一种基于3DGIS和BIM技术的市政工程施工安全控制方法及系统与流程

一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法及系统
技术领域
1.本技术涉及市政工程施工安全控制领域，尤其是涉及一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法及系统。


背景技术：

2.3dgis是从数据结构到空间查询再到建模分析，都建立在三维数据模型基础上的地理信息系统；bim指建筑信息模型，以三维图形为主，与物件导向和建筑学有关的模型。
3.在市政工程施工之前，工作人员会根据施工图纸和3dgis技术建立施工项目的整体结构三维示意图；在市政工程施工的过程中，管理人员会划分不同的施工区域，在不同的施工区域布置相应的施工作业，并且根据bim技术建立不同的施工区域的具体模型，通过bim建立的模型可以体现出施工区域的细节。
4.针对上述中的相关技术，发明人发现：在使用上述技术进行施工时，虽然3dgis和bim提供了关于整体工程的施工模型及具体的施工区域的模型，但是无法通过3dgis和bim体现整体施工模型与具体的施工区域模型之间的联系，由于在实际施工的过程中，不同的施工区域之间会相互影响，而这种影响会导致工期的延长，甚至会影响工程的质量。


技术实现要素：

5.本技术提供一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法及系统，其目的是使得工程顺利完成，不会出现工期延长的情况。
6.本技术目的一是提供一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法。
7.本技术的上述申请目的一是通过以下技术方案得以实现的：一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法，包括：根据3dgis技术建立整体施工模型；根据整体施工模型划分不同的施工区域；根据bim技术建立具体的施工区域模型；获取整体施工模型中每一施工区域的施工信息数据；依据所述施工信息数据计算每一施工区域中不同施工位置区域的施工关联数据；依据所述施工关联数据计算得到施工区域中每一施工位置的优先权信息；根据优先权信息生成对应每一施工区域的施工流程，并将所述施工流程及关联数据叠加到所述施工区域模型。
8.通过采用上述技术方案，首先通过3dgis和bim建立对应的施工模型，然后根据施工模型获得对应的施工信息数据，再根据施工信息数据计算得到不同的施工位置区域的施工关联数据，这里的施工关联数据即为不同的施工位置区域之间的施工影响因素，然后根据该因素可以得到不同施工位置的优先权信息，即哪块区域先施工，哪块区域后施工，这样可以提高工程的施工效率，节省大量的施工时间，然后根据优先权信息生成对应的施工流
程，将施工流程及关联数据叠加至bim模型上，使得bim模型中可以展示出施工流程信息及相关的影响因素信息，使用这种方式可以保证施工顺利完成，不会出现因不同施工区域之间的施工因素的影响导致工期延长的情况，采用这种方式可以提高工程的施工效率。
9.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述根据3dgis技术建立整体施工模型的方法包括：根据3dgis技术获取三维信息；所述三维信息包括地形信息和城市建筑物信息；根据地形信息建立tin模型；根据城市建筑物信息建立csg模型；所述tin模型和csg模型组合形成所述整体施工模型。
10.通过采用上述技术方案，分别采集地形信息及城市建筑物信息，并且分别对应建立tin模型和csg模型，将两种模型组合形成整体施工模型。
11.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述根据整体施工模型划分不同的施工区域的方法包括：获取市政工程的施工队信息；获取施工图纸信息；根据施工队信息和施工图纸信息获得施工流水信息；根据施工流水信息划分施工区域。
12.通过采用上述技术方案，一般施工图纸上会针对整体施工工程进行区域划分，当市政工程较复杂时，就需要多只施工队一起进行工作，这时需要根据不同施工队的情况对施工区域进行划分。
13.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述根据bim技术建立具体的施工区域模型的方法包括：对整体施工模型中的模型元素进行切分或合并处理后生成施工区域模型。
14.通过采用上述技术方案，依据施工图纸建立初步的施工图设计模型，然后将施工图设计模型中的模型元素进行处理之后得到施工区域模型。
