测方法 | |
| Kessler et al. | The capture and dissemination of integrated 3D geospatial knowledge at the British Geological Survey using GSI3D software and methodology | |
| Guo et al. | Three-dimensional geological modeling and spatial analysis from geotechnical borehole data using an implicit surface and marching tetrahedra algorithm | |
| CN103279986A (zh) | 三维水平地质剖面图制作方法及其用途 | |
| CN110211231B (zh) | 一种三维地质灾害信息模型建模方法 | |
| CN115829496A (zh) | 一种基于三维gis的岩土工程bim应用系统 | |
| CN103345540B (zh) | 一种在数字地球软件平台上模拟和显示地质钻孔信息的方法 | |
| CN104008570A (zh) | 一种矿山的双三维建模方法 | |
| CN110096565B (zh) | 一种集成工程地质成果的多源数据标准化处理方法 | |
| CN108572951B (zh) | 一种基于地理信息的制图数据三维显示系统 | |
| CN110866294A (zh) | 一种用于岩溶区桥梁桩基设计的辅助分析系统 | |
| Watson et al. | Improving geological and process model integration through TIN to 3D grid conversion | |
| CN106709987B (zh) | 一种三维地质剖面模型动态构建方法 | |
| CN116486025A (zh) | 一种基于大数据云计算技术的城市地质数据处理平台 | |
| CN112231818B (zh) | 一种基于bim的山地城市三维地质建模方法 | |
| CN111383336A (zh) | 三维地质模型构建方法 | |
| Raper | Key 3D modelling concepts for geoscientific analysis | |
| CN113536421A (zh) | 一种基于bim的港口规划协同分析方法与系统 | |
| CN113052967A (zh) | 一种基于数字三维可视化的地质勘察成果表达方法 | |
| CN105184862B (zh) | 一种三维地层模型动态构建方法 | |
| Zhou et al. | Key technologies of a large-scale urban geological information management system based on a browser/server structure | |
| Zhao et al. | The research and development of 3D urban geographic information system with Unity3D | |
| ZHU et al. | An approach to computer modeling of geological faults in 3D and an application | |
| Hao et al. | Construction of an urban geological environment quality visualization system based on ArcEngine |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |