(北京工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，北京 100124)

隨著城市化建設(shè)進(jìn)程的加快，超大建筑群落和大型綜合類園區(qū)等區(qū)域類建設(shè)項(xiàng)目不斷涌現(xiàn)，這類項(xiàng)目通常包括多個(gè)建筑群落的建設(shè)、地上地下建筑環(huán)境的搭建、道路管線的規(guī)劃修建以及多種業(yè)態(tài)的集成等，普遍存在建設(shè)體量大、項(xiàng)目集群多、參與方眾多以及信息傳遞錯(cuò)綜復(fù)雜等問(wèn)題，對(duì)于項(xiàng)目管理者的協(xié)同管理能力提出了更高的要求[1-3]。而傳統(tǒng)的項(xiàng)目管理方式形式粗獷，各專業(yè)之間相互割裂，協(xié)同作業(yè)難度較大，難以滿足區(qū)域類建設(shè)項(xiàng)目協(xié)同管理的需求。

作為新興的工程信息化手段，BIM (Building Information Modeling)技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工、再到運(yùn)維階段，BIM以其在三維可視、動(dòng)態(tài)模擬及碰撞檢測(cè)等方面的優(yōu)良特性實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目管理從管控分離到信息一體化的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目級(jí)的協(xié)同管理，構(gòu)建基于BIM技術(shù)的項(xiàng)目級(jí)管理平臺(tái)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。陳麗娟等[4]提出基于BIM技術(shù)的大型項(xiàng)目協(xié)同管理平臺(tái)的理論架構(gòu)以及具體實(shí)施規(guī)劃，并在某大型博覽項(xiàng)目中驗(yàn)證了平臺(tái)的應(yīng)用價(jià)值。劉向陽(yáng)等[5]通過(guò)研究數(shù)據(jù)融合挖掘、模擬仿真等技術(shù)，開(kāi)發(fā)了公路項(xiàng)目的BIM全生命周期協(xié)同管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了公路全壽命周期的管理和應(yīng)用。陳遠(yuǎn)等[6]提出了基于移動(dòng)計(jì)算的BIM協(xié)同工作平臺(tái)理論系統(tǒng)，研究了如何實(shí)現(xiàn)建筑工程全生命周期信息管理和協(xié)同工作。宋戰(zhàn)平等[7]以BIM技術(shù)全生命周期為核心理念，提出了覆蓋隧道工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維各階段的一體化管理平臺(tái)。余軍等[8]依托首都機(jī)場(chǎng)急救中心項(xiàng)目，構(gòu)建了基于BIM的項(xiàng)目級(jí)專項(xiàng)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的項(xiàng)目級(jí)的平臺(tái)化應(yīng)用。但是，現(xiàn)有研究都局限于建筑單體的項(xiàng)目級(jí)協(xié)同管理，沒(méi)有考慮建筑群落之間以及建筑與環(huán)境之間的協(xié)同，難以滿足區(qū)域建設(shè)管理的需要。

為此，本文通過(guò)在平臺(tái)中引入GIS技術(shù)，彌補(bǔ)BIM技術(shù)在宏觀區(qū)域管理上的不足。GIS技術(shù)具有良好的專業(yè)空間查詢分析能力及宏觀地理環(huán)境基礎(chǔ)，近幾年來(lái)被廣泛應(yīng)用在宏觀場(chǎng)景顯示和區(qū)域空間分析等方面。婁書(shū)榮等[9]提出了基于GIS技術(shù)的地下空間輔助規(guī)劃體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了地下空間綜合規(guī)劃相關(guān)影響因素及各專項(xiàng)規(guī)劃內(nèi)容的集中統(tǒng)一管理。趙康等[10]提出了集成地理信息系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，以“圖、文、數(shù)、聲”一體化形式，實(shí)現(xiàn)景觀真實(shí)環(huán)境的虛擬仿真。

將BIM和GIS進(jìn)行集成應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)建筑單體協(xié)同管理到區(qū)域協(xié)同管理的跨越，為在復(fù)雜環(huán)境下的區(qū)域建設(shè)項(xiàng)目管理開(kāi)辟了一條新的渠道[11-12]。本文將以通州文旅區(qū)項(xiàng)目為例，詳細(xì)闡述基于BIM+GIS的區(qū)域管理平臺(tái)在該項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中的構(gòu)建和使用情況。

