GIS+BIM鐵路工程建設(shè)管理應(yīng)用

1、GIS+BIM 鐵路工程建設(shè)管理應(yīng)用GIS+BIM 鐵路工程建設(shè)管理應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲與共享數(shù)據(jù)存儲與共享1數(shù)據(jù)存儲鐵路工程建設(shè)的空間、非空間數(shù)據(jù)的存儲和集成共享十分重要。 GIS 儲管理的數(shù)據(jù)不僅具有 一般屬性數(shù)據(jù) ，還包括與位置有關(guān)的 空間特征數(shù)據(jù)；空間數(shù)據(jù)可采用文件的形式存儲，但是這種方式數(shù)據(jù)易丟失，也不能滿足用戶對空間數(shù)據(jù)并發(fā)訪問的需求，因此，可采用統(tǒng)一的DBMS 存儲間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫上增加一個空間數(shù)據(jù)管理層，利用特殊的表結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的無縫集成等。小編：下面介紹一種 Oracle+ArcSDE 的數(shù)據(jù)存儲架構(gòu)。將鐵路工程建設(shè)數(shù)據(jù)存儲為 shp 格式，利用空間數(shù)據(jù)引

2、擎 ArcSDE 將數(shù)據(jù)批量加載到空間數(shù)據(jù)庫中，并創(chuàng)建相關(guān)的屬性表，在這些屬性表與 ArcSDE 列相同的屬性字段，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)可以通過這個字段關(guān)聯(lián)起來，實現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)在空間數(shù)據(jù)庫的存儲。2數(shù)據(jù)集成與共享2數(shù)據(jù)集成與共享以 SOA 作為基礎(chǔ)架構(gòu)，以 Web 服務(wù)段，搭建一個可復(fù)用的資源環(huán)境。使用標準的接口將既有的鐵路工程業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)封裝成 Web 服務(wù)，通過發(fā)布與調(diào)用完成使用過程?；?架構(gòu)的數(shù)據(jù)集成整合了業(yè)務(wù)系統(tǒng)積累的實時數(shù)據(jù)，將 和屬性數(shù)據(jù)有機融合，通過應(yīng)用系統(tǒng)級的共享，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)與共享。數(shù)據(jù)流程見圖 1。圖 1 數(shù)據(jù)流程圖GIS-BIM 建模2GIS-BIM

3、建 模2GIS-BIM 建 模BIMBIM 模型中所集成的信息都可以通過 參數(shù)化的手段進行關(guān)聯(lián)，一旦模型中某個參數(shù)發(fā)生改變，模型實體能自動地進行更改，這為鐵路工程建設(shè)的精細化、可個參數(shù)發(fā)生改變，模型實體能自動地進行更改，這為鐵路工程建設(shè)的精細化、可視化管理提供一種新的管理思路。但是鐵路工程具備視化管理提供一種新的管理思路。但是鐵路工程具備地理屬性 ，因此還需要借助地理信息的空間分析，將 地理信息的空間分析，將 GIS-BIM 兩者有效融合，構(gòu)建一個具備 空間場景的三維工程建設(shè)模型，對施工環(huán)境和施工現(xiàn)場有效的監(jiān)督與管理，為用戶提供一個既可工程建設(shè)模型，對施工環(huán)境和施工現(xiàn)場有效的監(jiān)督與管理，為用戶

4、提供一個既可以全局把控又可以精細管理的技術(shù)手段。以全局把控又可以精細管理的技術(shù)手段。1基于參數(shù)化規(guī)則快速建模技術(shù)的 GIS 模型構(gòu)建1基于參數(shù)化規(guī)則快速建模技術(shù)的 GIS 模型構(gòu)建數(shù)可以定義各種幾何特性，按照一定的公式或者數(shù)學(xué)法則相互關(guān)聯(lián)，從而通過設(shè)定構(gòu)件參數(shù)建立模型，可選擇應(yīng)用參數(shù)驅(qū)動模型的手段建立三維場景。該技術(shù)思想是在一個GIS 環(huán)境下，制作二維矢量數(shù)據(jù) (含高程信息)， 調(diào)用GIS屬性數(shù)據(jù)，利用參數(shù)化規(guī)則文件驅(qū)動生成模型。選用CityEngine 軟件，通過編寫 CGA 規(guī)則，提取二維數(shù)據(jù)屬性，激活二維數(shù)據(jù)對象，參數(shù)化驅(qū)動生成三維模型，同時能夠產(chǎn)生大范圍的模型及多種建筑物樣式。這樣生成

5、的三維模型具備地理屬性，便于編輯與操作。參數(shù)化規(guī)則建模示意圖見 圖 2。圖 2 參數(shù)化規(guī)則建模示意圖CGA 規(guī)則建模的基本思想是 定義規(guī)則 ，并反復(fù)優(yōu)化設(shè)計更多的模型細節(jié)。CGA 規(guī)則可對模型進行平移、拉伸、旋轉(zhuǎn)、切割、貼紋理、模型替換等操作，常見的命令見 圖 3，構(gòu)建的模型見 圖 4。圖 3 常見操作命令圖 3 常見操作命令圖 4 參數(shù)化規(guī)則建模構(gòu)建模型2基于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的 GIS-BIM 數(shù)據(jù)融合BIMBIM 是 基于IFC 擴展語義要素，形成存儲標準，3D GIS 是應(yīng)用CityGML 三維模型數(shù)據(jù)標準的存儲框架，因為存儲和表達的差異，二者不能各自在軟件平臺上互相友好支持，目前，關(guān)于IF