15.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述获取整体施工模型中每一施工区域的施工信息数据的方法包括：获取模块化分类列表；根据模块化分类列表对三维信息进行分类后得到对应不同类型的要素模型信息；所述施工区域内全部的要素模型信息组成该施工区域的施工信息数据。
16.通过采用上述技术方案，针对三维信息进行分类，得到不同类型的要素模型信息，然后根据建模规则信息列表就可以获取施工信息数据。
17.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述施工关联数据包括施工时间要求、进度时间要求、施工耗时和施工条件补足时间。
18.通过采用上述技术方案，施工关联数据为影响施工的时间因素，包括施工时间要求、进度时间要求、施工耗时和施工条件补足时间。
19.本技术在一较佳示例中可以进一步配置为，所述优先权信息包括施工顺序信息及施工时间信息。
20.通过采用上述技术方案，优先权信息即是指每个施工队的施工先后顺序以及具体的施工时间。
21.本技术目的二是提供一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制系统。
22.本技术的上述申请目的二是通过以下技术方案得以实现的：一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制系统，包括：第一建立模块，用于根据3dgis技术建立整体施工模型；划分模块，用于根据整体施工模型划分不同的施工区域；第二建立模块，用于根据bim技术建立具体的施工区域模型；获取模块，用于获取整体施工模型中每一施工区域的施工信息数据；第一计算模块，用于依据所述施工信息数据计算每一施工区域中不同施工位置区域的施工关联数据；第二计算模块，用于依据所述施工关联数据计算得到施工区域中每一施工位置的优先权信息；叠加模块，用于根据优先权信息生成对应每一施工区域的施工流程，并将所述施工流程及关联数据叠加到所述施工区域模型。
23.本技术目的三是提供一种智能终端。
24.本技术的上述申请目的三是通过以下技术方案得以实现的：一种智能终端，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有能够被处理器加载并执行的上述基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法的计算机程序。
25.本技术目的四是提供一种计算机介质，能够存储相应的程序。
26.本技术的上述申请目的四是通过以下技术方案得以实现的：一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法的计算机程序。
27.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：通过采用3dgis和bim技术对工程进行建模，分别生成整体施工模型及具体的施工区域模型，然后根据施工信息数据计算得到不同施工位置区域的施工关联数据，也即施工影响因素，得知不同施工位置之间互相影响的因素，就可以根据这些因素进行分析计算，从而得到不同施工位置的优先权信息，再根据优先权信息生成对应的施工流程，然后将施工流程及关联数据叠加，采用这种方式可以保证工程顺利完成，提高了工程的施工效率。
附图说明
28.图1是本技术的系统结构示意图。
29.图2是本技术的方法流程示意图。
30.附图标记说明：1、第一建立模块；2、划分模块；3、第二建立模块；4、获取模块；5、第一计算模块；6、第二计算模块；7、叠加模块。
具体实施方式
31.以下结合附图对本技术做进一步详细说明。
32.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域人员在
阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例作出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。
33.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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全部其他实施例，都属于本技术保护的范围。
34.下面结合说明书附图对本技术实施例做进一步详细描述。
