呂 偉 楊小靜

基于GIS技術(shù)的建筑工程管理系統(tǒng)設(shè)計

呂 偉 楊小靜

簡要介紹了GIS系統(tǒng)的概念、組成以及GIS技術(shù)建筑工程管理中的應(yīng)用,引入基于GIS技術(shù)的建筑工程管理應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計思路,并提出系統(tǒng)應(yīng)用的建議,以實(shí)現(xiàn)工程管理各種信息的查詢、統(tǒng)計、分析功能。

GIS,建筑,工程管理,系統(tǒng)設(shè)計

0 引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展,大型工業(yè)與民用建筑越來越多。施工項(xiàng)目管理中的信息量亦相應(yīng)大幅增加,傳統(tǒng)的人工管理模式已經(jīng)逐漸無法滿足施工項(xiàng)目管理工作的要求,將計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、管理信息系統(tǒng)等引入到施工管理中,開發(fā)專業(yè)性的管理信息系統(tǒng),使施工管理及時、高效、準(zhǔn)確,實(shí)現(xiàn)工業(yè)與民用建筑施工管理的現(xiàn)代化。

工業(yè)與民用建筑施工管理中的數(shù)據(jù)量大,尤其是在大型建筑施工項(xiàng)目的分析管理中,既有空間位置信息,又有實(shí)體的屬性數(shù)據(jù),采用先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù),以數(shù)據(jù)可視化的方式,為管理者提供了一種嶄新的決策支持方法,從而大大提高了施工管理的現(xiàn)代化水平。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 GIS系統(tǒng)在建筑中的應(yīng)用

人們在生產(chǎn)和生活中與80%以上的信息和地理空間位置有關(guān)。地理信息系統(tǒng)（GIS,Geographic Information System）作為獲取、整理、分析和管理地理空間數(shù)據(jù)的重要工具、技術(shù)和學(xué)科,近年來得到了廣泛關(guān)注和迅速發(fā)展。GIS彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理信息系統(tǒng)中單調(diào)、抽象的文字查詢檢索,具有強(qiáng)大的圖形表現(xiàn)能力,能夠直觀地表現(xiàn)出空間事物的位置,并使空間位置與原來可以存儲在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的屬性按一定方式有機(jī)結(jié)合起來,從而實(shí)現(xiàn)圖文互動的分析管理。

所以把GIS應(yīng)用到工業(yè)與民用建筑管理中,不僅可以提高施工速度和質(zhì)量,同時也為施工設(shè)計人員以及領(lǐng)導(dǎo)決策人提供直觀的圖形顯示功能,達(dá)到施工設(shè)計和管理的精細(xì)化和科學(xué)化,具有重要的研究價值。

1.2 研究現(xiàn)狀

基于GIS的建筑工程管理上,國內(nèi)外的研究已有很多。大連理工大學(xué)的趙東暉,袁永博等人將CIS技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑施工管理信息系統(tǒng)中,為施工設(shè)計人員以及領(lǐng)導(dǎo)決策提供直觀的圖形顯示和分析統(tǒng)計的功能,對工程中的進(jìn)度,質(zhì)量,成本三大指標(biāo)的控制管理,并將GIS與GPS相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了對遠(yuǎn)程施工機(jī)械可視化的調(diào)度管理,真正達(dá)到施工設(shè)計和管理的科學(xué)化和規(guī)范化。綿陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院的朱彧、羅滔等也將GIS技術(shù)引入建筑工程施工這項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)活動過程,并建立相關(guān)施工管理信息系統(tǒng)進(jìn)行施工現(xiàn)場管理,全面高效動態(tài)地管理整個施工過程,起到了很好的管理效果。

山東青島建筑工程管理局研發(fā)的建筑工程質(zhì)量監(jiān)控GIS信息系統(tǒng),集成了有關(guān)建筑工程質(zhì)量管理的所有信息資源,以地理信息系統(tǒng)為平臺,將建筑工程、商品混凝土企業(yè)、各檢測試驗(yàn)室及材料供應(yīng)商的分布與定位形象直觀地展現(xiàn)在電子地圖上,同時與在建工程、商品混凝土企業(yè)、檢測試驗(yàn)室及材料供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)了視頻連接,可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上質(zhì)量安全實(shí)時監(jiān)控,動態(tài)多角度的數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析,實(shí)施工程項(xiàng)目“網(wǎng)上動態(tài)監(jiān)管”。

2 基于GIS的建筑工程管理應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 建筑工程GIS管理軟件對比分析

