黑旭豪 黃志宏 賀曉鋼

摘 ?要：為解決城市基礎(chǔ)設(shè)施項目面臨施工環(huán)境復(fù)雜、施工工期緊、管理協(xié)調(diào)要素多、信息化程度低等問題，文章結(jié)合BIM與GIS技術(shù)針對建設(shè)項目施工管理中存在的問題進(jìn)行探討，通過建立BIM+GIS數(shù)字化管理系統(tǒng)，結(jié)合BIM模型、WebGIS、大數(shù)據(jù)應(yīng)用及分析等手段，深入解析施工中存在的管理短板，為該類項目在施工過程中的管理提供數(shù)字化、精細(xì)化管理的平臺和工具。

關(guān)鍵詞：BIM;WebGIS;數(shù)字化

中圖分類號：TP315 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2021）14-0136-05

Abstract： In order to solve the problems faced by urban infrastructure projects， such as complex construction environment， tight construction period， many management and coordination elements and low degree of informatization， this paper discusses the problems existing in construction project management combined with Bim and GIS technology， by establishing BIM + GIS digital management system， combined with BIM model， WebGIS， big data application and analysis， deeply analyzes the management weaknesses existing in the construction， and provides digital and fine management platforms and tools for the management of such projects in the construction process.

Keywords： BIM; WebGIS; digitization

0 ?引 ?言

城市道路與橋梁建設(shè)是城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)活動，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，對城市施工項目管理提出了新的要求。

城市路橋項目施工存在投資大、工期緊、環(huán)境復(fù)雜、管理要求高等特點，傳統(tǒng)的施工管理方式利用的表單、文字等手段對信息的傳遞效率低、信息孤島效應(yīng)嚴(yán)重，已難以適應(yīng)城市建設(shè)項目高標(biāo)準(zhǔn)的管理要求。近年來，隨著數(shù)字化技術(shù)在建設(shè)行業(yè)不斷深入應(yīng)用，BIM+GIS技術(shù)在項目施工中的應(yīng)用得到飛速發(fā)展，成為行業(yè)關(guān)注的熱點，結(jié)合數(shù)字化管理系統(tǒng)，為項目施工過程控制提供信息化和精細(xì)化的管理平臺。

本單位承建的某市政道路工程PPP項目分為6個子項，共43條道路、3座鋼結(jié)構(gòu)景觀大橋、9座鋼箱梁小橋，線路總長約45 km。項目具有規(guī)模大、類型多、施工面廣、工點分散;設(shè)計、施工、監(jiān)理單位多、運維時間長、管理難度大等特點。項目管理存在以下需求：（1）PPP項目全過程質(zhì)量、進(jìn)度、安全管控需求;（2）線性工程現(xiàn)場管理人力資源緊缺的需求;（3）項目運維期數(shù)據(jù)收集的需求。

作為項目管理人員，亟須通過數(shù)字化、信息化、智能化手段，解決項目建設(shè)過程中傳統(tǒng)手段無法實現(xiàn)的管理訴求，實現(xiàn)工程數(shù)字化、精細(xì)化、智能化管理。

本文結(jié)合BIM+GIS技術(shù)，利用信息化管理平臺解決城市道路橋梁施工管理中的面臨的部分難點，推動項目管理方式革新，探索數(shù)字化管理系統(tǒng)在此類工程項目施工中的具體應(yīng)用，為此類項目的高效管理、智慧管理提供新的解決方案。

1 ?BIM與GIS技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 ?BIM技術(shù)

BIM具有可視化、模擬性、優(yōu)化性、協(xié)調(diào)性和可出圖五大特性，在我國房建行業(yè)的發(fā)展最為迅速和深入，其利用三維模型的構(gòu)件級場景實現(xiàn)建設(shè)期工程信息共享和管理，為施工的質(zhì)量、安全、進(jìn)度等管理提供數(shù)據(jù)支撐;同時模型與業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)打通了工程設(shè)計、施工、運維等階段數(shù)據(jù)孤島，提高項目全生命周期的整體效益。

1.2 ?GIS技術(shù)

