橋梁信息管理中的三維技術及其應用

蹇捷

摘 要 隨著社會的發(fā)展和科技的進步，現(xiàn)代化信息技術已在各個行業(yè)都得到了應用。三維技術在橋梁信息管理中的作用也越來越重要。橋梁工程是一個周期長和施工復雜的大型系統(tǒng)工程，所以橋梁建設進度需要在施工之前制定。在施工過程中，工程進度需要根據(jù)多方面的因素進行調(diào)整，同時在橋梁施工中還存在著施工技術之間的交叉作業(yè)，施工技術在橋梁施工過程中相互制約和相互聯(lián)系。因此，這就涌現(xiàn)出了大批的動態(tài)施工信息，這就需要對這些施工信息進行管理，而采用三維技術對橋梁信息進行管理，能使得橋梁施工效率得到提高，從而保證橋梁質(zhì)量。在橋梁信息管理中使用三維技術，可以讓橋梁信息管理更加完善。

關鍵詞 橋梁建設 信息管理 三維技術 信息化

中圖分類號：U442.5 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.12.016

Abstract With the development of society and the progress of science and technology， modern information technology has been applied in various industries. The role of three-dimensional technology in bridge information management is also becoming more and more important. Bridge engineering is a long cycle and complex construction of large systems， so the progress of the construction of the bridge before construction. In the construction process， the project schedule should be adjusted according to various factors， there is also a cross operation between construction technology in bridge construction， the construction technology of mutual restraint in the process of bridge construction and interaction. Therefore， it is the emergence of a large number of dynamic information construction， which requires the management of the construction of information， using 3D technology to manage the information bridge， can make the bridge construction efficiency can be improved， so as to ensure the quality of bridge. In the bridge information management using three-dimensional technology， can make the bridge information management more perfect.

Keywords bridge construction； information management； three dimensional technology； information

隨著社會的飛速發(fā)展，衡量一個地區(qū)的生活水平和經(jīng)濟發(fā)展水平的重要指標就是交通發(fā)展情況，而周期長、投資大和管理復雜的橋梁建設工程是重點控制的交通運輸項目。由于橋梁施工信息管理極為復雜，加上橋梁在生活運輸中的重要性，所以要使用能夠提高項目管理質(zhì)量和效率的信息化管理技術。①隨著信息技術和計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展，橋梁施工信息可以通過三維技術在計算機上進行全面展示。通過將現(xiàn)代的4D施工管理理論加入到橋梁信息管理中。把施工信息添加到橋梁三維模型的載體中，對橋梁的各種數(shù)據(jù)進行管理，為橋梁工程管理提供準確及時有效的信息支持。

1橋梁信息管理

橋梁施工成本管理、施工質(zhì)量管理和施工進度管理都屬于橋梁信息管理的內(nèi)容。橋梁施工成本管理是對橋梁工程建造初期的籌備直到橋梁竣工所需要的各種花費，對橋梁成本信息加以管理有利于減少建造成本。施工質(zhì)量管理是對橋梁施工過程中施工人員的技術性和安全性以及橋梁建造質(zhì)量加以管理。橋梁施工進度管理是橋梁相關的管理人員對橋梁籌備到橋梁竣工時期之間的工程狀態(tài)都有著明確的了解，對施工進度的管理能夠保證橋梁建設能夠在既定的時間內(nèi)完成。

2橋梁信息管理系統(tǒng)存在的問題

2.1傳統(tǒng)的橋梁信息展現(xiàn)形式無法滿足當前橋梁建設需求

在我國傳統(tǒng)橋梁施工現(xiàn)場中，常常使用靜態(tài)的網(wǎng)絡圖、表格和文字的形式對橋梁建設信息進行展示和管理。由于橋梁施工過程非常復雜，所以往往在施工過程中會出現(xiàn)很多的變故，在傳統(tǒng)的橋梁信息管理的情況下，②需要大量的人員和時間對這些信息進行收集、整理和加工，一旦出現(xiàn)錯誤，還要對各種數(shù)據(jù)進行重復的核對。傳統(tǒng)的橋梁信息管理往往是采用人工傳遞的方式實現(xiàn)信息交流，導致信息的安全性不能得到有效保證，而且還需要耗費大量的人力和時間來對信息加以審查。施工現(xiàn)場對橋梁建設材料等物質(zhì)容易造成損害，這就導致了橋梁施工信息的準確性和有效性難以得到保證，從而降低橋梁施工管理水平。

