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        基于BIM+GIS的鐵路征地拆遷系統(tǒng)綜合應(yīng)用研究

        2022-05-21 08:15:38倪葦劉彥明石碩
        鐵路技術(shù)創(chuàng)新 2022年1期
        關(guān)鍵詞:實(shí)景征地可視化

        倪葦 ,劉彥明 ,石碩

        (1.中國鐵建BIM工程實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710043;2.中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,陜西 西安 710043)

        0 引言

        近年來,我國鐵路工程建設(shè)進(jìn)程加快,已達(dá)到每年近8 000億元的固定資產(chǎn)投資規(guī)模[1]。征地拆遷作為鐵路建設(shè)項(xiàng)目的前置制約性工程,對(duì)鐵路建設(shè)項(xiàng)目的審批及開工許可都極為重要[2]。鐵路項(xiàng)目作為線狀工程,跨度大、范圍廣,由于前期線路方案的不穩(wěn)定性,參建各方無法明確征地拆遷的具體內(nèi)容和費(fèi)用構(gòu)成,建設(shè)過程中難免變更優(yōu)化方案,對(duì)項(xiàng)目前期的勘察設(shè)計(jì)精度要求較高,不能漏項(xiàng),并要及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題、及時(shí)研究處理。同時(shí),國家高度重視環(huán)境、水土保持的監(jiān)督檢查和生態(tài)文明工程建設(shè),重視建設(shè)及運(yùn)營期的安全管理,對(duì)建設(shè)用地范圍、類型精度提出了更高要求。

        目前征地拆遷做法需要大量人工調(diào)查,建設(shè)單位和地方政府無法直接參與現(xiàn)場核對(duì)工作,導(dǎo)致問題滯后解決?;诙S圖紙的平面信息無法實(shí)現(xiàn)拆遷數(shù)據(jù)量的準(zhǔn)確測算,缺少空間對(duì)象關(guān)系表達(dá)[3-4]。根據(jù)航片確定的地類與現(xiàn)場調(diào)查的不符,用地范圍與環(huán)保區(qū)域發(fā)生沖突無法及時(shí)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)場使用的數(shù)據(jù)時(shí)效性低。征拆過程中形成的數(shù)據(jù)大多以Excel表格或紙質(zhì)文件形式分散存儲(chǔ)管理,數(shù)據(jù)的有效性和完整性難以得到保證。

        基于上述現(xiàn)狀,以高清正射影像DOM配準(zhǔn)高精度數(shù)字高程模型DEM建立三維實(shí)景空間[5],疊加二維設(shè)計(jì)方案,三維BIM模型及相關(guān)征拆信息,可將傾斜實(shí)景、工程設(shè)計(jì)、外部環(huán)境集成于同一平臺(tái),對(duì)全線征地拆遷最新進(jìn)展情況進(jìn)行可視化展示[6-8](見圖1),掌握工程對(duì)象與征地拆遷對(duì)象之間的空間關(guān)系[9]。為項(xiàng)目征地拆遷及相關(guān)工作提供全過程快速、高效、準(zhǔn)確、形象、共享的平臺(tái)服務(wù),以此為基礎(chǔ)可以拓展項(xiàng)目建設(shè)管理服務(wù)內(nèi)容,乃至運(yùn)營期項(xiàng)目資產(chǎn)管理等。

        圖1 BIM+GIS虛實(shí)結(jié)合直觀反映工程與地理環(huán)境相對(duì)關(guān)系

        1 總體框架

        基于BIM+GIS的鐵路征地拆遷系統(tǒng)不僅需要與已建成的系統(tǒng)進(jìn)行集成,還應(yīng)滿足未來建設(shè)信息化系統(tǒng)的需求[10]。系統(tǒng)采用基于微服務(wù)架構(gòu)的SpringCloud技術(shù),分離每個(gè)獨(dú)立的業(yè)務(wù)功能,通過HTTP協(xié)議進(jìn)行REST服務(wù)間通信。區(qū)別于傳統(tǒng)面向服務(wù)(SOA)的集中式管理多層架構(gòu)模式[11],微服務(wù)模式不僅具有自治性管理的特點(diǎn),還具有適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)的高并發(fā)、高可用自由伸縮和負(fù)載均衡的特點(diǎn)。

