淺析GIS+BIM技術(shù)在公路工程施工中相對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1、    淺析gis+bim技術(shù)在公路工程施工中相對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)    唐舸【摘  要】隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)衍生出的新技術(shù)正不斷涌現(xiàn)。bim技術(shù)及gis逐漸為各類(lèi)工程項(xiàng)目的建設(shè)提供全新的方案與理念。近年來(lái)，越來(lái)越多的建設(shè)單位、勘察設(shè)計(jì)單位、施工單位使用gis+bim技術(shù)為工程項(xiàng)目解決了大量傳統(tǒng)技術(shù)方案無(wú)法解決的難題。論文以公路工程為背景，通過(guò)在實(shí)際工程中嘗試使用gis+bim技術(shù)，分析了該技術(shù)與傳統(tǒng)施工技術(shù)相比具有的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)其發(fā)展前景作出展望?！綼bstract】with the rapid development of

2、information technology， new technologies based on information technology are constantly emerging. bim technology and gis gradually provide a new scheme and concept for the construction of various engineering projects. in recent years， more and more construction units， survey and design units and con

3、struction units use gis + bim technology to solve a lot of problems that traditional technical solutions cannot solve for engineering projects. based on the background of highway engineering， by trying to use gis+bim technology in actual engineering， the paper analyzes the advantages of this technol

4、ogy compared with traditional construction technology， and makes a prospect for its development.【關(guān)鍵詞】bim;gis;優(yōu)勢(shì)【keywords】bim; gis; advantagesu415.1                               【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】a          

5、60;                       1673-1069（2020）09-0178-021 引言遼寧某公路工程包含路基、橋梁、隧道及附屬工程。其中，某特大橋工程全長(zhǎng)2.8km，高架橋上部橋跨zk1+020.10zk1+140.10為4×30m等高度預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁，zk1+205.10zk1+345.10為4×35m等高度連續(xù)鋼桁梁，zk1+385.10zk1+485.10為2×50m連續(xù)鋼箱梁，2×50m鋼箱梁對(duì)應(yīng)墩臺(tái)號(hào)為14

6、#16#，14#15#橋跨上跨5條既有鐵路線，下穿12kv高壓線，16#橋墩為轉(zhuǎn)體墩。受既有高架橋、高壓線及周邊建筑物的影響，本工程空間位置關(guān)系復(fù)雜，地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水豐富，施工難度極大。因此，利用gis與bim技術(shù)輔助現(xiàn)場(chǎng)施工，為施工前期的大臨小臨工程設(shè)計(jì)，包括工程項(xiàng)目選址與場(chǎng)地布設(shè)、臨時(shí)便道工程設(shè)計(jì)施工、征地拆遷區(qū)域的定位與設(shè)計(jì)施工、取棄土場(chǎng)選址及堆砌體積的計(jì)算、施工方案編制與優(yōu)化等提供信息支持。2 gis+bim技術(shù)的應(yīng)用思路gis是利用計(jì)算機(jī)建立的地理數(shù)據(jù)庫(kù)，arcgis是一個(gè)地理信息系統(tǒng)系列軟件的總稱(chēng)，具有強(qiáng)大的空間分析、地圖制作、空間數(shù)據(jù)管理能力。bim是建筑信息參數(shù)化的集成，所

7、集成的信息可以進(jìn)行關(guān)聯(lián)與使用，當(dāng)模型中某個(gè)參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，模型實(shí)體能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)更改，為工程施工精細(xì)化、可視化管理提供了新的管理思路。由于公路工程具備地理信息等屬性，這就可以借助地理信息的空間分析技術(shù)，將gis與bim技術(shù)有效融合，建立一個(gè)具備空間場(chǎng)景的三維工程模型，能夠?qū)κ┕きh(huán)境和施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行有效的監(jiān)督與管理，為工程管理提供了一個(gè)既可全局把控又可精細(xì)管理的全新技術(shù)手段。同時(shí)，利用bim技術(shù)彌補(bǔ)了gis技術(shù)在項(xiàng)目信息模型精度上存在的不足，基于gis技術(shù)對(duì)各項(xiàng)目零散的建筑信息模型數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、補(bǔ)充及完善，再通過(guò)對(duì)既有建筑信息模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，獲得工程項(xiàng)目范圍內(nèi)外部作業(yè)的限界要求，為施工期間各區(qū)場(chǎng)地平

8、面布置方案、大小臨時(shí)工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、土石方量精確計(jì)算、基坑開(kāi)挖分區(qū)分塊、基坑降水工程施工指導(dǎo)、基坑施工監(jiān)測(cè)等施工提供依據(jù)和載體。3 gis+bim技術(shù)在前期征地拆遷及臨時(shí)工程規(guī)劃中的應(yīng)用利用無(wú)人機(jī)航拍技術(shù)對(duì)整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)地形進(jìn)行航拍，本工程采用大疆經(jīng)緯m600與精靈4pro+兩款無(wú)人機(jī)結(jié)合航拍方案進(jìn)行施工。首先，根據(jù)所選用無(wú)人機(jī)的續(xù)航能力等參數(shù)進(jìn)行施工架次的規(guī)劃，確保無(wú)人機(jī)在續(xù)航時(shí)間內(nèi)能夠順利完成來(lái)、回兩次的航拍施工;其次，在架次首尾位置設(shè)置了像控點(diǎn)，利用rtk測(cè)出像控點(diǎn)中心坐標(biāo)并記錄坐標(biāo)值，為施工內(nèi)業(yè)提供輔助;最后，將傾斜攝影成果文件和平面地形圖導(dǎo)入gis平臺(tái)，在gis平臺(tái)中能夠查詢橋涵及路基位置原

