三維信息模型在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究

彭鴻

摘要：三維信息模型是一種重要的建筑可視化圖形表達(dá)方式，其主導(dǎo)的建筑設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)維為相關(guān)企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益，并在一定程度上縮短了建設(shè)周期和維護(hù)成本。圍繞三維信息模型技術(shù)在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用展開研究，從分布式模型定義、三維信息模型標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用、全生命周期應(yīng)用和基于三維信息模型的項(xiàng)目管理流程4個(gè)方面，闡述了三維信息模型的應(yīng)用方式和特點(diǎn)，可為三維信息模型技術(shù)在貴州省交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：三維信息模型；交通建設(shè)；數(shù)字化技術(shù)

DOIDOI：10.11907/rjdk.161460

中圖分類號(hào)：TP319文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2016）007014102

0引言

三維信息模型是在計(jì)算機(jī)中建立的虛擬模型，通過集成工程對(duì)象相關(guān)信息，連接項(xiàng)目生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源，模擬在真實(shí)世界中的狀態(tài)和變化，為工程項(xiàng)目各參與方提供一個(gè)工程信息交換和共享平臺(tái)。

貴州省交通運(yùn)輸體系是以鐵路和公路為骨架，民航、水運(yùn)與之相互協(xié)調(diào)的綜合交通運(yùn)輸體系，在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，由于受到地理?xiàng)l件的影響，建設(shè)投資高、周期長(zhǎng)、設(shè)計(jì)施工難度大，尤其是數(shù)量眾多的大型橋梁和隧道項(xiàng)目。因此，解決設(shè)計(jì)、施工難點(diǎn)，縮短建設(shè)周期，降低投資運(yùn)營成本成為貴州交通運(yùn)輸建設(shè)中新技術(shù)開發(fā)和技術(shù)改造研究的永動(dòng)力。智能交通是交通規(guī)劃的重要組成部分，三維信息模型技術(shù)是實(shí)現(xiàn)信息化轉(zhuǎn)變和智能交通的重要技術(shù)之一，潛在應(yīng)用空間巨大。貴州著力打造大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)，且重點(diǎn)打造“七朵云”工程，其中包括智能交通云工程。因此，研究三維信息模型技術(shù)在貴州省交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的應(yīng)用，符合貴州省交通信息化建設(shè)的發(fā)展需要，也具有重要意義。

1分布式模型定義

從項(xiàng)目全生命周期的角度分析，項(xiàng)目三維信息模型應(yīng)該是一個(gè)完整的模型，但應(yīng)用人員的應(yīng)用需求和模型繪制者的繪制偏重降低了模型的完整性。因此，可按照項(xiàng)目階段進(jìn)行劃分，將完整的項(xiàng)目三維信息模型分解成項(xiàng)目階段三維信息模型，即分布式模型。分布式模型定義主要以確定模型在項(xiàng)目各階段的應(yīng)用范圍和繪制細(xì)度為定義的主要內(nèi)容。

規(guī)劃階段三維信息模型主要應(yīng)用于工程選址、環(huán)境評(píng)價(jià)、工程造價(jià)、方案論證等方面，除工程造價(jià)和方案論證外，該階段其它應(yīng)用對(duì)模型繪制細(xì)度要求不高。模型信息主要包括可以描述項(xiàng)目外形及環(huán)境的重要尺寸、建筑物主要材質(zhì)、設(shè)備等工程量信息、可用于建筑物性能分析的基本結(jié)構(gòu)等。

設(shè)計(jì)階段三維信息模型主要應(yīng)用于初設(shè)方案論證、可視化協(xié)同設(shè)計(jì)、建筑性能分析、工程量統(tǒng)計(jì)及施工圖快速出圖等方面。該階段由于需要達(dá)到施工圖出圖及工程量統(tǒng)計(jì)的目的，其三維信息模型是項(xiàng)目各階段中繪制細(xì)度最細(xì)的一個(gè)階段，繪制細(xì)度需要有相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的支持。

