探索工程勘察信息化在防控疫情復(fù)工中應(yīng)用
——以福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司為例

鄭國(guó)棟

(福建省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

“庚子初新疫情起，黃鶴樓空荊楚閉，扶險(xiǎn)濟(jì)世赴國(guó)難，春殤泰來(lái)近此時(shí)?！?020年春節(jié)伊始，新型冠狀病毒疫情爆發(fā)，導(dǎo)致全國(guó)各行各業(yè)均采取停工、停產(chǎn)、居家隔離等防控措施，嚴(yán)重影響了人民的日常工作和生活秩序，各行各業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)情況面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。經(jīng)濟(jì)不能長(zhǎng)時(shí)間停擺，發(fā)展不可長(zhǎng)時(shí)間停止。2020年2月7日，福州市城鄉(xiāng)建設(shè)局印發(fā)了《福州市房屋建筑與市政基礎(chǔ)設(shè)施工程勘察現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)開(kāi)復(fù)工防疫手冊(cè)》，要求疫情期間施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)采取封閉式施工的方式有序復(fù)工。在這特殊時(shí)期下的復(fù)工，既要確保疫情防控，又需要確保經(jīng)濟(jì)發(fā)展和項(xiàng)目有序復(fù)工，尤其是民生工程的項(xiàng)目，對(duì)勘察行業(yè)生產(chǎn)和管理模式提出了新的要求。

1 疫情對(duì)勘察行業(yè)的影響

為了防控疫情，各單位和社區(qū)采取封閉式管理，福州市建委對(duì)勘察項(xiàng)目也要求采用現(xiàn)場(chǎng)封閉式施工方式，對(duì)于勘察野外工作的自由度和范圍受到嚴(yán)重的影響，甚至有些工作可能因防控要求無(wú)法正常完成。

在疫情防控期間，尤其是在啟動(dòng)重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件一級(jí)響應(yīng)機(jī)制下，政府要求復(fù)工單位采用網(wǎng)絡(luò)式、異地化辦公模式進(jìn)行生產(chǎn)，給傳統(tǒng)的集中式生產(chǎn)組織方式帶來(lái)嚴(yán)重的沖擊。

基于上述疫情對(duì)勘察行業(yè)影響大致有以下幾方面：(1)對(duì)遠(yuǎn)程化、異地化辦公的需求加大。面對(duì)此次疫情，各地進(jìn)行封閉式管控，復(fù)工復(fù)產(chǎn)的活動(dòng)范圍受到限制，面對(duì)面接觸的頻率被降低，迫切要求勘察行業(yè)也必須具備遠(yuǎn)程化、異地辦公能力。

(2)信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型的步伐加快。信息化、數(shù)字化是各行各業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是各行各業(yè)高速發(fā)展的體現(xiàn)，率先進(jìn)入信息化、數(shù)字化時(shí)代的企業(yè)將大幅度提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

(3)對(duì)線上協(xié)同作業(yè)功能需求加大。工程勘察作為建筑行業(yè)的一環(huán)，存在上、下游專(zhuān)業(yè)配合的需求。具備基于BIM線上三維交付與協(xié)同能力的企業(yè)，面對(duì)大規(guī)模公共性突發(fā)事件(如此次疫情)，所受到的影響相對(duì)較小。

2 工程勘察數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型契機(jī)

這次的疫情是對(duì)每個(gè)企業(yè)的洗禮，轉(zhuǎn)變快、適應(yīng)性強(qiáng)的企業(yè)，將獲取“免疫力”而升級(jí)，而轉(zhuǎn)變慢、適應(yīng)弱的企業(yè)將面臨加速淘汰。

2.1 建模思路工程勘察數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型時(shí)代性

早在2016年，建設(shè)部編制的《2016-2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》提出了建筑行業(yè)的信息化建設(shè)。2020年2月14日，習(xí)近平總書(shū)記在主持召開(kāi)中央全面深化改革委員會(huì)第十二次會(huì)議時(shí)強(qiáng)調(diào)：要鼓勵(lì)運(yùn)用大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算等數(shù)字技術(shù)。此次疫情同樣表明，智慧城市建設(shè)的作用不可或缺，工程勘察作為建筑行業(yè)一部分，加緊對(duì)勘察的數(shù)字化、信息化進(jìn)程，能夠更好地應(yīng)對(duì)突發(fā)性公共事件的發(fā)生。

