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GIS+BIM跨界融合应用:智能管理道路“健康”,精准定位路桥病害

  文/基础研发三维研发部胡平

 

  二环路高架桥是成都市中心城区最重要的快速通道,全程无红绿灯,2013年5月建成通车后,每天运送20多万人次。为及时发现和消除道路病害,保障道路畅通,二环路管养单位(成都市城市道路桥梁管理处)面临巨大挑战:一方面,因缺乏模型和有利工具,巡查人员只能用文字描述病害位置,治理人员难以准确掌握病害具体位置;另一方面,数以万计的竣工资料和已建成路桥难以准确对应,病害难定位、资料难查找导致病害处理效率低下,乃至影响民众出行。

 

 

  为实现对二环路的高效管养,保障二环路正常运营,管养单位引入了BIM技术,由成都软易达信息技术有限公司进行二环路整体信息化规划,并形成了规划方案。该方案采用基于达索系统CATIA+ENOVIA的BIM应用,同时集成了超图的SuperMap GIS系统,历经数字建模、资料整理上传、业务梳理等一系列工作,最终形成了集日常巡查维护、基础信息管理、数字化移交、监督考核管理、道桥检测管理、地理信息模型、协作与批准等功能为一体的二环路道路桥梁管理信息系统。

 

  现在,基于GIS宏观的空间数据管理与定位功能,巡查人员直接通过手持移动设备精准定位、快速采集病害数据,上传云端;管理层通过移动设备查看、分配维修任务;治理人员在系统中查看病害维修任务,快速处理病害;领导层可随时查看检索巡查养护情况。

 

在系统中查看BIM构件及病害信息

 

工作人员正在使用移动设备实地巡查

 

  通过BIM与GIS集成,有效实现了管理养护信息化、可视化、移动化,使得管理养护工作的速度提升了8倍,人力提升了8.3倍,财力节约了4.42倍,质量保障提升了1倍,并且整个流程在网络完成,达到无纸化节能环保,实现高效率、高水平、高质量、低成本的资产运维管理,这也是全国真正实现道路桥梁精细化管理的经典案例。

 

  “以前,我们发现道路桥梁病害,从病害上报到维护完成,要花几天时间,现在系统自动派单,病害信息很快就从现场传递到维护人员手中,大大缩短了病害处置时间。”维护成都二环路的管养单位如是说。

 

  上述案例是GIS+BIM融合应用的一个代表。近几年,为实现BIM与三维GIS的完美融合,超图三维投入专业研发力量,在数据便捷对接、多元数据集成、流畅性能保障、丰富实用功能、多终端交付等方面不断突破,形成了从数据导入到行业应用的全方位融合技术方案。

 

  一、便捷的导入机制,化解数据对接问题

 

  市场上BIM软件众多,数据格式也各式各样,无疑为二者融合增加了难度。超图在致力于GIS+BIM融合的多年实践中,提供了一套便捷的BIM导入机制:对于主流的Autodesk Revit软件,提供SuperMap Export插件,可直接将BIM导出为超图平台的模型数据集,导出时可同步实现模型轻量化;推出针对达索CATIA的导出插件,超图平台可直接读取CATIA模型与属性信息;另外,SuperMap iDesktop支持直接导入众多中间格式(FBX、IFC、DAE、X、OBJ、3DS、OSGB/OSG),同时提供以3ds max2014插件中转方式导入超图平台。在快捷导入模型的同时,超图平台以关键字段“图元ID”为媒介,确保模型与属性一一对应关联,保证了对接后模型的几何信息和属性信息完整、统一。

 

  二、多元数据集成,拓展BIM应用广度与深度

 

  随着技术的发展,单一技术、单类模型的“单打独斗”被多元数据融合、多种技术共用取代,产生1+1>2的融合效应。基于SuperMap领先业界的倾斜摄影GIS应用技术方案,将宏观展现地面情况的倾斜摄影模型与微观详尽的BIM模型结合,实现测量-建筑-地理空间的互通,形成室外到室内、地上到地下的全要素三维场景。将BIM与倾斜摄影模型、地形、三维管线等空间数据融合,不仅增加了三维展示的丰富程度,满足大场景与室内精细场景完美结合的应用需求,并且GIS宏观尺度的管理功能可将BIM应用扩展至道路、铁路、隧道、水电等长线工程,极大拓展了BIM行业应用广度和深度。

 

BIM与地形精确匹配

 

  三、优化措施多管齐下,确保大场景流畅性能

 

  BIM是对建筑的充分信息表达,模型异常精细,精细也意味着数据量异常庞大,如一节1.2公里的地铁模型,其三角面片数可达六千万,想要流畅加载、浏览海量模型,SuperMap GIS提供了多重优化措施:首先对BIM进行轻量化处理,简化后模型数量一致、外观效果无变化,但模型的三角面片数可下降40%-80%左右,大幅度减小了数据量;其次,采用贯穿所有产品的实例化技术,通过模型复用显著提高渲染效率;最后,将BIM模型生成具有多级LOD的场景缓存,以距离远近选择展示不同精细程度的模型,缓解显卡渲染压力,满足流畅浏览的用户体验。

 

模型三角面片数简化至37%的效果对比

 

  四、丰富的分析功能,辅助深度挖掘BIM应用价值

 

  在实用功能层面,SuperMap GIS为BIM提供了丰富应用功能,在实际应用中发挥GIS的位置服务与空间分析特长,BIM将产生实用而广泛的应用价值。

 

  •   提供属性查询、空间查询、空间量算等基础功能;
  •   支持通视分析、可视域分析、碰撞分析、缓冲区分析等通用GIS功能;
  •   支持获取任意角度的剖面图,模型降维后以ID关联便于面积计算、空间查询;获取BIM剖面

 

获取BIM剖面

 

  •   提供模拟建筑物建造过程、指定楼层/部件单独显示的BIM专用功能;
  •   支持BIM与其他模型进行布尔(交、并、差)运算,确保BIM精确匹配倾斜摄影模型、TIN地形;
  •   提供动画与粒子特效,实现模拟人物巡检、车辆通行的三维仿真效果。五、云端一体化的多终端交付,满足运维管理多方需求。

 

BIM火灾逃生模拟

 

  BIM涵盖了建筑全生命周期,建筑建成后,BIM将在运维管理阶段发挥重要作用。类似于成都二环路管理养护,运维管理需实现多终端交付,这样,巡查人员可利用移动设备精准定位病害位置,病害信息上传云端后,管理人员能够在Web端查看、分配任务。

 

  目前超图PC端(SuperMap iObjects与SuperMap iObjects)、Web端(SuperMap iClient3D for Plugin/WebGL)、移动端(SuperMap iMobile for Android/iOS)均支持BIM应用,最大程度地满足客户不同交付需求。基于云端一体化技术体系,超图还提供了“云+端”的一体化BIM运维管理方案:借助云端强大云服务能力对BIM进行解析、格式转换、轻量化等预处理操作,Web端与移动端则作为前端展示平台,随时随地快速访问云端的三维云服务,并利用丰富分析功能协助BIM运维管理,带来简单、实用、高效的运维体验。

 

基于移动端的BIM运维管理

 

  秉持开放共赢的合作理念,GIS与BIM跨界融合的市场前景不可限量,SuperMap GIS将继续以深入BIM行业应用为核心,在无缝对接更多BIM格式、承载更大BIM数据、提供更深BIM功能、BIM结合其他空间数据综合应用等方面不断努力,与更多BIM合作伙伴一道推进GIS+BIM融合,最终形成快速高效、完善实用的行业解决方案。