施工階段三維信息模型主要應(yīng)用于施工組織模擬、施工方案優(yōu)化及交底、圖紙會(huì)審、構(gòu)件預(yù)制加工、項(xiàng)目溝通、可視化安全質(zhì)量管理、竣工模型交付等方面，該階段根據(jù)應(yīng)用需求分析，其繪制細(xì)度低于設(shè)計(jì)階段，也可以在沒有設(shè)計(jì)階段模型的基礎(chǔ)上，利用二維設(shè)計(jì)圖紙繪制施工階段三維信息模型。

運(yùn)營維護(hù)階段三維信息模型主要應(yīng)用于運(yùn)營系統(tǒng)集成、設(shè)備及資產(chǎn)管理、可視化檢修方案、空間管理、災(zāi)害應(yīng)急模擬分析等方面。該階段三維信息模型是施工階段三維信息模型的延續(xù)，繪制細(xì)度根據(jù)運(yùn)營維護(hù)管理需求，可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、施工階段三維信息模型并應(yīng)用。

2三維信息模型標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用

三維信息模型在我國建筑業(yè)的應(yīng)用已有很大拓展，但對(duì)三維信息模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的研究還不夠完善，在建設(shè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營維護(hù)等項(xiàng)目全生命周期管理中，涉及大量的國際、國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，三維建筑信息模型的應(yīng)用也必須遵循行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以方便建設(shè)項(xiàng)目參建各單位共享和應(yīng)用三維信息模型。

經(jīng)調(diào)查分析，三維信息模型標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用主要?jiǎng)澐譃閮蓚€(gè)階段，第一個(gè)階段是模型繪制，第二個(gè)階段是模型應(yīng)用。模型繪制主要是在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)需要完全符合現(xiàn)有設(shè)計(jì)單位所應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)目錄除擁有原有二維設(shè)計(jì)方式所應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)目錄外，還需要行業(yè)或國家增加相應(yīng)的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；在模型應(yīng)用階段，項(xiàng)目各階段模型都需要符合行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，不同應(yīng)用需求對(duì)應(yīng)不同的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。

三維信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于一個(gè)行業(yè)應(yīng)用者而言，標(biāo)準(zhǔn)與模型的關(guān)系是非常清楚的，但是要完全編制應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)目錄和理清標(biāo)準(zhǔn)與模型的關(guān)系則是個(gè)浩大的工程。另外，雖然現(xiàn)有一些標(biāo)準(zhǔn)在建筑行業(yè)內(nèi)已較為成熟和規(guī)范，但面對(duì)三維信息模型技術(shù)等數(shù)字化新技術(shù)，這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范都需要進(jìn)一步調(diào)整，以適應(yīng)三維信息模型技術(shù)應(yīng)用。只有符合國家工程制圖標(biāo)準(zhǔn)的三維信息模型軟件才能被廣泛推廣和使用，這也是選擇該類軟件的重要依據(jù)。目前，工程制圖標(biāo)準(zhǔn)是在二維環(huán)境中為了統(tǒng)一建筑工程的二維表達(dá)方式、方法而制定，在三維設(shè)計(jì)環(huán)境中，交付的設(shè)計(jì)產(chǎn)品與二維設(shè)計(jì)時(shí)期發(fā)生了很大變化，這同樣需要有相關(guān)的三維工程制圖標(biāo)準(zhǔn)作為基礎(chǔ)。

3全生命周期應(yīng)用

項(xiàng)目全生命周期體現(xiàn)了項(xiàng)目的持續(xù)性和目標(biāo)的一致性，三維信息模型在任何一個(gè)階段獨(dú)立應(yīng)用都有較大的局限性，必須上升到全生命周期的應(yīng)用且確立其合法地位，才能發(fā)揮其真正價(jià)值。三維信息模型在項(xiàng)目全生命周期中的各階段表現(xiàn)出不同的應(yīng)用需求和特點(diǎn)，即使在不同的建筑行業(yè)、相同的項(xiàng)目階段應(yīng)用也會(huì)表現(xiàn)出較大差異。