1 概述

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

通州文旅區(qū)位于通州新城城區(qū)南部，屬于通州新城10片區(qū)，包括1001-1005五個(gè)街區(qū)，規(guī)劃用地面積12.05km2，總投資700億。未來(lái)將建設(shè)成為提升北京時(shí)尚旅游功能、集聚現(xiàn)代文化功能、完善消費(fèi)功能、促進(jìn)北京旅游產(chǎn)業(yè)高端發(fā)展的新型園區(qū)。文旅區(qū)東至六環(huán)路、南至京哈高速、西至通馬路、北至萬(wàn)盛南街，按行政區(qū)劃看，地處張家灣鎮(zhèn)、臺(tái)湖鎮(zhèn)、梨園鎮(zhèn)三鎮(zhèn)交界處(圖1)。目前，文旅區(qū)的一級(jí)開(kāi)發(fā)工作已經(jīng)完成，占地4km2的環(huán)球影城順利落地。

文旅區(qū)建設(shè)情況復(fù)雜，涉及業(yè)態(tài)眾多。項(xiàng)目一期將建設(shè)一個(gè)主題公園、園區(qū)主干道、環(huán)球主題酒店、首旅自主品牌酒店和一個(gè)大型停車樓等。此后，還將滾動(dòng)推進(jìn)后續(xù)建設(shè)工作，包括第二個(gè)主題公園、1座水上樂(lè)園，以及另外5座酒店和1個(gè)停車樓。地鐵配套方面，規(guī)劃了八通線南延線、7號(hào)線東延線；高速公路方面，除北京環(huán)球主題公園增設(shè)京哈、東六環(huán)兩個(gè)立交節(jié)點(diǎn)，蕭太后河南街與北京環(huán)球主題公園停車場(chǎng)專用匝道相交采用立交方式，九棵樹(shù)中路與蕭太后河南街相交處采用立交方式外，其余各相交路口均采用平交形式；區(qū)內(nèi)共有55條道路，包括九棵樹(shù)中路等城市主干路8條；蕭太后河南街等城市次干路13條；曹園南街等城市支路34條，橋梁建設(shè)方面；新建跨線橋1座，跨河橋梁23座，過(guò)街天橋2座。管廊建設(shè)方面，包括玉橋西路南延(萬(wàn)盛南街-曹園南大街)地下綜合管廊、九棵樹(shù)中路(萬(wàn)盛南街-云瑞南街)地下綜合管廊、將軍府西路(蕭太后河南街-萬(wàn)盛南街)地下綜合管廊的建設(shè)，此外，還包括蕭太后河分洪渠工程、園林綠化景觀工程、派出所和消防站等公共服務(wù)設(shè)施建設(shè)等。

該項(xiàng)目投資規(guī)模大，拆遷改遷工作量大，工程建設(shè)地點(diǎn)分散，工程中政府協(xié)調(diào)、設(shè)計(jì)及監(jiān)理服務(wù)、施工承包方之間的關(guān)系復(fù)雜，各方信息應(yīng)用和交換不及時(shí)、不準(zhǔn)確的問(wèn)題，會(huì)造成大量人力、物力的浪費(fèi)，同時(shí)加大管理風(fēng)險(xiǎn)和安全風(fēng)險(xiǎn)。鑒于此，有必要采用信息化的技術(shù)手段提高項(xiàng)目協(xié)同管理能力。

圖1 項(xiàng)目區(qū)域范圍示意圖

1.2 平臺(tái)建設(shè)的必要性

通州文旅區(qū)是一個(gè)典型的區(qū)域類建設(shè)項(xiàng)目，政府投資規(guī)模大，建設(shè)周期長(zhǎng)，與普通建設(shè)項(xiàng)目相比在管理上有其難點(diǎn)和特殊點(diǎn)：

