關于BIM技術在數字航道動態(tài)監(jiān)測平臺 水深底圖上應用的思考

闕基翔 周亮

摘 要：BIM技術是21世紀信息化發(fā)展的產物，因其獨特優(yōu)勢，現在已經被廣泛應用到各行各業(yè)。長江航道“數字變革”順應了時代發(fā)展要求，如果融合BIM技術，那么其優(yōu)勢將進一步彰顯。本文主要思考了BIM技術在數字航道系統中水深底圖上應用，力爭實現對數字航道動態(tài)監(jiān)測的可視化運用，進一步提升數字航道動態(tài)監(jiān)測的應用水平。

關鍵詞：BIM技術;數字航道;應用

中圖分類號：U675.7? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）05-0061-02

數字航道建設與應用是長江航道現代化、信息化、智能化發(fā)展史上里程碑式偉大工程。目前，它的硬件設施不斷完善，軟件系統相繼完成研發(fā)并投入使用，數字航道專業(yè)人才隊伍正在壯大，正在朝著“遠程看、坐著管、走著用”的目標奮進。2020年8月6日，交通運輸部印發(fā)《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》，對創(chuàng)建智慧航道和加快完善BIM標準規(guī)范提出了具體要求。因此，積極探索BIM技術在數字航道上的應用也成了加快推進智慧航道建設的重要舉措。

1 BIM技術概述

1.1 BIM基本介紹

BIM（building information modeling），簡稱建筑信息模型，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，建立可視化三維模型，從而實現數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息功能。它具有可視化、協調性、模擬性等諸多特點。20世紀初，我國開始引入BIM系統概念，隨著國家不斷重視和各行各業(yè)不斷實踐應用，BIM技術在這十多年的發(fā)展里，已經從認知理解、概念普及進入到深度應用的階段。

1.2 BIM技術優(yōu)勢

BIM技術區(qū)別于普通的建筑繪圖軟件或者某些3D建模程序， 它的技術核心是實現數字化建模，最大的特點是建筑工程模型內儲存的大量信息。傳統的建筑工程繪圖技術多以記錄點、線、面、體等幾何元素信息，但BIM技術透過參數化的塑模過程。它將數字化信息數據構成參數組件，通過將這些參數組件里的基本幾何元素信息和其他如材質、成本、使用年限等信息融合，使得應用了BIM技術的工程項目成為了一個可視化變化的過程，因此在很多領域內得到廣泛應用。

雖然BIM技術在前期規(guī)劃和設計階段會增加工作成本，但到了實施階段和建設管理階段，就會因為其強大的信息儲存功能和自動化的圖文產出而減少大量的人力與時間成本。此外，如果項目中途發(fā)生變更設計，BIM技術可以以前期工作為基礎解決后期因為變更設計帶來的高成本，讓整個項目過程更加接近最佳的成本效益，從而全面優(yōu)化工程質量、成本、進度和安全等方面的管理。

2 數字航道水深底圖現狀分析

2.1長江電子航道圖系統

長江電子航道圖是通過計算機、地理信息技術，直觀地展現長江航道兩岸地物要素的標準化、數字化專題地圖。它是嚴格按照《長江電子航道圖制作規(guī)范》（JT/T765）進行數據的采集、處理和更新。

長江電子航道圖由生產編輯系統、公共服務平臺和應用系統組成。其中，生產編輯系統以空間地理信息數據庫為核心，整合了長江全線航標、水深、礙航物等航道基礎地理信息數據，使長江電子航道圖數據實現快速更新;公共服務平臺采用Web Service等開放式標準協議，按照面向服務架構（SOA）的理念，將長江電子航道圖的數據制作方、數據使用方和數據管理方集成于一體，通過網絡向管理單位、航運企業(yè)和社會公眾提供長江電子航道圖的服務、更新與運行管理;應用系統主要指為長江航行船舶量身打造的一套終端軟、硬件系統，該系統通過與GPS系統、AIS系統、雷達系統等多系統相融合，為船舶用戶提供形象、直觀、高效、精確的導航、助航功能和便捷的通信功能。

