BIM技術在智慧管線信息化平臺中的應用展望

齊承濤,顏廷山,史 博,鄧 欣,魏佳齊

(中國城市建設研究院有限公司,北京 100120)

1 智慧管線信息化平臺概述

智慧管線是智慧城市的重要組成部分,是市政工程領域在智慧城市概念的信息化延伸,而信息化平臺則是智慧管線的核心所在,相當于智慧管線的“大腦”。所謂智慧管線信息平臺,一言概之,就是把以前市政管道設計平面圖紙的管道信息進行數(shù)字化、信息化處理后,導入基于GIS技術的智慧管線信息化管理平臺,在該平臺進行市政管線的查詢、統(tǒng)計和分析等功能[1]。

市政管道信息化平臺可以進行多種市政管線的查詢、檢索、分析和職能方案處理功能,主要包括市政管道的平面坐標、高程、埋深、管道類型、管徑、管道流向、材質、管理單位等信息的直接查詢,還包括管道間水平和豎向凈距、道路橫斷面管道埋深等信息的一鍵查詢,同時還可以對管道埋深、流向、影響區(qū)域進行分析,最終實現(xiàn)爆管分析處理、流量異變分析處理等職能分析處理[2]。

在市政管線信息化平臺(如圖1)建設過程中,管線相關數(shù)據(jù)信息,包括管道的坐標、高程、管徑、材質等信息錄入是智慧管線信息化平臺建設的基礎,同時也是搭建智慧管線信息化平臺的難點和要點所在。目前常用的錄入方式包括人工錄入、矢量錄入和BIM模型錄入。本文后續(xù)將圍繞管線數(shù)據(jù)的錄入方式進行分析和展望,并將著重對BIM模型導入進行介紹。

圖1 智慧管線信息化平臺示例

2 傳統(tǒng)管線信息錄入方式及存在的問題

2.1 手工錄入

管道的控制性信息包括管道的坐標、高程。輸入信息包括節(jié)點井的坐標和高程。傳統(tǒng)的錄入手段,輸入的是節(jié)點井的高程和坐標,進而求得管道全線的高程和坐標，但是該方法也有如下明顯的缺陷。

1)效率低。手工錄入最大的問題就是效率低下。僅以雨污水管道為例,假設一條道路有雨污水管道各一條,雨污水管道井間距按40 m考慮,則該條道路每公里僅雨污水管道的管井數(shù)就達50個,再考慮其他市政管線,1 km市政道路的管線管井數(shù)量是巨大的,由此帶來的高程、坐標和管徑等基礎數(shù)據(jù)量也是如此。

2)易出錯。坐標值一般都是6到9位數(shù)字,高程一般是6到7位數(shù)字,一個節(jié)點井最少兩個管道坐標,人工極易出錯,且很難避免。

3)無法核查。人工輸入的全部是數(shù)字,包括管徑、坐標和高程。這樣即使輸入錯誤,也無法核查,錯誤的管線信息會對后續(xù)的平臺搭建和數(shù)據(jù)分析造成嚴重后果。

2.2 矢量錄入

所謂矢量輸入法,是利用AutoCAD或者其他專業(yè)軟件,將管道坐標和高程數(shù)值轉化為矢量圖形數(shù)據(jù)后,再將矢量圖形導入信息化平臺的方法。該方法是目前數(shù)據(jù)錄入信息化平臺的主流方法。相比手工錄入法,該方法效率高,可進行坐標核查,是一種進步。但該方法也存在一些局限性。

1)信息載量少。矢量錄入法可以錄進的信息包括管道的坐標和高程信息,但是無法錄入管道的結構尺寸、材質、管道類型和節(jié)點井類型等信息,導致部分信息還需要手工錄入。

2)直觀性差。管道矢量圖形可直接看到的信息就是一條條細線的幾何表述,管道管徑、管道類型、管道材質等工程表述直觀是看不到的。

3 利用BIM模型作為信息載體的優(yōu)勢

3.1 市政BIM管線模型概述

BIM技術是以工程項目的各項相關信息數(shù)據(jù)作為基礎,建立起三維模型的一種技術,同時,BIM也是一種數(shù)據(jù)化工具,能起到數(shù)據(jù)載體的作用。