35.本技术提供一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制系统，如图1所示，一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制系统包括第一建立模块1、划分模块2、第二建立模块3、获取模块4、第一计算模块5、第二计算模块6和叠加模块7，上述模块皆属于市政工程施工用服务器内部模块，即上述模块所实现的功能皆以服务器为执行主体，并通过智能终端及显示设备展示和操作。
36.第一建立模块1，用于根据3dgis技术建立整体施工模型，一般使用gis软件进行建模；划分模块2，用于根据整体施工模型划分不同的施工区域；第二建立模块3，用于根据bim技术建立具体的施工区域模型；获取模块4，用于获取整体施工模型中每一施工区域的施工信息数据；第一计算模块5，用于依据所述施工信息数据计算每一施工区域中不同施工位置区域的施工关联数据；第二计算模块6，用于依据所述施工关联数据计算得到施工区域中每一施工位置的优先权信息；叠加模块7，用于根据优先权信息生成对应每一施工区域的施工流程，并将所述施工流程及关联数据叠加到所述施工区域模型。
37.在进行市政工程项目时，通过使用本系统进行分析计算，获得关于不同施工位置区域之间的关联数据，并通过对关联数据的分析得到不同施工位置的优先权信息，这时再根据优先权信息生成对应施工区域的施工流程，即施工顺序及施工时间，然后将施工流程及关联数据都存储至服务器中，在施工过程中，可以通过服务器调取相关的信息，从而可以保证市政工程项目可以顺利完成，进而提高了市政工程的施工效率。
38.本技术实施例提供一种基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法，所述方法的主要流程描述如下。
39.如图2所示：步骤s101：根据3dgis技术建立整体施工模型。
40.3dgis是一个综合性的研究领域，包括了计算机图形技术、三维可视化技术、虚拟现实技术、空间数据结构技术以及三维空间交互与分析技术等多项技术，3d即是三维，而三维就意味着空间，由此3dgis技术自然也包括对空间的分析，即gis空间分析技术，而三维地理空间数据分析则是gis空间分析的一个组成部分；三维地理空间数据分析包括根据三维信息建立模型，包括体模型、面模型和混合模型，其中，tin模型表示地形表面，csg模型表示城市建筑物，而这些模型均是由多个模型元素构成，例如，csg模型中可以包括楼梯、窗户、门等，其中楼梯、窗户等即为模型元素。
41.在进行施工之前，将施工图纸扫描并通过终端设备上传至服务器，使得服务器获得施工图纸信息，本技术中使用的施工图纸上包括地形信息和城市建筑物信息，服务器根据施工图纸并通过grid生成算法分别建立tin模型和csg模型，并将两种模型数据分别存储至数据库中，在构建整体施工模型时，服务器从数据库中调取对应的模型数据，即tin
‑
csg
混合构模，生成整体施工模型。
42.这里的整体施工模型可以理解为以施工图纸为标准，将市政工程项目的整体概况通过三维模型的方式展示出来的一种模型数据。
43.步骤s102：根据整体施工模型划分不同的施工区域。
44.在得到整体施工模型之后需要对整体施工模型进行划分，不同的市政工程项目采用的划分标准不同，本技术从功能及施工队方面对整体施工模型进行划分。
45.根据不同的功能可以对整体施工模型进行划分，例如，在一个市政工程项目中，该项目为对“xx路”及路面下埋设的管路进行维修，那么在施工图纸中会展现该段路及周围的地形信息和建筑物信息，之后根据施工图纸构建整体施工模型。
46.在整体施工模型中，根据功能可以划分出“xx路”、路面下的管路、路旁的公共设施以及路旁的建筑物四个施工区域，需要对路旁的公共设施及建筑物进行处理，以保证施工过程中不会有路人经过，然后将路面挖开，对路面下埋设的管路进行维修，在管理维修完毕之后，对路面进行修整，最后再对路旁的公共设施进行清洁及整理，对路旁建筑物接触封锁等一系列操作。
47.在上述例子中提到的“xx路”、路面下的管路、路旁的公共设施以及路旁的建筑物四个施工区域，可以雇佣不同的施工队在不同的施工区域进行施工作业；例如，有两支施工队，一支擅长路面作业，另一只擅长维护作业，服务器获取两支施工队的信息，然后结合施工图纸信息，通过分析计算得到施工流水信息。
48.施工流水信息是指根据不同施工队的能力以及施工图纸得到的多个施工段信息，施工段是由多个施工节点组成，例如，管路维修为一个施工节点，那么下一个施工节点即为路面维修，而这两个施工节点组成的施工段所表示的施工流水信息皆为路面作业，说明该施工段可以由擅长路面作业的施工队完成，而路面维修之后下两个节点分别为路旁公共设施修整和路旁建筑物修整，这两个节点组成的施工段可以由擅长维护作业的施工队完成，由此根据施工流水信息可以清晰地将整体施工模型划分成不同的施工区域，即路面及管路为一个区域，路旁的公共设施及建筑物为另一个区域，采用这种方式可以将一个大项目分割成多个小项目，降低了市政工程施工的复杂度，提高了市政工程的施工效率。