        1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)總體架構(gòu)分為訪問層、呈現(xiàn)層、微服務(wù)層和存儲(chǔ)層(見圖2)。其中,訪問層即終端應(yīng)用層,支持PC端和移動(dòng)端設(shè)備;呈現(xiàn)層采用主流的前后端分離技術(shù),基于VUE+ElementUI實(shí)現(xiàn)前端頁面的展示與交互;微服務(wù)層是對(duì)業(yè)務(wù)邏輯的獨(dú)立封裝,主要包括計(jì)劃進(jìn)度服務(wù)、文件管理服務(wù)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表服務(wù)、數(shù)據(jù)管理服務(wù)等;存儲(chǔ)層包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(MySQL)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(MongoDB)、分布式文件存儲(chǔ)系統(tǒng)(Hadoop)及資源緩存(Redis),負(fù)責(zé)響應(yīng)服務(wù)層對(duì)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求。

        圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

        1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

        系統(tǒng)根據(jù)鐵路征拆的業(yè)務(wù)功能進(jìn)行劃分,形成7個(gè)子模塊,主要包括征拆實(shí)景、計(jì)劃進(jìn)度、現(xiàn)場數(shù)據(jù)、驗(yàn)工計(jì)價(jià)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、數(shù)據(jù)管理和權(quán)限管理。系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)見圖3。

        圖3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

        2 應(yīng)用實(shí)踐

        2.1 征拆信息綜合展示

        通過BIM+GIS可視化手段,實(shí)現(xiàn)二、三維場景下的征拆區(qū)域總體情況展示,通過餅圖、柱狀圖等數(shù)據(jù)可視化方式,實(shí)現(xiàn)征拆進(jìn)度、費(fèi)用情況的總體展示;通過對(duì)土地、房屋等征拆對(duì)象的空間化信息管理,實(shí)現(xiàn)空間交互查詢、地學(xué)輔助計(jì)算和對(duì)比分析。

        信息綜合展示是通過集成行政區(qū)劃信息、紅線區(qū)域與里程樁號(hào)信息、三維實(shí)景模型、周邊環(huán)境信息、項(xiàng)目竣工信息等基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以展板的方式對(duì)征拆進(jìn)度、征拆對(duì)象、征拆工作量進(jìn)行可視化展示和信息綜合分析,并提供測量和管理的基礎(chǔ)工具,如量測工具(包含面積、距離量測)、圖例圖層工具(包含地圖服務(wù)、影像服務(wù)、地圖要素和實(shí)景數(shù)據(jù)服務(wù))、線路里程定位工具、視圖工具(包含方向指北、放大縮小、漫游拾取、二三維切換、視角鎖定等功能)。征拆信息綜合展示見圖4。

        圖4 征拆信息綜合展示界面

        2.2 計(jì)劃進(jìn)度管理

        通過制定計(jì)劃批次,根據(jù)里程范圍、行政區(qū)劃或三維場景中選定區(qū)域來設(shè)定征拆區(qū)域的時(shí)間點(diǎn),對(duì)影響工期的關(guān)鍵對(duì)象單獨(dú)制定征拆計(jì)劃。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)征拆計(jì)劃進(jìn)度管理,主要功能包括計(jì)劃下達(dá)、計(jì)劃管理、單項(xiàng)進(jìn)度上報(bào)、區(qū)域進(jìn)度上報(bào)、進(jìn)度可視化管理。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)征拆進(jìn)度計(jì)劃的創(chuàng)建、修改、查詢和詳情信息,對(duì)重點(diǎn)征拆對(duì)象實(shí)行單獨(dú)管理,記錄其主要征拆信息(見圖5)。

