基于三维GIS与BIM集成的临建模型建立方法及应用与流程

基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法及应用
技术领域
1.本发明涉及领域。更具体地说，本发明涉及基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法及应用。


背景技术：

2.bim技术在现有工程施工中已经得到了广泛的应用，随着国家基建水平的不断发展，对施工效率和过程质量控制提出了新的要求。在大型建筑施工中，往往存在施工场地复杂、施工线路长、rtk数据采集不便、设计线路复勘难度大等问题，特别是在施工场地内存在大量临时施工设施时，由于可利用施工空间有限，单纯依靠既有施工图纸和施工经验，容易造成临建方案设计不合理等问题，提高了主体工程的施工难度，影响主体工程的施工进度和施工质量，大幅度增加了施工成本。而bim技术的应用对象往往是单个建筑物，在项目周边环境复杂的条件下，也无法很好的用于对临建工程进行模拟并对临建方案进行优化。
3.为解决上述问题，需要提供一种基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，对bim模型进行优化，提高施工模拟的准确性，保证施工效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法及应用，将三维gis信息转化后与bim模型共同导入bim平台并进行整合，得到以bim平台为基础的三维集成临建模型，并结合施工信息建对施工过程进行5d模拟，方便根据模拟结果对施工方案进行动态调节，提高长线工程和大规模区域性工程的管理能力。
5.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，包括：
6.s1、确定临建工程的建模内容并根据图纸建立bim模型；
7.s2、采集临建工程及其周围环境的三维gis信息，并导入gis系统；
8.s3、采用分类转化的方法对三维gis信息进行转化，并将其导入bim平台；
9.s4、利用bim平台整合bim模型数据与转化后的三维gis信息，并以此为基础建立三维集成临建模型；
10.s5、使用bim5d平台，将多种施工信息导入bim5d平台，结合三维集成临建模型对施工过程进行5d模拟，并建立基于施工进度和施工成本的5d临建模型。
11.优选的是，所述基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s3中，采用分类转化的方法对三维gis信息进行转化并导入bim平台的方法为：
12.s31、从三维gis信息中分类提取gis图像数据；
13.s32、利用gis系统对gis图像数据进行分析，并将其按照数据类型分为矢量数据、栅格数据、倾斜摄影数据和激光点云数据并分别存储在四个新建模块中；
14.s33、建立bim平台与gis系统的对接关系，将所述矢量数据和所述栅格数据通过gis服务器转化为wfs数据后导入bim平台，将所述倾斜摄影数据和所述激光点云数据分别
通过bim软件进行处理后导入bim平台。
15.优选的是，所述基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，所述gis图像数据包括地理坐标系与投影信息、遥感影像、多视角相机同步采集影像和三维激光扫描影像。
16.优选的是，所述基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s4中，所述三维集成临建模型以bim平台为基础建立，所述三维集成临建模型的坐标原点与bim模型的坐标原点位置相同。
17.优选的是，所述基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s5中，所述多种施工信息包括临建工程的施工进度、施工预算和施工资源。
18.优选的是，所述基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s5中，根据临建工程的进度计划在bim5d平台中设置多个进度节点，每当临建工程进入新的进度节点时，通过gis系统向bim平台发送实时的转化后的三维gis信息，并依次对所述三维集成临建模型、所述5d临建模型进行更新。
19.本发明还提供了基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法的应用，所述5d临建模型用于公路工程施工，根据施工进度、施工成本的5d模拟结果对临建工程的施工方案进行动态调整。
20.本发明至少包括以下有益效果：
21.1、将三维gis信息与bim模型进行整合，向bim平台添加多种地形、环境及边界条件等数据信息，完善了数据库，对原有bim模型进行优化，提高了三维集成临建模型的真实性与准确性，能够更加完整、如实的反映实际的施工工程情况，方便工作人员根据优化后的临建模型进行施工方案的拟定与调整；
22.2、使用bim 5d平台对临建工程进行3d模型、施工进度与施工成本等多个维度的模拟，结合整体施工结构、环境条件对施工方案进行多方位的可视化模拟，从而在下一步施工前验证方案的可行性，减少或消除施工中的返工情况；同时，将施工进度计划与实时施工进度信息导入bim5d平台，通过实时施工进度与计划进度的对比进行施工资源的合理调配，提高项目精细化管理程度，实现施工资源、工程量、成本的动态管理，在保证施工效率的同时提高了施工质量。
