DB1301∕T 499-2024 城市道路工程建筑信息模型与三维地理信息系统集成技术规程(石家庄市).pdf

ICS 93.080.01 CCS P 51 1301石家庄市地方标准 DB 1301/T 4992024 城市道路工程建筑信息模型与三维地理 信息系统集成技术规程 Technical specification for integrated of urban road engineering building information model and 3D geographic information system 2024-03-19 发布 2024-04-18 实施 石家庄市市场监督管理局 发 布 DB 1301/T 4992024 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 缩略语.2 5 技术流程图.2 6 城市道路工程 BIM 与 3DGIS 集成的基本要求.3 7 模型创建.3 基本要求.3 模型内容.4 8 语义匹配.4 基本要求.4 对象关系映射.5 纹理关系映射.5 模型属性映射.5 9 空间集成.5 基本要求.5 模型解析.6 坐标转换.6 几何数据转换.6 拓扑关系转换.7 10 集成应用.7 基本要求.7 系统需求.7 系统维护.7 11 追溯记录.7 附录 A（规范性）模型几何要素映射表.8 附录 B（规范性）模型拓扑元素映射表.10 图 1 城市道路工程建筑信息模型与三维地理信息系统集成技术流程图.3 表 1 模型单元的分级.3 表 2 模型精细度基本等级划分.4 表 A.1 模型几何要素映射表.8 表 B.1 模型拓扑元素映射表.10 DB 1301/T 4992024 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由石家庄市交通运输局提出。本文件起草单位：石家庄市交通设计咨询集团有限公司、石家庄铁道大学、河北物图科技有限公司、石家庄桑诺科技有限公司。本文件主要起草人：张文胜、程海维、王丙占、包晓梅、刘世伟、姚琳、柯昊辰、张金锋、温少芳、宋宁、于雪涛、付凯之、赵翔、刘源、纪强、段钊宁、王鹏、胡军、郭栋、刘玮、霍介进、程佳、王宁晨、张志昊、赵丽萍、郝哠哠。DB 1301/T 4992024 1 城市道路工程建筑信息模型与三维地理 信息系统集成技术规程 1 范围 本文件确立了城市道路工程建筑信息模型与三维地理信息系统集成的总体框架、业务流程，规定了集成步骤及要求，描述了各环节追溯记录。本文件适用于城市道路工程设计、建造、运营和管理等领域。2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 17941 数字测绘成果质量要求 GB/T 51212 建筑信息模型应用统一标准 GB/T 51301 建筑信息模型设计交付标准 CJJ 37 城市道路工程设计规范(2016版)CJJ/T 100 城市基础地理信息系统技术标准 CJJ 152 城市道路交叉口设计规程 CJJ 193 城市道路路线设计规范 JTG/T 2420 公路工程信息模型应用统一标准 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。建筑信息模型 building information modeling 在城市道路建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。来源：GB/T 512122016,2.1,有修改 模型单元 model unit 承载工程对象几何信息和属性信息的集合，是工程对象的数字化表述，也是信息录入和管理的基本操作单位。来源：GB/T 513012018,2.0.8,有修改 三维地理信息系统 three-dimensional geographic information system 利用计算机和地理信息技术，实现对城市各种空间、非空间数据的输入、存贮、查询、检索、处理、分析、显示、更新和提供应用，并以处理城市道路工程各种空间实体及其关系为主的系统。DB 1301/T 4992024 2 模型精细度 level of model definition 建筑信息模型中所容纳的模型单元丰富程度的衡量指标。来源：GB/T 513012018,2.0.11 扫掠实体 swept solid 将对象之间相交的位置定义为交叉段，然后沿某一方向拉伸交叉段对象，得到的特定长度几何形状实体。几何构造实体 constructive solid geometry 通过对象之间的布尔运算得到的几何对象。