南拒馬河防洪治理工程信息技術應用

郭新宇，陳思杰

（1.河北省水利水電勘測設計研究院集團有限公司，天津 300250；2.天津大學建筑工程學院，天津 300072）

1 工程概況

南拒馬河防洪治理工程定興段是河北省水利工程信息化建設的典型工程， 該工程數字化交付及信息技術應用項目由河北省水利水電勘測設計研究院主要負責完成。本工程水利工程設計主要包括：按照右堤200年一遇， 左堤20年一遇防洪標準進行治理，主要實施左右堤加高加固，7座穿堤建筑物重建、新建，主槽卡口疏浚等工程。右堤為京廣鐵路橋下游至西各莊以東、長15.2km，新建5.8km長中易水河右堤；左堤為京廣鐵路橋以東至譚城機站、長24.77km［1］。該工程的數字化交付及BIM技術應用項目采用單獨招標形式， 充分體現了河北省對水利工程信息化建設的高度重視及大力支持。本工程數字化交付及BIM技術應用為推進河北省水利工程信息化建設積蓄豐富的實踐經驗和寶貴數據基礎。

2 新一代信息技術應用

2.1 BIM+GIS技術應用

BIM技術以三維建模技術為基礎，集成工程全生命周期內工程信息， 達到項目和實體信息相結合的目的，進而達到提高管理效率的目標。GIS技術，是通過對空間物體的定位分布及其相關的屬性數據進行處理、管理和研究。GIS通過對海量數據進行獲取、存儲、管理、分析，實現大范圍地理空間的呈現。 BIM技術和GIS技術的集成，實質上是建筑設施微觀模型信息和宏觀信息的關聯整合， 通過BIM技術和GIS技術的融合，最終實現真正的數字化管理［3］。

本工程綜合管理信息平臺建立了工程范圍內的電子沙盤，實現了工程可視化管理。電子沙盤功能中結合傾斜攝影、DEM數據和矢量數據等以三維實景的形式展示堤防、河道、穿越建筑等全項目全專業的BIM模型信息及地形地貌信息。電子沙盤為項目的形象化表達、實時監控、科學調度、風采展示等功能提供了有效手段。電子沙盤作為三維可視化平臺，既能夠直觀的反映大范圍場景信息，又能反映BIM模型具體細節的各項真實信息。 電子沙盤模塊主要用于三維展示、工程迅游、信息查詢等功能。

電子沙盤中能夠利用GIS技術實現場景的加載縮放，模型分別顯示，精模和粗模的切換。 宏觀場景時可以看到基本工程進度， 調配施工進度， 發現問題。項目縮放到微觀場景時，又可以辨識到工程的細節，調取到各個組件的詳細信息。

2.2 平臺技術應用

南拒馬河防洪治理工程數字化交付及BIM技術應用項目將BIM技術與GIS技術、平臺技術、物聯網技術及大數據分析等新一代信息技術相結合， 建立南拒馬河信息化綜合管理平臺。平臺基于Java和VUE開源框架開發而成。信息平臺包括BIM綜合管理系統及BIM綜合展示系統。 平臺以BIM設計模型為基礎，數據管理系統為拓展，將工程信息與BIM設計成果相結合，建立工程設計成果、施工進度、施工質量、結算成本、工藝工序、施工安全控制等模塊，實現工程管理的數字化。 平臺中的圖片、視頻BIM模型等素材內容結構支持用戶自定義， 將不同時期的工程航拍影像資料配置到平臺上， 可形象展示不同階段的現場施工情況，既是項目的重要宣傳展示窗口，也是工程施工信息化、可視化的重要體現［2］。

2.3 無人機技術應用

采用無人機技術， 對南拒馬河治理工程范圍進行航拍查勘。 將采集數據進行處理應用于工程的現狀調查分析、規劃方案對比、輔助設計等。 無人機的多方位信息采集也為設計提供了更精準的設計數據，減少設計誤差，提高設計質量。 無人機在疫情期間也發揮了重要作用，在不能親臨施工現場時，通過無人機影像采集，可以實時掌握施工數據，減少了人員聚集及時空密接風險， 解決了疫情期間工程項目管理困難問題。

南拒馬河定興段工程施工區域多處于在郊外，地理環境較差，人工測量作業困難。本項目引入大疆御2zoom無人機，航測人員根據本工程設計、施工、管理等需求，合理設置控制點，并用RTK提前預測量。節省成本的同時還有效保證了飛行工作的安全性。通過航測，采集影像數據，經過數據處理生成點云、數字表面模型（DTM）、數字高程模型、正射影像等基礎數據成果，應用于測繪、項目規劃、方案比選等。

2.4 物聯網技術應用

根據南拒馬河防洪治理工程（定興段）的實際工程管理需求， 運用物聯網技術開發了本工程綜合管理系統的移動端APP平臺。通過移動端APP可實現工程設計成果查看、施工過程質量、安全巡檢、考勤等功能， 此項研發在工程施工過程管理中發揮了重要作用，尤其是在目前所處的疫情期間，為不能到現場辦公的人員提供了很好的交互辦公平臺。

2.4.1 移動端APP人員管理

移動端APP人員列表對應綜合信息平臺中的組織人員管理模塊。 在人員列表中可查找相應的人員信息， 點擊人員的電話號碼可調取手機的呼叫功能直接進行撥號。點擊相應的人員姓名后，可直接查看相應人員的詳細信息， 解決了施工時復雜的人員管理問題，提高人員管理效率。

2.4.2 電子圍欄技術

綜合管理信息平臺引入了電子圍欄技術， 結合手機拍照打卡，實現了移動考勤功能。相較于固定式指紋打卡、 固定式刷臉打卡等傳統打卡方式更加智能和人性化，且無需安裝固定考勤設備，利用個人手機即可完成考勤打卡。 打卡時需上傳實時拍攝的在工程管理范圍內電子圍欄控制范圍的自拍照片。 打卡記錄可查詢，確保打卡的真實性，杜絕代打卡等蒙混行為，是提高施工期人員管理的有效技術手段。

考勤打卡通過手機APP進行， 配合綜合應用平臺中的單位區域設定的模塊一起使用。 通過電子圍欄技術及手機定位， 判斷該用戶是在定興縣的施工區域內、自拍上傳后可完成考勤打卡。考勤人員可以查看自己的考勤日歷表。

考勤打卡系統在疫情期間的施工管理中也起到重要作用，既能高質量完成考勤任務，又可以有效防止傳統簽到模式中人員聚集的情況， 為南拒馬河防洪治理工程（定興段）疫情期間安全施工保駕護航。

3 結語

結合本項目應用， 新一代信息技術在水利行業應用勢在必行，是提高工程設計效率、質量的有效方法，是有效提升水利工程管理水平的技術支撐。基于BIM模型的數字化管理系統不僅為建設工程提供了精確而完整的數據資源， 最大限度地實現了資源的整合，同時更大提高了工作效率，實現了信息的量化管理，使數據更加準確，為領導決策提供準確判斷依據。但在應用過程中也會出現一些問題，比如綜合管理信息平臺應用過程的工作流程有待建立規范化的流程監管， 信息技術在應用推廣過程仍需工程業主及各參建方的高度重視和大力支持。 深入推進水利工程信息化建設是一項長期堅持并不斷創新發展的重要任務，也是推進水利行業數字化轉型技術、推動企業數字化轉型的前瞻性模式。