GIS是一種空間數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，通過對空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、查詢、管理和顯示實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用，其主要優(yōu)點包括大場景空間數(shù)據(jù)展示、多源數(shù)據(jù)集成展示等，其短板在于對精細(xì)化模型支持有限，較難滿足建設(shè)項目對模型精細(xì)化的管理要求。GIS在市政建設(shè)等大場景項目中應(yīng)用居多，道路橋梁方面的應(yīng)用通常需要與BIM模型配合，GIS與BIM功能互補，二者結(jié)合使用即可滿足對大小場景的應(yīng)用需求。

1.3 ?BIM+GIS在施工中的應(yīng)用

BIM模型具有精度高、信息全面、協(xié)調(diào)性好等優(yōu)勢，在單體或點狀類項目中應(yīng)用較好，在大場景或線性項目中不占優(yōu)勢;GIS技術(shù)經(jīng)過長期的應(yīng)用與發(fā)展，對宏觀場景、空間數(shù)據(jù)分析等具有較好的優(yōu)勢。工程上為了彌補二者的短板，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，BIM+GIS的技術(shù)方案在道路、橋梁、水利水電等項目中廣泛應(yīng)用，BIM主要負(fù)責(zé)建筑物內(nèi)部數(shù)據(jù)分析和處理，GIS負(fù)責(zé)項目空間環(huán)境數(shù)據(jù)分析和處理，二者基于同一套數(shù)據(jù)處理引擎進(jìn)行項目建設(shè)管理，滿足路橋等項目建設(shè)過程中的數(shù)據(jù)出傳遞和協(xié)同工作。

2 ?路橋施工中的BIM+GIS需求分析

進(jìn)度管理是項目按時完工的核心，利用BIM+GIS的三維進(jìn)度管理，直觀查看項目整體的進(jìn)度狀況;路橋的線性特征為安全質(zhì)量檢查和管理帶來諸多不變，利用GIS及BIM模型結(jié)構(gòu)樹拆分定位，將關(guān)鍵點精確的在場景中展示出來，減少人員重復(fù)往返，結(jié)合信息管理系統(tǒng)，進(jìn)行安全質(zhì)量檢查層層把關(guān)，同時安全質(zhì)量數(shù)據(jù)可永久留存，讓施工安全和質(zhì)量得到保證?；贐IM+GIS的城市路橋施工管理系統(tǒng)將“安全進(jìn)度質(zhì)量”有機(jī)的組織起來，為項目施工的順利進(jìn)行保駕護(hù)航。

3 ?基于BIM+GIS施工管理平臺設(shè)計

3.1 ?平臺定位

BIM+GIS數(shù)字化管理平臺基于B/S架構(gòu)，將BIM+ GIS引擎進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，使平臺能夠兼容多種數(shù)據(jù)格式、滿足對不同模型進(jìn)行組合及信息修改等多種需求，做到三維平臺的輕量化運用和使用要求。

3.2 ?數(shù)據(jù)中心

建立BIM+GIS的基礎(chǔ)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心，結(jié)合BIM模型、GIS圖層、業(yè)務(wù)信息的數(shù)據(jù)特征，利用數(shù)模分離技術(shù)分別存儲模型的幾何數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)以及與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)的管理數(shù)據(jù)，同時將可編輯數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化存儲為數(shù)據(jù)的計算和管理提供便利。

數(shù)據(jù)中心結(jié)合大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行建設(shè)數(shù)據(jù)的收集、清洗、分類、存儲及分析，項目管理數(shù)據(jù)在時間上按照規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維貫穿項目全生命周期;同時在業(yè)務(wù)維度上，采集項目建設(shè)過程的進(jìn)度、安全、質(zhì)量、物資、人員、運行等信息。BIM+GIS數(shù)據(jù)中心通過對建設(shè)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的集成、分發(fā)，為項目的精細(xì)化管理提供數(shù)據(jù)支撐。

3.3 ?平臺架構(gòu)

