基于水利工程信息化與BIM+GIS融合的有效性探究

王亞飛

摘要：水利信息化建設(shè)為水利勘測(cè)、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理等相關(guān)工作提供了有力支撐，然而隨著水利信息化水平的不斷提高，也暴露出一些問(wèn)題，如水利信息系統(tǒng)普遍存在數(shù)據(jù)傳輸效率低、數(shù)據(jù)共享困難、技術(shù)手段單信息資源不足、決策分析能力弱等特點(diǎn)。本文對(duì)BIM+GS技術(shù)在水利工程領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了分析研究。

關(guān)鍵詞：水利工程;信息化; BIM+GIS

1、引言：水利工程信息化是指充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，深入開(kāi)發(fā)和利用水利信息資源，實(shí)現(xiàn)水利信息的采集、輸送、存儲(chǔ)、處理和服務(wù)的現(xiàn)代化，全面提升水利事業(yè)活動(dòng)效率和效能的過(guò)程，包括海綿城市、水文水資源監(jiān)測(cè)、水庫(kù)一體化管理、防洪監(jiān)測(cè)、地災(zāi)及結(jié)構(gòu)體安全監(jiān)測(cè)等內(nèi)容，加強(qiáng)水利信息化建設(shè)。因此，推進(jìn)水利工程信息化勢(shì)在必行。本文詳細(xì)介紹了GIS在水利工程中防洪減災(zāi)、水資源管理、水環(huán)境、水利水電工程建設(shè)和管理等方面的應(yīng)用;然后從貫穿水利工程全生命周期的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維四方面詳細(xì)說(shuō)明了BIM+GIS技術(shù)運(yùn)用到其中的優(yōu)勢(shì)，研究結(jié)果可為BIM+GIS與水利工程融合的研究提供理論參考。

2、BIM在水利工程信息化中的研究與應(yīng)用

2.1利用BIM可視化的特點(diǎn)，提高工程效率。將BIM技術(shù)運(yùn)用到水利工程的全生命周期，無(wú)論在設(shè)計(jì)階段還是施工階段都可以為項(xiàng)目管理人員提供三維可視化的工程模型，改進(jìn)了傳統(tǒng)的運(yùn)作方式，提高工程的效率，節(jié)約時(shí)間成本。例如用BIM軟件Revt設(shè)計(jì)繪制水閘的模型圖，可以極大地提高作圖的效率，且 Revit建模生成的平面圖與立面圖一一對(duì)應(yīng)如若修改某處，另外的圖也隨之改變，消除了人作圖帶來(lái)的誤差，節(jié)省了設(shè)計(jì)變更成本，縮短了工程周期。又如，基于BIM技術(shù)構(gòu)建模擬BIM系統(tǒng)和實(shí)時(shí)BIM系統(tǒng)平臺(tái)，將此平臺(tái)應(yīng)用到土石壩工程施工中時(shí)，可以有效解決前期結(jié)構(gòu)碰撞問(wèn)題，減少了溝通協(xié)調(diào)的工作量，在施工過(guò)程中根據(jù)進(jìn)度、資源、成本實(shí)時(shí)修正模型，竣工后還可以生成竣工模型，為后期的運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供支持。

2.2利用BIM信息化特點(diǎn)，提高工程管理水平

相較于以往的工程管理方式，BIM技術(shù)可加入時(shí)間維度預(yù)先模擬施工，使項(xiàng)目管理人員對(duì)整個(gè)工程有全面的了解，對(duì)實(shí)際施工過(guò)程中的質(zhì)量和進(jìn)度都能很好的把控，如出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)則可迅速提出應(yīng)對(duì)方案，全面提高工程的綜合管理水平。例如將BIM4D施工進(jìn)度監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到某水源地建設(shè)工程中，精確實(shí)現(xiàn)了進(jìn)度目標(biāo)的分解細(xì)化，逐步落實(shí)，能時(shí)對(duì)比分析已完成進(jìn)度并進(jìn)行糾偏，同時(shí)質(zhì)量信息和安全信息的融入也加大了對(duì)質(zhì)量和安全的把控，協(xié)助項(xiàng)目管理人員科學(xué)決策18或?qū)IM技術(shù)運(yùn)用在內(nèi)河航道項(xiàng)目的設(shè)計(jì)及施工階段，解決了傳統(tǒng)圖紙難以直觀表達(dá)設(shè)計(jì)意圖且易出錯(cuò)的問(wèn)題，同時(shí)優(yōu)化施工流程，實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到施工的無(wú)縫連接，保證施工質(zhì)量和速度。

2.3基于BIM技術(shù)的水利工程運(yùn)維管理信息化系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用

基于BIM技術(shù)研發(fā)的運(yùn)維管理系統(tǒng)可以從數(shù)據(jù)中提取出需要的信息，直接應(yīng)用于管理、維護(hù)，避免以往現(xiàn)場(chǎng)采集信息、傳遞信息帶來(lái)的時(shí)間延遲和信息丟失，解放人力如將BIM技術(shù)運(yùn)用在某運(yùn)河水利樞紐工程的運(yùn)維管理中，設(shè)立在線監(jiān)測(cè)、視頻監(jiān)控、報(bào)警管理、維修養(yǎng)護(hù)等模塊整合各階段、各專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)提高水工建筑物與水情管理的可視化程度和業(yè)務(wù)協(xié)同水平。BIM技術(shù)減少了碰撞情況的出現(xiàn)，加快了水工結(jié)構(gòu)運(yùn)作全周期無(wú)紙化進(jìn)程，并具有很強(qiáng)的可移植性能夠快速推廣，工程量管理、進(jìn)度管理的功能，解決了長(zhǎng)距離引水工程建設(shè)管理中的可控性弱、信息資源不對(duì)稱(chēng)、溝通效率低等問(wèn)題.依靠BM技術(shù)及GS軟件的二次開(kāi)發(fā)建立的動(dòng)態(tài)可視化信息管理系統(tǒng)可以展示施工過(guò)程中各施工單元的復(fù)雜空間邏輯關(guān)系，并進(jìn)行建設(shè)全過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真;及時(shí)與各個(gè)建設(shè)單位共亨圖紙、進(jìn)度、材料等信息;實(shí)現(xiàn)工程計(jì)劃的查詢(xún)與實(shí)際進(jìn)度信息的實(shí)時(shí)錄入，便于調(diào)整施工進(jìn)度。