利用典型項(xiàng)目的全生命周期分析，在項(xiàng)目4個(gè)階段中，規(guī)劃階段的應(yīng)用可相對(duì)獨(dú)立，尤其是方案論證，三維信息模型在規(guī)劃階段主要起輔助決策作用。設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用更為寬泛，從初步設(shè)計(jì)方案開始到施工圖出圖，在很大程度上改變了原有設(shè)計(jì)工作方式，同時(shí)也伴隨著一些其它方面的阻力，設(shè)計(jì)階段的三維信息模型為施工階段和運(yùn)維階段提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。施工階段三維信息模型涉及多方建設(shè)單位以及不同項(xiàng)目管理模式，模型應(yīng)用方式存在差異。交通建設(shè)領(lǐng)域以橋梁為例，建筑物結(jié)構(gòu)通常并不復(fù)雜，施工難度主要是自然環(huán)境造成，施工技術(shù)措施對(duì)三維可視化項(xiàng)目外形需求并不強(qiáng)烈，但對(duì)工程量統(tǒng)計(jì)及安全管理卻非常關(guān)注，并且建設(shè)單位可利用三維信息模型提供輔助管理。在項(xiàng)目運(yùn)維階段，三維信息模型結(jié)合運(yùn)維管理系統(tǒng)可發(fā)揮空間定位和數(shù)據(jù)記錄優(yōu)勢(shì)，合理制定維護(hù)計(jì)劃。公路、橋梁等交通設(shè)施在交付使用后，其中一項(xiàng)重要工作是災(zāi)害防治，三維信息模型結(jié)合災(zāi)害分析模擬軟件，在災(zāi)害發(fā)生前可作相關(guān)模擬，制定避免災(zāi)害發(fā)生的措施，在災(zāi)害發(fā)生后，三維信息模型結(jié)合交通自動(dòng)化系統(tǒng)，也能提高應(yīng)急行動(dòng)的成效。圖1展示了依托工程的三維信息模型。

建立一個(gè)以三維信息模型為主體，工程項(xiàng)目管理為主線的應(yīng)用系統(tǒng)，將三維信息模型應(yīng)用于進(jìn)度計(jì)劃管理、質(zhì)量管理、安全管理、采購管理等各管理環(huán)節(jié)中，通過業(yè)務(wù)管理流程分析和重組，將三維信息模型從單一的技術(shù)應(yīng)用向工程系統(tǒng)管理應(yīng)用過渡，使三維信息模型升值，形成基于三維信息模型施工工程的系統(tǒng)管理，并最終達(dá)到提高施工工程管理水平、降低企業(yè)經(jīng)營成本、經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)、提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的企業(yè)管理目標(biāo)。

三維信息模型應(yīng)用系統(tǒng)由于實(shí)現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)信息的高度共享和集成，因此改善了項(xiàng)目管理環(huán)境，保證了項(xiàng)目信息需求的及時(shí)性、完整性和準(zhǔn)確性，加速了項(xiàng)目管理決策信息的加工過程，為項(xiàng)目管理人員提供了有效的決策支持服務(wù)。項(xiàng)目管理決策信息加工過程也即項(xiàng)目管理的決策過程，項(xiàng)目管理環(huán)境及管理信息獲取方式的變化也改變了原有項(xiàng)目管理流程和組織結(jié)構(gòu)，對(duì)原有流程中管理信息處理不合理、不通暢的過程，通過流程分析和優(yōu)化，使管理流程更有效、信息流轉(zhuǎn)更快捷，同時(shí)還使原有金字塔式的垂直組織結(jié)構(gòu)，逐漸向高效的扁平化組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，從本質(zhì)上提升了項(xiàng)目管理水平。

5結(jié)語

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)單位及施工單位已經(jīng)形成既定的規(guī)則，而三維信息模型技術(shù)的使用使得計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有了新的拓展，成熟的三維信息模型能建立建筑復(fù)雜的幾何外形和詳細(xì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得項(xiàng)目信息可視化、一體化，其準(zhǔn)確性和可信性不斷增強(qiáng)。本研究通過在依托工程中的實(shí)施應(yīng)用，利用三維信息模型為項(xiàng)目溝通管理、施工技術(shù)管理及工程造價(jià)管理提供了較大幫助，但要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用全覆蓋還需要一個(gè)過程。

第7期 肖奎，吳天吉：虛擬化技術(shù)在高校圖書館的應(yīng)用軟 件 導(dǎo) 刊2016年標(biāo)題