建設(shè)工程項目數(shù)字化平臺結(jié)構(gòu)如圖1所示，首先平臺基于B/S架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，利用統(tǒng)一編碼體系將三維圖形顯示與業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行綁定，形成項目業(yè)務(wù)三維展示平臺，可通過Web端、手機(jī)AAP完成數(shù)據(jù)收集和查看;同時后臺通過數(shù)據(jù)接口服務(wù)及工作流引擎服務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫與前端顯示數(shù)據(jù)溝通，從而實現(xiàn)整套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞和展示，結(jié)合項目施工中的管理需求，建立安全、進(jìn)度、質(zhì)量管理等應(yīng)用場景，實現(xiàn)項目施工管理的信息化和精細(xì)化。

4 ?數(shù)字化管理平臺的應(yīng)用

在某市政道路PPP項目建設(shè)中，利用BIM+GIS的工程建設(shè)數(shù)字化管理平臺將市政環(huán)境數(shù)據(jù)（GIS圖層、傾斜攝影）、施工橋梁BIM模型及施工管理數(shù)據(jù)進(jìn)行融合管理，開展了包括施工進(jìn)度、安全、質(zhì)量管理在內(nèi)的多種數(shù)字化應(yīng)用，實現(xiàn)同一平臺對多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。

4.1 ?質(zhì)量管理

質(zhì)量管理深度關(guān)聯(lián)施工業(yè)務(wù)流程，將BIM模型按照施工最小檢驗批拆分，通過在線發(fā)起的質(zhì)量三檢流程或質(zhì)量檢查流程，利用模型結(jié)構(gòu)樹進(jìn)行質(zhì)量問題綁定與定位，實現(xiàn)模型、業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)的相互關(guān)聯(lián)，并利用大數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析，通過可視化圖表的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)展示，如圖2所示。

通過點擊“發(fā)起檢查”按鈕即可進(jìn)入發(fā)起檢查，發(fā)起檢查后在之前預(yù)定義好的施工單元結(jié)構(gòu)樹上選擇需要檢測的部位，同時選擇檢查人和責(zé)任人，填寫檢驗批次即可發(fā)起三檢流程。

檢測人員，根據(jù)現(xiàn)場情況上傳照片，填寫檢測的結(jié)論即可，通過的存檔，不通過的會填寫不通過的原因，流程自動終止，系統(tǒng)會保留檢測記錄。

4.2 ?進(jìn)度管理

施工進(jìn)度管理基于BIM模型與施工業(yè)務(wù)相結(jié)合衍生而來，通過模型分解結(jié)構(gòu)與質(zhì)量三檢進(jìn)度相互關(guān)聯(lián)，通過三檢制完成情況自動判斷當(dāng)前部位所處的施工狀態(tài)，并利用模型狀態(tài)顯示當(dāng)前的施工進(jìn)展，如圖3所示。

4.3 ?安全管理

安全管理為引導(dǎo)式安全檢查和管理，系統(tǒng)提供市政基礎(chǔ)設(shè)施工程常用的隱患數(shù)據(jù)庫及項目已識別的風(fēng)險源庫，巡檢過程中通過在線發(fā)起、處理、復(fù)核安全隱患整改流程，實現(xiàn)安全風(fēng)險的閉環(huán)管理;同時安全管理大數(shù)據(jù)可借助可視化圖表進(jìn)行分析和展示。

4.3.1 ?隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫

進(jìn)入安全管理界面后，點擊隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫按鈕，進(jìn)入隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，如圖4所示。隱患基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫是安全管理的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐之一，將市政工程基礎(chǔ)隱患進(jìn)行分類、整理、入庫，包括隱患級別、排查內(nèi)容、整改要求、整改期限等信息，方便安全管理人員進(jìn)行工程區(qū)域的安全檢查及整改。

針對每一條隱患數(shù)據(jù)，可通過操作欄對內(nèi)容進(jìn)行修改、刪除、停用等操作。通過右上角“新增”按鈕，可以添加隱患數(shù)據(jù)，擴(kuò)充原有數(shù)據(jù)庫。

根據(jù)項目部安全管理人員梳理的各項目重大安全風(fēng)險源、風(fēng)險等級、應(yīng)對措施等，建立工程危險源庫，項目管理人員根據(jù)危險源庫對重大風(fēng)險源的實施狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，如發(fā)現(xiàn)隱患，快速提出整改措施并隨時關(guān)注整改落實情況。