首先，文旅區(qū)建設(shè)涉及大量拆遷和改遷工作，包括多個(gè)行政村和廠房，拆遷過(guò)程中情況復(fù)雜，需要綜合考慮園區(qū)內(nèi)已有的建筑物與新建建筑物之間、已有道路與新建道路之間的協(xié)調(diào)性；拆遷改建工作受城市路網(wǎng)布局、用地布局、區(qū)域規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施布局影響較大，在建設(shè)過(guò)程中需要綜合考慮地上地下建構(gòu)筑物以及地下管線等因素。

其次，項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中涉及建筑、水電氣暖以及道路橋梁等多個(gè)專業(yè)，各專業(yè)之間存在大量的信息交互，對(duì)信息傳遞效率要求較高。但由于不同專業(yè)采用的信息管理工具不同，數(shù)據(jù)的類型和存儲(chǔ)方式千差萬(wàn)別，由于兼容性問(wèn)題和數(shù)據(jù)格式差異，缺失有效整合的集成技術(shù)手段，信息難以在各環(huán)節(jié)共享。

此外，項(xiàng)目參建方達(dá)40多個(gè)，各參建方參與項(xiàng)目的階段不同，所采用的管理工具和建模標(biāo)準(zhǔn)各有差異，導(dǎo)致信息傳遞存在效率低下、信息遺漏等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了管理效率和質(zhì)量。

基于上述幾點(diǎn)，構(gòu)建一個(gè)基于BIM+GIS的區(qū)域協(xié)同管理平臺(tái)是十分必要的。通過(guò)平臺(tái)的綜合運(yùn)用，為文化旅游區(qū)建設(shè)提供協(xié)同高效的管理手段，實(shí)現(xiàn)文化旅游區(qū)建設(shè)多項(xiàng)目、多層次、多專業(yè)以及建筑與環(huán)境的協(xié)同，降低各參與方之間的協(xié)調(diào)難度，降低文化旅游區(qū)的建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，滿足協(xié)同管理需求。

2 平臺(tái)的整體架構(gòu)

2.1 需求分析

(1) 全生命周期管控的需求

平臺(tái)的建設(shè)以項(xiàng)目建設(shè)需求為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，需滿足園區(qū)建設(shè)全生命周期管理的實(shí)際需要。以園區(qū)拆遷、建設(shè)運(yùn)維為研究對(duì)象，使平臺(tái)能夠覆蓋項(xiàng)目前期階段、開(kāi)工準(zhǔn)備階段、施工階段、竣工驗(yàn)收和移交階段等全過(guò)程的管控。

(2)輔助決策的需求

平臺(tái)建設(shè)需滿足項(xiàng)目管理者可視化決策的需求。該文化旅游區(qū)建設(shè)情況復(fù)雜，管理及協(xié)調(diào)難度大。平臺(tái)需實(shí)現(xiàn)BIM建筑模型與三維GIS場(chǎng)景的多尺度融合，實(shí)現(xiàn)微觀建筑模型和宏觀地理場(chǎng)景的一體化展示，利用平臺(tái)將整體建設(shè)效果前置，提供動(dòng)態(tài)直觀多業(yè)態(tài)的三維全景展示，項(xiàng)目管理者通過(guò)該平臺(tái)可以直觀地理解園區(qū)建設(shè)管理的具體內(nèi)容，了解目前的拆遷工作進(jìn)展情況和工程建設(shè)進(jìn)展情況，同時(shí)能夠掌握建成后的整體建設(shè)效果，以便提高決策效率，更好地進(jìn)行項(xiàng)目管理。

(3)協(xié)同作業(yè)的需求

在平臺(tái)構(gòu)建過(guò)程中，需遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和流程，實(shí)現(xiàn)各參與方的協(xié)同工作，保證全員、全程、全專業(yè)的應(yīng)用，建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和流程，規(guī)范實(shí)施過(guò)程中的資源、行為和交付等內(nèi)容，包括建模標(biāo)準(zhǔn)、交付標(biāo)準(zhǔn)和建模細(xì)度等。

2.2 平臺(tái)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合通州文旅區(qū)建設(shè)項(xiàng)目的特點(diǎn)和項(xiàng)目需求，對(duì)平臺(tái)的整體架構(gòu)和應(yīng)用模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。平臺(tái)采用四層架構(gòu)(圖2)，從下往上依次為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)融合層、應(yīng)用服務(wù)層和用戶層，平臺(tái)的界面如圖3所示。