新冠肺炎疫情防控期間，線上辦公成為大部分行業(yè)企業(yè)復(fù)工的標(biāo)配。很多信息化建設(shè)領(lǐng)先的優(yōu)秀勘察設(shè)計(jì)企業(yè)迅速完成了從線下到線上辦公的切換，勘察信息化、數(shù)字化技術(shù)也將為勘察企業(yè)的發(fā)展提供更多的路徑。

2.2 勘察信息化可行性

勘察信息化辦公，即借助計(jì)算機(jī)技術(shù)將勘察工作向網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、智能化方向推進(jìn)。利用計(jì)算機(jī)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，基于BIM理念與技術(shù)，在線上構(gòu)筑工程勘察信息處理和交付平臺(tái)。勘察信息化的勘察BIM工作平臺(tái)，將勘察各相關(guān)專(zhuān)業(yè)在同源共平臺(tái)上進(jìn)行信息化處理和交換，達(dá)到高效、快捷、深入、細(xì)致的效果。在此疫情期間，勘察信息化平臺(tái)線上的技術(shù)交流與協(xié)調(diào)，幫助勘察設(shè)計(jì)企業(yè)提升組織能力，通過(guò)管理信息化、生產(chǎn)數(shù)字化等提升企業(yè)生產(chǎn)效率；并可以積極參與BIM全生命周期服務(wù)能力、塑造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。[1-4]

GIM系統(tǒng)是本公司基于BIM理念下研發(fā)的工程勘察專(zhuān)業(yè)信息化線上平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)信息平臺(tái))。信息平臺(tái)采取統(tǒng)一數(shù)據(jù)交換格式進(jìn)行存儲(chǔ)，并保存在層級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，通過(guò)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存儲(chǔ)功能確保源數(shù)據(jù)可追溯性。通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和交換格式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)無(wú)損傳遞和信息共享。在信息平臺(tái)上，巖土工程師根據(jù)勘察的信息將地質(zhì)體情況進(jìn)行三維化展示，各參與方根據(jù)自身的需求，從信息平臺(tái)上調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)與模型，到達(dá)同源共平臺(tái)協(xié)同作業(yè)的目的。

3 疫情期間勘察GIM系統(tǒng)在實(shí)際工程應(yīng)用

正值疫情防控期間，因?qū)嶋H生產(chǎn)的需要，勘察項(xiàng)目逐步有序復(fù)工。我司在針對(duì)疫情生產(chǎn)的特殊性，制定了嚴(yán)格的復(fù)工組織方案，在復(fù)工方案中充分發(fā)揮勘察GIM信息化平臺(tái)作用，切實(shí)有效地解決了特殊時(shí)期實(shí)際存在的困難與問(wèn)題。

野外作業(yè)過(guò)程中，外業(yè)勞務(wù)人員進(jìn)出場(chǎng)存在較大的安全隱患，同時(shí)因?yàn)楦魃鐓^(qū)采取封閉式管理，造成生產(chǎn)空間受到限制。為了減少在疫情期間工程技術(shù)人員外出現(xiàn)場(chǎng)踏勘和溝通過(guò)程中人員面對(duì)面接觸的頻率，采取了信息化采集功能和網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)對(duì)接，解決了生產(chǎn)空間限制和降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 野外地質(zhì)調(diào)查與無(wú)人機(jī)傾斜攝影

