在離線狀態(tài)下BIM+GIS 系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞方法及應用實踐

王 健 冉光炯＊ 白 皓 張 果

（1、四川高速公路建設開發(fā)集團有限公司，四川 成都610047 2、四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司，四川 成都610041）

目前BIM+GIS 系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用于基礎設施建設的各個領域，在各個行業(yè)均開始構(gòu)建各種各樣的項目管理系統(tǒng)，當前的BIM+GIS 管理系統(tǒng)對網(wǎng)絡有極大的依賴，在市政等網(wǎng)絡條件好的項目地通常易于滿足，而在荒無人煙的公路、水利等項目地通常網(wǎng)絡較差，尤其是公路工點可能會穿越無網(wǎng)絡信號區(qū)，或者人為的無網(wǎng)絡信號區(qū)（如隧道施工）。

以公路工程施工工序報檢為例，現(xiàn)場工序檢查結(jié)果采集完成后，需要上傳到系統(tǒng)，由監(jiān)理進行抽檢等流程處理后進入下一道工序。而無網(wǎng)絡信號區(qū)域無法順利地完成上述工作，因此，考慮到無網(wǎng)絡信號區(qū)域，構(gòu)建離線狀態(tài)下BIM+GIS 管理系統(tǒng)及實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞研究的必要性凸顯。

本文以公路工程工序報檢案例為例，介紹如何解決BIM+GIS 系統(tǒng)APP 端在離線狀態(tài)工作并解決流程數(shù)據(jù)傳遞問題，從而提高BIM+GIS 系統(tǒng)的可用性。

1 離線數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)存儲容器

施工現(xiàn)場到BIM+GIS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞基礎是基礎數(shù)據(jù)存儲。SQLite 作為一款輕型數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了自給自足的、無服務器的、零配置的、事務性的SQL 數(shù)據(jù)庫引擎，是遵守ACID 的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它包含在一個相對小的C 庫中。它是D.RichardHipp 建立的公有領域項目，設計目標是嵌入式的，由于它的資源占用率非常低，在嵌入式設備中，可能只需要幾百K的內(nèi)存，目前已經(jīng)有很多嵌入式產(chǎn)品使用了它。綜合考慮以上因素，SQLite 是滿足當前需求的極佳選擇。

1.2 數(shù)據(jù)類型

實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳遞，即施工自檢填報的數(shù)據(jù)流向監(jiān)理的客戶端。必須規(guī)定一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)類型，在數(shù)據(jù)接收方接收到數(shù)據(jù)之后才能用統(tǒng)一解析方式來解析拿到的數(shù)據(jù)。

JSON 作為一種流行的數(shù)據(jù)傳輸類型，有輕量、解析速度快、存儲數(shù)據(jù)體積小等特點，且各個平臺語言都支持JSON 交互、JSON 解析和存儲。因為JSON 解析方便，常用于接口交互、前后端交互，以及配置文件。而XML、PList（XML 的一種）等格式，需要定義各種Dom 節(jié)點。此外JSON 的生態(tài)相對完善，有簡單且效率高的解析工具，對獲取到的JSON 數(shù)據(jù)進行解析也非常便捷。

對比各種數(shù)據(jù)類型后，本文采用JSON 作為離線狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳遞的類型，JSON 格式數(shù)據(jù)如圖1 所示。

圖1 JSON 格式數(shù)據(jù)

1.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

由于BIM+GIS 系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳遞必須囊括所有必需信息，且由于檢查項的不確定性，造成信息的結(jié)構(gòu)并不完全固定，缺少任意部分信息都會導致傳遞的數(shù)據(jù)無法使用，故在確定JSON數(shù)據(jù)類型的基礎上，還需確定具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

在工序檢查填報中，有效數(shù)據(jù)有：標段、分部分項ID、工序ID、檢查項、施工單位、施工日期、檢查日期、填報人信息等，因此本文規(guī)定工序檢查業(yè)務場景下傳遞的數(shù)據(jù)必須包含以上數(shù)據(jù)內(nèi)容才是有效數(shù)據(jù)，如圖2 所示。

圖2 工序檢查填報數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)示例

2 數(shù)據(jù)離線采集與傳遞

數(shù)據(jù)離線采集及傳遞的基礎思路是將數(shù)據(jù)離線到本地，依靠本地數(shù)據(jù)完成數(shù)據(jù)填報并緩存，待有網(wǎng)絡的情況下自動上傳數(shù)據(jù)；在整個流程中，完成離線狀態(tài)下的端對端數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)流程確認?；玖鞒倘鐖D3 所示。

圖3 填報流程框架圖

2.1 基礎數(shù)據(jù)離線

數(shù)據(jù)離線采集的基礎是基礎數(shù)據(jù)離線，工序報檢對施工分部分項數(shù)據(jù)庫、報檢項及相關(guān)配置、施工單位、施工人員信息均有依賴，因此，系統(tǒng)離線工作前，首先應將基礎數(shù)據(jù)進行離線存儲于本地備用。啟動前的數(shù)據(jù)離線如圖4 所示。