23.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
24.图1为本发明一个实施例的基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法的流程示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
26.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方
位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.如图1所示，本发明提供基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，包括：
28.s1、确定临建工程的建模内容并根据图纸建立bim模型；
29.s2、采集临建工程及其周围环境的三维gis信息，并导入gis系统；
30.具体的，三维gis信息的采集方法包括：通过无人机进行航测，对线路周边地理信息进行汇总、分析，形成三维gis信息，对设计提供的地图信息和现场实际情况进行对比，初步了解设计线路周边地形情况；
31.s3、采用分类转化的方法对三维gis信息进行转化，并将其导入bim平台；这里，转化后的三维gis信息可被bim平台读取，相当于以一定标准完成了gis模型到bim模型的转化；
32.s4、利用bim平台整合bim模型数据与转化后的三维gis信息，并以此为基础建立三维集成临建模型；
33.其中，转化后的三维gis信息为能够被bim平台读取的数据格式，即为三维gis-bim数据；在整合前，将bim模型以ifc数据的格式导入bim平台；在整合时，首先对三维gis-bim数据与ifc数据进行叠加，然后核查设计中的桥梁、隧道在地形中的绝对位置，当ifc数据与三维gis-bim数据在同一位置处的表达存在差别时，以三维gis-bim数据为准对三维集成临建模型进行修正，根据最终建立的三维集成临建模型因地制宜完善临建工程设计方案(如优化项目施工便道的线路规划和实施等)；
34.s5、使用bim5d平台，将多种施工信息导入bim5d平台，结合三维集成临建模型对施工过程进行5d模拟，并建立基于施工进度和施工成本的5d临建模型。
35.上述技术方案中，bim平台包括多款bim软件，选用特定的软件可以对建筑物建立bim模型，也有bim软件可以用于bim平台内数据格式的转化，gis系统为地理信息系统，是一种具有信息系统空间专业形式的数据管理系统，可以视为一个具有集中、存储、操作、和显示地理参考信息的计算机系统。在实际施工中，可以选择具体的gis平台作为开发基础，从gis平台中提取施工区域的地理信息，数据采集设备采集到的地理、地形位置信息也可以导入gis平台。gis服务器是数据采集器，用于采集设备与gis系统(gis平台)的对接。在本实施例中，bim平台选用autodesk平台，其软件种类多、功能齐全、泛用性广；在bim建模时选用revit软件；gis平台选用supermap平台；数据采集设备需根据地理、地形条件进行选择；bim5d平台是基于三维信息化模型的全专业协同作业平台，属于bim平台功能的一部分，通过集成多种施工信息(包括3d模型信息)对施工过程进行模拟，从而，为施工全过程中的多个环节(施工技术、施工进度管理、施工资源消耗、施工成本控制等)提供数据模拟，不同分工的工作人员均可以从bim5d平台提取所需的施工数据，并根据模拟结果调整下一步施工方案，从而，提高了施工决策的效率，方便实现临建工程中的全过程质量控制。
36.本发明将三维gis信息与bim模型进行整合，向bim平台添加多种地形、环境及边界条件等数据信息，完善了数据库，对原有bim模型进行优化，提高了三维集成临建模型的真实性与准确性，能够更加完整、如实的反映实际的施工工程情况，方便工作人员根据优化后的临建模型进行施工方案的拟定与调整，保证了施工效率。
37.在另一技术方案中，所述的基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s3中，采用分类转化的方法对三维gis信息进行转化并导入bim平台的方法为：
38.s31、从三维gis信息中分类提取gis图像数据；
39.s32、利用gis系统对gis图像数据进行分析，并将其按照数据类型分为矢量数据、栅格数据、倾斜摄影数据和激光点云数据并分别存储在四个新建模块中；
40.s33、建立bim平台与gis系统的对接关系，将所述矢量数据和所述栅格数据通过gis服务器转化为wfs数据后导入bim平台，将所述倾斜摄影数据和所述激光点云数据分别通过bim软件进行处理后导入bim平台。
41.上述技术方案中，由于gis系统不具备5d模拟的功能，为使三维gis信息代表的地理环境等数据能够加入临建模型中对施工过程进行5d模拟，提供了将三维gis信息转化为bim平台能够读取的数据的方法，根据数据类型对gis图像数据进行分类并将其分别存储在新建的数据模块中，并建立这四个模块与bim平台的对接关系，模块内的数据在经过gis系统内部处理、转化后可直接输入bim平台，模块也可以通过调取bim平台内的功能模块(bim软件)对gis图像数据进行处理。具体的，矢量数据即为点线面数据，栅格数据即为遥感数据，矢量数据和遥感数据均为开放数据格式，在通过gis服务器转化后可以wfs数据格式输出，而wfs数据可以被bim平台上的服务器加载。倾斜摄影数据也属于开放数据格式，但在导入前需要通过处理才能被bim平台读取并使用，倾斜摄影数据和激光点云数据均可通过bim软件直接处理，处理后即能导入bim平台；在本实施例中，采用civil3d对倾斜摄影数据进行处理，采用recap对激光点云数据进行处理。bim平台起到数据整合的作用，使gis数据能够顺利整合到bim系统中，采用整合后的bim数据即可建立更加优化、完善的三维集成临建模型。同时，由于该模型是基于bim平台建立的，可以使用bim5d平台进行5d模拟，从而更好的实现施工进度与施工成本控制，提高临建工程的施工效率和施工质量。
