趙浩然

(水發(fā)檢測科技有限公司，山東 濟南 250000)

0 引言

智能化時代下，建筑行業(yè)不斷發(fā)展、完善，相關的技術也實現(xiàn)了全面性創(chuàng)新。建筑工程施工進度的實時監(jiān)測是該工程中十分重要且關鍵的一個環(huán)節(jié)，由于近年來人們對建筑施工要求的提升，施工進度的監(jiān)測工作也進一步受到重視。以水庫農田的防護工程為例進行實踐分析。傳統(tǒng)的農田防護工程施工進度實時監(jiān)測多為單向結構，參考文獻[1]和文獻[2]，設定傳統(tǒng)傾斜攝影技術工程施工進度實時監(jiān)測方法、傳統(tǒng)數值模擬工程施工進度實時監(jiān)測方法，這一類監(jiān)測方式雖然能夠實現(xiàn)預期的監(jiān)測任務和目標，但是缺乏針對性和穩(wěn)定性，在不同的背景環(huán)境下，難以及時對施工進度數據、信息進行匯總，導致獲取的最終監(jiān)測結果并不理想。不僅如此，單向監(jiān)測結構對于農田防護工程的監(jiān)測效率較低，圍繞工程建設的完成度，無法更加精準地判斷施工具體情況，初始獲取的監(jiān)測結果出現(xiàn)不可控的誤差[3]。為此提出對基于BIM+GIS的水庫農田防護工程施工進度實時監(jiān)測方法的設計與驗證分析。BIM+GIS實際上是一種組合式的區(qū)域測定標記形式，通過BIM技術可以對當前防護工程的基礎模型進行描述，同時利用GIS技術來進行位置標記，獲取地理信息將BIM+GIS技術與工程施工進度實時監(jiān)測工作融合，一定程度上可以進一步擴大實際的監(jiān)測范圍，從多個角度進行進度環(huán)節(jié)的管理與把控，設計更加靈活、多變的實時監(jiān)測結構，從多個角度進行多維監(jiān)測處理，加強對實際建筑情況的掌握，進而保證建筑工程的整體質量[4]。

1 設計防護工程施工進度BIM+GIS實時監(jiān)測方法

1.1 基礎監(jiān)測數據采集

對水庫龍?zhí)锓雷o施工過程的的監(jiān)測設計較多的外部因素，同時也容易受到特定環(huán)境和狀況的影響，致使最終得出的監(jiān)測結果出現(xiàn)無誤差，為解決這一問題，相關人員需要先進行基礎監(jiān)測數據的采集，匯總與整合[5]。先對不同施工階段工程地面狀態(tài)作出分類，利用專業(yè)的監(jiān)測設備進行輔助測量。這部分需要注意的是，采集的類型并不局限于數據，還可以是三維圖像、圖片、視頻等，基于實際的測定要求，進行當前施工實際特征的測試[6]。

隨后，完成初始信息源的采集之后，明確設定一個統(tǒng)一的處理轉換格式，將采集的數據、信息預處理。在此基礎之上，還需要對水庫農田的實時施工情況進行監(jiān)測處理[7]。在設備可識別的范圍之內，部署一定數量的監(jiān)測節(jié)點，節(jié)點之間互相關聯(lián)，形成循環(huán)性的檢測環(huán)境，便于實時數據、信息的采集和應用[8]。當前采集的基礎性監(jiān)測數據和控制指標參數見表1。

表1 監(jiān)測數據及控制指標參數設置表

根據表1，完成對監(jiān)測數據及控制指標參數的設置。隨后，在此基礎之上，將當前所采集的數據、信息分類處理，存儲在預設的數據庫之中，以待后續(xù)使用。但是需要注意的是，監(jiān)測資源不僅僅是數據形式，還存在圖像、視頻等，可以建立多維動態(tài)式的采集存儲庫，按照資源類型劃分模塊，將實時監(jiān)測資源通過節(jié)點直接傳輸到對應的模塊之中，縮短整體的數據采集實踐，營造更加穩(wěn)定的實時監(jiān)測環(huán)境。

1.2 設計多目標自適應識別監(jiān)測結構

與傳統(tǒng)施工進度識別監(jiān)測結構不同的是，此次依據當前施工建設需求及標準的變化，調節(jié)各個環(huán)節(jié)的監(jiān)測內容和目標，從多個角度、多目標對監(jiān)測結構和內置的流程進行把控，確保階段性監(jiān)測結果真實可靠。首先，建立一個多目標的識別監(jiān)測初始結構，如圖1所示。

