基于BIM+GIS的復(fù)雜山地場(chǎng)館智能化建造平臺(tái)研發(fā)

李書(shū)平 李長(zhǎng)洲 韓小炎

(北京北控京奧建設(shè)有限公司，北京 102100)

1 引言

隨著我國(guó)各類(lèi)重大工程項(xiàng)目的相繼落地，工程項(xiàng)目管理涉及到的數(shù)據(jù)量越來(lái)越龐大，數(shù)據(jù)類(lèi)型也越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)工程在信息方面的管理與服務(wù)方式已很難滿(mǎn)足此類(lèi)項(xiàng)目的需求。利用BIM+GIS技術(shù)對(duì)重大項(xiàng)目進(jìn)行管理是當(dāng)前工程界的熱點(diǎn)研究方向之一。BIM技術(shù)和GIS技術(shù)集成應(yīng)用于重大項(xiàng)目管理，可以在項(xiàng)目信息協(xié)同，海量信息可視化，以及工程項(xiàng)目管理技術(shù)相互融合等方面提供更加完善的解決方案，并且服務(wù)于項(xiàng)目全生命周期。

2 項(xiàng)目分析

北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)是我國(guó)歷史上第一次舉辦冬季奧運(yùn)會(huì)，是中國(guó)繼2008年夏季奧運(yùn)會(huì)之后又一次承辦奧運(yùn)盛會(huì)。為貫徹落實(shí)“綠色、共享、開(kāi)放、廉潔”辦奧理念，實(shí)現(xiàn)舉辦一屆精彩，非凡，卓越的奧運(yùn)盛會(huì)目標(biāo)，冬奧場(chǎng)館的建造工作是冬奧會(huì)籌辦工作的重中之重。

北京冬奧分別設(shè)置三大賽區(qū)：北京賽區(qū)，張家口賽區(qū)，延慶賽區(qū)。其中延慶賽區(qū)建設(shè)兩個(gè)競(jìng)賽場(chǎng)館：國(guó)家高山滑雪中心和國(guó)家雪車(chē)雪橇中心，承擔(dān)高山滑雪，雪車(chē)，鋼架雪車(chē)，雪橇四個(gè)分項(xiàng)的賽事。兩個(gè)競(jìng)賽場(chǎng)館位于延慶區(qū)西北部小海坨山，海拔2198m，具備打造國(guó)際一流高山滑雪場(chǎng)的先決地理?xiàng)l件。

3 研究現(xiàn)狀

3.1 基于BIM+GIS的工程項(xiàng)目管理

基于BIM+GIS的工程項(xiàng)目管理平臺(tái)主要是應(yīng)用BIM技術(shù)建模，同時(shí)在GIS平臺(tái)上構(gòu)成三維可視化系統(tǒng)，以此實(shí)現(xiàn)信息查詢(xún)，漫游，分析，管理，以及開(kāi)發(fā)等應(yīng)用功能，使被管理對(duì)象的空間信息能夠得到完全的展示與應(yīng)用[1]。目前，較為主流的建模工具軟件有Autodesk公司的Revit。GIS平臺(tái)包括Esri公司的ArcGIS，Google公司的Google Earth，Skyline Software公司的Skyline，NASA的WorldWind，我國(guó)自主研發(fā)的應(yīng)用平臺(tái)工具包括SuperMap，Citymaker等均具備三維可視化的應(yīng)用功能[2-3]。將BIM和GIS結(jié)合應(yīng)用于工程項(xiàng)目管理，可以對(duì)工程施工中的各類(lèi)數(shù)據(jù)，信息以及資源進(jìn)行統(tǒng)籌整理和分析，不僅能為工程管理人員提供可視化化的模型，而且能協(xié)助其更好地進(jìn)行工程項(xiàng)目管理。

3.2 場(chǎng)館智能化建造

根據(jù)場(chǎng)館建設(shè)工作的復(fù)雜性，通過(guò)智能化建造來(lái)實(shí)現(xiàn)工程項(xiàng)目的統(tǒng)籌安排，以及精細(xì)化管理，尋求科學(xué)合理的組織方法。智能化建造根據(jù)項(xiàng)目建設(shè)需求，可以對(duì)項(xiàng)目施工過(guò)程中人力，物力，財(cái)力等進(jìn)行高效，合理安排。利用傳感器，物聯(lián)網(wǎng)，結(jié)合BIM，GIS，可實(shí)現(xiàn)“一張圖”下的智能建造。延慶賽區(qū)場(chǎng)館建造面臨的四大挑戰(zhàn)如下。1)場(chǎng)館設(shè)計(jì)，建設(shè)，運(yùn)行零經(jīng)驗(yàn)，兩個(gè)雪上競(jìng)賽場(chǎng)館設(shè)計(jì)，建設(shè)難度高。2)高山，深谷，密林環(huán)境所帶來(lái)的規(guī)劃，建設(shè)，運(yùn)行的困難極大。3)項(xiàng)目所處地區(qū)環(huán)境，生態(tài)敏感，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)。4)冬奧會(huì)賽事要求高標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)需要考慮體育與文化的融合，以及向世界展現(xiàn)中國(guó)文化的功能[4]。通過(guò)以上分析，采用智能化建造平臺(tái)輔助場(chǎng)館建設(shè)的工程項(xiàng)目管理手段，對(duì)提高冬奧項(xiàng)目建設(shè)水平至關(guān)重要。

