bim数字化，基于BIM技术的工程项目数据管理信息化研究与应用

结合BIM技术，对工程项目数据进行分析与再整合，提出了一个基于BIM技术的工程项目数据管理平台架构及其实施方案。将工程项目施工阶段中各参与方的信息流程与BIM多维数据信息双向关联，并开发基于WEB的工程项目数据管理信息化平台。通过一个大型公共项目的工程实践，最终将BIM数据信息与现场数据信息集成，提升工程项目管理信息化水平并加强工程建设管控能力。

信息作为人类社会发展的三大支柱之一，广泛而深刻地影响着每一个行业的前景与发展。建筑领域内，每一个具备一定规模的项目中，各参与方之间的交互便能产生极其庞大的信息量，因而信息的处理及传递很大程度上决定了项目管理的成效。本文通过基于BIM技术的工程项目数据管理信息化应用平台的开发更好地实现高效的项目管理及进一步提升工程项目精细度管理，并对可视化项目管理实施方案的大面积推广进行探索与研究。

1 研究背景

1.1 BIM技术应用现状

《2011-2015 建筑业信息化发展纲要》明确了 BIM 作为“十二五”期间的建筑行业重要信息技术进行推广应用。各地政府开始重视 BIM 技术在建设项目中的运用并逐步从政策上予以支持及推广应用。上海市住建委于 2014 年发布《关于在本市推进建筑信息模型技术应用的指导意见》，进一步明确了上海市逐步形成 BIM 技术应用的配套政策、标准及市场环境等目标，极大地推动了 BIM 技术在上海市范围内的发展应用。BIM 技术确已被广泛推广应用，其原因包括：BIM 建筑信息模型从本质上改变了建设项目过程信息的传递、存储及再利用，归根结底优化了资源配置并提高了工作效率；BIM可融贯工程项目的全生命周期，包括项目策划、方案设计、施工建造、运维管理各个阶段。例如：在项目策划阶段，可通过构建概要模型( or )来进行需求(造价及工期等)可行性分析及模拟；方案设计初期，设计师可用BIM 建模软件辅助构思，业主可根据 BIM 概要模型进行方案比选，而施工单位可通过 BIM 模拟建造、优化投标方案；施工阶段，基于 BIM 模型可进行进度模拟、工序模拟、碰撞检查及深化设计等，通过前期预控可有效降低现场返工、保证合理施工工期及进度节点；项目运维阶段，业主可根据带有完备设备、材料、几何信息的竣工模型，辅助后期的运维物业管理。因此，BIM 模型集成了项目管理不同阶段的大量数据，使其应用前景愈发具有不可替代的优势。当然，目前 BIM 应用的大面积推广仍存在部分瓶颈。例如：现仍亟需解决“三不统一，一不完备”(系统不统一、标准不统一、管理不统一、基础数据构件不完备及国内软件开发不完备)等问题。从另一个角度来讲，上述问题的解决，可将 BIM 应用的全面发展推上一个新的台阶。

1.2 BIM技术在项目实施管理中的价值优势

建筑行业越来越提倡节能环保，绿色施工、低能耗、可持续建设等概念被广泛加以重视。过去工程中由于信息收集、传递、储存问题导致大量的返工、材料浪费及事故权责模糊。这些问题直接或间接影响着项目造价、进度及质量等控制目标的实现。因此，从节能环保、降低能耗、降低项目管控风险等的角度出发，建筑行业提升信息化能力建设势在必行，而 BIM 技术的出现正好迎合了当前的发展需求。BIM 应用在项目管理中的价值优势显著，除了可以带来可视化项目管理、可有效地加强项目实施过程中的信息交互能力、并可以贯通项目全生命周期外，其对信息进行多维高效整合，还可提高决策速度及准确性，降低投资者成本、提升质量安全管控能力。

1.3 BIM技术与项目管理系统的整合应用

结合 BIM 的项目管理系统可以优化项目运作中的信息传递方式，剔除冗余的信息流转过程，并作为工程数据库使用，可以高效而全面地记录所有工程过程文件，更可给各方提供即时资料搜索及流程进度查询，有效减少多方参与的复杂项目中的信息孤岛、信息失真及信息传达不及时等问题。据了解，清华大学相关课题组基于上述理念，已成功研发出 – 系统，实现了基于 BIM 及网络的进度、资源、成本、安全及质量的 4D 动态集成及 4D 可视化模拟，并以国家体育场、广州西塔、上海国际金融中心等项目为实例进行了可行性、有效性等应用。从项目管理的角度来讲，基于BIM的信息平台，不管是 BIM 技术还是数据集成系统平台，都能够成为有力提升项目管理效率的工具。因而，将两者高效集成使其发挥各自的优势甚至放大两者的功用，即开发基于BIM的项目管理平台，就显得意义深远。