(1)用戶層：用戶層是針對(duì)項(xiàng)目實(shí)際情況開(kāi)發(fā)的用戶訪問(wèn)系統(tǒng)，用戶層能夠支持瀏覽器、移動(dòng)端等多種設(shè)備瀏覽，能夠接受用戶的請(qǐng)求，同時(shí)將數(shù)據(jù)處理結(jié)果反饋給用戶。

(2)應(yīng)用服務(wù)層：應(yīng)用服務(wù)層是用戶層的功能支撐，通過(guò)各種功能組件實(shí)現(xiàn)各種業(yè)務(wù)功能，主要包括規(guī)劃設(shè)計(jì)子系統(tǒng)、施工管理子系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)子系統(tǒng)，貫穿整個(gè)項(xiàng)目全生命周期的管理。通過(guò)用戶層輸入的指令，應(yīng)用服務(wù)層可以提供相應(yīng)的功能行為。

(3)核心數(shù)據(jù)層：應(yīng)用架構(gòu)的數(shù)據(jù)庫(kù)層，存放并管理各種信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)，包括數(shù)據(jù)組織與管理系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理與融合系統(tǒng)以及BIM+GIS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，BIM和GIS數(shù)據(jù)集成和擴(kuò)展是核心數(shù)據(jù)層的重要內(nèi)容，包括IFC模型的信息過(guò)濾，以及幾何轉(zhuǎn)換、語(yǔ)義映射和屬性拓展等。同時(shí)，該層基于特定的數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)、選擇、更新、轉(zhuǎn)換和映射等操作。

(4)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層：構(gòu)建區(qū)域協(xié)同管理平臺(tái)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施，包括軟硬件建模工具、主機(jī)服務(wù)器/工作站、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)/備份、安全平臺(tái)等，充分整合利用已建的和擬建的網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)設(shè)施，共同為區(qū)域管理平臺(tái)的運(yùn)行環(huán)境提供保障[13]。

圖2 區(qū)域級(jí)管理平臺(tái)的整體架構(gòu)

圖3 平臺(tái)界面

平臺(tái)的功能模塊包括基礎(chǔ)功能和應(yīng)用功能兩部分，具體如圖4所示?；A(chǔ)功能模塊主要是平臺(tái)的基本操作設(shè)置，包括三維漫游、視圖剖切、構(gòu)件查詢、距離測(cè)量等九項(xiàng)內(nèi)容；而應(yīng)用功能模塊是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)功能的載體，主要包括規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工管理和運(yùn)維管理三大模塊，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)相應(yīng)的子功能，通過(guò)這些功能模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目的多角度協(xié)同管理。

3 關(guān)鍵性技術(shù)分析

平臺(tái)的搭建，首先需要對(duì)BIM模型和GIS模型進(jìn)行融合，通過(guò)輕量化技術(shù)設(shè)置融合模型的顯示層級(jí)，將BIM模型導(dǎo)入GIS模型中；使用三維渲染技術(shù)，使得地理場(chǎng)景更加符合真實(shí)情況；同時(shí)，借助VR設(shè)備進(jìn)行虛擬場(chǎng)景展示，輔助管理者對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管控；為了適應(yīng)多方管理者的管理需要，平臺(tái)通過(guò)集成接口設(shè)置了客戶端、瀏覽器和移動(dòng)端三種瀏覽方式。

3.1 數(shù)據(jù)耦合技術(shù)

BIM技術(shù)和GIS技術(shù)屬于兩種不同范疇的事物，二者所服務(wù)的對(duì)象和表達(dá)范圍各不相同。在進(jìn)行模型的融合時(shí)，需要優(yōu)先解決二者的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問(wèn)題。BIM技術(shù)領(lǐng)域采用的模型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)是IFC，而GIS領(lǐng)域通用的模型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)是CityGML，由于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的不同，二者在語(yǔ)義表達(dá)、幾何構(gòu)造方式和屬性類型等方面存在較大差異，如表1所示，BIM技術(shù)多采用數(shù)字化的表達(dá)方式，借助于EXPRESS語(yǔ)言，通過(guò)實(shí)體描述的方式進(jìn)行模型的構(gòu)造；而GIS技術(shù)則采用模塊化的表達(dá)方式，通過(guò)屬性語(yǔ)言XML以邊界描述的方式來(lái)構(gòu)造模型。