4 場(chǎng)館智能化建造平臺(tái)

智能化建造云平臺(tái)利用BIM技術(shù)，GIS技術(shù)，大數(shù)據(jù)，智能化，移動(dòng)通訊，云計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)等手段，對(duì)建筑工程進(jìn)行精細(xì)化管理，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全，質(zhì)量，進(jìn)度進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了建筑設(shè)施設(shè)備節(jié)能，安全的智能化管控和精細(xì)化，可視化管理，通過(guò)物聯(lián)感知手段實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)獲取各類(lèi)建筑設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行信息，通過(guò)分析，識(shí)別，三維可視化方式綜合展示建筑設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，第一時(shí)間預(yù)警，第一時(shí)間處理，防患于未然。

4.1 設(shè)計(jì)思路

基于BIM模型，根據(jù)區(qū)域空間的大小將冬奧場(chǎng)館信息劃分為宏觀，中觀，微觀三個(gè)尺度。通過(guò)GIS技術(shù)建立區(qū)域信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將BIM數(shù)據(jù)庫(kù)與GIS數(shù)據(jù)庫(kù)融合，并結(jié)合過(guò)程耦合研究成果，建立多元異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)建筑信息與區(qū)域信息的協(xié)調(diào)統(tǒng)一管理，為智能化建造平臺(tái)建立提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)復(fù)雜山地條件下冬奧場(chǎng)館智能化建造平臺(tái)的層級(jí)劃分與管理應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)施工仿真，安全與質(zhì)量控制，場(chǎng)地場(chǎng)館形變監(jiān)測(cè)，有效輔助施工及后期運(yùn)維管理。

4.2 平臺(tái)功能

4.2.1 項(xiàng)目宏觀監(jiān)管

該功能為項(xiàng)目管理者提供建設(shè)管理宏觀層面的支持。通過(guò)一級(jí)頁(yè)面總覽冬奧項(xiàng)目情況，包括環(huán)境參數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)施工人數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械數(shù)量，各標(biāo)段進(jìn)度情況，質(zhì)量管理情況，安全管理情況。通過(guò)地圖和模型可查看具體項(xiàng)目信息。冬奧項(xiàng)目的防洪，防火，環(huán)?？沙掷m(xù)，北斗定位，現(xiàn)場(chǎng)傳感均可通過(guò)本頁(yè)面具體查看。

功能演示如下。a)點(diǎn)擊環(huán)境參數(shù)后，可看到現(xiàn)場(chǎng)傳感傳輸?shù)默F(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息。真實(shí)記錄作業(yè)環(huán)境數(shù)據(jù)，為施工單位提供預(yù)控措施參考，為監(jiān)理單位和業(yè)主方提供未來(lái)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判依據(jù)。b)點(diǎn)擊現(xiàn)場(chǎng)勞務(wù)后，可看到現(xiàn)場(chǎng)在施總?cè)藬?shù)，各工種數(shù)量，近7d人數(shù)。點(diǎn)選具體項(xiàng)目后，可查看該項(xiàng)目的勞動(dòng)力情況。真實(shí)反映在施人員數(shù)量，為監(jiān)理單位和業(yè)主方提供進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)判斷依據(jù)。c)點(diǎn)擊現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械后，可看到現(xiàn)場(chǎng)機(jī)械總數(shù)，各類(lèi)型數(shù)量，近七天數(shù)量。點(diǎn)選具體項(xiàng)目后，可查看該項(xiàng)目的機(jī)械情況。真實(shí)反映在場(chǎng)機(jī)械數(shù)量，為監(jiān)理單位和業(yè)主方提供進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)判斷依據(jù)。d)點(diǎn)擊進(jìn)度后，可看到各標(biāo)段前期手續(xù)，招采合約，設(shè)計(jì)管理，施工進(jìn)度的執(zhí)行情況。對(duì)于關(guān)注的項(xiàng)目和工作，可具體查看。通過(guò)圖表形式為業(yè)主方全面展現(xiàn)各項(xiàng)目，各業(yè)務(wù)的進(jìn)展情況，有利于業(yè)主快速選擇重點(diǎn)關(guān)注事項(xiàng)。e)點(diǎn)擊質(zhì)量后，可看到各標(biāo)段安全管理情況。通過(guò)圖表形式為監(jiān)理單位及業(yè)主方展現(xiàn)各項(xiàng)目質(zhì)量管理情況，有利于業(yè)主快速選擇重點(diǎn)關(guān)注事項(xiàng)。f)點(diǎn)擊安全后，可看到各標(biāo)段安全管理情況。通過(guò)圖表形式為監(jiān)理單位、業(yè)主方展現(xiàn)各項(xiàng)目安全管理情況，有利于業(yè)主快速選擇重點(diǎn)關(guān)注事項(xiàng)。g)點(diǎn)擊現(xiàn)場(chǎng)傳感后，可看到各標(biāo)段現(xiàn)場(chǎng)視頻。利用信息化手段，為業(yè)主方提供多視角，即時(shí)性的現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度情況。h)點(diǎn)擊防洪防汛后，可看到冬奧項(xiàng)目防洪防汛風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，疏散路線，聯(lián)系人，監(jiān)測(cè)信息等。i)點(diǎn)擊環(huán)?？沙掷m(xù)后，可看到冬奧項(xiàng)目環(huán)保監(jiān)測(cè)情況。j)點(diǎn)擊防火監(jiān)控后，可看到冬奧項(xiàng)目防火分區(qū)，防火設(shè)施，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)熱成像監(jiān)控，實(shí)時(shí)保送防火預(yù)警信息。k)點(diǎn)擊廉政建設(shè)后，可看到廉政工作要求和法規(guī)制度，持續(xù)加強(qiáng)各參建方廉政意識(shí)。