2 基于BIM技术的项目数据协同管理平台应用现状

2.1 基于BIM的数字化项目管理平台的优势分析现代建设工程项目规模扩大、周期拉长、数据量庞大，基于BIM的工程数据管理平台系统的引入，本身就是项目管理信息化进程的一个突破。其整体开发概况如图1所示。由图1可见，项目管理信息平台是从信息内容及信息管理两个层面切入分析，利用项目管理平台的集成、时效等优势解决现场项目管理信息相关问题。

基于 BIM 技术的项目信息管理平台对项目结合 BIM 技术的数据集成，可极大提升项目管理成效。BIM 多维数据集成与传统项目管理平台之间的结合，使两者的优点同时得以放大。基于 BIM 技术的项目管理平台表现出了卓越优势(见表 1)，两者作比较，BIM 平台的优势明显。

2.2 BIM技术在项目管理平台中的应用难点

传统项目管理平台的应用功能模块，如图 2 所示。

较之传统的项目管理平台包含的几大功能模块，BIM 技术已成功融入大部分传统项目管理功能模块，但效果并不全是理想的。例如：在进度管理模块应用中，为了将模型自身的可视化效果呈现出来，虽可通过对模型构件的区别化(如颜色及透明度差异)来表达现场进度情况，但这种表示与现场实际情况存在差异，其主要原因是因为其很大程度上取决于模型的精细度和分类，因而未能真实客观反映现场的进度管控实况。另外，在 BIM 技术应用中，重要的前提是规范模型的建立。目前，在流程及模型规则未规范化的条件下，根据各个项目的实际情况，初版建模单位可能为设计方、施工方或者咨询方中的任意一方。而原始模型建模如果不是多方参与BIM 技术在工程中的长效应用。除去以上所述问题，基于广域网开发的基于 BIM 技术的项目管理平台，模型在线浏览也对现场网络提出相对苛刻的要求。上述应用难点都需在开发过程中着力解决。

3 基于BIM数字化平台的开发设计综合考量基于 BIM 技术在项目管理平台中的应用难点，我们择取项目实施过程中的项目各方工作流程为试点开发，并基于前者进一步开发多方协同且高效实用的基于 BIM 的信息化项目管理平台。

3.1 系统架构及功能模块选择

基于不同框架特点对比(见表 2)及实现完全基于 WEB 的目标设定，这里选取基于 B/S (/)模式的三层架构开发基于 BIM 技术的在线管理平台，即：各参与方只要通过 IE 浏览器，根据需要，在专线或者广域网网络许可范围内，并在身份识别及权限识别下进行相关数据浏览及信息交互；同时也利于日后对平台的维护及功能扩充。

具体系统框介入，平台中数据的保存将把模型数据和工程数据分开存储，逻辑层则通过对查询、删除等操作指令执行编译操作。其中，数据流同步触发器发挥重要作用，将 BIM 模型数据与工程数据之间采用双向链接方式，当收到查询、删除等操作指令后，触发器即对各数据库进行集成，然后反馈给终端用户群。这是较之传统项目管理系统的重要区别。基于 BIM 技术的项目管理系统可广泛应用于项目各个过程阶段。此处根据施工阶段项目管理主要管控内容，选择以下几个模块深入开发。其中包括：进度管理、质量管理、安全管理以及成本管理等。基于 BIM 平台基础界面框架如图 4所示。

3.2 数据整理与分析

以各参建方的信息交互内容及流程为研究对象，分别对流程中各参与方进行多级权限划分。权限划分需根据文件审核流程及审核人职位，信息流程不同则设置权限类型不同，整体上保证流程中每一参与方至少存在上下二级权限。例如，监理方审核进度计划信息流程主要分为：从总包方接收数据信息→专业监理工程师审核→总监理工程师审核→发布公告并同时抄送业主方，推送方式可选择邮件推送、站内推送或微信公告。以进度计划报审文件在平台中的信息流转为例，具体可见图 5 所示。