9、地面高程，校核施工圖的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法調(diào)查相比，該方法調(diào)查結(jié)果更為直觀，而且效率更高。在策劃時(shí)，采用bim+gis技術(shù)，充分利用傾斜攝影三維實(shí)景數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)施工需求合理進(jìn)行便道工程設(shè)計(jì)，整體考慮并確定工程施工便道的走向及方位。在設(shè)計(jì)規(guī)劃施工過(guò)程中，充分考慮了既有的道路、擬新建的構(gòu)筑物、改路等環(huán)境因素，進(jìn)行了全面統(tǒng)籌規(guī)劃布設(shè)，有效地解決了臨時(shí)便道的選址問(wèn)題以及減少便道工程數(shù)量，切實(shí)達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。同時(shí)，在規(guī)劃過(guò)程中，利用傾斜攝影成果數(shù)據(jù)，科學(xué)合理選擇鋼筋加工場(chǎng)地等的位置及范圍，再根據(jù)工程項(xiàng)目實(shí)際需要，采用bim軟件建立11的信息建模，模型涵蓋了功能區(qū)劃分、房屋布置、

10、材料堆放等具體內(nèi)容，在bim軟件內(nèi)完成場(chǎng)地布設(shè)后，進(jìn)一步進(jìn)行了方案論證及綜合比選，最終敲定后進(jìn)行三維出圖以及工程量輸出與統(tǒng)計(jì)，大幅度提高了規(guī)劃的針對(duì)性和方案的可行性。4 gis+bim技術(shù)在土方工程中的應(yīng)用在施工過(guò)程中，通過(guò)施工進(jìn)度模擬提高施工項(xiàng)目各方之間協(xié)調(diào)管理工作的質(zhì)量和效率。運(yùn)用bim技術(shù)生成原始地形數(shù)字模型并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行土方量計(jì)算，不但計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，時(shí)間上也僅僅需要幾天即可完成，各種土方量計(jì)算結(jié)果能夠以表格或報(bào)表方式輸出。土方開(kāi)挖工程量的計(jì)算流程：依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，創(chuàng)建地下土層模型，真實(shí)反映地下土層狀況（見(jiàn)圖1）;根據(jù)施工方案建立土方開(kāi)挖的bim模型;將土方開(kāi)挖的bim模型與地質(zhì)

11、土層模型進(jìn)行對(duì)比;生成各土層開(kāi)挖土方量清單表，土方模型與地質(zhì)模型重疊對(duì)比計(jì)算。通過(guò)結(jié)合bim技術(shù)與三維激光掃描技術(shù)，用三維激光掃描現(xiàn)場(chǎng)的施工狀態(tài)建立實(shí)測(cè)實(shí)量的模型，基于該模型與bim施工模型的對(duì)比，可以分析挖方與施工方案的一致性，可以直觀地顯示問(wèn)題和偏差，方便對(duì)潛在的問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控和解決。檢測(cè)土方施工誤差的過(guò)程：根據(jù)施工方案建立土方開(kāi)挖的bim模型;使用revit軟件的導(dǎo)入點(diǎn)云數(shù)據(jù)的插件，根據(jù)點(diǎn)云模型自動(dòng)生產(chǎn)施工現(xiàn)狀模型;使用三維激光掃描儀，掃描現(xiàn)場(chǎng)的土方施工狀態(tài)，形成點(diǎn)云模型（見(jiàn)圖2）;通過(guò)模型的對(duì)比，直觀地顯示出現(xiàn)場(chǎng)施工狀態(tài)與設(shè)計(jì)方案的對(duì)比情況（見(jiàn)圖3）。5 gis+bim技術(shù)在降水過(guò)程

12、中的應(yīng)用轉(zhuǎn)體墩位處基坑具有施工面積大、基坑開(kāi)挖深、開(kāi)槽標(biāo)高多、排水范圍廣、支護(hù)形式多樣等特點(diǎn)，迫切需要在降水施工前，利用gis系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值分析和bim手段對(duì)降水方案進(jìn)行監(jiān)測(cè)、仿真和預(yù)測(cè)，以及時(shí)掌控基坑核心區(qū)、基坑周邊在施工過(guò)程中的降水面和降水井抽水量。5.1 滲透系數(shù)的數(shù)值分析與反演本項(xiàng)目在通用gis軟件及數(shù)值分析軟件的基礎(chǔ)上，建立降水的數(shù)值分析模型，對(duì)基坑降水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行數(shù)值仿真模擬。在施工過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際降水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模擬效果對(duì)比，反演和修正滲透系數(shù)等降水關(guān)鍵參數(shù)。5.2 地下水施工的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)與超前控制降水施工過(guò)程中，建立數(shù)值計(jì)算模型，依據(jù)反演修正后的滲透系數(shù)等參數(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)中的降水方案進(jìn)行模擬分析，對(duì)可能存在的如由承壓水導(dǎo)致的坑底隆起和暴雨等異常工況，通過(guò)數(shù)值模擬進(jìn)行事先預(yù)測(cè)。這個(gè)分析過(guò)程隨著降水過(guò)程多次進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)降水過(guò)程中的動(dòng)態(tài)分析，提前采取有效措施，指導(dǎo)后續(xù)降水。6 結(jié)語(yǔ)綜上，gis+bim技術(shù)在公路工程施工前期可以起到極大的作用，能夠直觀準(zhǔn)確感知、迅速掌握、減少溝通成本、避免施工問(wèn)題。無(wú)論是從對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)施工的幫助角度還是展示角度都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。以空間分析和三維可視化為核心技術(shù)的gis提供了研究地理實(shí)體要素的手段