面向建筑全生命期管理的空間信息技術

危雙豐　劉興萬　田飛

摘 要：空間信息技術貫穿于建筑全生命期管理的不同階段。該文分析了建筑全生命期管理各階段對空間信息技術的需求，重點討論了各種不同技術如工程測量、GIS、GPS、RS在每一個階段的具體應用，為建筑全生命期的空間信息獲取與管理提供支持。最后以基于空間信息技術開發的建筑全生命期空間信息管理應用系統為例，證明了空間信息技術在建筑全生命期中重要價值和廣闊的應用前景。

關鍵詞：建筑全生命期管理 空間信息技術 空間數據庫 空間信息管理系統

中圖分類號：F426 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）12（a）-0012-02

建筑全生命期管理主要分為規劃、勘察、設計、施工、運營、拆除等各不同階段[1]。任何建設工程項目在上述過程中不可避免的需要用到空間信息技術[2-3]。空間信息技術（Spatial Information Technology）是20世紀60年代興起的一門新興技術，70年代中期以后在我國得到迅速發展，目前已經廣泛應用在環境、資源、軍事、農業、水利、國土、衛生等領域[2]。空間信息技術主要包括衛星定位系統、地理信息系統和遙感等的理論與技術，同時結合計算機技術和通訊技術，進行空間數據的采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用等。空間信息技術在廣義上也被稱為“地球空間信息科學”，在國外被稱為GeoInformatics。

為了實現建筑信息化的需要，需要在建筑生命周期中各階段的空間信息進行整合和管理，從而達到更好地服務于建筑生產、運營的目的。面對國內外巨大數量的建筑項目，建筑全生命期空間信息管理應用系統的建立與推廣將在建筑業及相關建筑空間信息服務業具有可觀的市場應用前景。

1 建筑全生命期中的空間信息技術需求分析

建筑全生命期中的空間信息主要是通過使用不同的空間信息技術及方法進行空間數據的有效采集、表達等，為建筑生命周期管理提供空間信息服務。空間信息技術包括工程測量手段、精密工程測量、數字近景攝影測量、三維激光掃描和高分辨率遙感等方法等。以下分別討論上述各階段對空間信息技術的需求。

1.1 建筑規劃中對空間信息技術的需求

在建筑的規劃階段，空間信息技術提供周圍建筑物、交通與環境等的信息供參考，信息提供采用二維平面圖與建筑、交通等屬性信息綜合的方式。比如，在市區需要建一棟高樓，就要考慮新建建筑物對周圍環境的影響，也要考慮施工階段交通運輸與否便利及如何最優，和是否會帶來嚴重的交通影響。這就需要在平面圖中提供位置信息與交通屬性信息等。另外還需提供地質資料、地形圖、地籍圖和地下管線管網圖等來輔助規劃。

其中涉及到的測量手段有：全站儀、GPS、管線探測儀等。還需利用GIS技術輔助分析規劃。

1.2 建筑勘察設計中對空間信息技術需求

在建筑勘察設計階段，需要實地勘察地形和周邊環境，看勘察現場環境是否和已有資料符合，從而實現具體的設計方案，最終形成具有施工指導的CAD設計圖紙。空間信息技術需提供地形信息、土方信息、地基巖土信息等，各屬性信息需要與空間坐標相對應。設計中需要利用三維空間建模與可視化技術，根據設計圖可以實現造價分析、工程量統計等。

1.3 建筑施工中對空間信息技術需求

在施工階段：主要包括施工測量、變形測量、竣工測量等，需要使用測量儀器獲得充足與準確的數據。在施工測量中又包括施工控制網的測量、施工放樣測量、施工檢測，其中測得的施工控制網為施工放樣測量提供基準，施工檢測對施工進行監督，評價施工質量；變形測量輔助施工安全管理；竣工測量用于評價施工與設計的符合度。