目前,大多數(shù)的建筑設(shè)計研究部門、施工單位采用計算機(jī)輔助設(shè)計AutoCAD軟件對建筑物和基本建設(shè)的設(shè)計和規(guī)劃,通過裝配固有特征的組件來產(chǎn)生整個結(jié)構(gòu),應(yīng)用一些規(guī)則來指明如何裝配這些部件,并具有非常有限的分析能力;AutoCAD軟件已經(jīng)擴(kuò)展可以支持地圖設(shè)計,但管理和分析大型的地理數(shù)據(jù)庫的工具很有限。

GIS軟件是一種基于計算機(jī)的工具,它可以對在地球上存在的東西和發(fā)生的事件進(jìn)行成圖和分析,具有把地圖這種獨(dú)特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫的查詢和統(tǒng)計分析等功能集成在一起,并可以與AutoCAD、數(shù)據(jù)庫軟件等兼容集成,使GIS與其他信息系統(tǒng)相區(qū)別,從而使其在企事業(yè)單位的項(xiàng)目選址、環(huán)境預(yù)測、戰(zhàn)略規(guī)劃等中具有實(shí)用價值。

在建筑工程上采用的AutoCAD制圖進(jìn)行單個項(xiàng)目設(shè)計和實(shí)施,而建筑工程管理GIS系統(tǒng)在充分考慮現(xiàn)代大型土木工程施工涉及信息量大、周期長,并且有很多問題隨時間變化等特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,利用WebGIS技術(shù)分析處理空間數(shù)據(jù)的功能,綜合不同來源的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù),建立工業(yè)與民用建筑施工管理信息數(shù)據(jù)庫,通過空間操作、空間分析和模型運(yùn)算,及時而可靠地模擬施工現(xiàn)場情況,為施工管理處理多種信息,提高管理效率、降低管理成本和提供可靠決策支持,實(shí)現(xiàn)工業(yè)與民用建筑施工管理的科學(xué)化和自動化。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)

建筑工程管理GIS應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計、遵循科學(xué)規(guī)范、經(jīng)濟(jì)適用、安全穩(wěn)定的原則進(jìn)行,采用C/S（Client/Server）+B/S（Browser/ Server結(jié)構(gòu)）相結(jié)合的體系結(jié)構(gòu)。C/S主要負(fù)責(zé)提供表達(dá)邏輯、顯示用戶界面信息、訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,采用模塊化程序設(shè)計方法,便于系統(tǒng)功能的各種組合和修改,又便于為參與開發(fā)的技術(shù)人員補(bǔ)充、維護(hù)。

系統(tǒng)應(yīng)具備數(shù)據(jù)庫維護(hù)功能,及時根據(jù)用戶需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的增加、刪除、修改、備份等工作,客戶端的軟件兼容組件式的Auto-CAD系列軟件。B/S主要為多用戶瀏覽,支持?jǐn)?shù)據(jù)的查詢、空間分析和顯示管理?？蛻舳送ㄟ^連接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,調(diào)用數(shù)據(jù)庫中建筑物的空間數(shù)據(jù),產(chǎn)生新的建筑物相關(guān)的數(shù)據(jù)圖層;通過數(shù)據(jù)庫中的坐標(biāo)信息,用對應(yīng)的符號樣式和標(biāo)注樣式,在電子地圖上生成相應(yīng)的圖元,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫更新與地圖更新的同步。尤其在道路施工、水利,甚至地下建筑涉及面廣、相互之間的聯(lián)系相關(guān)信息的最新變化,及時地反映在空間地圖上,方便管理人員快速、直觀地了解信息變化及其相互之間的影響,為決策提供依據(jù),GIS軟件主要通過ESRI公司的ArcGIS,國產(chǎn)的Supermap,MapGIS等組件軟件實(shí)現(xiàn)。

2.3 系統(tǒng)需求與功能分析

建筑工程施工是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)活動過程,參與人員多、施工周期較長、投資大。如何在施工之前對工程進(jìn)行周密地統(tǒng)籌規(guī)劃,在施工過程中實(shí)施有效的控制管理,最終取得相對最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果,是建筑工程施工組織管理必須研究的課題。對大型建筑工程而言,其施工組織管理本身就是一項(xiàng)龐大的工程,涉及到各學(xué)科、各專業(yè)和各工種的專門知識,要對施工中所需要的勞動力、材料、機(jī)械設(shè)備和資金,施工的順序、方法,平面和空間的布置,進(jìn)度,現(xiàn)場的“三通一平”,臨時設(shè)施等進(jìn)行科學(xué)合理的安排,同時還要對這些錯綜復(fù)雜的活動進(jìn)行組織和協(xié)調(diào)。加強(qiáng)施工組織管理的研究,對保證建筑工程施工順利進(jìn)行具有重要的意義。

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)代建筑工程施工已成為一項(xiàng)十分復(fù)雜的生產(chǎn)活動。