3.3 数据存储及优化

B/S 整体架构确立之后，需要对工程数据进行分析及处理，这对项目管理而言至关重要。庞大而频繁变更的工程数据如再花时间精力填写上传项目管理系统，那么平台便起了加大工作负荷的反作用。考虑到这样一种可能面临的状况考证书的正规网站，我们首先根据监理传统线下工作流程中的工程标准表式，进行数字化标准表头开发。标准表头既可以供不同的工程人员快速批量导入现场更新的信息数据，避免反复作业；亦可将关键字段、更新时间等作为搜索依据，对工程数据进行数字化整合及快速查询。另外，BIM 模型数据的规范化，对在模型数据和工程数据之间建立无缝双向链接bim数字化，尤为关键。模型数据规范化包括了构件分割及命名等重要内容。对模型的合理分割及命名，直接影响到工程数据与模型的双向链接，从而进一步影响数字化工程数据的浏览质量甚至是基于 BIM 平台的实用性。分布式数据存储是最适合的一种数据存储方式，即：将模型几何数据及现场工程数据等非几何数据分开存储在不同服务器上并建立两者的双向链接，从而形成真正基于 BIM 技术的信息交互。存储在不同服务器上的数据，需通过数据流同步触发器进行有效集成。基于 BIM 项目信息管理平台的开发完全基于 和BIM 技术的工程项目数据浏览平台，对浏览精细度及速度是严峻的考验。为提高工程数据模型的浏览质量，我们对集成数据的浏览效果进行优化。根据索取信息的不同目的，进行模型精度分级选择：当浏览目的只是了解工程大面施工进度时，模型可选择粗精度展示，此时从模型区可读取施工进度大面区域等宏观信息；当浏览目的是对某细部区域的质量管创新发展理进行核查时，可加载细节模型，将细节及现场照片进行对比。

4 工程实例应用:

上海国际航空服务中心(X-1 地块)位于上海市徐汇区黄浦江南延伸区域bim数字化，基于BIM技术的工程项目数据管理信息化研究与应用，由航材供应中心(X-1A)和高层塔楼航空业务配套用房(X-1B)两栋建筑组成。总用地面积 37 131 m2，总建筑面积 238.737 m2。数字化项目管理数据信息平台的开发基于现场良好的BIM 建模进度、建模规范以及 BIM 相关应用经验。该项目BIM 建模工作从基坑围护阶段开始，至撰文时已在现场利用BIM 模型进行了施工进度模拟、施工工序模拟、管综综合等相关应用。图 6 为施工阶段利用模型及现场照片进行节点进度对比及施工进度模拟。平台开发始终基于项目工作宗旨，并紧扣建设工程质量、进度、成本、安全四大把控重点，具体应用成果如下。

4.1 质量管理

将传统的监理“施工单位自检→监理单位收到报验复检”质量管控流程数字化。在 BIM 管理平台中，总包将资料通过标准表头导入信息平台，平台提醒监理方验收，提醒方式可直接通过平台内消息提醒或者直接推送微信提醒。监理方确认验收通过后，推送通知给施工单位并在平台主页发布公告；监理方不通过则流程重新循环。质量管理板块中模型的浏览可形成进度区分显示模型及现场验收情况等多个对话框(如图 7)。在平台中，管理人员可点选与模型中相应工程数据的部分进行链接；同样，浏览模型过程中，通过点选可链接至相应的验收资料，包括报验资料及现场影像资料等。

4.2 进度管理

分别对年、季、月工程进度进行更新，对分部分项工程进度进行对比分析。文件可通过电子表格文档形式批量导入平台中，通过简单条形图表达实际进度完成情况，并通过附件添加甘特图等电子文档；点选条形图后可直接形成甘特图附件或可视化进度对话框(如图 8)，通过数字化管理辅助管理者决策。

4.3 安全管理

BIM 模型中放置摄像头构件且与现场摄像头进行链接，点选后直接进入摄像头监控云平台的流媒体，实时了解 BIM模型中各相关现场情况。基于工程现场实际网速浏览情况如图 9。

工程现场实际应用表明，基于 BIM 技术的项目管理数据平台极大地提高了施工阶段项目管理信息化水平，使各方的工作效率得到了提升，取得了一定的应用成果。其在工程中的应用价值明显，可为后期拓展应用提供有效参考及实用的软件系统。

bim三维模型，基于bim的三维地质自动化建模方法

基于bim的三维地质自动化建模方法

【技术领域】

[0001 ]本发明涉及B頂自动化建模领域，尤其是基于B頂的三维地质自动化建模方法。

【背景技术】

[0002]随着B頂在建设工程，尤其是岩土工程的深化应用，越来越多的客户需要对地层进行建模。在岩土工程勘察地质成果三维可视化的过程中，直接利用软件人工建模具有一定的局限性，具体表现如下:

1)人工输入钻孔资料、人工进行岩土层建模工作，建模工作量大且繁琐，容易出错，建模效率较低；

2)建立三维地质模型时仅能处理常规岩土地层，对于存在透镜体、尖灭的岩土地层等常见现象则较为困难，仅能进行岩土地层的粗略建模；

3)利用软件进行基坑开挖模拟，只能同时针对一个岩土层手动进行；

4)缺乏与岩土工程勘察领域相关的计算与模型输出接口。

[0003]综上所述，现阶段工程勘察B頂化还是存在许多的不足和缺陷，需要在提高自动化程度和高效精确建模的方向上加以改进。

【发明内容】

[0004]本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了基于的三维地质自动化建模方法，无缝对接地质数据库，建模数据源于勘察地质数据库中的勘探孔资料、场地分层数据、平面布孔坐标、剖面等地质数据，建模人员只需根据工程编号索引来检索数据库中所需构建的工程地质数据，即可进行自动建模，无需再人为作钻孔判别、地层划分等数据预处理。

[0005]本发明目的实现由以下技术方案完成:

一种基于BIM的三维地质自动化建模方法，涉及平台，其特征在于:所述方法至少包括以下步骤:

采集勘察数据:将勘察地质及钻孔数据源文件导入地质数据库；

调用地质数据库并进行建模:所述平台从所述地质数据库内获取所述勘察地质及钻孔数据源文件并根据所述源文件进行建模。

[0006]本建模方法无缝对接地质数据库，建模数据源于勘察地质数据库中的勘探孔资料、场地分层数据、平面布孔坐标、剖面等地质数据，建模人员只需根据工程编号索引来检索数据库中所需构建的工程地质数据，即可进行自动建模，无需再人为作钻孔判别、地层划分等数据预处理。

[0007]所述平台的建模算法是以所述钻孔数据源文件中的勘探孔的孔口二维坐标做原始样本点，采用三角剖分来构建主TIN。

[0008]所述平台的建模范围限于实际钻孔区域内。

[0009]所述平台的建模算法是使用最小距离反比法和普通克里格法对模型进行插值拟合。

[0010]所述平台的建模算法基于广义三棱柱作为最小实体单元，逐层建立实体模型；在处理尖灭、透镜体等复杂地质情况时，所述广义三棱柱可退化成四棱锥或四面体bim三维模型，基于bim的三维地质自动化建模方法，按照尖灭到1/2的规则构建尖灭地层。

[0011]基于平台做二次开发，使用自适应体量族来构建三棱柱模型，从而使用户可以自定义编辑材质，方便算量和开挖;可挂接岩土力学参数，供后续土力学分析以及制订决算表，核算工程量

本建模系统在框架下可方便导出dwg、fbx、3ds等常用三维数据格式，便于对接其他格式的三维模型，实现地上地下一体化管理。

[0012]根据建模场地范围和建模精度对建模过程进行交互性参数配置，交互性参数配置包括钻孔选择，数据导入导出设置，勘察地质数据库连接等一系列参数配置。

[0013]本发明的优点是:(I)快速自动建模，提高建模精度，能极大减轻建模人员的工作量。(2)建立的地层模型可与勘察软件的勘察成果进行交叉对比验证。(3)可导出多种数据格式，便于地层模型在其他三维平台中集成显示。

【附图说明】

[0014]图1为本发明的工作原理流程图。

【具体实施方式】

[0015]以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:

实施例:如图1所示，本发明中基于B頂的三维地质自动化建模方法无缝对接地质数据库，建模数据源于勘察地质数据库中的勘探孔资料、场地分层数据、平面布孔坐标、剖面等地质数据，建模人员只需根据工程编号索引来检索数据库中所需构建的工程地质数据，即可进行自动建模，无需再人为作钻孔判别、地层划分等数据预处理，具体包括以下步骤:

通过勘察地质勘察信息处理软件导入相关数据到勘察地质数据服务器中，根据配置文件连接勘察地质数据库，并利用部署在服务器端的WCF服务功能解析钻孔、场地分层、剖面等勘察数据，供平台获取使用。其中，相关数据指的是勘察地质及钻孔数据源文件，可以包括勘探孔资料、场地分层数据、平面布孔坐标、剖面等地质数据。