其中涉及到的測量手段有：全站儀、水準儀、鋼尺、GPS、數字攝影測量及三維激光掃描技術等。

1.4 建筑運營中對空間信息技術需求

在運營階段：主要包括房產測量、變形監測、健康監測、能耗監測、產權變更監測、結構形態測量等，其中房產測量輔助房產管理和物業管理，變形測量輔助安全管理。需用到的空間信息技術有，手持式測距儀、鋼尺、全站儀、水準儀、GPS、攝影測量、三維激光掃描技術等。

1.5 建筑拆除對空間信息技術的需求

在拆除階段，主要是測量周邊建筑和設施，為拆除提供足夠的數據。包括地形的測繪，利用傳統和現代測量技術均可。

總之，在建筑全生命期管理的各階段，空間信息技術提供直接的技術服務，對于獲取工程及周邊環境的空間信息與基本屬性信息，還需建立工程數據庫及綜合信息管理系統，并實現管理、更新與維護，最終還需對信息進行科學的分析與解釋。

2 建筑全生命期空間信息管理與應用系統

該系統基于建筑全生命期管理的理念，通過對建筑工程設計、施工和管理工作中的工程信息進行數字化、標準化，實現建筑數據在數據庫系統中的統一管理。系統在建筑領域中引入信息化技術并結合地理信息技術，在綜合分析建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型之后，抽象出通用的建筑數據模型，將建筑生命周期內空間與屬性信息的統一納入到模型中管理。系統將建筑生命周期內的所有數據分為規劃、勘察、設計、施工、運營和拆除等階段進行分類管理，對建筑信息進行詳盡的數字化表達，為創建豐富的建筑數字化信息、管理建筑整個生命周期的數據提供一個基礎平臺，使與建筑相關的多個參與方之間共享信息成為可能。

系統由建筑全生命期數據庫管理子系統與建筑全生命期綜合應用子系統兩部分組成。建筑全生命期數據管理子系統可用于建筑全生命期數據的統一、規范化管理與綜合數據處理，主要功能包括工程管理、建筑數據入庫、管理與維護、建筑數據綜合顯示與操作、建筑數據查詢分析、系統管理和幫助等。綜合應用子系統實現建筑全生命期各階段信息的集成應用（如圖1），它在建筑全生命期數據庫管理子系統基礎上，實現建筑信息管理與分析的基本功能，為政府部門、建筑施工管理人員、建筑業主提供信息查詢、統計、分析、監測預測的行業應用系統。系統主要功能包括數據瀏覽、數據查詢、分析與統計、圖層管理、地圖標繪、效果圖輸出等。

3 結語

該文分析了建筑生命周期管理各階段對空間信息的需求，分析了建筑全生命期管理各階段對空間信息技術的需求，重點討論了各種不同技術如工程測量、GIS、GPS、RS在每一個階段的具體應用，為建筑全生命期的空間信息獲取與管理提供支持。最后針對建筑生命周期管理中的空間數據，基于空間信息技術自主設計并開發了建筑全生命期空間信息管理與應用系統，從而證明空間信息技術在建筑全生命期中重要價值和廣闊的應用前景。

參考文獻

[1] 建設領域信息技術應用基本術語標準（JGJ/T 313-2013）[M].北京：中國建筑工業出版社，2014.

[2] 朱強，樊啟祥，金和平.空間信息技術在水電工程全生命周期中的應用綜述[J].水利水電科技進展，2010，30（6）：84-89.

[3] 王丹.工程測量的發展與需求[J].測繪通報，2003（4）：18-21.

[4] 王丹.城市建設領域地理空間信息標準化進展[C].全國工程測量2012技術研討交流會論文集，2012.

[5] 伊堯國，危雙豐，周俊召.構建城市建筑物變形信息自動化采集與管理系統的關鍵技術研究[J].工程勘察，2011，39（1）：64-68.

[6] 劉興萬，田飛，危雙豐.面向全生命期的建筑信息集成管理與應用系統建設[C].智慧城市理論與實踐—第七屆中國智慧城市建設技術研討會論文集，2012.

[7] 田飛，劉興萬，危雙豐.BLM在房屋設施信息化管理中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2012（4）：83-86.

[8] 龔杰，樊文有，饒燦.GIS在房屋全生命周期管理中的應用[J].測繪通報，2012（8）：83-86.endprint