工程勘測設計一體化和智能化的相關研究

田昊，厲偉

（江蘇省工程勘測研究院有限責任公司）

1 工程勘測設計中存在的問題

首先，在勘測設計全過程中，非數字化信息較多，主要包括外業勘測和勘探資料。內業設計中存在較多各專業之間、上下工序之間的接口資料，這些非數字化信息的影響與一體化和智能化目標的實現相差甚遠，需要較多的時間和精力來進行整理。其次，勘測和設計數據尚未形成統一的格式和標準，各專業和工序之間存在獨立性，很難實現統一管理和共享。最后，基于管理者視角，在整個勘測設計的計劃管理和質量管理等方面，仍然采用傳統的方法，計算機技術的優勢尚未充分發揮出來[1]。

總而言之，以往傳統的勘測設計生產作業模式仍然以手工操作和計算機操作混合形式為主，勘測設計信息流的暢通性嚴重不足，極容易導致“信息孤島”現象的出現。在計算機技術和網絡技術盛行的局面下，應加強信息化和智能化技術的應用，將勘測設計推向現代化的發展之路。

2 工程勘測設計一體化和智能化建設的完善策略

2.1 構建一體化和智能化作業模式

1）全過程無縫數據連接

針對以往傳統的設計對象，主要圍繞平面表達方式展開，數據大都通過離散形式在不同圖紙和數據表格中得以體現，在開展實際工作時，需要在這些圖紙和表格中提取數據，這無疑會增加工作壓力。基于此，如果將設計過程中的表達對象轉換成三維形式，集中整合這些離散的數據，構建統一的工作數據流，實現數據處理的無縫對接，進而減少數據提取工作的壓力。

通過構建統一的三維數據模型，各設計過程中的相關信息和參數可以通過屬性方式保存在三維模型之中，進而促進數據的高效利用，實現配置目標。

2）多專業協同設計

對于協同設計來說，主要是指多個專業的設計人員集中在統一的系統平臺中，借助數據共享協同促進設計項目的順利完成。加強三維CAD基礎平臺的構建，使各專業加強統一的三維數據模型設計平臺的應用，如地質、水工以及工藝等專業，進而實現數據共享的目標，將上下游各個專業之間的數據整合在一起。多專業協同設計具有較強的便利性和準確性，可以促進工程設計質量的提升，順應CAD領域的技術發展趨勢。

2.2 加強一體化和智能化系統設計

在設計工程勘測設計一體化和智能化系統時，總體系統架構總體分為基礎層、應用層以及業務層。

1）三維應用開發框架

三維應用開發框架屬于整個系統的基礎層，要具有三維CAD設計系統底層框架的所有功能，具體如圖1所示。該框架具有二維和三維顯示功能，作為三維可視化設計系統，要將二維和三維圖形的顯示功能體現出來，由于三維模型顯示數據有龐大的處理量，在交互操作時，存在較多復雜性因素，對三維顯示的性能提出了較高的要求。

圖1 三維應用開發框架功能

2）工程設計基礎平臺

應用層主要建立在三維應用開發框架的基礎上。工程設計基礎平臺具有進行可視化三維工程設計的諸多通用功能，如構件裝配、結構配筋以及地質建模等模塊，具體如圖2所示。

構件設計主要是應用了草圖設計和線框建模等功能，以此進行工程結構的三維構件設計。其中，構件裝配主要是指對于設計好的構件模型，要裝配成一個工程結構模型，從而促進裝配工作的順利完成，而結構配筋主要是指在設計好的構件上進行配筋工作，這與以往配筋圖紙存在極大的區別。在該模塊中，對全三維的鋼筋配置進行了廣泛應用，設計人員在施工之前，可以充分了解施工時的真實效果。此外，地質建模主要是指通過鉆探和物探等方式獲取的勘察資料，借助三維建模技術，及時構造出三維地質模型。

3）工程勘察設計應用系統

應用層屬于系統設計的第三層，對于不同的水工結構類型的設計要進行功能上的定制，確保各種具體業務應用與設計要求相符。

以高樁碼頭為例，在工程設計基礎平臺中，要深入分析設計要求，尤其是梁、板以及樁等構件，并對這些構件進行相互定位，裝配成高樁碼頭的結構形式。但是在業務層的應用系統上進行設計，僅需要設置各種構件的設計參數，系統就可以自動生成所需構件，并結合設計要求和布置參數生成所需的高樁碼頭。

對于應用系統和基礎平臺，其區別主要在于設計應用系統過程中，設計人員過于注重結構設計的構件類型和結構設計的結構布置等情況，通過構件庫的支持，應用系統可以在構件庫中選取所需的構件，然后結合用戶設置的各種參數，對構件進行尺寸修改，最后結合設定的結構布置參數，自動生成所需的結構。

圖2 工程設計基礎平臺功能

2.3 集中各個分階段，加強勘測設計一體化

1）要對現有的計算機軟件進行改造，確保原有和單機運行的軟件可以在網絡環境下順利運行，并借助網絡傳輸提供必要條件的文件；

2）在統一規劃的前提下，要加強勘測設計資料標準化，編制接口或對現有軟件進行改造，提取出必要的數據信息，并交給下道工序使用，或者也可以利用接口程序提取上序信息，以便于本程序的使用，對于接口程序來說，可以改造上序和下序不兼容的數據，從而滿足本專業軟件的使用需求；

3）廣泛應用網絡的文件系統和數據庫，將各專業的信息交換變得更加規范、有序，保證上下序之間交換的數據滿足時效性和準確性要求。

3 結語

綜上所述，在工程勘測設計過程中，需要加強一體化和智能化建設，充分了解和監測整個設計過程的進展情況，并嚴格管理勘測設計工作過程，充分彰顯一體化和智能化建設的優勢，從而為工程勘測設計水平的提升助益。