[0016]平台在从勘察地质数据服务器中获取到勘察地质及钻孔数据源文件之后可在前段界面浏览该工程钻孔、地层个数以及钻孔点位分布等基础信息，同时自动配置好默认的建模参数。用户也可根据自身的建模需求来自行设置建模参数。

[0017]平台的建模算法利用三角剖分算法建立一个主TIN，然后逐层遍历主TIN中的三角形，以钻孔分层点为样本点，以最小距离反比法和普通克里格法空间插值拟合，求出上下对应的两个三角形的空间位置并用中自适应的三棱柱体量族来构建相应的实体单元，将所属的层号赋给该实体单元，最后将相同层号的实体单元拼接形成地层实体。同时，地层实体还挂接地层属性，便于用户查看并进行参照对比。采用中自适应的三棱柱体量族来构建相应的实体单元使得用户可以自定义编辑材质，方便算量和开挖；可挂接岩土力学参数，供后续土力学分析以及制订决算表，核算工程量。

[0018]而在建模时，根据默认的工程勘察规范，建模范围限于实际钻孔区域内，不做外部延伸。同时，平台基于广义三棱柱(GTP)作为最小实体单元，逐层建立实体模型；在处理尖灭、透镜体等复杂地质情况时，广义三棱柱可退化成四棱锥或四面体，按照尖灭到1/2的规则构建尖灭地层bim三维模型考什么证赚钱多，保证建模与实际勘察成果一致，提高模型的正确性。

[0019]平台可根据上述建模算法自动建立钻孔模型和三维折线剖面，与所建立的三维地层模型融合在统一的场景中，可自由旋转、缩放三维场景，使用户可以浏览并管理勘察成果。同时，平台也可以根据上述建模算法建立与模型相匹配的树节点空间，该树节点空间包含有单个钻孔或单层地层的位置信息和状态信息，可供用户多角度观察所建立的地质模型。

[°02°] 平台可导出dwg、fbx、3ds等常用三维数据格式，同时本实施例对dwg格式的导出方式做了改进，可以按层导出数据文件，便于后续管理和计算。

[0021]本实施例在具体实施时:内部实体构建、运算、材质、属性等建模。平台在构建广义三棱柱时，包括三角化，构网，构体，属性挂接等算法。

【主权项】

1.一种基于BIM的三维地质自动化建模方法，涉及Revi t平台，其特征在于:所述方法至少包括以下步骤: 采集勘察数据:将勘察地质及钻孔数据源文件导入地质数据库； 调用地质数据库并进行建模:所述平台从所述地质数据库内获取所述勘察地质及钻孔数据源文件并根据所述源文件进行建模。2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的三维地质自动化建模方法，其特征在于:所述平台的建模算法是以所述钻孔数据源文件中的勘探孔的孔口 二维坐标做原始样本点，采用三角剖分来构建主TIN。3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的三维地质自动化建模方法，其特征在于:所述平台的建模范围限于实际钻孔区域内。4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的三维地质自动化建模方法，其特征在于:所述平台的建模算法是使用最小距离反比法和普通克里格法对模型进行插值拟合。5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的三维地质自动化建模方法，其特征在于:所述平台的建模算法基于广义三棱柱作为最小实体单元，逐层建立实体模型；在处理尖灭、透镜体等复杂地质情况时，所述广义三棱柱可退化成四棱锥或四面体，按照尖灭到1/2的规则构建尖灭地层。6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的三维地质自动化建模方法，其特征在于:使用所述Re V it平台的自适应体量族来构建三棱柱模型。

【专利摘要】本发明涉及BIM自动化建模领域，尤其是基于BIM的三维地质自动化建模方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步骤：采集勘察数据：将勘察地质及钻孔数据源文件导入地质数据库；调用地质数据库并进行建模：所述平台从所述地质数据库内获取所述勘察地质及钻孔数据源文件并根据所述源文件进行建模。本发明的优点是：实现了自动快速将勘察数据构建生成三维地质模型，包括实体构建、材质渲染、属性建模等，使用户从三维的角度浏览并管理勘察成果，进一步挖掘了BIM在工程勘察领域中发挥的作用。

【IPC分类】/05

【公开号】

【申请号】CN2

【发明人】毛维辰, 易爱华, 雷文敏

【申请人】上海顺凯信息技术股份有限公司

【公开日】2016年6月1日

【申请日】2015年12月30日