4.3.2 ?安全檢查與整改

在檢查情況中，點擊左側(cè)新增按鈕可以新建檢查，右側(cè)查看按鈕可對現(xiàn)有記錄進(jìn)行查看。發(fā)起安全檢查后，在彈窗內(nèi)輸入相應(yīng)的信息后安全檢查單即可進(jìn)入流程。

安全檢查流程依次為發(fā)起檢查-確認(rèn)檢查并發(fā)送整改通知-選擇具體整改人-填寫整改情況-復(fù)查。在檢查情況頁面內(nèi)，點擊右側(cè)查看按鈕，可查看當(dāng)前安全檢查情況，如圖5所示。

4.4 ?施工模型瀏覽

利用BIM+GIS輕量化引擎，可直接在Web端的項目管理平臺中查看處理后的BIM模型、環(huán)境傾斜攝影數(shù)據(jù)及GIS圖層，系統(tǒng)為施工模型提供縮放、旋轉(zhuǎn)、移動等操作功能，如圖6所示。

4.5 ?文檔管理

隨著項目逐步開展，項目資料種類和數(shù)量也越來越多，為解決資料混亂管理的現(xiàn)狀，項目管理平臺借助模型結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)關(guān)系，將對應(yīng)部位嘗試的各類資料進(jìn)行分類存儲和管理，可通過系統(tǒng)進(jìn)行項目資料的在線上傳和查看，提高資料管理和使用的效率。如圖7所示。

點擊左側(cè)“圖紙管理”按鈕，進(jìn)入圖紙管理界面，中間欄為圖紙分類欄，顯示圖紙的所有分類;右側(cè)為圖紙及分類編輯查看區(qū)域，可對圖紙類型以及具體圖紙進(jìn)行編輯、查看等操作。選擇中間某一圖紙分類，點擊分類按鈕，對圖紙類型進(jìn)行新增、修改、刪除等操作，點擊分類名稱，查看該分類詳細(xì)信息。

5 ?結(jié) ?論

隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展和在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用，數(shù)字化、信息化管理成為建設(shè)工程項目管理的必然趨勢。通過構(gòu)建基于BIM+GIS的項目管理平臺，利用道橋的BIM模型和環(huán)境GIS圖層及傾斜攝影能夠?qū)崿F(xiàn)道橋項目施工過程的精細(xì)化管理。BIM+GIS在道橋項目的聯(lián)合應(yīng)用能夠解決項目中不同管理顆粒度的要求，既滿足單體的構(gòu)件級應(yīng)用，也滿足宏觀環(huán)境的場景應(yīng)用，同時數(shù)字化管理平臺為路橋工程項目的全生命周期管理提供了原始數(shù)據(jù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1] 秦利，趙科，李鵬云.BIM+GIS技術(shù)在橋梁工程施工中的應(yīng)用研究 [J].土木建筑工程信息技術(shù)，2017，9（5）：56-61.

[2] 茍源芳.BIM+GIS技術(shù)在城市道路建設(shè)中的應(yīng)用研究 [J].山西建筑，2018，44（33）：250-251.

[3] 張兆欽，劉占省，黃春，等.BIM+GIS技術(shù)在城市地下綜合管廊全生命周期中的協(xié)同應(yīng)用 [J].建筑技術(shù)，2019，50（7）：805-808.

[4] 唐小龍，張宜華，鄧聲波.基于GIS+BIM在城市建設(shè)中的應(yīng)用研究 [J].地理空間信息，2019，17（2）：59-61.

[5] 李可.水利工程項目管理信息系統(tǒng)應(yīng)用研究 [J].水利技術(shù)監(jiān)督，2020（3）：79-81+237.

[6] 周亮.淺析智慧工地在高速公路實際施工中的應(yīng)用 [J].黑龍江交通科技，2020，43（11）：134-135.

[7] 高翔.施工管理BIM+GIS技術(shù)應(yīng)用研究 [J].建筑技術(shù)開發(fā)，2019，46（10）：79-80.

作者簡介：黑旭豪（1989—），男，漢族，河南淅川人，工程師，碩士，主要研究方向：建設(shè)項目管理、BIM。