圖1 多目標施工進度實時識別監(jiān)測結構

由圖1可知，實現(xiàn)對多目標施工進度實時識別監(jiān)測結構的設計與實踐性分析。當前針對水庫農田工程防護位置及任務的變化，采用調整節(jié)點位置的方式來轉換對應的監(jiān)測范圍，此時，結合BIM技術，將當前的防護工程建筑轉換為一個多目標的信息化模型，利用GIS系統(tǒng)對施工的各個區(qū)域進行順序性定位，通過遙感技術和初始的自適應處理程序，進一步明確當前施工的具體完成度，進而判定當前處于的施工階段?；谠O置該結構的多目標實時監(jiān)測周期，并計算監(jiān)測限值，公式為：

(1)

式中，S—監(jiān)測限值；m—初始監(jiān)測范圍；n—存在的監(jiān)測堆疊范圍；e—單元監(jiān)測頻次；v—覆蓋均值；α—監(jiān)測特征差值。

結合當前的計算，將監(jiān)測限值設置為該結構的限制標準，在對水庫農田防護工程監(jiān)測的過程中，進行合理約束限制，確保最終測試結果的真實可靠。

1.3 構建BIM+GIS防護工程進度實時監(jiān)測模型

以BIM+GIS組合式的結構，構建水庫農田防護工程進度實時監(jiān)測模型。通過BIM技術，先對當前防護工程施工進度的變化進行實時監(jiān)測解析。不同監(jiān)測時點工程地表覆蓋數據實時空間疊加，前期地表覆蓋與后期地表覆蓋類型存在差異，這個“差異”就是工程所推進的進度。結合BIM技術的可視化特征，先構建工程的三維模型，關聯(lián)節(jié)點之后，便于數據的實時更新，幫助相關人員更快掌握進度的變化數據信息。隨后，以此為基礎，在當前的模型中建立一個工程進度變化轉換數學矩陣，并計算出變化轉移的實際面積，公式為：

(2)

式中，Di-y—實際面積的轉移過程；n—覆蓋面積。結合當前的測試，實現(xiàn)對變化轉移的實際面積的計算。此時，利用模型對各個周期實際建筑面積的轉移情況進行測算處理，記錄下對應的變化數據。隨后，利用GIS中的空間數據處理技術，相比對各個周期數據的變動情況，對變化的數據規(guī)律進行系統(tǒng)性總結，形成模型的內置結構，具體如圖2所示。

圖2 BIM+GIS防護工程進度實時監(jiān)測模型結構

根據圖2，完成對BIM+GIS防護工程進度實時監(jiān)測模型結構的設計與實踐分析。隨后，將上述設計的監(jiān)測結構導入模型之中。通過部署的節(jié)點進行實時數據的采集、傳輸和共享，為模型提供對應的處理資源、信息，采用BIM+GIS組合式的技術輔助，對當前防護工程的施工進度進行實時監(jiān)測和動態(tài)化解析把控。

1.4 點云技術輔助處理完成實時監(jiān)測

所謂點云處理，實際上是空間信息的處理技術，主要是將物體、工程的三維空間信息轉化為由坐標點集合表示的數字量。利用設計的BIM+GIS防護工程進度實時監(jiān)測模型先對采集的數據進行匯總，將點云程序接入系統(tǒng)之中，通過坐標點將整個施工進度變化過程動態(tài)化、具體化、靈活化，給予相關人員更加直觀的監(jiān)測效果，具體的控制監(jiān)測指標見表2。

表2 點云輔助控制監(jiān)測指標設置表

根據表2，實現(xiàn)對點云輔助控制監(jiān)測指標的設置，隨后，通過點云技術的輔助，使用BIM+GIS技術對施工進度的推進區(qū)域進行可視化處理，更為直觀地感受到進度的推進，一定程度上提升了針對水庫農田防護工程建設實時監(jiān)測的質量和效率，進一步縮短了數據、信息的傳輸時間，實現(xiàn)技術的完善與定向優(yōu)化。

2 方法測試

此次主要是對基于BIM+GIS的水庫農田防護工程施工進度實時監(jiān)測方法的實際應用效果進行分析與驗證研究，考慮到最終測試結果的真實性與可靠性，采用對的方式展開分析，選定A工程作為測試的主要目標對象，參考文獻設定傳統(tǒng)傾斜攝影技術工程施工進度實時監(jiān)測小組、傳統(tǒng)數值模擬工程施工進度實時監(jiān)測小組以及此次所設計的BIM+GIS工程施工進度實時監(jiān)測小組。結合當前測試需求及標準的變化，對最終的得出的結果比照研究，接下來，進行初始測試環(huán)境的搭建。