42.在另一技术方案中，所述的基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，所述gis图像数据包括地理坐标系与投影信息、遥感影像、多视角相机同步采集影像和三维激光扫描影像。其中，地理坐标系与投影信息对应矢量数据，遥感影像对应栅格数据，多视角相机同步采集影像对应倾斜摄影数据，三维激光扫描影像对应激光点云数据。当施工线路较长时，在不同的施工节段采用相应的采集设备对施工区域进行三维gis信息采集，在gis系统中集成形成信息库，在s3中，对信息库中相同一类的gis图像数据进行提取，即为完整的该类gis图像数据，对同一类gis图像数据进行集中转化，提高了数据处理效率。
43.在另一技术方案中，所述的基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s4中，所述三维集成临建模型以bim平台为基础建立，所述三维集成临建模型的坐标原点与bim模型的坐标原点位置相同，保证新建立的三维集成临建模型与原bim模型位于同一坐标系下，在转化整合时方便进行数据的叠加与后续的数据更新。
44.在另一技术方案中，所述的基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s5中，所述多种施工信息包括临建工程的施工进度、施工预算和施工资源。具体的，bim5d平台可以通过导入的施工信息对施工过程进行多个维度的模拟，5d临建模型也在多个维度下分别建立。在本实施例中，主要是对施工进度和施工成本(预算)进行模拟，具体的，将施工进度计划导入bim5d平台中，并根据施工进程实时向bim5d系统中录入相同格式的实际施工进度信息，在5d临建模型中将施工计划进度与实际施工进度进行对比并分析，结合施工资源(人
力、物资等)等信息即可生成新的资源调配方案，使后续施工方案得到优化，减小施工进度与计划存在的差异值，从而保证施工效率；通过三维集成临建模型与施工成本单价等数据的结合，可利用5d临建模型模拟成本单价与工程量的映射关系，并生成工程预算的最优方案，便于进行工程预付款的管理。
45.在另一技术方案中，所述的基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法，s5中，根据临建工程的进度计划在bim5d平台中设置多个进度节点，每当临建工程进入新的进度节点时，通过gis系统向bim平台发送实时的转化后的三维gis信息，并依次对所述三维集成临建模型、所述5d临建模型进行更新。在施工过程中，随着施工进度的推进，临建工程周围环境及空间连接关系可能会发生改变，施工计划本身也具有节点特征，以施工进度的不同节点为界将施工分为多个阶段，进入新阶段时重新对gis信息进行采集，并导入gis系统中进行更新，由于gis系统中新建的四个存储模块与bim平台存在对接关系，更新后的gis数据也会导入bim平台中对三维集成临建模型进行更新，三维集成临建模型的变化也会影响5d临建模型的数据。从而，实现了临建模型数据随施工进度推进的实时更新，能够更好的对施工情况进行模拟与分析，为施工方案提供可靠的参考依据。
46.本发明还提供了基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法的应用，所述5d临建模型用于公路工程施工，根据施工进度、施工成本的5d模拟结果对临建工程的施工方案进行动态调整。
47.以一高速公路临建工程为例，对基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法在公路工程中的应用进行说明。
48.针对临建工程周边环境复杂、设计线路复勘难度大等特点，通过无人机进行航测，对线路周边地理信息进行汇总、分析，形成三维gis信息，可直接根据三维gis信息建立gis模型，用于展示施工区域内的空间分布情况并对其进行分析，在施工时以gis模型为依据对设计提供的地图信息和现场实际情况进行对比，了解设计线路周边地形情况，减少外业勘察作业。
49.针对临建工程施工难度大、临时设施可用区域少、面积小等特点，通过三维gis与bim集成的信息化应用理论分析、集成模型建立、5d模拟方法，解决山地区域临建工程选址困难、rtk数据采集不便的问题，对临时设施建设提供有效的、可视化的建设方案，并依据集成后的临建模型，模拟临建施工5d施工预演方案，对临建施工的施工方案进行动态调整。
50.本发明提出基于三维gis与bim集成的临建模型建立方法及其应用，解决了公路长线工程的地形数据数据采集困难、复勘难度大、临建工程规划难、施工便道线路优化难等实际问题，为工程后续信息化建设奠定基础，对公路工程整体项目施工策划工作具有指导意义，为三维gis与bim技术在工程项目全生命周期的应用提供可参考的数据，也为项目整体的智慧建设、绿色建设提供更优的解决办法。
51.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。