對于現(xiàn)代建筑建設(shè)項(xiàng)目的施工,不僅涉及施工場地、環(huán)境、建筑物布置等靜態(tài)的具有地理位置特征的空間信息,而且還反映地形填挖、運(yùn)輸機(jī)具調(diào)配等大量動態(tài)的空間邏輯關(guān)系,并且涉及到施工結(jié)束后建筑物的維護(hù)。因此,要合理對施工全過程進(jìn)行質(zhì)量、進(jìn)度、投資控制,確保施工正常有序的進(jìn)行,依靠傳統(tǒng)手工管理模式,顯然已無法滿足要求。為了全面高效動態(tài)地管理整個施工過程,把計算機(jī)技術(shù),特別是地理信息系統(tǒng)引入施工管理中已經(jīng)成為必然趨勢。

1）數(shù)據(jù)查詢檢索功能。

通過縮放、移動、鷹眼等工具,快速對目前的建筑設(shè)計地圖進(jìn)行全面了解和細(xì)部查看;應(yīng)用系統(tǒng)提供的多種查詢功能,包括設(shè)定范圍查詢、目標(biāo)查詢、SQL查詢、緩沖區(qū)查詢、工程基礎(chǔ)部分填挖方量的查詢等,可以實(shí)現(xiàn)圖形到屬性、屬性到圖形的雙向查詢。

2）測量管理功能。

系統(tǒng)將各種控制測量成果數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫中,通過特殊授權(quán)的用戶,可以對控制測量成果數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改、刪除等操作;設(shè)定坐標(biāo)系、高程系,按照點(diǎn)名、等級、觀測精度、查詢觀測數(shù)據(jù)及處理結(jié)果;也可將測量成果輸入數(shù)據(jù)庫中,可以進(jìn)行圖和屬性的雙向查詢。

3）物資運(yùn)輸?shù)姆治稣{(diào)度功能。

將運(yùn)輸機(jī)械配備GPS和車載計算機(jī),GPS實(shí)時提供車輛所在位置,運(yùn)用GSM技術(shù)將信息傳送到監(jiān)控中心,監(jiān)控中心利用GIS顯示分析車輛的在線位置和狀態(tài)參數(shù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理,達(dá)到運(yùn)輸機(jī)械的優(yōu)化配置。

4）空間分析三維顯示功能。

系統(tǒng)將建筑物的地圖導(dǎo)入GIS軟件中,使所有的地物以點(diǎn)、線、面等二維數(shù)據(jù)存儲于數(shù)據(jù)庫中。在整理好的數(shù)據(jù)屬性中創(chuàng)建新的字段,并按照一定的比例賦值;在數(shù)據(jù)集的屬性中添加兩個字段,分別記錄修飾每個對象模擬實(shí)體四周的貼圖文件名和每個對象模擬二維實(shí)體頂部的貼圖文件名,根據(jù)建筑物的建筑圖進(jìn)行貼圖,建立三維模型。建筑工程的三維可視化表達(dá),可以真實(shí)地表現(xiàn)空間數(shù)據(jù),逼真地模擬工程形態(tài),為施工管理人員提供直觀的信息。

3 問題及建議

文章將GIS技術(shù)應(yīng)用于建筑工程管理系統(tǒng)設(shè)計中,增強(qiáng)了施工管理的可視化效果,使管理操作更加方便直觀,基本實(shí)現(xiàn)對工程管理各種信息的查詢、統(tǒng)計、分析功能。

1）引入基于GIS技術(shù)的建筑工程管理系統(tǒng)總體框架設(shè)計,具體的系統(tǒng)開發(fā)和建設(shè)系統(tǒng)的功能需要根據(jù)用戶實(shí)際需求,在具體的應(yīng)用中進(jìn)一步完善。

2）在建筑工程設(shè)計的工程圖常用的AutoCAD軟件和GIS軟件數(shù)據(jù)兼容、系統(tǒng)無縫集成也是今后重點(diǎn)技術(shù)研究應(yīng)用的方向。

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Design on construction engineering management system based on GIS technology

LVW ei YANG Xiao-jing

This paper briefly describes the concep tand components of GIS system,and the application of GIS technology in construction engineeringmanagement as well,introduces the design thought of construction engineeringmanagementapp lication system based on GIS technique, and puts forward suggestions for the system application,in order to realize the searching,statistic,and analytical function ofvarious information in engineeringmanagement.

GIS,architecture,engineeringmanagement,systematical design

TP393

A

1009-6825（2010）35-0365-02

2010-08-24

呂 偉（1979-）,男,工程師,山西建筑工程（集團(tuán)）總公司,山西太原 030002

楊小靜（1982-）,女,助理工程師,山西建筑工程設(shè)計院,山西太原 030002