6、C 與 CityGML 整 合 主要在轉(zhuǎn)換框架的設(shè)計、基于標準擴展機制的整合、基于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。下面介紹一個信息模型在 BIM 和 GIS 領(lǐng)域及其軟件平臺間 銜接的方法，提出一種基于 FME 格式轉(zhuǎn)換軟件平臺對模型進行處理分析和應(yīng)用，實現(xiàn)精細模型的跨地域展示，其流程見 圖 5。整；在整；在屬性RVZ 的中間格式保留了大部分 BIM 信息；從模型體量來說，RVZ 格式的文件體量是原文件的1/7，因此轉(zhuǎn)換的 GIS 模體量小，信息比較完整。對比見圖 6，效果圖見 圖 7。圖 6 BIM 格式與 GIS 格式比對圖 5 BIM 與 GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程研究思路是應(yīng)用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件FEM 將 B

7、IM 模型放入 GIS 環(huán)境中。BIM 模型來自 Revit 軟件的RVT 格式，利用 FME 在Revit 軟件里的插件，將RVT 格式轉(zhuǎn)換為一種中間格式RVZ，然后將RVZ 文件導(dǎo)人FME 軟件平臺中，按照要素特征，調(diào)整配置合理的參數(shù)，最終轉(zhuǎn)換為shp 格式文件，利用 ESRI 軟件功能處理所有文件，這種方式導(dǎo)出模型的姿態(tài)與原始 Revit 模型相一致。從外觀上來講，這種格式轉(zhuǎn)換方式不需要人工干預(yù)，顏色和透明度會保持比較完圖 7 BIM 轉(zhuǎn)換為 GIS 模型對比圖 7 BIM 轉(zhuǎn)換為 GIS 模型對比3基于傾斜攝影的三維地形模型構(gòu)建鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)引入鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)引入

8、傾斜攝影技術(shù)，通過在飛行平臺上搭多臺傳感器 (目前常用的是五鏡頭相機)，從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取完整準確的地面物體。采集影像數(shù)據(jù)后，利用建模軟件將采集的數(shù)據(jù)進行建模，地物建模采用Smart 3D 軟件，通過計算機圖形計算，成點云，點云構(gòu)成格網(wǎng)，格網(wǎng)結(jié)合照片生成賦有紋理的三維模型。區(qū)域整體三維建模方法生產(chǎn)路線見 圖 8。文中采用的場景數(shù)據(jù)由無人機采集，無人機航拍的影像經(jīng)過建模軟件處理可以產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)格式，鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)基于 ESRI 軟件，生成適用于 ESRI 軟件的 spk 格式。實現(xiàn)了利用無人機+Smart 3D ，構(gòu)建了施工的場景模型。圖 8 區(qū)域整體三維建模方法生產(chǎn)

9、路線圖應(yīng)用案例目前，基于 GIS-BIM 技術(shù)構(gòu)建的鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)在 鄭萬鐵路試點應(yīng)用，輔助高鐵建設(shè)管理。在鄭萬河南線第 2 標段 40 km 范圍內(nèi)實現(xiàn)了傾斜攝影和三維建模及 GIS-BIM 的綜合展示功能。通過無人機 5 個角度傾斜攝影，生成點云并貼圖，最終生成地表模型。飛行攝影范圍包括：線路兩側(cè)各 100 m、梁場和拌合站等，采用 WGS84 ( World Geodetic System 1984) 坐標系，飛行高度在 150 m200 m，比例尺精度設(shè)置為1:500 ，形成的場景見 圖 9。圖 9 基于傾斜攝影的場景模型應(yīng)用參數(shù)化規(guī)則建模技術(shù)，為鄭萬第2 標段 40 km

10、建立橋梁的三維型?；A(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見 圖 10，以鐵路工程橋梁為例，提取數(shù)據(jù)的屬性信息， 形成二維數(shù)據(jù)面，見圖11，然后對其數(shù)據(jù)進行拉伸，將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維模型。并對模型進行細化、切割、替換、貼紋理，使模型更趨近現(xiàn)實，構(gòu)建完成的三維場景可以基于WebGIS 技術(shù)發(fā)布服務(wù)，用戶可以在端查看，見圖 12。該結(jié)構(gòu)模型的精度可以達到所需的顆粒度，生成局部場景的效果圖及關(guān)鍵施工工藝過程的展示動畫。圖 10 梁體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖 11 具備屬性數(shù)據(jù)的面要素圖 12 三維鐵路橋梁服務(wù)圖鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，集成共享鐵路工程管理平臺鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，集成共享鐵路工程管理平臺業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以決策支持的可視化為目標，以地理信息技術(shù)為支撐，服務(wù)鐵路工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以決策支持的可視化為目標，以地理信息技術(shù)為支撐，服務(wù)鐵路工程建設(shè)各參與方的二三維一體化支撐系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已在一些鐵路工程建程建設(shè)各參與方的二三維一體化支撐系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已在一些鐵路工程建設(shè)單位進行試點應(yīng)用，取得良好的效果。在未來的發(fā)展中，設(shè)單位進行