BIM+GIS技术在扬州东部综合客运枢纽项目审计中的应用

BIM+GIS技术在扬州东部综合客运枢纽项目审计中的应用

王睿

（江苏钟润智能科技有限公司 210000 江苏省南京市 ）

2019年4月-2020年12月，江苏钟润智能科技有限公司承接了扬州东部综合客运枢纽BIM+GIS审计项目，这也是我司将BIM+GIS技术全面应用于项目跟踪审计周期内的首个项目。通过每周一次的现场无人机航拍，基于倾斜摄影技术和我司自主研发软件构建地模，并将倾斜摄影模型直接应用于土方量计算，最终从多个维度对审计结果进行佐证，大幅度降低了土方量计算偏差、增加了大量外业现场取证依据，提高了结算效率，规避了建设方同施工总承包单位关于工程量的纠纷与矛盾。

一、项目概况

本项目位于扬州市廖家沟东侧，垂直站东路东西向敷设，为地下三层建筑(局部四层)，紧贴扬州南站高铁站南侧。本项目总建筑面积20460平方米（长185米，宽24米，深24米）。

二、项目实践案例

2.1  BIM+GIS的现场虚拟建造

我司通过自主研发的BIM+GIS工具将本项目模型和场地周边环境进行等比例的还原，可追溯到工程图像进度完成的任意一个月。本项目的模型（地理信息模型+建筑信息模型）是以建筑工程项目的图纸为主要测绘依据，根据建筑物的真实信息进行数字信息仿真及高效拟合而成。模型不仅含有三维几何信息，而且有建筑施工的材料（M）、重量（W）、价格（P）、进度（P）等大量非几何形状的信息。BIM+GIS 技术作为当前建筑行业的热门话题，在建筑工程造价控制领域已经运用得比较成熟，其中在加强建筑工程造价管理工作方面，3D建模技术发挥了强大的推动作用。

现场GIS模型和拟建BIM模型的拟合

2.2  运用地模进行挖、填方量计算

本项目在施工图基础上结合多旋翼无人机实景拍摄建模，将建筑物位置、面积、结构等数据导入BIM+GIS系统绘制该项目的模型，运用离线模型技术，直接从本地电脑读取数据，通过网页打开快速浏览真实地形和拟建项目BIM+GIS模型的整合。赋予相关审计人员权限，即可通过系统管理舱和浏览器全面参与审计及查看相关数据，随时了解项目现状、概况及基本信息等。

2.3  BIM模型和算量模型的量差对比

本项目所有楼层的工程量误差在 1.5%以内，利用 BIM 模型与广联达算量模型的量差比较统计，发挥高效的审查作用：（1）模型与现场等比例复刻，有助于更好地理解设计意图。由于 BIM 算量软件显示的图片更加立体直观，对于一些异形的图片也由平面变成立体的印象，有助于人们对图形效果的全面掌握。 比如一些屋顶有特殊的设计效果，有特殊结构设计的基础等等，它的构造从软件的 3D 效果图上就能看得很清楚，这样对设计意图和施工工艺的理解就更好了，复习和交流的时间也就减少了。（2）计算标准是一致的，这对减少差异是有好处的。工程量的测算规则可以在 BIM 软件开发的初始设定过程作统一约定，并设置统一维度的衡量标准。如在初始设置时统一约定混凝土保护层厚度、钢筋锚固长度等，尽量减少因理解和掌握计算规范不到位而产生的差异。（3）通过模型直接出具工程量，能大大提高造价审计人员的工作效率。 通过对初始设置的统一规范和对图形结构的全面认识和把握。 通过软件可以计算出工程量后，再核对工程设计图和改造后的图型的一致性。 得到的工程量在统一的计量标准下没有争议，统一的计算规范也没有争议，减少了协调和沟通的时间，提高了办事效率。下图为运用BIM 模型和广联达算量模型的量差对比统计，本项目所有楼层工程量误差均在1.5%内，起到了高效复核作用。

BIM模型和算量模型的量差对比

可通过平台追溯每周的形象进度

2.4  现场取证实例

本项目经现场实地查勘和无人机现场拍摄，发现匝道基坑支护安全管理不到位，近期为扬州梅雨季，雨水较多，存在较大安全隐患。

1、大面边坡段挂网喷浆并没有施工，且没有设置泄水孔。不符合设计图纸（图号:基施-05）护坡采用100mm厚C20喷射砼、φ8@200×200钢筋网和间距3.0m梅花形布置PVC管泄水孔的设计要求。