3、在水利水電工程建設(shè)和管理方面的應(yīng)用

利用GIS技術(shù)強(qiáng)大的空間分析和圖形展示功能，能夠直觀地傳達(dá)工程建設(shè)過(guò)程中建筑設(shè)施的空間位置關(guān)系及屬性信息，動(dòng)態(tài)化的施工過(guò)程模擬也以更好地把控施工進(jìn)度，以免延誤工期將GIS應(yīng)用于水利水電工程建設(shè)和管理中可以開(kāi)發(fā)各種可視化系統(tǒng)，如施工導(dǎo)截流三維動(dòng)態(tài)可視化演示系統(tǒng)、地下廠房施工動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)、混凝土壩施工全過(guò)程三維動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)、水利水電工程施工總布置可視化動(dòng)態(tài)演示系統(tǒng)等。

3.1在防洪減災(zāi)方面的應(yīng)用

GIS技術(shù)的運(yùn)用使得防洪防汛減災(zāi)工作條理清晰，抓得住重要節(jié)點(diǎn)，提高了應(yīng)急指揮的科學(xué)性和實(shí)效性及各部門(mén)快速響應(yīng)和協(xié)同解決問(wèn)題的能力，獲得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益例如將GIS技術(shù)運(yùn)用到防洪、防汛以及抗旱減災(zāi)中，結(jié)合RS，GPS及三維可視化技術(shù)建立相關(guān)的防汛減災(zāi)指揮系統(tǒng)，為各種水利信息提供了直觀的展現(xiàn)方式，提高了緊急情況下的資源調(diào)度效率，同時(shí)為日常管理和防洪除澇抗旱的科學(xué)決策提供有力的支撐。

3.2在水資源管理方面的應(yīng)用

GIS技術(shù)的運(yùn)用減少了人力物力的消耗，也提高了方案的可實(shí)施性，同時(shí)確保地下水資源具有開(kāi)發(fā)價(jià)值，利于實(shí)現(xiàn)投資效益最大化將GIS技術(shù)運(yùn)用到水資源管理中，如結(jié)合RS收集來(lái)的數(shù)據(jù)，利用GIS的可視化及空間分析能力，得到地表水資源的分布情況、水資源的預(yù)測(cè)情況、水資源保護(hù)與規(guī)劃方案;利用GIS技術(shù)進(jìn)行地下水資源勘察、地下水水質(zhì)水量評(píng)價(jià)、建立地下水層級(jí)模型，模擬地下水污染流向等。

3.3在水環(huán)境方面的應(yīng)用

GIS在水環(huán)境方面的運(yùn)用集中在流域水環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)的建立及非點(diǎn)源污染預(yù)測(cè)，兩者充分運(yùn)用了GIS的地形分析、疊加分析等功能如基于 ArcGIS軟件建立的水環(huán)境監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)，對(duì)金雞湖水環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并在數(shù)據(jù)處理后得出綜合性評(píng)價(jià)，GS技術(shù)對(duì)于該系統(tǒng)的運(yùn)行起到了重要作用。在非點(diǎn)源污染預(yù)測(cè)過(guò)程中通過(guò)GIS平臺(tái)能自動(dòng)生成、提取和分配水境非點(diǎn)源污染模型所需要的大多數(shù)參數(shù)，極大地提高效率和準(zhǔn)確性，對(duì)水土流失治理及水污染治理起到指導(dǎo)作用。

4、BIM+GIS融合在運(yùn)維階段的應(yīng)用

運(yùn)維管理中運(yùn)用已建好模型結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚貏?shì)，模擬洪水淹沒(méi)場(chǎng)景，設(shè)計(jì)最便捷的災(zāi)害逃生路線，并在路徑中設(shè)置防火防水閘門(mén)，安裝檢測(cè)和報(bào)警器，將其入整個(gè)水工結(jié)構(gòu)的智能管理系統(tǒng)中，加強(qiáng)日常監(jiān)控維護(hù)也可將BIM數(shù)據(jù)集成到GIS平臺(tái)，進(jìn)行航道整治工作，能夠直觀高效地參與工程全方位信息的查詢(xún)和管理，實(shí)現(xiàn)了控制點(diǎn)坐標(biāo)和高程標(biāo)注整治建筑物模型管理、模型多視口表達(dá)的功能，提升整治工程各個(gè)環(huán)節(jié)的精細(xì)化管理水平

結(jié)語(yǔ)：近些年，“BIM+”模式已漸漸成為主流，將多種技術(shù)融合使用更符合工程實(shí)際，有利于復(fù)雜問(wèn)題的高效解決，BIM+GS就是其中之一BIM+G1融合技術(shù)已在多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，但是在水利工程方面研究和應(yīng)用較少，BIM+GIS融合技術(shù)可以為水利工程建設(shè)提供多方面的便利，是未來(lái)發(fā)展的主要方向。

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