在具體的市政管線設計中運用BIM技術,則需要建立市政管線模型,模型的建立一般基于施工系統(tǒng)進行劃分,以不同顏色進行設置,構建各種管線模型,一般按照自流到壓的順序,或者大管到小管的順序,以降低后期調整的難度,若有橫向排水連接管,則需要提前建模,以此來合理的選擇管線避讓方法[3]。

3.2 市政BIM模型作為信息載體的優(yōu)勢

3.2.1 信息量全

相比于傳統(tǒng)的二維平面圖紙,市政BIM模型中包含了更加全面的市政管線信息,除過傳統(tǒng)的平面,高程數(shù)據(jù)外還可以實時查詢管線材質、結構尺寸、流向、業(yè)主單位、建設日期、使用年限等。

3.2.2 效率高,易核查,便于修改

市政BIM模型依托BIM技術的強大優(yōu)勢,可以存儲海量的管線信息,這些信息都可以以數(shù)字化、三維圖形化的形式展現(xiàn),在構建智慧管線平臺時可以將管線信息直接導入管理平臺,管理人員可以隨時對錄入信息進行核查和修改,保證管線信息可以在第一時間及時、有效地進行更新。

3.2.3 解決了信息化平臺搭建中從上到下的問題

智慧管網(wǎng)信息化平臺的搭建方式,存在從上到下和和從下到上之分。所謂從上到下,是指從工程建設者的角度介入智慧管網(wǎng),其主要關注點是智慧管網(wǎng)在工程建設和維護中的需求,其側重點在應用方面；而從下到上,是指從程序員的角度介入智慧管網(wǎng),其主要關注點是GIS平臺的搭建和數(shù)據(jù)維護。從上到下,是從宏觀到微觀,以解決管網(wǎng)在運維管理中存在的問題為導向,更看重實用效果,是較從下到上更優(yōu)的方式。

人工錄入和矢量錄入階段,智慧管網(wǎng)平臺的搭建方式主要是從上到下,以軟件公司或GIS公司為主導,造成這種情況的主要矛盾點是建設工程技術人員往往缺乏GIS和編程方面的知識,無從下手。而市政管線BIM模型作為智慧管網(wǎng)信息化平臺的信息錄入載體,則較好地解決了這個問題,建設工程技術人員可以專注于工程技術端,主要解決的是從規(guī)劃、設計、建設、運維階段的工程需求；而程序員則專注于平臺搭建,主要解決的是GIS平臺的搭建編程和數(shù)據(jù)維護工作,即使用端的工作。從上到下的方式,通過分工,可以使工程技術人員和程序員各展所長,避免了需求端和使用端的脫節(jié)。

4 存在問題及展望

4.1 存在問題

相比起人工錄入和矢量錄入,BIM模型作為信息載體的錄入方法具有巨大的優(yōu)勢,而當下限制BIM模型錄入方法廣泛應用的最主要問題是數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)格式問題。目前主流的國外BIM軟件系統(tǒng),包括A平臺(Autodesk)、B平臺(Bently)和D平臺(Dassault),數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一,互相之間不能進行數(shù)據(jù)的有效交換和轉化。

4.2 展 望

值得肯定的是,相較于國外的工程軟件公司專注于BIM,國內(nèi)的工程軟件公司更重視BIM與GIS的結合應用,其中典型如鴻業(yè),已經(jīng)推出了鴻城平臺,該平臺主要關注于市政道路、橋梁和管網(wǎng)的BIM模型和GIS平臺的融合,該平臺不僅支持鴻業(yè)軟件自己的BIM模型,而且部分支持A平臺、B平臺和D平臺的BIM模型,同時在需求端也正在進行研究和探索。

從使用前景來看,BIM模型錄入方法是最有前景的錄入方法,相信在不久的將來,市政管道BIM模型將會在智慧管道信息化平臺的搭建中發(fā)揮更大的作用,為我國智慧城市的建設添磚加瓦。

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