工程勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化和智能化的相關(guān)研究

田昊，厲偉

（江蘇省工程勘測(cè)研究院有限責(zé)任公司）

1 工程勘測(cè)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

首先，在勘測(cè)設(shè)計(jì)全過(guò)程中，非數(shù)字化信息較多，主要包括外業(yè)勘測(cè)和勘探資料。內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)中存在較多各專業(yè)之間、上下工序之間的接口資料，這些非數(shù)字化信息的影響與一體化和智能化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)相差甚遠(yuǎn)，需要較多的時(shí)間和精力來(lái)進(jìn)行整理。其次，勘測(cè)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)尚未形成統(tǒng)一的格式和標(biāo)準(zhǔn)，各專業(yè)和工序之間存在獨(dú)立性，很難實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和共享。最后，基于管理者視角，在整個(gè)勘測(cè)設(shè)計(jì)的計(jì)劃管理和質(zhì)量管理等方面，仍然采用傳統(tǒng)的方法，計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)尚未充分發(fā)揮出來(lái)[1]。

總而言之，以往傳統(tǒng)的勘測(cè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)作業(yè)模式仍然以手工操作和計(jì)算機(jī)操作混合形式為主，勘測(cè)設(shè)計(jì)信息流的暢通性嚴(yán)重不足，極容易導(dǎo)致“信息孤島”現(xiàn)象的出現(xiàn)。在計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)盛行的局面下，應(yīng)加強(qiáng)信息化和智能化技術(shù)的應(yīng)用，將勘測(cè)設(shè)計(jì)推向現(xiàn)代化的發(fā)展之路。

2 工程勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化和智能化建設(shè)的完善策略

2.1 構(gòu)建一體化和智能化作業(yè)模式

1）全過(guò)程無(wú)縫數(shù)據(jù)連接

針對(duì)以往傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)象，主要圍繞平面表達(dá)方式展開(kāi)，數(shù)據(jù)大都通過(guò)離散形式在不同圖紙和數(shù)據(jù)表格中得以體現(xiàn)，在開(kāi)展實(shí)際工作時(shí)，需要在這些圖紙和表格中提取數(shù)據(jù)，這無(wú)疑會(huì)增加工作壓力。基于此，如果將設(shè)計(jì)過(guò)程中的表達(dá)對(duì)象轉(zhuǎn)換成三維形式，集中整合這些離散的數(shù)據(jù)，構(gòu)建統(tǒng)一的工作數(shù)據(jù)流，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的無(wú)縫對(duì)接，進(jìn)而減少數(shù)據(jù)提取工作的壓力。

通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一的三維數(shù)據(jù)模型，各設(shè)計(jì)過(guò)程中的相關(guān)信息和參數(shù)可以通過(guò)屬性方式保存在三維模型之中，進(jìn)而促進(jìn)數(shù)據(jù)的高效利用，實(shí)現(xiàn)配置目標(biāo)。

2）多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)

對(duì)于協(xié)同設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，主要是指多個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)人員集中在統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)中，借助數(shù)據(jù)共享協(xié)同促進(jìn)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的順利完成。加強(qiáng)三維CAD基礎(chǔ)平臺(tái)的構(gòu)建，使各專業(yè)加強(qiáng)統(tǒng)一的三維數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)平臺(tái)的應(yīng)用，如地質(zhì)、水工以及工藝等專業(yè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的目標(biāo)，將上下游各個(gè)專業(yè)之間的數(shù)據(jù)整合在一起。多專業(yè)協(xié)同設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的便利性和準(zhǔn)確性，可以促進(jìn)工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的提升，順應(yīng)CAD領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。

2.2 加強(qiáng)一體化和智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)工程勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化和智能化系統(tǒng)時(shí)，總體系統(tǒng)架構(gòu)總體分為基礎(chǔ)層、應(yīng)用層以及業(yè)務(wù)層。

1）三維應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架

三維應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架屬于整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，要具有三維CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)底層框架的所有功能，具體如圖1所示。該框架具有二維和三維顯示功能，作為三維可視化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，要將二維和三維圖形的顯示功能體現(xiàn)出來(lái)，由于三維模型顯示數(shù)據(jù)有龐大的處理量，在交互操作時(shí)，存在較多復(fù)雜性因素，對(duì)三維顯示的性能提出了較高的要求。