49.步骤s103：根据bim技术建立具体的施工区域模型。
50.bim是一个从规划、设计、施工到管理各阶段统一协调的过程，是把使用标准的理念换成相应数据的操作软件；理想情况下，bim过程时利用集中式数字三维建模为核心资源，每个建筑参与者规划数据模型，同时也允许其他人的权限和数据修改，在此阶段，bim模型由具体的bim组件构成，而bim单位即是模型元素。
51.在将整体施工模型划分成不同的施工区域后，需要针对不同的施工区域生成对应的施工区域模型，将整体施工模型中的模型元素进行切分或合并处理后生成施工区域模型。
52.一般使用3d max、revit等bim软件进行建模，可以在电脑上进行操作，服务器接收到电脑传输的指令后调取整体施工模型信息，将整体施工模型展示在显示屏上；工作人员使用电脑进行操作，服务器接收到不同的指令后对整体施工模型进行对应的操作，通过对整体施工模型中的模型元素进行切分可以建立多个粗糙的施工区域模型，然后通过对模型元素进行合并后，对粗糙的施工区域模型进行进一步的细节丰富，进而生成最终的施工区
域模型。
53.步骤s104：获取整体施工模型中每一施工区域的施工信息数据。
54.获取施工信息数据的方法可以采用下述具体流程进行获取。
55.步骤s201：获取模块化分类列表。
56.步骤s202：根据模块化分类列表对三维信息进行分类后得到对应不同类型的要素模型信息。
57.首先，根据做好的bim模型，整理其三维信息的架构，这样就能够把数据模块化，例如，将建筑物及其周围环境和公共设施按照功能特点抽象为类，再将大类细分为子类或者房间、设备等实体对象，故服务器根据施工区域模型对其三维数据结构进行整理和分类，服务器内预设有模块化分类列表，在需要获取施工区域模型的施工信息数据时，可以调取模块化分类列表。
58.其次，按照模块化分类列表对施工区域模型的三维信息进行分类，得到对应类型的要素模型信息，这里的要素模型信息可以理解为模块化分类列表中的实体对象，例如，施工区域模型包括道路，道路包括主干和小路，主干和小路即为要素模型信息；而施工区域模型内全部的要素模型信息即为该施工区域模型的施工信息数据。
59.步骤s105：依据所述施工信息数据计算每一施工区域中不同施工位置区域的施工关联数据。
60.在计算得到施工信息数据后，服务器根据对应施工区域的施工信息数据计算得到每一施工区域中不同施工位置区域的施工关联数据。
61.不同的施工区域中会根据施工需求设立不同的施工位置，而一般情况，一个市政工程项目往往需要不同的施工队进行施工，而针对具体的施工项目，会根据每个施工队擅长的领域进行划分，将各个施工队安排至施工区域内不同的施工位置。
62.根据各个施工队所处的不同施工位置可以计算得到不同的施工位置之间相互影响的施工关联数据；施工关联数据包括施工时间要求、进度时间要求、施工耗时和施工条件补足时间。
63.其中，施工时间要求指施工区域对施工时间的要求，例如，当前施工区域位于居民住宅小区附近，那么为了避免扰民，则施工时间只能在白天施工，不能在夜晚施工；再如，当前施工区域所处的位置对水电有时间控制要求，可能是管道维修，或者电缆维修等问题，导致在上午或者下午某一段时间内，停水停电，从而耽误施工队的施工时间，甚至可能使得施工队停工。
64.进度时间要求指的是当前施工位置的施工进度时间的要求，需要在多长时间之内完成施工；进度时间要求和施工时间要求有一定的关联，施工时间一定程度上决定了进度时间，当前施工位置的施工量是一定的，而施工时间的多少，决定了进度时间，例如，施工量需要每天施工八小时，五天时间完成，而因一些特殊情况，每天的施工时间只能为六小时，则进度时间将从五天延长至八天；进度时间要求不仅取决于施工时间要求，还取决于施工耗时。
65.施工耗时指的是施工队完成当前施工位置的施工量消耗的时间，在施工耗时和施工时间要求双重条件下，决定了进度时间；施工耗时同样取决于施工时间要求，不同条件下的施工时间，决定了施工耗时；施工耗时还取决于施工设备，例如，施工位置a和施工位置b
都需要施工设备c，那么根据施工位置a和施工位置b对施工设备c需求的进度程度决定，哪个施工位置先使用施工设备，若施工位置a先使用施工设备c，那么施工位置b只能等待施工位置a使用完施工设备c之后再使用，这就导致施工位置b的施工耗时增加，同样增加了施工进度时间；再如，施工位置a和施工位置b都需要施工设备d，但是此时施工区域内的施工设备d损坏需要进行维修，或者施工区域内没有施工设备d，这就使得需要往施工区域内运送施工设备d，而这段时间即是施工条件补足时间。