纹理 texture 经过正射纠正和统一匀光处理的用于表示物体色调、饱和度、明度等特征的影像。语义信息 semantic information 对模型对象的意义、属性、分类的描述。4 缩略语 BIM：建筑信息模型（building information modeling）BRep：边界表示（boundary representation）CSG：几何构造实体（constructive solid geometry）DEM：数字高程模型（digital elevation model）DOM：数字正射影像（digital orthophoto map）GIS：地理信息系统（geographic information system）LOD：细节层次（level of detail）SOA：面向服务的架构（service-oriented architecture）5 技术流程图 城市道路工程建筑信息模型与三维地理信息系统集成技术流程图如图1所示。DB 1301/T 4992024 3 开始模型创建（见7）语义匹配（见8）空间集成（见9）集成应用（见10）结束 图1 城市道路工程建筑信息模型与三维地理信息系统集成技术流程图 6 城市道路工程 BIM 与 3DGIS 集成的基本要求 BIM 所包含的信息应符合城市道路工程项目的使用需求，内容应与工程性质、阶段、目的相适应。BIM 模型的创建、使用和管理应遵循 GB/T 51212 和 JTG/T 2420 的要求。BIM 与 3DGIS 系统集成的技术指标、成果形式、数据库结构、服务方式等应满足城市道路工程信息实际管理和应用的需求。BIM 与 3DGIS 系统的集成过程中应保证所输入数据的准确性和完整性。未包含在本文件中的 BIM 与 3DGIS 系统之间映射关系，可以根据实际情况进行拓展处理，但不应与本文件规定相冲突。7 模型创建 基本要求 7.1.1 BIM 建模内容应符合道路设计相关规范的要求，包括 CJJ 37、CJJ 152、CJJ 193 等规范。7.1.2 BIM 模型应由模型单元分级创建组合而成，可嵌套设置。模型单元的分级应符合表 1 的规定。表1 模型单元的分级 模型单元 说明 项目级模型单元 承担工程项目、子项目、阶段、专业的信息 功能级模型单元 承担分部、单体的信息 构件级模型单元 承担分项、构配件、产品的信息 零件级模型单元 承担组成零件、安装零件的信息 7.1.3 BIM 模型包含的最小模型单元应由模型精细度等级衡量，模型精细度基本等级划分应符合表 2的规定。根据工程项目的需求，可在基本等级之间扩充模型精细度等级。DB 1301/T 4992024 4 表2 模型精细度基本等级划分 等级 代号 包含的最小模型单元 1.0级模型精细度 LOD1.0 项目级模型单元 2.0级模型精细度 LOD2.0 功能级模型单元 3.0级模型精细度 LOD3.0 构件级模型单元 4.0级模型精细度 LOD4.0 零件级模型单元 7.1.4 模型单元创建应符合下列要求：a)模型单元和属性信息应按照 JTG/T 2420 统一分类、命名和编码；b)模型单元宜应用于城市道路工程项目全生命周期，也可根据实际情况只应用于特定阶段的某些环节或任务；c)模型单元及其属性信息的创建及修改过程中应保证其准确性和唯一性；d)模型单元与 3DGIS 系统集成内容应符合空间转换和语义映射关系的要求；e)模型单元与 3DGIS 系统的集成应用扩展应与原有模型的架构协调一致；f)特殊模型单元在与 3DGIS 系统集成过程中如存在本标准未涉及内容，在不违反本标准规定前提下可根据实情自行扩展处理。7.1.5 地形模型的制作应符合下列规定：a)地形模型应简洁、完整地表达城市地表起伏形态特征，便于快速、清晰地判断城市的地形特征和方位；b)地形模型制作前，应根据需要合理确定几何模型表达的精度要求及纹理的分辨率、尺寸；c)地形模型的边界线必须为闭合多边形；d)地形模型的几何精度应符合 GB/T 17941 中关于相应 DEM 格网精度和应用需求的规定；e)地形模型的纹理分辨率应符合 CJJ/T 100 中关于相应 DOM 分辨率和应用需求的规定；f)相邻建模单元的地形模型应平滑衔接，不得出现重叠和漏缝；g)地形模型应完整覆盖整个建模区域。模型内容 7.2.1 项目模型应由信息模型和地形模型组成。7.2.2 信息模型应满足包括土建工程、路面工程、交通安全设施、绿化、机电工程等工程的建设需求。