2.2數字航道水深底圖

數字航道水深底圖是動態(tài)監(jiān)控平臺的基礎組成部分，是實現航標、水深、整治建筑物、船舶等基本信息顯示的二維地圖。它的數據采集、處理和更新主要是來源于長江電子航道圖，通過內部數據轉換及疊加的形式適時更新底圖。與長江電子航道圖不同的是，數字航道底圖上顯示的航標、水深、礙航物等航道基礎信息采用的是獨立圖標，加之數字航道系統具有定位功能，并且是一個適時動態(tài)監(jiān)測系統，可以說數字航道系統是長江電子航道圖的發(fā)展和深化應用。

長江電子航道圖是長江航道信息化建設的基石，也是“智能航道”和“數字航道”的核心和關鍵，對全面升級航道的公共服務水平和能力，促進航運管理模式的轉型具有重要的作用和意義。

3 BIM技術在數字航道水深底圖上應用的思考

3.1整體設計思路

BIM技術在數字航道動態(tài)監(jiān)測平臺上的應用主要分為以下三個階段：

第一階段：根據航道各資源要素建立可視化三維模型。以BIM技術為基礎，整合運用Civil3D、Infraworks等軟件和二次開發(fā)對航道航標、地形、水深等多種數據資源進行融合，通過特定的建模過程形成具有可視化的航道地理三維模型（如圖所示）。上述模型既可以解決傳統CAD制圖技術的不足，又可以改變當前數字航道動態(tài)監(jiān)測平臺二維顯示的現狀，更直觀地反映某一航道特點條件下的情況。

第二階段：建立強大的航道信息云數據共享平臺。結合計算機技術和無人測量技術實現航道數據的自動采集、智能融合，并將歷年來的水文、流量、測圖、航標配布等資料與航道模型構件進行關聯，構建數字航道系統和BIM數據云平臺，實現查詢或自動匯總任意時間點的模型狀態(tài)，形成在任意水位下的航道三維模型數據云集。

第三階段：實現航道綜合信息三維動態(tài)監(jiān)測。進一步融合數字航道動態(tài)監(jiān)測平臺和過往船舶AIS系統，以自動水位站適時輸出水位為依據，通過航道信息云數據共享平臺集中處理，在數字航道動態(tài)監(jiān)控平臺顯示當前水位下航道模擬情況，實現對轄區(qū)航道航標、水位及航行船舶三維動態(tài)監(jiān)測，從而達到真正意義上的可視化動態(tài)監(jiān)測目標。

3.2應用前景

將BIM技術應用到數字航道系統中，目前最突出的優(yōu)點有三個。一是實現了航道綜合信息可視化，便于航道維護管理者根據動態(tài)監(jiān)測平臺顯示的模擬情況，及時掌握有關航道航標及相關情況，便于管理者做出科學決策依據和一線維護人員監(jiān)測值班;二是解決了航標配布設計、航道演變分析等工作中因反復出現變更和調整情況引起過程繁瑣、工作量大而導致出錯的問題，提高航道維護管理質量和效率;三是通過建立了全面、系統、動態(tài)的數字航道信息云數據共享平臺，更有利于開展航道演變分析工作，為精準航標配布設計、航道沖淤變化及航道整治提供有力支撐。

4 結語

BIM技術在航道建設發(fā)展上的優(yōu)勢日趨明顯，應把其深入應用作為實現航道養(yǎng)護智能化、管理現代化、服務精準化的重要技術手段，走科技創(chuàng)新和應用之路，全力助推長江航道高質量發(fā)展。

參考文獻：

[1]郭濤.BIM技術在航道建設中的作用[J].水運工程，2018.

[2]劉云天.BIM在長江航道整治工程應用現狀及前景展望[J].中國水運， 2017.

[3]俞冰，等.BIM技術在水利工程設計中的應用初探[J].建材發(fā)展導向，2019.

[4]魏林妍，等.BIM技術應用現狀及前景分析[J].住宅與房地產，2019.

[5]長江航道局，長江電子航道圖系統運行條件下航道維護技術規(guī)范，2014.