某勘察項(xiàng)目，為福州市區(qū)已有建筑拆除重建項(xiàng)目，項(xiàng)目擬建一個(gè)3層15m深的基坑，由于周邊臨近構(gòu)建筑物離該項(xiàng)目場(chǎng)地較近，對(duì)工程施工存在較大影響，因此需要對(duì)周邊的環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)調(diào)查。傳統(tǒng)的工程測(cè)量設(shè)備如全站儀、GPS受疫情的封閉管控、周邊通視、信號(hào)遮擋、距離傳輸?shù)扔绊懀瑹o(wú)法滿(mǎn)足工程需求?？辈霨IM系統(tǒng)采用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)對(duì)項(xiàng)目場(chǎng)地周邊的建(構(gòu))筑物的輪廓信息進(jìn)行收集和存儲(chǔ)，將無(wú)人機(jī)的攝影成果繪制成矢量圖，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在勘察GIM系統(tǒng)層級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)中(圖1)，通過(guò)三維模型將周邊情況在計(jì)算機(jī)勘察GIM系統(tǒng)上進(jìn)行地表信息模型的數(shù)字孿生。

(a)某勘察項(xiàng)目設(shè)計(jì)總平圖

(b)無(wú)人機(jī)現(xiàn)場(chǎng)航拍攝影情況

(c)三維傾斜攝影模型

(d)測(cè)繪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化GIM三維模型圖1 勘察周邊地質(zhì)調(diào)查與無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)的融合

(a)疫情期間技術(shù)人員野外采集情況

(b)移動(dòng)端輸入界面

(c)移動(dòng)端實(shí)時(shí)鉆孔采集數(shù)據(jù)的情況

(d)桌面端數(shù)據(jù)導(dǎo)入和處理界面圖2 野外移動(dòng)端采集系統(tǒng)

3.2 野外移動(dòng)端采集系統(tǒng)

在勘察外業(yè)中，傳統(tǒng)的模式是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員在野外收集紙質(zhì)鉆孔編錄資料，匯總后返回辦公室進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和成圖。在疫情期間，技術(shù)人員來(lái)往工地與辦公室之間，頻繁面對(duì)面接觸存在較大安全隱患?？辈霨IM移動(dòng)端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)安裝在手機(jī)或平板上，現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)人員利用手機(jī)或平板上的APP軟件(圖2)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和輸入，對(duì)鉆孔地層芯樣進(jìn)行拍照留底，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)紾IM系統(tǒng)層級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)中。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員無(wú)需返回辦公室，由在辦公室的技術(shù)人員導(dǎo)出數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。移動(dòng)采集端APP具有簡(jiǎn)易地層成圖功能，便于技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地層數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核與查驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并進(jìn)行整改。相比較下，GIM數(shù)據(jù)采集方式，降低人與人接觸的頻率，提供了網(wǎng)絡(luò)化、異地化辦公的可能。

3.3 各專(zhuān)業(yè)線上協(xié)同作業(yè)

勘察GIM系統(tǒng)最大特點(diǎn),即實(shí)現(xiàn)多專(zhuān)業(yè)在線上共同構(gòu)筑三維可視化信息模型，有效減少專(zhuān)業(yè)人員線下見(jiàn)面交流的頻率；同時(shí)，三維的模型能夠更加直觀地展示現(xiàn)實(shí)情況。

3.3.1與建筑專(zhuān)業(yè)關(guān)于場(chǎng)地平整和土石方情況協(xié)同作業(yè)

對(duì)于山地建筑，尤其是依山而建的工程，建筑專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員在面對(duì)場(chǎng)地整平設(shè)計(jì)和測(cè)算土方量平衡問(wèn)題時(shí)，可以從依靠二維的圖紙想象三維空間的傳統(tǒng)模式中解放出來(lái)，直接調(diào)用工程勘察GIM系統(tǒng)提供的信息模型(圖3)，直觀地在三維勘察信息模型上進(jìn)行設(shè)計(jì)。在模型上可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)調(diào)整場(chǎng)地整平標(biāo)高和切坡變化，并提供土方挖填情況以及土石比例情況。

(a)GIM系統(tǒng)勘察信息模型

(b)勘察信息模型揭示回填信息

(c)勘察信息模型揭示挖方信息圖3 勘察信息模型對(duì)場(chǎng)地整平和填挖方的分析

3.3.2與結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)關(guān)于基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的協(xié)同作業(yè)

