基于BIM+GIS的建設管理平臺在施工中的應用

黑旭豪 黃志宏 賀曉鋼

摘 ?要：為解決城市基礎設施項目面臨施工環境復雜、施工工期緊、管理協調要素多、信息化程度低等問題，文章結合BIM與GIS技術針對建設項目施工管理中存在的問題進行探討，通過建立BIM+GIS數字化管理系統，結合BIM模型、WebGIS、大數據應用及分析等手段，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字化、精細化管理的平臺和工具。

關鍵詞：BIM;WebGIS;數字化

中圖分類號：TP315 ? ? 文獻標識碼：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是城市重要的基礎設施建設活動，隨著社會經濟的不斷進步，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、環境復雜、管理要求高等特點，傳統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、信息孤島效應嚴重，已難以適應城市建設項目高標準的管理要求。近年來，隨著數字化技術在建設行業不斷深入應用，BIM+GIS技術在項目施工中的應用得到飛速發展，成為行業關注的熱點，結合數字化管理系統，為項目施工過程控制提供信息化和精細化的管理平臺。

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座鋼結構景觀大橋、9座鋼箱梁小橋，線路總長約45 km。項目具有規模大、類型多、施工面廣、工點分散;設計、施工、監理單位多、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項目全過程質量、進度、安全管控需求;（2）線性工程現場管理人力資源緊缺的需求;（3）項目運維期數據收集的需求。

作為項目管理人員，亟須通過數字化、信息化、智能化手段，解決項目建設過程中傳統手段無法實現的管理訴求，實現工程數字化、精細化、智能化管理。

本文結合BIM+GIS技術，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，探索數字化管理系統在此類工程項目施工中的具體應用，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技術應用現狀

1.1 ?BIM技術

BIM具有可視化、模擬性、優化性、協調性和可出圖五大特性，在我國房建行業的發展最為迅速和深入，其利用三維模型的構件級場景實現建設期工程信息共享和管理，為施工的質量、安全、進度等管理提供數據支撐;同時模型與業務數據相互關聯打通了工程設計、施工、運維等階段數據孤島，提高項目全生命周期的整體效益。

1.2 ?GIS技術

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

1.3 ?BIM+GIS在施工中的應用

BIM模型具有精度高、信息全面、協調性好等優勢，在單體或點狀類項目中應用較好，在大場景或線性項目中不占優勢;GIS技術經過長期的應用與發展，對宏觀場景、空間數據分析等具有較好的優勢。工程上為了彌補二者的短板，充分發揮各自的優勢，BIM+GIS的技術方案在道路、橋梁、水利水電等項目中廣泛應用，BIM主要負責建筑物內部數據分析和處理，GIS負責項目空間環境數據分析和處理，二者基于同一套數據處理引擎進行項目建設管理，滿足路橋等項目建設過程中的數據出傳遞和協同工作。

2 ?路橋施工中的BIM+GIS需求分析

進度管理是項目按時完工的核心，利用BIM+GIS的三維進度管理，直觀查看項目整體的進度狀況;路橋的線性特征為安全質量檢查和管理帶來諸多不變，利用GIS及BIM模型結構樹拆分定位，將關鍵點精確的在場景中展示出來，減少人員重復往返，結合信息管理系統，進行安全質量檢查層層把關，同時安全質量數據可永久留存，讓施工安全和質量得到保證。基于BIM+GIS的城市路橋施工管理系統將“安全進度質量”有機的組織起來，為項目施工的順利進行保駕護航。

3 ?基于BIM+GIS施工管理平臺設計

3.1 ?平臺定位

BIM+GIS數字化管理平臺基于B/S架構，將BIM+ GIS引擎進行有機結合，使平臺能夠兼容多種數據格式、滿足對不同模型進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 ?數據中心

建立BIM+GIS的基礎及業務數據中心，結合BIM模型、GIS圖層、業務信息的數據特征，利用數模分離技術分別存儲模型的幾何數據、屬性數據以及與業務關聯的管理數據，同時將可編輯數據進行結構化存儲為數據的計算和管理提供便利。

數據中心結合大數據分析進行建設數據的收集、清洗、分類、存儲及分析，項目管理數據在時間上按照規劃、設計、施工、運維貫穿項目全生命周期;同時在業務維度上，采集項目建設過程的進度、安全、質量、物資、人員、運行等信息。BIM+GIS數據中心通過對建設的多源異構數據的集成、分發，為項目的精細化管理提供數據支撐。

