基于BIM+GIS的復雜山地場館智能化建造平臺研發(fā)

李書平 李長洲 韓小炎

(北京北控京奧建設有限公司，北京 102100)

1 引言

隨著我國各類重大工程項目的相繼落地，工程項目管理涉及到的數據量越來越龐大，數據類型也越來越復雜，傳統(tǒng)工程在信息方面的管理與服務方式已很難滿足此類項目的需求。利用BIM+GIS技術對重大項目進行管理是當前工程界的熱點研究方向之一。BIM技術和GIS技術集成應用于重大項目管理，可以在項目信息協同，海量信息可視化，以及工程項目管理技術相互融合等方面提供更加完善的解決方案，并且服務于項目全生命周期。

2 項目分析

北京2022年冬奧會和冬殘奧會是我國歷史上第一次舉辦冬季奧運會，是中國繼2008年夏季奧運會之后又一次承辦奧運盛會。為貫徹落實“綠色、共享、開放、廉潔”辦奧理念，實現舉辦一屆精彩，非凡，卓越的奧運盛會目標，冬奧場館的建造工作是冬奧會籌辦工作的重中之重。

北京冬奧分別設置三大賽區(qū)：北京賽區(qū)，張家口賽區(qū)，延慶賽區(qū)。其中延慶賽區(qū)建設兩個競賽場館：國家高山滑雪中心和國家雪車雪橇中心，承擔高山滑雪，雪車，鋼架雪車，雪橇四個分項的賽事。兩個競賽場館位于延慶區(qū)西北部小海坨山，海拔2198m，具備打造國際一流高山滑雪場的先決地理條件。

3 研究現狀

3.1 基于BIM+GIS的工程項目管理

基于BIM+GIS的工程項目管理平臺主要是應用BIM技術建模，同時在GIS平臺上構成三維可視化系統(tǒng)，以此實現信息查詢，漫游，分析，管理，以及開發(fā)等應用功能，使被管理對象的空間信息能夠得到完全的展示與應用[1]。目前，較為主流的建模工具軟件有Autodesk公司的Revit。GIS平臺包括Esri公司的ArcGIS，Google公司的Google Earth，Skyline Software公司的Skyline，NASA的WorldWind，我國自主研發(fā)的應用平臺工具包括SuperMap，Citymaker等均具備三維可視化的應用功能[2-3]。將BIM和GIS結合應用于工程項目管理，可以對工程施工中的各類數據，信息以及資源進行統(tǒng)籌整理和分析，不僅能為工程管理人員提供可視化化的模型，而且能協助其更好地進行工程項目管理。

3.2 場館智能化建造

根據場館建設工作的復雜性，通過智能化建造來實現工程項目的統(tǒng)籌安排，以及精細化管理，尋求科學合理的組織方法。智能化建造根據項目建設需求，可以對項目施工過程中人力，物力，財力等進行高效，合理安排。利用傳感器，物聯網，結合BIM，GIS，可實現“一張圖”下的智能建造。延慶賽區(qū)場館建造面臨的四大挑戰(zhàn)如下。1)場館設計，建設，運行零經驗，兩個雪上競賽場館設計，建設難度高。2)高山，深谷，密林環(huán)境所帶來的規(guī)劃，建設，運行的困難極大。3)項目所處地區(qū)環(huán)境，生態(tài)敏感，經濟不發(fā)達。4)冬奧會賽事要求高標準，同時需要考慮體育與文化的融合，以及向世界展現中國文化的功能[4]。通過以上分析，采用智能化建造平臺輔助場館建設的工程項目管理手段，對提高冬奧項目建設水平至關重要。

4 場館智能化建造平臺

智能化建造云平臺利用BIM技術，GIS技術，大數據，智能化，移動通訊，云計算，物聯網等手段，對建筑工程進行精細化管理，對施工現場安全，質量，進度進行監(jiān)控，實現了建筑設施設備節(jié)能，安全的智能化管控和精細化，可視化管理，通過物聯感知手段實時或準實時獲取各類建筑設施設備的運行信息，通過分析，識別，三維可視化方式綜合展示建筑設施設備的運行狀態(tài)，第一時間發(fā)現，第一時間預警，第一時間處理，防患于未然。

4.1 設計思路

基于BIM模型，根據區(qū)域空間的大小將冬奧場館信息劃分為宏觀，中觀，微觀三個尺度。通過GIS技術建立區(qū)域信息數據庫，將BIM數據庫與GIS數據庫融合，并結合過程耦合研究成果，建立多元異構數據庫，從而實現建筑信息與區(qū)域信息的協調統(tǒng)一管理，為智能化建造平臺建立提供數據基礎。實現復雜山地條件下冬奧場館智能化建造平臺的層級劃分與管理應用，實現施工仿真，安全與質量控制，場地場館形變監(jiān)測，有效輔助施工及后期運維管理。

4.2 平臺功能

4.2.1 項目宏觀監(jiān)管

該功能為項目管理者提供建設管理宏觀層面的支持。通過一級頁面總覽冬奧項目情況，包括環(huán)境參數，現場施工人數，現場機械數量，各標段進度情況，質量管理情況，安全管理情況。通過地圖和模型可查看具體項目信息。冬奧項目的防洪，防火，環(huán)保可持續(xù)，北斗定位，現場傳感均可通過本頁面具體查看。

