淺談水資源配置工程BIM+GIS實施應用

王佐奇，曾凡杜，李祚全

（中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙410004）

1 工程概況

珠江三角洲水資源配置工程是國務院批準的《珠江流域綜合規劃（2012—2030年）》提出的重要水資源配置工程，也是國務院要求加快建設的全國172項節水供水重大水利工程之一。工程由輸水干線、深圳分干線、東莞分干線和南沙支線組成，輸水線路總長度113.2 km。實施該工程可有效解決受水區的缺水矛盾，提高供水安全性和應急備用保障能力，適當改善東江下游河道枯水期生態環境流量，對維護廣州市南沙區、深圳及東莞市供水安全和經濟社會可持續發展具有重要作用。

珠江三角洲水資源配置工程土建施工A4標起點為佛山市順德區勒流街道的LG05#工作井，線路向東布置，在龍洲公路南、北側各布置一條輸水隧洞，穿過佛江高速南水立交，并在倫教街道仕版村附近設置順德應急分水口，線路向東南從下穿廣州繞城高速，至LG08#工作井。

2 技術路線與目標

1）通過參數化建模和傾斜攝影形成BIM+GIS基礎模型，基于模型輕量化技術和C/S架構研發BIM+GIS支撐平臺，作為可視化應用和多源施工信息的載體。

2）通過UBW、自動化監測、高清視頻監控等物聯網技術手段布署智慧工地監控系統，實現對施工數據的自動采集與傳輸。

3）通過編碼體系將施工數據、管理行為與BIM模型進行關聯與融合，搭建基于BIM+GIS的智慧工地集成平臺，實現施工全過程可視化動態監管。

3 施工BIM編碼體系

為保證施工過程中的項目管理行為和智慧工地系統自動采集數據與BIM模型一一對應、自動關聯，項目BIM團隊制定了一套涵蓋進度、質量、安全、成本的項目管理全要素信息編碼庫。

BIM模型編碼以模型構件為對象，按不同專業歸類，同時考慮施工區段和流水作業劃分，細分到單元工程，為構件級的精細化管理奠定基礎。見圖1。

圖1 施工BIM編碼體系

4 BIM+GIS基礎模型

為實現不同專業間的協作，提高操作效率，BIM團隊首先確定建模規則，統一建?；鶞?，設置共享參數。然后根據建模規則與統一編碼體系建立構件屬性信息完備的土建工程、機電工程、預埋件和場地布置BIM模型。見圖2。

圖2 工作井BIM基礎模型

同時收集地理信息，附加施工區域外擴200 m傾斜攝影數據，形成輸水工程全線GIS模型，定期更新。見圖3。

圖3 輸水工程GIS模型

5 基于BIM+GIS的智慧平臺

針對工程特點，部署BIM+GIS實施，包括監控中心、空間人員定位、智能門禁、全景視頻監控、施工智能用電監測、環境監測、盾構監控、龍門吊監測、攪拌站監測、車輛進出管理、運輸車輛監測管理、試驗室監控等13項子系統，對施工全過程進行全方位的監控與信息采集。

本文重點介紹其中的工作井人員定位實施方法。

建設工程洞內及室外一體化無線網絡定位系統，地面工程采用智能安全帽做人員區域定位，地下隧洞工程（暫定關鍵線路區段）采用UWB精準定位，實時精準定位、管理。

建立工作井洞內及室外一體化無線網絡定位系統，地面工程采用智能安全帽實現人員區域定位，通過BIM平臺實時掌握工人所在工作區域信息；地下隧洞工程（暫定關鍵線路區段）采用UWB精準定位，通過BIM平臺實時掌握人員精準定位信息。要求定位軟件的數據集成到BIM智慧工程平臺，實現對地下工程的臺車、電瓶車、施工設備及人員、進行定位管理，實時定位、軌跡跟蹤等功能。見圖4。

圖4 基于BIM的工作井人員定位系統

UWB方案通過地面設備連接4G信號后，能夠通過定位設備與設備之間形成自組網絡，給地下定位設備提供傳輸信號，實現人員定位信息與BIM平臺之間的數據傳感。部署過程不需要依靠外部網絡設備（如AP、網線）來提供網絡運行環境（達到全程無線），且定位基站天線內置，減少對施工的影響。

基于BIM的人員定位系統特點：

1）唯一ID識別。人員、車輛、工程機械安裝佩戴微型標簽（區域定位為智能安全帽），在此定位物聯網每個標簽都有唯一ID。定位標簽具備一鍵報警功能。數據與BIM模型、BIM平臺關聯。

2）全局位置顯示。監控室可實時顯示數萬個標簽的實時定位。

3）實時軌跡跟蹤。場內的人員、車輛、工程機械的活動位置可以以軌跡的形式顯示，方便進行人員管理，對危險行為及時進行控制。活動位置和軌跡可以通過BIM平臺展現。

4）歷史數據回放。系統存儲歷史位置數據，可回訪查看關鍵時間人員的動態情況。

5）電子圍欄報警。軟件輕松劃定安全區電子圍欄，警報區和禁區電子圍欄，進入便觸發相應級別的報警。電子圍欄基于BIM模型劃分，實現虛擬監控。

6 結語

珠江三角洲水資源配置工程基于BIM+GIS的實施方案已全面鋪開，已完成編碼體系建立、精準建模、BIM+GIS支撐平臺的研發及上線、智慧工地物聯網系統的部署，智慧工地信息門戶也已研發并上線。目前已實現施工數據的自動化收集、施工過程全要素管理，獲得了建設單位和監理的充分認可。下一步將在已有成果的基礎上，繼續開展數據挖掘、施工態勢分析、智能預警等工作，為打造新時代生態智慧水利工程賦能。