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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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