2.2施工管理信息化、網(wǎng)絡化、數(shù)值化程度低

傳統(tǒng)信息傳遞的時空阻礙在通信和信息技術的普及下大大減少。橋梁施工信息是橋梁工程施工管理的基礎。由于只有受過專業(yè)訓練的人員才能對傳統(tǒng)的橋梁工程信息的表現(xiàn)形式進行無障礙的解讀，所以橋梁施工信息的傳遞受到嚴重制約。橋梁施工信息的管理人員要想對施工信息不受時空限制地加以準確有效的控制，就必須要準確和全面地對橋梁施工信息進行掌握。橋梁信息管理人員長時間以來對施工信息管理信息化、網(wǎng)絡化和數(shù)字化的重要性并沒有形成很深刻的認識，仍然使用傳統(tǒng)的橋梁信息管理方式，從而導致了橋梁施工中沒有廣泛應用三維技術，管理效率和質(zhì)量不盡如人意。

隨著信息技術和計算機網(wǎng)絡技術日益普及，橋梁信息管理也開始接納并采用了三維技術。將三維技術加入到橋梁信息管理中，提高了橋梁建設施工效率。

3三維技術的應用

3.1三維虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實是基于計算機技術而產(chǎn)生的一種集中了微電子技術、仿真、測量與傳感和計算機的虛擬環(huán)境。三維虛擬現(xiàn)實技術共有四個特性，分別是自主性、交互性、存在感和多感知性。在橋梁信息管理中，三維虛擬現(xiàn)實技術的關鍵使用技術包括以下幾個方面：（1）通過利用CAD圖紙、掃描或者是對橋梁周邊環(huán)境進行拍照來獲取橋梁建模數(shù)據(jù)。三維虛擬現(xiàn)實技術建立的橋梁三維模型不僅僅是在外觀上符合真實的要求，在橋梁內(nèi)部結構也符合真實的要求。（2）現(xiàn)實用戶和三維橋梁之間的信息交互能夠通過計算機鼠標和鍵盤的操作來完成，三維虛擬現(xiàn)實技術能夠把橋梁建設直觀地展現(xiàn)在我們面前。（3）橋梁動態(tài)的健康監(jiān)測，可以利用三維虛擬現(xiàn)實技術中的數(shù)據(jù)分析和傳輸技術、數(shù)據(jù)識別和檢測技術、傳感器技術來實現(xiàn)。

橋梁信息管理可以利用三維虛擬仿真技術構建一個具有真實感的三維世界，讓橋梁建設人員對橋梁建設有一個完整的把握。橋梁三維可視化的基礎是基于三維的橋梁管理，目前橋梁信息管理的新道路就是通過三維虛擬現(xiàn)實技術來對橋梁信息進行管理，這種三維技術和橋梁信息管理相結合的手段在橋梁信息管理中具有較強的實用價值。

3.2三維構建化模型與數(shù)據(jù)管理技術

之所以橋梁信息管理比較困難，其中一個原因就是各個組成部分的功能各不相同。利用三維技術可以把整個橋梁的不同構件進行逐個構建，然后在把這些構建拼接成一個完整意義上的橋梁。橋梁的各個部分可以通過三維構件化快速定位到三維場景中，橋梁組件結構的三維設備模型都可以通過數(shù)據(jù)管理技術和三維構件化模型生成來實現(xiàn)，對橋梁組件的空間結構和三維模型都可以采用特殊的結構定義。③地圖和建筑物在三維場景中的比例尺可以不相同，不同的物體在同一個三維場景中可以使用不同的比例尺。依托系統(tǒng)功能設計的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不僅僅具有易于查詢、顯示、觀察和讀取等特點，而且不同用戶對模型的不同要求也能得到滿足。建筑空間、設備設施、道路和建筑物的三維模型數(shù)據(jù)和現(xiàn)實世界都是1：1的比例，不過不同模型的比例尺是可以出現(xiàn)在同一個工作空間的，矢量數(shù)據(jù)是實現(xiàn)這一要求的最好選擇。橋梁的各種非圖形數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)都可以采用參數(shù)建模工具進行處理，進而可以轉換成三維的動態(tài)展示，然后再將相應的參數(shù)指定給用來創(chuàng)建特定設備或者是建筑的構建。