2.1 測試準備

結合BIM+GIS技術，對選定的水庫農田防護A工程施工進度實時監(jiān)測方法的測試環(huán)境進行搭建處理。該工程是Q區(qū)域的一個農業(yè)工程，為確保水庫周圍的農田在汛期不受影響和破壞，需要在農田水庫的交界位置修建強有力的防護工程，并賦予其防水、抗洪的任務。所以基于上述的目標，保證工程順利完成，需要對當前的施工進度進行實時監(jiān)測處理。首先進行基礎監(jiān)測裝置、設備的設置。采用大疆精靈Phantom4RTK多旋翼無人機和RIY-D2M五鏡頭相機作為資源數據的采集支撐設備，并在控股程序之中增設遙感系統(tǒng)，便于數據、信息的轉換。設置無人機飛行高度為125～185m，航向重疊度控制在65%以下，旁向重疊度為89.5%。在工程的兩側設置相控點和數據監(jiān)測采集節(jié)點，便于工程施工資料及數據的匯總，對A工程的BIM+GIS可視化工程監(jiān)測示意圖如圖3所示。

圖3 A工程的BIM+GIS可視化工程監(jiān)測示意圖

隨后，結合當前的監(jiān)測需求，利用BIM+GIS協(xié)同處理，對當前的測試環(huán)境進行基礎性調整，實現(xiàn)對測試環(huán)境的搭建。

2.2 測試過程及結果分析

基于上述搭建的測試環(huán)境，結合BIM+GIS技術，對選定的A防護工程進行測試與驗證。先利用節(jié)點進行基礎數據、信息的采集。這個過程主要是先明確實際的監(jiān)測區(qū)域，利用無人機進行覆蓋式采集，過程中通過遙感數據和GIS技術進行空間數據的實時處理，匯總整合之后，傳輸到對應的存儲位置之上。對當前的施工進度測定，見表3。

表3 A工程實時施工進度表

根據表3，對A工程實時施工進度進行分析：在不同的施工狀態(tài)下，當前的施工狀況與初始的相比推進了很多，設置對應的施工周期，使用GIS系統(tǒng)進行實時工程的監(jiān)測。完成數據的采集和定位之后，在利用BIM技術，進行可視化實踐匹配，在相同的環(huán)境下，關聯(lián)施工管控程序，并對施工進度完成環(huán)節(jié)進行多維匹配處理，計算出同周期的監(jiān)測匹配頻次，公式為：

(3)

式中，N—同周期的監(jiān)測匹配頻次，同周期的監(jiān)測匹配頻次，表示覆蓋范圍；v—監(jiān)測周期；λ—實時監(jiān)測差值；l—轉換均值；τ—監(jiān)測面積；c—重復監(jiān)測面積。結合當前的測試，進行實驗結果數據的呈現(xiàn)，見表4。

表4 實驗結果數據呈現(xiàn)表

根據表4中呈現(xiàn)的結果數據，可以得出以下的實驗結論：在BIM+GIS技術的輔助下，對比于設定傳統(tǒng)傾斜攝影技術工程施工進度實時監(jiān)測小組、傳統(tǒng)數值模擬工程施工進度實時監(jiān)測小組，此次所設計的BIM+GIS工程施工進度實時監(jiān)測小組同周期對于工程進度的監(jiān)測匹配頻次相對更多，說明實時監(jiān)測的靈敏度、穩(wěn)定性較強，更加可靠，具有實際的應用價值。

3 結語

傳統(tǒng)的工程進度實時監(jiān)測形式效率較低，無法控制其中的關鍵性指標，因此，在BIM+GIS組合式技術的輔助下，提出水庫農田防護工程施工進度實時監(jiān)測方法。由實驗結果可知，采用改進監(jiān)測方法時，其監(jiān)測識別耗時、監(jiān)測匹配次數、重復監(jiān)測概率均要優(yōu)于傳統(tǒng)方法，表明當前所設計的實時監(jiān)測結構更加靈活、多變，與建筑工程項目監(jiān)測系統(tǒng)相關聯(lián)之后，可以形成更為具體、完整的監(jiān)測程序，為后續(xù)相關技術的發(fā)展及完善提供參考依據和理論借鑒。