建筑施工現場的4D可視化管理

韋海濤

摘要：建筑施工是指在建筑過程中，將設計所反映的各方面在特定的地點轉化為項目的一種階段性活動。建筑施工現場的管理是一個非常廣泛的領域，它不僅要對工地布置進行科學的規劃，還要對場地的結構進行優化，還要對設備的操作狀況進行監測，還要對工人進行勞動，還要對施工進度進行管理，對造價進行核算。隨著越來越多的工程企業開始使用可視化管理系統來強化施工現場的監控。這樣既能滿足施工現場的需求，又能體現出可視化，提高工程的透明性，確保施工工地的有效管理。

關鍵詞：建筑施工現場;4D可視化管理

1.4D施工現場管理模型特點

1.1 3D可視化

對各類建筑設施、設備進行了歸類、分析，并從中抽取出能體現其空間幾何特性的主要屬性，并在圖形平臺上構建三維實體模型，并能從任何位置、角度動態地顯示、轉換三維模型，從而達到三維可視化的目的。各實體不僅具有位置、形狀、尺寸等幾何特性，而且還包括其特有的建筑設備名稱、型號、技術參數等。

1.2場地模型與進度計劃的雙向鏈接

通過對施工現場布局與施工進度、各種施工設施、材料供應與需求之間的關系進行了分析，探討了施工資源的“時、空、量”關系，確定了這些關系的規則、動態變化規律及其對施工效率的影響，并將三維場地模型與施工進度規劃相連接，構建了4D場地模型，并實現了三維場地模型與進度軟件之間的雙向信息交換與反饋，確保了場地布局與施工進度之間的時空一致性。該系統能實時仿真施工過程和任意時刻的施工狀態，在施工進度變化的情況下，可根據施工進度的不同，自動計算出任意施工狀態下的工程量、人力、材料、機械等資源的需求和場地的空間狀態，從而為現場布置提供準確直觀的依據。

1.3 4D動態模擬

將三維場地模型與工程進度規劃連接起來，形成4D三維模型。在圖形化的環境下，只要選定一個建筑目標，指定一個特定的時間或一個特定的時間，就可以根據工程的進展來顯示目前的工程狀況。4D動態仿真生動地反映了工程建設的全過程和現場情況，并具有可逆性，能夠根據時間的順序進行仿真，也可以根據時間的順序進行仿真。通過對工程量、人工、材料、機械等的實時查詢，可以對施工全過程進行動態跟蹤。通過對施工設施名稱、類型、型號、計劃施工時間的查詢，實現工地布局與施工進度的協調，實現4D動態現場管理。

2.4D可視化系統在施工現場管理中的開展措施

2.1施工場地4D模擬

以往的工程設計圖很難全面反映工程現場的動態變化，也很難體現工程的真實狀況。在工程實踐中，工程人員僅憑自己的經驗來規劃施工的建筑布置，并沒有考慮到現場的具體條件。另外，由于施工現場的條件比較復雜，考慮得不夠周全，很容易造成施工現場的各種沖突、矛盾、設備損壞等問題，要想有效的解決，必須使用可視化管理系統對施工的各項工作進行管理。通過該系統，用戶可以隨時查看工程進度，便于用戶隨時更改網站的布局。

2.2有效結合3D模型和施工進度

要實現4D的可視化管理，首先要構建一個4D的實體模型，一般的4D實體模型都是將三維模型與施工進度有機的結合起來，在此過程中，管理者要綜合考慮場地的布局、施工進度、施工設施、施工材料等的相互關系，并從中發現各種資源的空間、時間和數量之間的聯系、規律以及影響施工進度的各種影響因素，以保證三維建模的有效性。同時，為了實現三維建模和施工進度的統一，還必須保證工程的布局和時間、空間上的協調，可以實時地模擬施工現場的各個時間節點的施工，也可以保證工程的進度、工期、材料、人才、設備等，從而為施工單位提供立體、準確的數據，確保管理工作更加科學化、規范化。

2.3 4D工程模擬模型

以前的施工方案都是平面的，在施工現場的布局，無法直觀的及時的反映出這些數據的變化，所以管理者們也只是根據自己的經驗，對施工的各個環節進行管理和監督，這種方法不但效率低下，而且不能及時的作出正確的判斷，從而影響到項目的進度，而且還會因為不正確的決策而激化矛盾，從而影響到管理者的工作質量。利用4D建設管理系統，可以有效地解決傳統的施工現場管理問題，利用計算機技術和相關的軟件，構建4D仿真模型，通過對項目各個環節進行動態建模，使項目的實際管理達到了一個新的高度。

2.4安全管理控制

在建筑施工現場的安全管理中，安全管理是一項非常重要的工作，它對建設項目的安全建設具有十分重要的作用。在施工現場實施可視化管理時，必須將安全分析、控制、施工安全管理有機結合起來，并通過構建安全辨識分析與控制管理局側整合機制，對施工階段各環節和時段進行可靠的安全管理與控制。在4D模型的支撐下，動態地模擬了工程的施工過程，收集了大量的數據，進行了相應的安全措施和安全事故的預演，并根據預演的結果，進行必要的選擇和調整，保證了項目的實施。同時，在4D仿真中，可以根據所需時間節點的施工情況，將結構安全分析結果直接從結構安全分析中提取出來，并將其引入到結構分析系統中。

2.5資源管理方面

一是工程裝備的資源庫。在運用此管理系統進行建筑設備資源的管理時，管理者必須將本項目所需的一切設備，如卷揚機、塔吊、履帶機等進行登記、歸類，并將各類型的數據以參數化的方式錄入計算機中，建立數據庫，對每一種設備進行精煉，并以參數化的方式展示，提高了建筑的個性化程度。同時，要用機械模型來描述三維機械的三維模型，并且要將虛擬建筑和虛擬建筑的模型結合起來，這樣可以方便的進行管理和修改，同時還要考慮到工程資金的查詢、計算和分析。

結束語

綜上所述，4D可視化施工管理是目前應用最廣泛的一項技術，它是在三維CAD建模的基礎上，增加了時間維度。該系統將4D可視化管理與施工時間、三維建模相結合，實現了工程的動態管理。建設單位可以根據系統提供的信息，建立項目管理預警系統，使系統在建設過程中出現任何問題時，能夠及時發出警報，減少施工過程中出現的危險。

參考文獻

[1]張蘇.基于改進的4D模型的可視化施工管理系統[J].計算機與數字工程，2009，37（4）：98-101.