3.3空間數(shù)據(jù)處理與共享技術

一般處理空間數(shù)據(jù)的方法，是將不同類別的數(shù)據(jù)分層分類到不同類別的空間，每一類的信息或者是每一類的專題都存放在不同的層中。這樣在進行空間分析或者是數(shù)據(jù)維護的時候都比較方便。數(shù)據(jù)的分層是按照數(shù)據(jù)屬性來分的，每一個屬性的數(shù)據(jù)安放在每一層中，或者可以把某些具有特定作用的不同類型的數(shù)據(jù)安排在同一層中。目前對數(shù)據(jù)的管理都是將屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分開來管理的，關系型數(shù)據(jù)庫對屬性數(shù)據(jù)進行管理，屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)建立連接的方式是通過唯一的內(nèi)碼來連接的。這種分層管理數(shù)據(jù)的方式在剛開始時看起來具有一定的條理性，但是一旦到了使用的時候或者是仔細分析的時候就會發(fā)現(xiàn)這種方式建立的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)之間的連接比較弱，屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系很容易脫節(jié)，同時把屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分別安放在不同的系統(tǒng)中，很容易就造成了管理混亂和系統(tǒng)資源浪費。④三維技術中的地理信息技術對這一問題提供了一系列的解決方案，主要采取的是在同一標準的數(shù)據(jù)庫中對屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進行存儲的思路，這個思路的根本就是實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)域中的屬性數(shù)據(jù)的共享。近幾年來，地理信息系統(tǒng)廠商在解決空間數(shù)據(jù)相關系數(shù)據(jù)轉換的方法就是采取這個思路，隨著相關研究的深入，目前空間數(shù)據(jù)之間的共享和處理已經(jīng)不再困難。

3.4基于空間位置定義的信息管理技術

空間坐標和空間位置的關系是通過空間數(shù)據(jù)進行表達的，空間數(shù)據(jù)對于不同對象能夠定義他們的從屬關系。帶空間屬性的應用數(shù)據(jù)就是對空間數(shù)據(jù)的管理和應用。橋梁構件的位置可以通過屬于三維技術的信息管理技術進行三維空間的定義，以此來實現(xiàn)三維技術對橋梁信息管理的作用。⑤對三維要素的數(shù)據(jù)模型，可以通過具有較高精確度的矢量數(shù)據(jù)對橋梁的外部和內(nèi)部的構建進行定義，這樣不僅能很好地判別圖形特征，而且也便于對存儲空間的坐標進行管理。以建筑物為參照標準的三維對象，對數(shù)據(jù)的精確度的要求并不是很高，只要能夠滿足三維實體的方式表達就行。三維數(shù)據(jù)要能夠很好地結合市場主流開發(fā)系統(tǒng)，同時和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也要結合在一起，并且一定要是能夠方便定義的數(shù)據(jù)。三維技術的信息管理技術在建立三維場景上使用的是分層組織，具體是將每個場景根據(jù)三維場景層次化的特點劃分成和空間一一對應的物體，這樣對物體的控制就是對這些空間的控制和管理。

4結語

通過對橋梁信息管理的研究，可以看出在橋梁信息管理中使用三維技術對橋梁信息管理有著很重要的作用。依托三維技術的建模技術，可以為橋梁的施工建設構建一個可視化的信息管理系統(tǒng)；依托三維技術對橋梁工程進行施工建設，能夠實現(xiàn)橋梁施工信息和橋梁的構建信息之間進行聯(lián)動，能夠在橋梁施工時提供準確有效的橋梁施工信息，來幫助橋梁信息管理人員高效工作。

注釋

① 馮秋生.基于三維的橋梁管理[J].中國科技縱橫，2011（9）：78-79.

② 鄧厚雄，李麗.淺談CAD三維技術在鋼結構橋梁中的應用[C].2012中國鋼結構行業(yè)大會論文集，2012（4）：217-220.

③ 陳琳.3DS MAX技術在橋梁建模中的應用[J].軟件導刊，2015.14（12）：149-151.

④ 靳金鑫.基于三維圖形技術的橋梁數(shù)字化應用研究[D].武漢理工大學，2012（11）：59-60.

⑤ 郭林森.基于計算機三維技術的數(shù)字化建筑表現(xiàn)藝術的分析與研究[D].南昌大學，2006（2）：113-114.