3.3 ?平臺架構

建設工程項目數字化平臺結構如圖1所示，首先平臺基于B/S架構進行開發，利用統一編碼體系將三維圖形顯示與業務系統進行綁定，形成項目業務三維展示平臺，可通過Web端、手機AAP完成數據收集和查看;同時后臺通過數據接口服務及工作流引擎服務進行數據庫與前端顯示數據溝通，從而實現整套系統的數據傳遞和展示，結合項目施工中的管理需求，建立安全、進度、質量管理等應用場景，實現項目施工管理的信息化和精細化。

4 ?數字化管理平臺的應用

在某市政道路PPP項目建設中，利用BIM+GIS的工程建設數字化管理平臺將市政環境數據（GIS圖層、傾斜攝影）、施工橋梁BIM模型及施工管理數據進行融合管理，開展了包括施工進度、安全、質量管理在內的多種數字化應用，實現同一平臺對多源異構數據的管理和應用。

4.1 ?質量管理

質量管理深度關聯施工業務流程，將BIM模型按照施工最小檢驗批拆分，通過在線發起的質量三檢流程或質量檢查流程，利用模型結構樹進行質量問題綁定與定位，實現模型、業務、數據的相互關聯，并利用大數據統計和分析，通過可視化圖表的形式進行數據展示，如圖2所示。

通過點擊“發起檢查”按鈕即可進入發起檢查，發起檢查后在之前預定義好的施工單元結構樹上選擇需要檢測的部位，同時選擇檢查人和責任人，填寫檢驗批次即可發起三檢流程。

檢測人員，根據現場情況上傳照片，填寫檢測的結論即可，通過的存檔，不通過的會填寫不通過的原因，流程自動終止，系統會保留檢測記錄。

4.2 ?進度管理

施工進度管理基于BIM模型與施工業務相結合衍生而來，通過模型分解結構與質量三檢進度相互關聯，通過三檢制完成情況自動判斷當前部位所處的施工狀態，并利用模型狀態顯示當前的施工進展，如圖3所示。

4.3 ?安全管理

安全管理為引導式安全檢查和管理，系統提供市政基礎設施工程常用的隱患數據庫及項目已識別的風險源庫，巡檢過程中通過在線發起、處理、復核安全隱患整改流程，實現安全風險的閉環管理;同時安全管理大數據可借助可視化圖表進行分析和展示。

4.3.1 ?隱患基礎數據庫

進入安全管理界面后，點擊隱患基礎數據庫按鈕，進入隱患基礎數據庫，如圖4所示。隱患基礎數據庫是安全管理的基礎數據支撐之一，將市政工程基礎隱患進行分類、整理、入庫，包括隱患級別、排查內容、整改要求、整改期限等信息，方便安全管理人員進行工程區域的安全檢查及整改。

針對每一條隱患數據，可通過操作欄對內容進行修改、刪除、停用等操作。通過右上角“新增”按鈕，可以添加隱患數據，擴充原有數據庫。

根據項目部安全管理人員梳理的各項目重大安全風險源、風險等級、應對措施等，建立工程危險源庫，項目管理人員根據危險源庫對重大風險源的實施狀態進行監控，如發現隱患，快速提出整改措施并隨時關注整改落實情況。

4.3.2 ?安全檢查與整改

在檢查情況中，點擊左側新增按鈕可以新建檢查，右側查看按鈕可對現有記錄進行查看。發起安全檢查后，在彈窗內輸入相應的信息后安全檢查單即可進入流程。

安全檢查流程依次為發起檢查-確認檢查并發送整改通知-選擇具體整改人-填寫整改情況-復查。在檢查情況頁面內，點擊右側查看按鈕，可查看當前安全檢查情況，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、環境傾斜攝影數據及GIS圖層，系統為施工模型提供縮放、旋轉、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，項目資料種類和數量也越來越多，為解決資料混亂管理的現狀，項目管理平臺借助模型結構關聯關系，將對應部位嘗試的各類資料進行分類存儲和管理，可通過系統進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“圖紙管理”按鈕，進入圖紙管理界面，中間欄為圖紙分類欄，顯示圖紙的所有分類;右側為圖紙及分類編輯查看區域，可對圖紙類型以及具體圖紙進行編輯、查看等操作。選擇中間某一圖紙分類，點擊分類按鈕，對圖紙類型進行新增、修改、刪除等操作，點擊分類名稱，查看該分類詳細信息。

5 ?結 ?論

隨著信息化技術的飛速發展和在行業內的應用，數字化、信息化管理成為建設工程項目管理的必然趨勢。通過構建基于BIM+GIS的項目管理平臺，利用道橋的BIM模型和環境GIS圖層及傾斜攝影能夠實現道橋項目施工過程的精細化管理。BIM+GIS在道橋項目的聯合應用能夠解決項目中不同管理顆粒度的要求，既滿足單體的構件級應用，也滿足宏觀環境的場景應用，同時數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據支撐。

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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：建設項目管理、BIM。