基于BIM+GIS的水利水电工程多源数据融合方法及应用

基于 BIM+GIS的水利水电工程多源数据融合方法及应用

曹广场

中国葛洲坝集团建设工程有限公司 云南省昆明市

摘要：近年来，随着信息化技术的飞速发展，BIM+GIS技术作为工程智慧化的基础，越来越多的应用于点状和长线型水利水电工程项目中。而BIM+GIS技术需融合BIM模型、倾斜摄影数据、地形数据、正射影像数据、GIS坐标数据、工程全周期业务数据等多源数据在同一场景中，为工程打造趋近于真实的“数字孪生”场景奠定基础。同时，现有研究都是通过IFC中间格式或针对Autodesk系列和Bentley系列模型格式，未来系统研究多源BIM平台数据融合至同一场景及3DE平台模型无损融合，且对多源数据融合普适性问题尚无解决方案。本文研究了工程多源数据在同一管理平台中基于超图GIS平台进行轻量化融合的方法，尤其是在无插件的情况下，将3DE高质量模型轻量化导入超图GIS平台及在点状枢纽工程和线状渠道工程管理平台中的应用效果。基于此，本篇文章对基于BIM+GIS的水利水电工程多源数据融合方法及应用进行研究，以供参考。

关键词：BIM+GIS；水利水电工程；多源数据融合；方法及应用

引言

随着BIM应用的逐步深入，单独应用BIM的项目将越来越少，更多的是将BIM与其他先进技术或应用系统集成，以期发挥更大的综合价值。水利水电工程建设充分利用BIM和GIS等技术构建智慧工程底座，开发BIM+GIS工程全生命周期系统平台，开展应用与数据2种集成服务，为工程提供全新的信息展现效果，实现工程建设期的三维可视化管控。

1简述BIM技术

BIM技术是一种结合网络技术和计算机技术的水利水电工程信息化模型。在该技术应用时，技术人员可以在BIM技术系统输入施工参数和数据，使得BIM建立的模型能够满足水利水电工程项目施工图纸的需求。BIM技术的应用能够为施工管理工作提供全面可靠的数据支持，通过构建三维立体模型，可以辅助相关工作人员开展工作，提升工作效率。可视化是BIM技术应用的最大优势，充分展示出了水利水电工程项目的宏观视图，并且能够依据工作人员的需求进行演示，具有明显的直观性。依托BIM技术，可以帮助施工技术人员选择最佳的施工方案，根据建设需求调整施工方案，保障各个施工环节有条不紊的进行。与此同时，BIM技术还能够完美的展示施工细节，让水利水电工程管理工作的精细化程度大大提升，提升了工作效率，确保水利水电工程管理工作的有序开展。此外，依托BIM技术，工作人员还可以实现对施工现场的科学指导，及时发现施工过程中产生的安全隐患，提升水利水电工程的安全性。BIM技术具有全面性优势，可以帮助人们全面了解工程项目机械设备具体构造、工程项目零部件结构以及工程施工情况等，其创建的三维模型为工作人员的高效率工作提供了参考依据。

2GIS技术的介绍

GIS（GeographicInformationSystem）技术是地理信息系统的英文简称，指采用现代的地理模型处理方法，利用GIS地理信息系统通过地理信息参数的输入转化为实际的地理地图模型。GIS地理信息系统的功能不仅包括地图显示，而且包括数据采集、数据处理、数据分析，并完成地理信息获取、地理运输线路展示等工作。

3基于BIM与GIS融合构建水利水电工程建设的目的

BIM，具有独特的三维建筑信息模型，近几年来在建筑行业备受业内人士的关注。基于BIM构建建设与管理系统，一方面是借助其丰富的语义信息以及精细程度高的三维模型，支持工程全生命周期的信息高度集成与协同管理；另一方面，BIM可以作为整个项目建设与管理的资源库，帮助管理人员了解工程建设进度以及管理问题，用以消除工程建设与管理中的不协调因素，为水利水电工程建设与管理等提供可靠的依据。GIS，作为地理信息系统，不仅可以根据几何实体以及卫星所提供的资讯，对地球表面位置进行信息集成以及地理空间数据的操作，还能通过数据整合与归纳获取更高层次的地理信息，这是BIM所不具备的。GIS本身也具有强大的三维功能以及三维地理空间分析技术，能对大场景地形进行空间数据分析，为水利水电工程建设与管理提供充足的三维地理空间信息，以便于进行选线设计与工程预览等，并通过三维GIS可视化场景了解施工场地、料场等实际情况，为工程建设与总布局提供信息支持。所以，BIM与GIS各有千秋，BIM侧重于工程内部信息的三维精细化管理，GIS则是侧重于大范围、宏的数据管理与可视化分析与应用，基于两者融合建立智能化管理系统，对水利水电工程项目工程建设与管理，具有重要的意义。

4多源异构数据融合方法

(1)BIM+GIS数据接口设计。针对精细化模型，基于BIM引擎进行标准化数据组织重构，基于独立的BIM图形引擎开发标准化接口，实现在GIS大场景下的实时调用。并通过GIS引擎对BIM模型数据进行结构化组织，并基于独立的GIS图形引擎，实现业务系统交互中核心的结构化数据关联，满足业务系统中显示和操作BIM模型数据的需求，同时集成影像数据、地形数据、倾斜摄影数据和点云数据等，形成多源数据融合的标准化服务接口。(2)业务数据接口设计。业务数据接口设计以BIM+GIS模型数据为核心，实现BIM信息、GIS空间数据、建设期管理信息、外部采集信息等多源数据的融合，数据层设计以BIM模型数据为核心，基于编码规范形成BIM数据的“身份证”，通过网格化、索引和匹配等技术，打通BIM模型、数据库业务表、数据库实时采集表和GIS平台瓦片数据间的连接关系，保证数据的唯一性与延续性，实现全业务的可视化。(3)多源异构数据处理。BIM数据完成模型轻量化处理，包括模型轻量化展示与模型文件处理轻量化，通过场景空间八叉树划分、增量绘制、绘制对象内存池和图元合并等方式实现BIM模型轻量化展示，通过构件模型流、集合唯一性表达、数据压缩等方式实现模型文件处理轻量化。GIS数据通过瓦片缓存、节点优化、LOD处理、三角网简化等技术，实现GIS场景中的BIM模型轻量化，满足地形、影像、倾斜摄影和点云等大体量数据的性能需要。业务数据针对建设管理、人员管理、机械设备管理、材料管理、视频监控、工程检测等业务数据进行数据处理，制定数据处理规则、规范与策略，开发设计数据处理标准化工具，进行数据的去重、错误检测与处理、不一致性检测与处理、完整性检测与处理、内容检测与处理，为后期业务数据抽取与融合提供基础数据资源。

结束语

综上所述，主流BIM平台在超图GIS平台中的融合方法，在一定程度上形成了多源BIM数据融合流程。多源数据融合技术仍有很大的可提升空间，如针对建设期BIM模型体量大、块数多、更新快的问题，现有的数据编码手段很难高效解决，需通过一定的标准化流程、二次开发等手段提高数据处理和融合效率。

参考文献

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