在勘察GIM系統(tǒng)中，勘察專(zhuān)業(yè)將地層數(shù)據(jù)和巖土參數(shù)保存在層級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員可從線上調(diào)取模型和參數(shù)，并將擬建建(構(gòu))物的剪力墻和柱網(wǎng)的位置以及反力導(dǎo)入信息模型中，工程勘察GIM信息模型將自動(dòng)分析和計(jì)算不同持力層、不同樁基類(lèi)型的承載力以及樁的數(shù)量(圖4)。

(a)勘察信息模型持力層等深模型

(b)勘察信息模型樁基擬合模型圖4 勘察信息模型樁基分析功能

4 結(jié)語(yǔ)

信息化進(jìn)程是各行各業(yè)都無(wú)法繞過(guò)的時(shí)代話題，我司在信息化大浪潮中，不斷自我更新，緊跟時(shí)代步伐。尤其在面對(duì)特殊情況下的復(fù)工復(fù)產(chǎn)任務(wù)時(shí)，企業(yè)的信息化優(yōu)勢(shì)更是得以最大程度體現(xiàn)。

(1)使用無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查，能夠最大限度地減少外業(yè)工作人員的數(shù)量，疫情期間，為了減少人員接觸，降低風(fēng)險(xiǎn)，公司制定了相應(yīng)的規(guī)章制度，嚴(yán)格控制人員進(jìn)出公司。這就決定了需要使用較少的人員完成同樣的工作量。而無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)，不僅能夠解放技術(shù)人員的雙腿，更是能夠?qū)⒃榷嗳瞬拍芡瓿傻娜蝿?wù)，減少到1人完成。

(2)野外移動(dòng)端采集系統(tǒng)使得內(nèi)外業(yè)技術(shù)人員在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中可以做到完全不碰面。

野外移動(dòng)端采集系統(tǒng)使得勘察外業(yè)人員能夠在不返回辦公室的情況下，實(shí)時(shí)將外業(yè)數(shù)據(jù)傳遞給內(nèi)業(yè)人員；而勘察內(nèi)外業(yè)的獨(dú)立也將人員接觸的頻率降到最低，傳統(tǒng)模式下，技術(shù)人員之間每天都需要進(jìn)行交流，而野外移動(dòng)端采集勘察資料，能夠第一時(shí)間便捷輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，相較于傳統(tǒng)模式下完成外業(yè)后，再進(jìn)行資料整理錄入，至少能夠節(jié)省1工天；若是鉆孔數(shù)據(jù)量大的項(xiàng)目，節(jié)省的時(shí)間將更多。

(3)勘察GIM系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)跨專(zhuān)業(yè)之間的協(xié)同辦公。

傳統(tǒng)模式下勘察技術(shù)人員與其他專(zhuān)業(yè)人員的交流依賴(lài)于二維圖件，而地質(zhì)在空間上的變化情況，只能依賴(lài)想象，這就導(dǎo)致在交流過(guò)程中存在障礙；而GIM系統(tǒng)構(gòu)建三維可視化模型，可使技術(shù)人員在交流時(shí)能夠更加清晰，便捷的溝通。尤其在疫情期間，線上的協(xié)同辦公，也避免了技術(shù)人員之間的接觸。

新冠病毒疫情終將過(guò)去，面對(duì)未知的未來(lái)，勘察行業(yè)應(yīng)做好應(yīng)對(duì)隨時(shí)可能發(fā)生的公共性突發(fā)事件的準(zhǔn)備。此次疫情嚴(yán)重影響了各行各業(yè)經(jīng)營(yíng)與生產(chǎn)，但也同時(shí)刺激著各行各業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新與變革，是挑戰(zhàn)，也是發(fā)展機(jī)遇。勘察行業(yè)作為建筑行業(yè)的一個(gè)重要組成部分，在此次的疫情下對(duì)智能化、信息化、數(shù)字化、遠(yuǎn)程化需求的迫切性加大，應(yīng)理智應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)和機(jī)遇，與時(shí)俱進(jìn)建立適應(yīng)各種類(lèi)型的工程的管理模式，提高遠(yuǎn)程智能協(xié)同能力，促使生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更好的社會(huì)效益。