表1 BIM與GIS模型的差異性比較

所以該平臺(tái)模型耦合的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，主要從語(yǔ)義表達(dá)、幾何構(gòu)造和屬性語(yǔ)言三個(gè)方面進(jìn)行(如圖5)。在語(yǔ)義表達(dá)方面，通過(guò)檢索關(guān)鍵詞等方式將BIM模型中的實(shí)體與GIS模型中的實(shí)體進(jìn)行對(duì)應(yīng)，使得BIM模型中的幾何信息可以與GIS模型系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)。在幾何構(gòu)造方面，通過(guò)七參數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣，將BIM模型所使用的項(xiàng)目坐標(biāo)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為GIS模型的世界坐標(biāo)，同時(shí)完成實(shí)體構(gòu)造和邊界構(gòu)造的融合。屬性類型的差異可以通過(guò)屬性拓展的方式，通過(guò)建立外部數(shù)據(jù)庫(kù)，將BIM模型中所含有的屬性信息傳遞到GIS模型中，對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充，彌補(bǔ)其在微觀表達(dá)上的不足。

圖4 區(qū)域級(jí)管理平臺(tái)的功能模塊

圖5 模型耦合示意圖

3.2 輕量化技術(shù)

BIM模型和GIS模型融合之后數(shù)據(jù)量大，對(duì)硬件設(shè)備要求較高，采用輕量化技術(shù)，可以精簡(jiǎn)模型數(shù)據(jù)量，使得系統(tǒng)運(yùn)作更加流暢。通過(guò)數(shù)模分離技術(shù)，平臺(tái)將導(dǎo)入的源模型，按照計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的自建算法進(jìn)行模型的輕量化處理，確保地形、模型自動(dòng)按照模型細(xì)度等級(jí)規(guī)則進(jìn)行顯示。

3.3 渲染技術(shù)和VR展示

該平臺(tái)是一個(gè)可視化的管控系統(tǒng)，為了使得模擬情況與實(shí)際情況更接近，本平臺(tái)采用3DsMAX軟件對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行渲染，使得平臺(tái)展示效果更加符合真實(shí)情況。利用VR技術(shù)，結(jié)合VR設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)場(chǎng)景的查看，以及進(jìn)行自動(dòng)漫游查看，使查看者能夠身臨其境般地查看項(xiàng)目實(shí)時(shí)建設(shè)進(jìn)展情況以及建成后的區(qū)域效果場(chǎng)景[14-15]。

3.4 平臺(tái)集成接口

該平臺(tái)的集成接口包括客戶端、瀏覽器和移動(dòng)端三種方式，接口采用HTTP(S)協(xié)議，使用短連接的方式，實(shí)時(shí)接口需要傳遞的數(shù)據(jù)采用JSON作為數(shù)據(jù)表達(dá)形式，實(shí)時(shí)接口全部采用同步方式實(shí)現(xiàn)，字符集編碼用UTF-8，其集成框架如圖6所示。

圖6 平臺(tái)集成框架

4 平臺(tái)的應(yīng)用

4.1 基礎(chǔ)應(yīng)用模塊

(1) 視圖剖切：通過(guò)設(shè)置剖面框，可在場(chǎng)景模型中根據(jù)需要查看剖面框內(nèi)模型，反映局部模型的相互位置關(guān)系(圖7)。

(2)地形顯示：切換地形顯示狀態(tài)，可查看實(shí)體地形，或?qū)⒌匦伟胪该鳎约半[藏地形，滿足不同的瀏覽需求，圖8分別表示了實(shí)體地形和隱藏地形兩種顯示方式。

