基于BIM+GIS的水利水電工程多源數(shù)據(jù)融合方法及應(yīng)用

基于BIM+GIS的水利水電工程多源數(shù)據(jù)融合方法及應(yīng)用摘要：近年來(lái)，隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM+GIS技術(shù)作為工程智慧化的基礎(chǔ)，越來(lái)越多的應(yīng)用于點(diǎn)狀和長(zhǎng)線型水利水電工程項(xiàng)目中。而BIM+GIS技術(shù)需融合BIM模型、傾斜攝影數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、正射影像數(shù)據(jù)、GIS坐標(biāo)數(shù)據(jù)、工程全周期業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)等多源數(shù)據(jù)在同一場(chǎng)景中，為工程打造趨近于真實(shí)的“數(shù)字孿生”場(chǎng)景奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，現(xiàn)有研究都是通過IFC中間格式或針對(duì)Autodesk系列和Bentley系列模型格式，未來(lái)系統(tǒng)研究多源BIM平臺(tái)數(shù)據(jù)融合至同一場(chǎng)景及3DE平臺(tái)模型無(wú)損融合，且對(duì)多源數(shù)據(jù)融合普適性問題尚無(wú)解決方案。本文研究了工程多源數(shù)據(jù)在同一管理平臺(tái)中基于超圖GIS平臺(tái)進(jìn)行輕量化融合的方法，尤其是在無(wú)插件的情況下，將3DE高質(zhì)量模型輕量化導(dǎo)入超圖GIS平臺(tái)及在點(diǎn)狀樞紐工程和線狀渠道工程管理平臺(tái)中的應(yīng)用效果。基于此，本篇文章對(duì)基于BIM+GIS的水利水電工程多源數(shù)據(jù)融合方法及應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。關(guān)鍵詞：BIM+GIS；水利水電工程；多源數(shù)據(jù)融合；方法及應(yīng)用引言隨著BIM應(yīng)用的逐步深入，單獨(dú)應(yīng)用BIM的項(xiàng)目將越來(lái)越少，更多的是將BIM與其他先進(jìn)技術(shù)或應(yīng)用系統(tǒng)集成，以期發(fā)揮更大的綜合價(jià)值。水利水電工程建設(shè)充分利用BIM和GIS等技術(shù)構(gòu)建智慧工程底座，開發(fā)BIM+GIS工程全生命周期系統(tǒng)平臺(tái)，開展應(yīng)用與數(shù)據(jù)2種集成服務(wù)，為工程提供全新的信息展現(xiàn)效果，實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)期的三維可視化管控。1簡(jiǎn)述BIM技術(shù)BIM技術(shù)是一種結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的水利水電工程信息化模型。在該技術(shù)應(yīng)用時(shí)，技術(shù)人員可以在BIM技術(shù)系統(tǒng)輸入施工參數(shù)和數(shù)據(jù)，使得BIM建立的模型能夠滿足水利水電工程項(xiàng)目施工圖紙的需求。BIM技術(shù)的應(yīng)用能夠?yàn)槭┕す芾砉ぷ魈峁┤婵煽康臄?shù)據(jù)支持，通過構(gòu)建三維立體模型，可以輔助相關(guān)工作人員開展工作，提升工作效率。可視化是BIM技術(shù)應(yīng)用的最大優(yōu)勢(shì)，充分展示出了水利水電工程項(xiàng)目的宏觀視圖，并且能夠依據(jù)工作人員的需求進(jìn)行演示，具有明顯的直觀性。依托BIM技術(shù)，可以幫助施工技術(shù)人員選擇最佳的施工方案，根據(jù)建設(shè)需求調(diào)整施工方案，保障各個(gè)施工環(huán)節(jié)有條不紊的進(jìn)行。與此同時(shí)，BIM技術(shù)還能夠完美的展示施工細(xì)節(jié)，讓水利水電工程管理工作的精細(xì)化程度大大提升，提升了工作效率，確保水利水電工程管理工作的有序開展。此外，依托BIM技術(shù)，工作人員還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的科學(xué)指導(dǎo)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)施工過程中產(chǎn)生的安全隱患，提升水利水電工程的安全性。BIM技術(shù)具有全面性優(yōu)勢(shì)，可以幫助人們?nèi)媪私夤こ添?xiàng)目機(jī)械設(shè)備具體構(gòu)造、工程項(xiàng)目零部件結(jié)構(gòu)以及工程施工情況等，其創(chuàng)建的三維模型為工作人員的高效率工作提供了參考依據(jù)。2GIS技術(shù)的介紹GIS（GeographicInformationSystem）技術(shù)是地理信息系統(tǒng)的英文簡(jiǎn)稱，指采用現(xiàn)代的地理模型處理方法，利用GIS地理信息系統(tǒng)通過地理信息參數(shù)的輸入轉(zhuǎn)化為實(shí)際的地理地圖模型。GIS地理信息系統(tǒng)的功能不僅包括地圖顯示，而且包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)分析，并完成地理信息獲取、地理運(yùn)輸線路展示等工作。3基于BIM與GIS融合構(gòu)建水利水電工程建設(shè)的目的BIM，具有獨(dú)特的三維建筑信息模型，近幾年來(lái)在建筑行業(yè)備受業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注?；贐IM構(gòu)建建設(shè)與管理系統(tǒng)，一方面是借助其豐富的語(yǔ)義信息以及精細(xì)程度高的三維模型，支持工程全生命周期的信息高度集成與協(xié)同管理；另一方面，BIM可以作為整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)與管理的資源庫(kù)，幫助管理人員了解工程建設(shè)進(jìn)度以及管理問題，用以消除工程建設(shè)與管理中的不協(xié)調(diào)因素，為水利水電工程建設(shè)與管理等提供可靠的依據(jù)。GIS，作為地理信息系統(tǒng)，不僅可以根據(jù)幾何實(shí)體以及衛(wèi)星所提供的資訊，對(duì)地球表面位置進(jìn)行信息集成以及地理空間數(shù)據(jù)的操作，還能通過數(shù)據(jù)整合與歸納獲取更高層次的地理信息，這是BIM所不具備的。