        圖5 計(jì)劃進(jìn)度管理界面

        2.3 統(tǒng)計(jì)分析

        根據(jù)《征拆協(xié)調(diào)部管理辦法》和《鐵路公司征地拆遷驗(yàn)工計(jì)價(jià)實(shí)施細(xì)則》完成對(duì)征用土地信息表、“三電”改遷工程數(shù)量、用地界樁、紅線附近結(jié)構(gòu)物數(shù)量、征用土地?cái)?shù)量、拆遷構(gòu)筑物數(shù)量、拆遷完成數(shù)量等內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)提供統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成、詳情和導(dǎo)出等功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的分析和統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)分析功能界面見圖6。

        圖6 統(tǒng)計(jì)分析界面

        2.4 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

        基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包含地理信息數(shù)據(jù)、紅線數(shù)據(jù)、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、調(diào)查數(shù)據(jù)。其中基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)主要包括點(diǎn)、線、面等矢量要素?cái)?shù)據(jù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、三維實(shí)景數(shù)據(jù)、圖層要素?cái)?shù)據(jù),其中面狀要素以行政區(qū)劃為主,主要包括坐標(biāo)范圍、名稱等屬性,點(diǎn)狀要素以地名、道路名、名稱注記為主;線狀要素主要是線位和紅線數(shù)據(jù),包括紅線數(shù)據(jù)的范圍、版本;圖層要素?cái)?shù)據(jù)是對(duì)GIS數(shù)據(jù)的分組,便于對(duì)主題相關(guān)的要素信息進(jìn)行分類和查看;設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)以線位數(shù)據(jù)為主,實(shí)現(xiàn)對(duì)線位數(shù)據(jù)的版本和參數(shù)進(jìn)行管理;調(diào)查數(shù)據(jù)主要包含標(biāo)段數(shù)據(jù)、責(zé)任區(qū)域管理數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃數(shù)據(jù)、土地統(tǒng)計(jì)類型數(shù)據(jù)、土地用地類型數(shù)據(jù)、構(gòu)筑物統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、“三電”管線遷改統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、土地權(quán)屬類型數(shù)據(jù)等。

        系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)導(dǎo)入工具,實(shí)現(xiàn)地理信息、紅線、設(shè)計(jì)與調(diào)查數(shù)據(jù)的入庫存儲(chǔ)和可視化展示,便于進(jìn)行空間分析統(tǒng)計(jì)?;A(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)錄入操作示意見圖7。

        圖7 基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)錄入

        2.5 移動(dòng)端APP

        通過開發(fā)安卓移動(dòng)端APP,實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的錄入、存儲(chǔ)、分析和統(tǒng)計(jì),如地塊數(shù)據(jù)(包含征拆對(duì)象名稱、類型、權(quán)屬、對(duì)應(yīng)工程、所屬區(qū)劃、補(bǔ)償類型、用地類型、實(shí)際面積、征拆單位等信息)、房屋數(shù)據(jù)、構(gòu)筑物數(shù)據(jù)、“三電”管線遷改數(shù)據(jù)、青苗補(bǔ)償數(shù)據(jù)、補(bǔ)償信息、價(jià)格字典等。

        移動(dòng)端主要功能包括離線地圖緩存[12]、地理標(biāo)記數(shù)據(jù)同步、征拆對(duì)象信息同步、征拆地圖查看及對(duì)象交互、現(xiàn)場調(diào)研數(shù)據(jù)錄入等(見圖8)。

        圖8 移動(dòng)端APP功能界面

        3 結(jié)束語

        以鐵路工程為基礎(chǔ),借助BIM、GIS、互聯(lián)網(wǎng)+等主流技術(shù),建立以項(xiàng)目、實(shí)景環(huán)境及征拆對(duì)象為核心的實(shí)景征拆系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路全線征拆對(duì)象虛擬場景的高效可視化、參數(shù)化和信息化,滿足各級(jí)征地拆遷部門統(tǒng)一管理業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的同時(shí)達(dá)到協(xié)作共享的終極目標(biāo),為鐵路工程征地拆遷工作提供科學(xué)決策和支持。

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