4.2.2 項(xiàng)目層面管控

該功能為具體工程建設(shè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目組提供項(xiàng)目中觀和微觀執(zhí)行的支持。通過(guò)二級(jí)頁(yè)面查看各項(xiàng)業(yè)務(wù)執(zhí)行情況。突出計(jì)劃管理和執(zhí)行反饋，為業(yè)主方標(biāo)識(shí)出滯后項(xiàng)，提示關(guān)注重點(diǎn)，客觀暴露問(wèn)題點(diǎn)，提高協(xié)調(diào)解決效率。

功能演示如下。a)通過(guò)項(xiàng)目級(jí)頁(yè)面查看各項(xiàng)業(yè)務(wù)執(zhí)行情況。突出計(jì)劃管理和執(zhí)行反饋，為業(yè)主方標(biāo)識(shí)出滯后項(xiàng)，提示關(guān)注重點(diǎn)，客觀暴露問(wèn)題點(diǎn)，提高協(xié)調(diào)解決效率。根據(jù)人員，機(jī)械，環(huán)境信息對(duì)工程進(jìn)度做出預(yù)控。通過(guò)質(zhì)量，安全問(wèn)題趨勢(shì)和整改率，抓好質(zhì)量和安全重點(diǎn)，保障工期目標(biāo)。b)施工進(jìn)度計(jì)劃詳細(xì)查詢(xún)。由總包單位按照現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度登記計(jì)劃執(zhí)行情況，監(jiān)理單位進(jìn)行審核?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度圍繞計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，為業(yè)主方提供現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)進(jìn)度情況。c)施工進(jìn)度狀態(tài)BIM看板?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際進(jìn)度圍繞計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，結(jié)合模型，更加全面地為業(yè)主方提供現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)進(jìn)度情況。

5 結(jié) 語(yǔ)

北京2022年冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)是中國(guó)歷史上第一次舉辦冬季奧運(yùn)會(huì)，科技與奧運(yùn)的結(jié)合已成為現(xiàn)代奧運(yùn)會(huì)的時(shí)代特征，為貫徹落實(shí)“綠色、共享、開(kāi)放、廉潔”的辦奧理念，場(chǎng)館的智能化建造應(yīng)用在冬奧會(huì)籌辦過(guò)程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過(guò)在延慶賽區(qū)應(yīng)用基于BIM與GIS融合的智能化建造平臺(tái)，必將為北京2022冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)場(chǎng)館建造提供堅(jiān)實(shí)保障，并為今后同類(lèi)雪上場(chǎng)館項(xiàng)目建造施工提供技術(shù)借鑒。

本文所介紹的BIM與GIS融合的智能化建造平臺(tái)具備如下3個(gè)方面的特點(diǎn)。①統(tǒng)一平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)，多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在公司，項(xiàng)目部，參建方多層級(jí)的上行下達(dá)。②管理提升。提供多維度可視化監(jiān)管駕駛艙，統(tǒng)籌監(jiān)管，過(guò)程控制，業(yè)務(wù)協(xié)同，提質(zhì)增效。③數(shù)據(jù)分析。結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)，云計(jì)算，智能硬件，業(yè)務(wù)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化標(biāo)準(zhǔn)化，提供整個(gè)組織過(guò)程數(shù)據(jù)挖掘及分析。

此外，在未來(lái)智慧建造云平臺(tái)的研發(fā)方面，應(yīng)充分利用先進(jìn)的信息化手段，結(jié)合到建筑行業(yè)的業(yè)務(wù)生產(chǎn)中，綜合運(yùn)用BIM技術(shù)，GIS 技術(shù)，大數(shù)據(jù)， 智能化，移動(dòng)通訊，云計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)等手段，深入詮釋建筑行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)+的概念。通過(guò)建立各參建方協(xié)同的業(yè)主方工程項(xiàng)目智能化管理系統(tǒng)，利用智能硬件和數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)智慧化，可視化管理，能夠?yàn)闃I(yè)主方的統(tǒng)籌，監(jiān)管，決策，實(shí)施提供客觀真實(shí)，及時(shí)的建設(shè)性意見(jiàn)，確保目標(biāo)高水平實(shí)現(xiàn)。