功能演示如下。a)點擊環(huán)境參數后，可看到現場傳感傳輸的現場實時信息。真實記錄作業(yè)環(huán)境數據，為施工單位提供預控措施參考，為監(jiān)理單位和業(yè)主方提供未來風險預判依據。b)點擊現場勞務后，可看到現場在施總人數，各工種數量，近7d人數。點選具體項目后，可查看該項目的勞動力情況。真實反映在施人員數量，為監(jiān)理單位和業(yè)主方提供進度風險判斷依據。c)點擊現場機械后，可看到現場機械總數，各類型數量，近七天數量。點選具體項目后，可查看該項目的機械情況。真實反映在場機械數量，為監(jiān)理單位和業(yè)主方提供進度風險判斷依據。d)點擊進度后，可看到各標段前期手續(xù)，招采合約，設計管理，施工進度的執(zhí)行情況。對于關注的項目和工作，可具體查看。通過圖表形式為業(yè)主方全面展現各項目，各業(yè)務的進展情況，有利于業(yè)主快速選擇重點關注事項。e)點擊質量后，可看到各標段安全管理情況。通過圖表形式為監(jiān)理單位及業(yè)主方展現各項目質量管理情況，有利于業(yè)主快速選擇重點關注事項。f)點擊安全后，可看到各標段安全管理情況。通過圖表形式為監(jiān)理單位、業(yè)主方展現各項目安全管理情況，有利于業(yè)主快速選擇重點關注事項。g)點擊現場傳感后，可看到各標段現場視頻。利用信息化手段，為業(yè)主方提供多視角，即時性的現場施工進度情況。h)點擊防洪防汛后，可看到冬奧項目防洪防汛風險點，疏散路線，聯系人，監(jiān)測信息等。i)點擊環(huán)保可持續(xù)后，可看到冬奧項目環(huán)保監(jiān)測情況。j)點擊防火監(jiān)控后，可看到冬奧項目防火分區(qū)，防火設施，通過現場熱成像監(jiān)控，實時保送防火預警信息。k)點擊廉政建設后，可看到廉政工作要求和法規(guī)制度，持續(xù)加強各參建方廉政意識。

4.2.2 項目層面管控

該功能為具體工程建設項目負責人和項目組提供項目中觀和微觀執(zhí)行的支持。通過二級頁面查看各項業(yè)務執(zhí)行情況。突出計劃管理和執(zhí)行反饋，為業(yè)主方標識出滯后項，提示關注重點，客觀暴露問題點，提高協調解決效率。

功能演示如下。a)通過項目級頁面查看各項業(yè)務執(zhí)行情況。突出計劃管理和執(zhí)行反饋，為業(yè)主方標識出滯后項，提示關注重點，客觀暴露問題點，提高協調解決效率。根據人員，機械，環(huán)境信息對工程進度做出預控。通過質量，安全問題趨勢和整改率，抓好質量和安全重點，保障工期目標。b)施工進度計劃詳細查詢。由總包單位按照現場進度登記計劃執(zhí)行情況，監(jiān)理單位進行審核。現場實際進度圍繞計劃進行對比，為業(yè)主方提供現場真實進度情況。c)施工進度狀態(tài)BIM看板。現場實際進度圍繞計劃進行對比，結合模型，更加全面地為業(yè)主方提供現場真實進度情況。

5 結 語

北京2022年冬奧會和冬殘奧會是中國歷史上第一次舉辦冬季奧運會，科技與奧運的結合已成為現代奧運會的時代特征，為貫徹落實“綠色、共享、開放、廉潔”的辦奧理念，場館的智能化建造應用在冬奧會籌辦過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用。通過在延慶賽區(qū)應用基于BIM與GIS融合的智能化建造平臺，必將為北京2022冬奧會和冬殘奧會場館建造提供堅實保障，并為今后同類雪上場館項目建造施工提供技術借鑒。

本文所介紹的BIM與GIS融合的智能化建造平臺具備如下3個方面的特點。①統(tǒng)一平臺。實現多系統(tǒng)，多業(yè)務數據在公司，項目部，參建方多層級的上行下達。②管理提升。提供多維度可視化監(jiān)管駕駛艙，統(tǒng)籌監(jiān)管，過程控制，業(yè)務協同，提質增效。③數據分析。結合物聯網，云計算，智能硬件，業(yè)務管理，實現數據結構化標準化，提供整個組織過程數據挖掘及分析。

此外，在未來智慧建造云平臺的研發(fā)方面，應充分利用先進的信息化手段，結合到建筑行業(yè)的業(yè)務生產中，綜合運用BIM技術，GIS 技術，大數據， 智能化，移動通訊，云計算，物聯網等手段，深入詮釋建筑行業(yè)互聯網+的概念。通過建立各參建方協同的業(yè)主方工程項目智能化管理系統(tǒng)，利用智能硬件和數據分析實現智慧化，可視化管理，能夠為業(yè)主方的統(tǒng)籌，監(jiān)管，決策，實施提供客觀真實，及時的建設性意見，確保目標高水平實現。