66.施工条件补足时间指的是施工位置需要的施工设备、施工队和其他施工条件的准备时间；例如，施工位置q需要施工队进行施工，需要施工设备w、施工设备e，并且根据施工队和施工位置的实际需求，只有当施工设备w和施工设备e同时具备时，才可以开始施工，运输施工设备w和施工设备e的这段时间即是施工条件补足时间。
67.施工条件补足时间同样会影响施工耗时和进度时间要求；根据上述施工关联数据可以得知，四个施工关联数据相互影响，任何一个条件发生改变，都有可能导致其余条件皆发生改变。
68.步骤s106：依据所述施工关联数据计算得到施工区域中每一施工位置的优先权信息。
69.当计算得到不同施工位置之间的施工关联数据之后，可以根据施工关联数据计算得到不同施工位置的优先权权重，根据权重的不同，可以计算得到每一施工位置的优先权信息；优先权信息包括施工顺序时间和施工时间信息；不同施工位置之间会互相影响，首先根据进度时间要求，进度时间要求短的施工位置应该优先进行施工，例如，施工位置a要求三天内完成施工，施工位置b要求五天内完成施工，那么施工位置a应该优先进行施工；在确定了进度时间要求后，需要根据施工条件补足时间进行计算，例如，施工位置c的施工条件补足时间为三小时，施工位置d不需要补足施工条件，那么就可以优先开始施工位置d处的施工；其次，根据施工时间要求可以计算得到，不同施工位置的可以施工的时间，然后根究施工时间的不同，选择不同的施工位置；最后，根据施工耗时进行判断，例如，施工位置f的施工难度较高，施工耗时较长，施工位置g的施工难度较低，施工耗时较短，那么就可以优先进行施工位置g。
70.在通过上述施工关联数据的计算后可以得到每一施工位置的施工顺序信息和施工时间信息；例如，施工位置q的施工时间为白天，施工位置u的施工时间为夜晚，施工位置i需要在施工位置q完成一半的施工进度后，运输施工位置q处的施工设备p进行施工，施工位置o需要在施工位置i完成施工之后才可以开始施工等。
71.步骤s107：根据优先权信息生成对应每一施工区域的施工流程，并将所述施工流程及关联数据叠加到所述施工区域模型。
72.在得到施工顺序信息和施工时间信息后可以生成每一施工区域的施工流程，施工流程是指施工区域内当前阶段应该从哪个施工位置开始，需要在多长时间内完成施工等信息；最后将施工流程及关联数据叠加到施工区域模型，服务器调取叠加后的施工区域模型并展示到显示设备上，从而可以通过显示设备得到关于施工流程等一系列信息。
73.通过采用上述方法流程，可以使得工程顺利完成，不会出现工期延长的情况。
74.为了更好地执行上述方法的程序，本技术还提供一种智能终端，智能终端包括存储器和处理器。
75.其中，存储器可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令以及用于实现上述基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法的指令等；存储数据区可存储上述基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法中涉及到的数据等。
76.处理器可以包括一个或者多个处理核心。处理器通过运行或执行存储在存储器内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在存储器内的数据，执行本技术的各种功能和处理数据。处理器可以为特定用途集成电路、数字信号处理器、数字信号处理装置、可编程逻辑装置、现场可编程门阵列、中央处理器、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述处理器功能的电子器件还可以为其它，本技术实施例不作具体限定。
77.本技术还提供一种计算机可读存储介质，例如包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read only memory，rom）、随机存取存储器（random access memory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述基于3dgis和bim技术的市政工程施工安全控制方法的计算机程序。
78.以上描述仅为本技术得较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的公开范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离前述公开构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其他技术方案。例如上述特征与本技术中公开的（但不限于）具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。