(3)快照功能：在模型瀏覽過(guò)程中，針對(duì)休要修改的地方，可用快照功能保存視點(diǎn)，方便后續(xù)溝通(圖9)。

圖7 視圖剖切

圖8 地形顯示

圖9 快照功能

(4)測(cè)量測(cè)距：測(cè)量場(chǎng)景模型中，任意構(gòu)件間的距離，點(diǎn)到點(diǎn)間的距離(圖10)。

圖10 測(cè)量測(cè)距

4.2 規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊

平臺(tái)在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在拆遷規(guī)劃、道路選線和臨建選址三個(gè)方面。

(1) 拆遷規(guī)劃

通州文旅區(qū)項(xiàng)目拆遷量巨大，且拆遷情況復(fù)雜，通過(guò)對(duì)園區(qū)建設(shè)范圍的房屋建筑、廠房建筑等需要拆遷的進(jìn)行統(tǒng)一建模，并上傳至平臺(tái)，在平臺(tái)上通過(guò)三維模型對(duì)園區(qū)當(dāng)前的拆遷進(jìn)度、拆遷資金需求、拆遷賠償?shù)刃畔⑦M(jìn)行可視化查看，平臺(tái)通過(guò)以不同的顏色標(biāo)識(shí)顯示不同的拆遷情況：未搬遷、計(jì)劃搬遷、正在搬遷、已搬遷未賠償、已搬遷已賠償?shù)?，有效地提高了拆遷工作的效率，方便園區(qū)管理人員全面掌握拆遷工作，對(duì)拆遷工作進(jìn)行統(tǒng)一管理安排。

(2) 道路選線

道路規(guī)劃設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要綜合考慮地上建筑、既有的交通設(shè)施以及地下管線管廊的布局。在本項(xiàng)目中，涉及曹園南大街以及頤瑞東路等多條道路的規(guī)劃選線工作，若設(shè)計(jì)不合理，將帶來(lái)大量的拆遷改建等工作。借助平臺(tái)GIS技術(shù)在空間分析和地理位置定位方面的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)GIS技術(shù)導(dǎo)入?yún)^(qū)域環(huán)境相關(guān)因素，明確建筑與環(huán)境之間的關(guān)系，不僅可以實(shí)現(xiàn)規(guī)劃道路預(yù)覽、施工進(jìn)度模擬以及碰撞分析定位等工作，還可以將多種道路預(yù)選方案進(jìn)行可視化比選，輔助管理者進(jìn)行項(xiàng)目決策。圖11中黃色標(biāo)記區(qū)域?yàn)楸卷?xiàng)目中規(guī)劃建設(shè)的道路，通過(guò)平臺(tái)可以非常清楚地明確道路規(guī)劃情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不合理的地方，減少返工率，節(jié)省項(xiàng)目成本。

圖11 道路規(guī)劃選線

(3) 臨建選址：平臺(tái)可以直觀模擬園區(qū)建設(shè)全景，對(duì)建筑物之間以及建筑物與環(huán)境之間的空間關(guān)系進(jìn)行分析，輔助項(xiàng)目臨建選址工作。

4.3 施工管理應(yīng)用

施工管理模塊包括進(jìn)度管理、質(zhì)量管理和安全管理等基本管理活動(dòng)。

(1)進(jìn)度管理

利用模型與工程進(jìn)度方案的參數(shù)化銜接，實(shí)現(xiàn)施工進(jìn)度的精確管理，強(qiáng)化施工進(jìn)度對(duì)施工節(jié)點(diǎn)的管控，并實(shí)時(shí)預(yù)警，提高施工進(jìn)度管理水平。通過(guò)平臺(tái)的可視化展示窗口，將現(xiàn)場(chǎng)移到眼前，及時(shí)做出合理的施工設(shè)施排布以及合理的安排進(jìn)度，并可根據(jù)進(jìn)度安排模擬項(xiàng)目施工過(guò)程，根據(jù)模擬情況進(jìn)行施工進(jìn)度安排的進(jìn)一步優(yōu)化。該平臺(tái)還可以進(jìn)行計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度對(duì)比，對(duì)于進(jìn)度延后的部分進(jìn)行紅色標(biāo)記顯示，并將預(yù)警結(jié)果及時(shí)反饋到項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，確保進(jìn)度可控。圖12所示為道路建設(shè)過(guò)程中的施工進(jìn)度模擬，其中透明的部分是擬建工程，右側(cè)是相應(yīng)的施工進(jìn)度。另一方面，該平臺(tái)還可以進(jìn)行計(jì)劃進(jìn)度與實(shí)際進(jìn)度對(duì)比，對(duì)于進(jìn)度延后的部分進(jìn)行紅色標(biāo)記顯示，并將預(yù)警結(jié)果及時(shí)反饋到項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，確保進(jìn)度可控。