圖1 三維應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架功能

2）工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)

應(yīng)用層主要建立在三維應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架的基礎(chǔ)上。工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)具有進(jìn)行可視化三維工程設(shè)計(jì)的諸多通用功能，如構(gòu)件裝配、結(jié)構(gòu)配筋以及地質(zhì)建模等模塊，具體如圖2所示。

構(gòu)件設(shè)計(jì)主要是應(yīng)用了草圖設(shè)計(jì)和線框建模等功能，以此進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的三維構(gòu)件設(shè)計(jì)。其中，構(gòu)件裝配主要是指對(duì)于設(shè)計(jì)好的構(gòu)件模型，要裝配成一個(gè)工程結(jié)構(gòu)模型，從而促進(jìn)裝配工作的順利完成，而結(jié)構(gòu)配筋主要是指在設(shè)計(jì)好的構(gòu)件上進(jìn)行配筋工作，這與以往配筋圖紙存在極大的區(qū)別。在該模塊中，對(duì)全三維的鋼筋配置進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)人員在施工之前，可以充分了解施工時(shí)的真實(shí)效果。此外，地質(zhì)建模主要是指通過(guò)鉆探和物探等方式獲取的勘察資料，借助三維建模技術(shù)，及時(shí)構(gòu)造出三維地質(zhì)模型。

3）工程勘察設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)

應(yīng)用層屬于系統(tǒng)設(shè)計(jì)的第三層，對(duì)于不同的水工結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計(jì)要進(jìn)行功能上的定制，確保各種具體業(yè)務(wù)應(yīng)用與設(shè)計(jì)要求相符。

以高樁碼頭為例，在工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)中，要深入分析設(shè)計(jì)要求，尤其是梁、板以及樁等構(gòu)件，并對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行相互定位，裝配成高樁碼頭的結(jié)構(gòu)形式。但是在業(yè)務(wù)層的應(yīng)用系統(tǒng)上進(jìn)行設(shè)計(jì)，僅需要設(shè)置各種構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)，系統(tǒng)就可以自動(dòng)生成所需構(gòu)件，并結(jié)合設(shè)計(jì)要求和布置參數(shù)生成所需的高樁碼頭。

對(duì)于應(yīng)用系統(tǒng)和基礎(chǔ)平臺(tái)，其區(qū)別主要在于設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員過(guò)于注重結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的構(gòu)件類型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)布置等情況，通過(guò)構(gòu)件庫(kù)的支持，應(yīng)用系統(tǒng)可以在構(gòu)件庫(kù)中選取所需的構(gòu)件，然后結(jié)合用戶設(shè)置的各種參數(shù)，對(duì)構(gòu)件進(jìn)行尺寸修改，最后結(jié)合設(shè)定的結(jié)構(gòu)布置參數(shù)，自動(dòng)生成所需的結(jié)構(gòu)。

圖2 工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)平臺(tái)功能

2.3 集中各個(gè)分階段，加強(qiáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化

1）要對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行改造，確保原有和單機(jī)運(yùn)行的軟件可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下順利運(yùn)行，并借助網(wǎng)絡(luò)傳輸提供必要條件的文件；

2）在統(tǒng)一規(guī)劃的前提下，要加強(qiáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)資料標(biāo)準(zhǔn)化，編制接口或?qū)ΜF(xiàn)有軟件進(jìn)行改造，提取出必要的數(shù)據(jù)信息，并交給下道工序使用，或者也可以利用接口程序提取上序信息，以便于本程序的使用，對(duì)于接口程序來(lái)說(shuō)，可以改造上序和下序不兼容的數(shù)據(jù)，從而滿足本專業(yè)軟件的使用需求；

3）廣泛應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)的文件系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)，將各專業(yè)的信息交換變得更加規(guī)范、有序，保證上下序之間交換的數(shù)據(jù)滿足時(shí)效性和準(zhǔn)確性要求。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工程勘測(cè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要加強(qiáng)一體化和智能化建設(shè)，充分了解和監(jiān)測(cè)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的進(jìn)展情況，并嚴(yán)格管理勘測(cè)設(shè)計(jì)工作過(guò)程，充分彰顯一體化和智能化建設(shè)的優(yōu)勢(shì)，從而為工程勘測(cè)設(shè)計(jì)水平的提升助益。