2、PQ段、C’D’段匝道交汇处支撑体系未施工，包括钻孔灌注桩、冠梁、钢架梁、三轴搅拌桩等。不符合设计图纸（图号:基施-03）上述两段设置φ1400@1600钻孔灌注桩、1600×1200冠梁、1500×1200钢架连梁和φ850@600三轴深搅桩等结构的设计要求。

三、土方量计算专篇

无人机倾斜摄影分为室外作业和室内计算两部分，室外作业主要流程是： 前期准备工作，勘查区域环境，部署影像设备布控，搭建无人机和云台，规划测量航线，正式飞行作业，导出航测资料。 室内作业主要流程是： 航测资料整理，POS 资料整理(PPK 解算)，空三加密，刺像平差控制，3D 建模及生 DOM/DSM/DEM 等，利用资料收集软件加载生成模型，进行DLGLINE 绘图。

技术原理  

步骤一（飞行）：户外作业，选定项目所在区域，运用无人机进行航线规划及航拍；

步骤二（计算）：选择合适的分析软件，选择项目所在区域，进行空中三角运算，算法系软件自带；

步骤三（建模）：空中三角运算完成后，选择合适的数据处理软件，进行三维切片重建，重建后模型即为“地模”；

步骤四（算量）：模型生成后，运用合适的数据处理（模型后处理）工具，进行对特定区域的土方量进行挖填方计算；

步骤五（成果）：根据制定航拍的周期（如一个月一次），过程记录项目的形象进度照片及模型，对每个周期内的土方量变化有一个量差的对比分析，在项目完成后，出具专业的土石方计算报告。

3.2 计算结果

表1. 运用图纸进行计算结果

表2. 运用GIS+BIM倾斜摄影模型进行计算结果

表1运用图纸直接计算，表2通过倾斜摄影模型进行挖填方计算，进过对比讨论，项目最终选择运用倾斜摄影模型作为计算依据，各参建方均认可。如不采用无人机倾斜摄影技术，则挖方多算34374 m³，多算费用142.50万元；填方少算6353 m³，少算费用25.98万元。综合来看，本项目运用无人机技术在土方量计算上给业主方带来的经济效益约为116.52万元。

本项目土方量计算清单

四、跟踪审计应用

4.1 方案论证

在跟踪审计阶段，本项目业主通过我司自主研发的软件评估项目设计方案的布局，相机视点，安全性能，造价条件，规范的契合程度等，定点查看建筑局部及细部的相关模型。通过数据对比与模拟分析，展示不同方案的优劣，帮助业主在 BIM 的帮助下，借助 BIM 为业主提供便捷、低成本的不同方案以供选择，快速评估楼宇投资方案的造价与时间，降低方案造价，减少决策时间。

4.2 优化设计

我司通过自建模型和自主研发的碰撞检查软件，大大提高了设计质量，同时可以避免后期施工过程中各种返工造成的工期延误和投资浪费，对本项目全专业模型的各种错、碰、漏、缺进行检验，并导出碰撞检验报告，提出优化设计报告及相关建议。

4.3 模型建立及展示（3D）

在施工图基础上结合多旋翼无人机实景拍摄建模，将建筑物位置、面积、结构等数据导入BIM系统绘制该项目的BIM 3D模型，运用离线模型技术，直接从本地电脑读取数据，通过网页打开快速浏览真实地形和拟建项目BIM模型的整合。赋予相关审计人员权限，即可通过系统管理舱和浏览器全面参与审计及查看相关数据，随时了解项目现状、概况及基本信息等。

4.4 进度审核（4D）

根据本项目施工组织设计文本安排具体的施工计划，在我司自主搭建好的3D模型及软件的基础上，增加时间维度，制作可视化的带有进度计划的4D模型，提供直观的可视化的进度审核依据。

4.5 工程量和造价审核（5D）

在BIM 4D模型的基础上，附加或关联必要的数据信息，在项目的关键节点进行BIM算量和造价审核。通过自动对比完成工程量的审核，提高工程量复核和施工图预算审核的进度和精度，减少核对争议。

五、总结与展望

相比运用图纸进行土方量计算的传统方式，其计算结果存在不确定性，缺乏了对现场场地的直观测绘，计算结果可能偏大也可能偏小。而运用无人机倾斜摄影技术得到的挖、填方量就是实物量，仪器测量误差仅为10cm，而且未来无人机倾斜摄影技术的运用，与智能建造相结合，能提高审计工作的精准度，为项目带来切实的经济效益。

BIM+GIS技术作为国家“十四五”重点建设内容，将极大促进建筑业高质量发展，江苏钟润智能科技有限公司有幸立足行业前沿，赋能智能建造，为建筑产业现代化及高质量发展添砖加瓦。