圖12 進(jìn)度模擬示意圖

(2)安全管理

應(yīng)用視頻信息網(wǎng)絡(luò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量安全、文明施工、場(chǎng)容環(huán)境、作業(yè)條件等進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控管理，進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管、進(jìn)行安全事件追溯，形成施工現(xiàn)場(chǎng)、監(jiān)理單位、建設(shè)單位互相聯(lián)動(dòng)的安全管理平臺(tái)。利用BIM技術(shù)和三維可視化技術(shù)，建立危險(xiǎn)源與隱患點(diǎn)的危險(xiǎn)分析，并建立可視化預(yù)案，用于施工安全交底(圖13)。

圖13 現(xiàn)場(chǎng)視頻監(jiān)控

(3)質(zhì)量管理

借助GIS技術(shù)的空間管理功能以及BIM技術(shù)的精細(xì)化管理，跟蹤每道工序的標(biāo)準(zhǔn)化輸入輸出，確保質(zhì)量可控。以單元工程模型為載體，以工序?yàn)榛竟芾韱卧?，在可視化三維系統(tǒng)下，融合各專業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)管理工程的質(zhì)量全過(guò)程(圖14)。

圖14 質(zhì)量管理模塊示意

4.4 運(yùn)營(yíng)管理應(yīng)用

平臺(tái)可以積累工程從設(shè)計(jì)、建造到運(yùn)營(yíng)全過(guò)程的數(shù)據(jù)，包括工程實(shí)體信息、工程環(huán)境信息、管道設(shè)施信息等，為項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)階段提供了豐富的數(shù)據(jù)資源。

(1)設(shè)施管理

基礎(chǔ)設(shè)施管理是區(qū)域建設(shè)管理的重要內(nèi)容，基礎(chǔ)設(shè)施管理既包括對(duì)水電煤氣設(shè)備、城市公共設(shè)備、強(qiáng)制檢測(cè)設(shè)備、重點(diǎn)熱點(diǎn)設(shè)施設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備等設(shè)備層級(jí)的管理，也包括設(shè)備完整資料、設(shè)備巡檢和維護(hù)歷史資料管理等資料層級(jí)的管理。通過(guò)平臺(tái)將每一個(gè)設(shè)施設(shè)備的基本信息和空間存放位置進(jìn)行登記，與空間管理相結(jié)合，圖形化的顯示每一個(gè)設(shè)施設(shè)備的空間信息、管網(wǎng)之間的連接關(guān)系，以便運(yùn)營(yíng)管理者能夠快速地定位與查找到每一個(gè)設(shè)施設(shè)備的具體位置和基本信息。

(2)空間查詢

以GIS信息數(shù)據(jù)資源庫(kù)為基礎(chǔ)，集成影像數(shù)據(jù)、矢量數(shù)據(jù)、建筑物模型，通過(guò)平臺(tái)直觀展示建筑地理信息、位置分布，周邊道路、設(shè)施、環(huán)境信息以及重要建筑物信息，提供查詢、統(tǒng)計(jì)等操作，實(shí)現(xiàn)建筑、空間、設(shè)施設(shè)備一體化管控。

5 協(xié)同效果分析及展望

基于BIM+GIS的區(qū)域協(xié)同管理平臺(tái)以項(xiàng)目需求為出發(fā)點(diǎn)，采用四層架構(gòu)體系，包括九大基礎(chǔ)功能模塊和三大子平臺(tái)應(yīng)用模塊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)通州文旅區(qū)項(xiàng)目全程、全員、多專業(yè)、多系統(tǒng)的協(xié)同管理，通州文旅區(qū)項(xiàng)目目前還在建設(shè)過(guò)程中，平臺(tái)在該項(xiàng)目中的應(yīng)用也已經(jīng)取得了階段性的成效。