2.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)運行時，當檢測到網(wǎng)絡斷開后將自動進入離線模式。離線模式下，系統(tǒng)填報所依賴的基礎數(shù)據(jù)均不再從遠程服務器區(qū)域獲取，而改從成本地數(shù)據(jù)庫提取。用戶根據(jù)在線狀態(tài)的使用習慣，完成所有信息的填報并提交。用戶提交后，與在線不同的是，數(shù)據(jù)并未向遠程服務器上傳，而是加密后存儲到本地服務器（圖5），通過加密防止了數(shù)據(jù)被篡改的可能，同時離線記錄進入離線記錄表，APP 端檢測到網(wǎng)絡后，可以自動提交。

圖5 離線填報結(jié)果示例

2.3 離線流程數(shù)據(jù)傳遞

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集完成并提交后，完成了數(shù)據(jù)采集，只待網(wǎng)絡通暢即可自動上傳，但施工現(xiàn)場的復雜程度卻往往遠甚于此。在無網(wǎng)絡區(qū)域（如隧道中），完成了施工報檢后，監(jiān)理需要對報檢信息進行確認及抽檢，如何實現(xiàn)離線流程數(shù)據(jù)傳遞又成為一個新的問題。本文所涉的APP 端，在施工報檢完成后，將填報的有效信息組織成一個JSON 對象，使用二維碼生成算法，生成包含自檢結(jié)果數(shù)據(jù)的二維碼（圖6），監(jiān)理使用APP 的掃碼功能，通過二維碼解析算法得到JSON 數(shù)據(jù)，然后將JSON 數(shù)據(jù)還原得到工序檢查結(jié)果的源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)流動，再進行流程確認及抽檢，完成相應工作后，與施工報檢相似，提交后進行加密的離線存儲，待網(wǎng)絡恢復后，自動將確認信息及抽檢信息上傳到服務器。通過二維碼（圖6）作為信息載體，在脫離遠程服務器的環(huán)境下，實現(xiàn)了兩個APP 端的點對點數(shù)據(jù)傳遞，解決了離線狀態(tài)下離線流程數(shù)據(jù)傳遞。

圖6 工序檢查數(shù)據(jù)示例及對應二維碼

3 應用分析

本文提出的方法有如下優(yōu)點：

3.1 實現(xiàn)了離線狀態(tài)下施工現(xiàn)場到BIM 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞。由于公路工程施工的環(huán)境存在沒有網(wǎng)絡信號的情況，如果檢查的工序比較多，延后填報可能會導致無法準確有效地填報檢查結(jié)果。本方法的提出實現(xiàn)了在無網(wǎng)絡的情況及時填報正確檢查結(jié)果的功能，提高工序檢查及填報的效率。

3.2 實現(xiàn)離線狀態(tài)下系統(tǒng)內(nèi)填報的數(shù)據(jù)傳遞，完成離線狀態(tài)下的監(jiān)理抽檢。離線時施工自檢與監(jiān)理抽檢無法及時響應，這導致填報流程會卡在施工自檢環(huán)節(jié)。本方法的提出，解決了此問題，使得施工自檢之后，在離線條件下使用二維碼進行施工自檢結(jié)果的數(shù)據(jù)傳遞，監(jiān)理拿到自檢結(jié)果直接離線填報二次檢查結(jié)果，推進工序檢查流程，提高工序檢查時效性及效率。

3.3 傳遞包含傳遞標段、分部分項、工序、檢查項、施工單位、施工時間、接收人、填報人、填報時間、填報地點、檢查日期、現(xiàn)場描述等多種有效信息在內(nèi)的工序填報所需的所有數(shù)據(jù)，能精確描述工序檢查結(jié)果，完全還原數(shù)據(jù)內(nèi)容，有效提高離線情況下數(shù)據(jù)流動的正確性。

3.4 使用JSON 解析器能夠迅速解析從二維碼掃描出來的數(shù)據(jù)，還原出源數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，快速接入到業(yè)務邏輯中，實現(xiàn)端對端的數(shù)據(jù)流動的無縫連接，解析效率高。

4 結(jié)論

本文詳細介紹了在公路工程領域離線狀態(tài)下BIM+GIS 系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳遞方法的應用實踐，介紹了數(shù)據(jù)傳遞過程中使用的數(shù)據(jù)存儲與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，詳細闡述了在離線狀態(tài)下數(shù)據(jù)采集及端到端數(shù)據(jù)的傳遞方法。根據(jù)項目的實踐經(jīng)驗，基于此技術(shù)手段已取得不錯效果，在一定程度上滿足了公路工程施工中離線狀態(tài)下的BIM+GIS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞需求。但在數(shù)據(jù)量大小及效率上依然存在改進空間，還需進一步研究數(shù)據(jù)傳遞算法，精簡數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其滿足各種條件下的離線數(shù)據(jù)傳遞。