GIS本身也具有強(qiáng)大的三維功能以及三維地理空間分析技術(shù)，能對(duì)大場(chǎng)景地形進(jìn)行空間數(shù)據(jù)分析，為水利水電工程建設(shè)與管理提供充足的三維地理空間信息，以便于進(jìn)行選線設(shè)計(jì)與工程預(yù)覽等，并通過三維GIS可視化場(chǎng)景了解施工場(chǎng)地、料場(chǎng)等實(shí)際情況，為工程建設(shè)與總布局提供信息支持。所以，BIM與GIS各有千秋，BIM側(cè)重于工程內(nèi)部信息的三維精細(xì)化管理，GIS則是側(cè)重于大范圍、宏的數(shù)據(jù)管理與可視化分析與應(yīng)用，基于兩者融合建立智能化管理系統(tǒng)，對(duì)水利水電工程項(xiàng)目工程建設(shè)與管理，具有重要的意義。4多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合方法(1)BIM+GIS數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)。針對(duì)精細(xì)化模型，基于BIM引擎進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)組織重構(gòu)，基于獨(dú)立的BIM圖形引擎開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化接口，實(shí)現(xiàn)在GIS大場(chǎng)景下的實(shí)時(shí)調(diào)用。并通過GIS引擎對(duì)BIM模型數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化組織，并基于獨(dú)立的GIS圖形引擎，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)交互中核心的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，滿足業(yè)務(wù)系統(tǒng)中顯示和操作BIM模型數(shù)據(jù)的需求，同時(shí)集成影像數(shù)據(jù)、地形數(shù)據(jù)、傾斜攝影數(shù)據(jù)和點(diǎn)云數(shù)據(jù)等，形成多源數(shù)據(jù)融合的標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)接口。(2)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)以BIM+GIS模型數(shù)據(jù)為核心，實(shí)現(xiàn)BIM信息、GIS空間數(shù)據(jù)、建設(shè)期管理信息、外部采集信息等多源數(shù)據(jù)的融合，數(shù)據(jù)層設(shè)計(jì)以BIM模型數(shù)據(jù)為核心，基于編碼規(guī)范形成BIM數(shù)據(jù)的“身份證”，通過網(wǎng)格化、索引和匹配等技術(shù)，打通BIM模型、數(shù)據(jù)庫(kù)業(yè)務(wù)表、數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)時(shí)采集表和GIS平臺(tái)瓦片數(shù)據(jù)間的連接關(guān)系，保證數(shù)據(jù)的唯一性與延續(xù)性，實(shí)現(xiàn)全業(yè)務(wù)的可視化。(3)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)處理。BIM數(shù)據(jù)完成模型輕量化處理，包括模型輕量化展示與模型文件處理輕量化，通過場(chǎng)景空間八叉樹劃分、增量繪制、繪制對(duì)象內(nèi)存池和圖元合并等方式實(shí)現(xiàn)BIM模型輕量化展示，通過構(gòu)件模型流、集合唯一性表達(dá)、數(shù)據(jù)壓縮等方式實(shí)現(xiàn)模型文件處理輕量化。GIS數(shù)據(jù)通過瓦片緩存、節(jié)點(diǎn)優(yōu)化、LOD處理、三角網(wǎng)簡(jiǎn)化等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)GIS場(chǎng)景中的BIM模型輕量化，滿足地形、影像、傾斜攝影和點(diǎn)云等大體量數(shù)據(jù)的性能需要。業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)針對(duì)建設(shè)管理、人員管理、機(jī)械設(shè)備管理、材料管理、視頻監(jiān)控、工程檢測(cè)等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，制定數(shù)據(jù)處理規(guī)則、規(guī)范與策略，開發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理標(biāo)準(zhǔn)化工具，進(jìn)行數(shù)據(jù)的去重、錯(cuò)誤檢測(cè)與處理、不一致性檢測(cè)與處理、完整性檢測(cè)與處理、內(nèi)容檢測(cè)與處理，為后期業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)抽取與融合提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源。結(jié)束語(yǔ)綜上所述，主流BIM平臺(tái)在超圖GIS平臺(tái)中的融合方法，在一定程度上形成了多源BIM數(shù)據(jù)融合流程。多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)仍有很大的可提升空間，如針對(duì)建設(shè)期BIM模型體量大、塊數(shù)多、更新快的問題，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)編碼手段很難高效解決，需通過一定的標(biāo)準(zhǔn)化流程、二次開發(fā)等手段提高數(shù)據(jù)處理和融合效率。參考文獻(xiàn)[1]尤林奇.基于BIM+GIS的水利水電工程多源數(shù)據(jù)融合方法及應(yīng)用[J].水電能源科學(xué)，2019，39(08):169-173.[2]司源.基于多源監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)融合的水質(zhì)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)方法[J].人民黃河，2019，43(02):88-94.[3]丁振宇.基于多源信息融合的長(zhǎng)距離引水工程運(yùn)行安全