(1)實(shí)現(xiàn)了全程協(xié)同管理

平臺(tái)的應(yīng)用覆蓋了項(xiàng)目規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)維的整個(gè)生命周期，平臺(tái)在全壽命周期共享同一套數(shù)據(jù)，保證了信息的統(tǒng)一性并且最大化地利用項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工階段的信息，為項(xiàng)目后期運(yùn)營(yíng)和管理提供支持，實(shí)現(xiàn)全生命周期的協(xié)同管理。

(2)實(shí)現(xiàn)了全員協(xié)同管理

平臺(tái)管理者針對(duì)各方單位職責(zé)，針對(duì)性設(shè)立數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)權(quán)限，實(shí)現(xiàn)對(duì)口數(shù)據(jù)傳遞、共享和反饋。該平臺(tái)組織機(jī)構(gòu)模塊將工程項(xiàng)目所有參與方容納其中，建設(shè)方、施工方以及監(jiān)理咨詢公司所有的參與人員的聯(lián)系方式和相應(yīng)的角色都一目了然，實(shí)現(xiàn)管理制度及建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)在平臺(tái)上貫徹，有效地提高了溝通效率。

(3)實(shí)現(xiàn)了多專業(yè)協(xié)同管理

該平臺(tái)基于同一個(gè)模型將建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通電氣等專業(yè)進(jìn)行集成，不同專業(yè)的參與者可以基于該模型進(jìn)行修改，修改信息可以被其他協(xié)作方實(shí)時(shí)查看，方便各參與方及時(shí)了解項(xiàng)目整體情況；通過(guò)實(shí)時(shí)批注，快照瞄點(diǎn)等功能，項(xiàng)目參與者可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)溝通，包括圖紙會(huì)審、規(guī)劃審批、模型交底和施工方案論證等，快速高效地解決施工技術(shù)難題。

(4)實(shí)現(xiàn)了多系統(tǒng)協(xié)同管理

平臺(tái)可以與其他系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同與對(duì)接，實(shí)現(xiàn)信息的共享與傳遞，滿足信息資源庫(kù)的高效管理和使用，包括與視頻監(jiān)控系統(tǒng)集成，可以實(shí)現(xiàn)安防的智能分析、報(bào)警聯(lián)動(dòng)以及施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理；與智能樓宇系統(tǒng)結(jié)合，進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)控、冷機(jī)控制、溫度控制等，大幅降低運(yùn)營(yíng)成本和維護(hù)費(fèi)用；與VR系統(tǒng)集成，對(duì)工程進(jìn)度形象進(jìn)行全景展示等。

現(xiàn)階段，平臺(tái)的研究與應(yīng)用還屬于初步階段，仍需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。首先，平臺(tái)的功能需要進(jìn)一步的完善，例如對(duì)于GIS技術(shù)的應(yīng)用深度挖掘不夠，GIS技術(shù)強(qiáng)大的日照分析，風(fēng)向分析等功能沒(méi)有充分的利用到規(guī)劃設(shè)計(jì)中；再者，對(duì)于平臺(tái)的使用效率進(jìn)一步優(yōu)化，包括網(wǎng)頁(yè)顯示效率、數(shù)據(jù)處理效率以及模型輕量化的效率等，使得平臺(tái)的運(yùn)作更加流暢；最后，平臺(tái)中BIM模型和GIS模型融合不充分，轉(zhuǎn)換過(guò)程中造成部分?jǐn)?shù)據(jù)信息的丟失，因此后續(xù)研究中需要提高模型轉(zhuǎn)換精度，更大程度地實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)信息的無(wú)損轉(zhuǎn)換，提高區(qū)域管理的精細(xì)化程度。

總體來(lái)說(shuō)，基于BIM+GIS的區(qū)域協(xié)同管理平臺(tái)為通州文旅區(qū)提供了高效的信息化協(xié)同管控手段，完成了項(xiàng)目管理由單體建筑管理向區(qū)域管理的轉(zhuǎn)型升級(jí)。可以預(yù)測(cè)，BIM技術(shù)和GIS技術(shù)的平臺(tái)化應(yīng)用，必將會(huì)成為區(qū)域建設(shè)管理的新趨勢(shì)。