7.2.3 土建工程应包括路基、涵洞、桥梁等内容；路面工程应包括路面基层、面层、路基、路面排水系统等内容；交通安全设施工程应包括标志、标线、防护栏、防眩设施、隔离栅等内容；绿化工程应包括中分带绿化、路侧绿化、场区绿化等内容；机电工程包括监控、交通信号设备、通讯、配电、照明等内容。7.2.4 地形模型应包括地表、自然地物和人工地物等内容。8 语义匹配 基本要求 8.1.1 语义匹配应包含：对象关系映射、纹理关系映射、模型属性映射三个部分。8.1.2 语义映射应从信息交换层中的实体信息映射开始，按需选取一对一映射，一对多映射，或间接映射的方式。语义映射的一般形式化表达如公式(1)所示：()=(1)DB 1301/T 4992024 5 式中：语义映射关系；S 模式S中的一个元素；t 模式T中的一个元素。8.1.3 语义映射应避免匹配前后的语义矛盾，保证模型信息的完整性、正确性和一致性。8.1.4 语义映射应以对象为单位，每个对象类属于唯一的要素类别。8.1.5 语义映射前应对原始的 BIM 模型数据进行过滤，剔除不具备建筑实体间几何关系的语义信息。8.1.6 当本文件规定的 BIM 与 3DGIS 的语义匹配规则无法满足应用需要时，可在本文件基础上对规则进行扩展。对象关系映射 8.2.1 BIM 模型应包含五个基本关系类型，分别是：分配、关联、分解、定义、连通性。8.2.2 3DGIS 应包含十二个空间关系类型，分别是：相离、相等、相接、相交、包含于、包含、交叠、覆盖、被覆盖、进入、穿越、被穿越。8.2.3 BIM 与 3DGIS 在集成过程中应在 3DGIS 中正确描述和识别空间中点、线和面的关系和特征。8.2.4 BIM 与 3DGIS 集成应保持模型间的对象关系，对于集成目标体系中未定义，且无近似对应的对象关系，则需要进行拓展；对于在目标体系应用中无法体现的关系要素，可不集成。纹理关系映射 8.3.1 BIM 向 3DGIS 集成过程中，应从 BIM 材质库提取对应的纹理图片，并建立图片与构件对象的映射关系。8.3.2 3DGIS 向 BIM 集成过程中，应补充模型纹理对应的材质信息，并与 BIM 材质库中的材质进行匹配或更新材质库。模型属性映射 8.4.1 BIM 与 3DGIS 集成时，应对交换后的模型对象统一编号，要求编号具有唯一性。8.4.2 BIM 与 3DGIS 属性信息交换宜借助各自模型框架中定义的属性扩展机制来扩展定义交换属性。交换集成过程中 3DGIS 模型属性不满足 BIM 属性要求时，应进行属性拓展。8.4.3 BIM 建模可基于属性扩展机制对模型对象属性进行扩展，属性定义信息应包括:名称（字符串，定义属性的语义信息)，描述（解释属性的信息文本)，复杂属性的部分（引用包含属性的属性列）。8.4.4 3DGIS 模型建模的属性拓展机制包括：a)根据声明属性的名称、数据类型和属性值为 BIM 对象添加属性；b)根据拓展或增加数据模型，添加新属性和定义新的要素类型。8.4.5 属性映射应保证数据类型匹配，交换过程无数据损失。9 空间集成 基本要求 9.1.1 空间表达集成内容应包含模型解析、空间参考、几何表达方式和拓扑关系。9.1.2 BIM 表达方法可采用扫掠实体或几何构造实体实现。9.1.3 3DGIS 模型建模采用的几何元素应包括：点、线、面和体。模型表达方法可采用 BRep、几何构造实体、扫掠实体实现。9.1.4 BIM 与 3DGIS 空间集成应包括模型解析、坐标交换、几何数据转换、拓扑关系转换。DB 1301/T 4992024 6 模型解析 BIM模型解析应按照以下过程进行：a)按照不同类型对 BIM 模型进行分类；b)对分类完成的 BIM 模型进行解析，分解成最小模型单元；c)对最小模型单元的几何信息进行遍历，将结果保存到格式文件中，并以元素 ID 为文件名。坐标转换 9.3.1 BIM 模型坐标应为真实工程坐标。一些分区模型、构件模型未采用真实工程坐标时，应采用原点(0，0，0)作为特征点。9.3.2 城市道路三维模型建模的坐标系应采用 2000 国家大地坐标系或石家庄地方坐标系。9.3.3 BIM 与 3DGIS 集成应通过坐标转换来计算各个 BIM 模型在 GIS 坐标系中的空间位置，坐标转换如公式(2)所示。=+(2)式中：空间点在全局地理坐标系中的坐标；空间点在局部坐标系中的坐标；两个坐标系之间的尺度缩放因子；局部坐标系相对全局地理坐标系的位移矩阵；局部坐标系相对全局地理坐标系的旋转矩阵，如公式(3)所示。=+(3)几何数据转换 9.4.1 BIM 中表达几何信息的资源应包括几何要素和几何模型，其中几何要素是用于形成产品模型的形状或几何的表达；几何模型表达了产品模型的形状或几何外形。9.4.2 BIM 与 3DGIS 模型几何要素映射关系应符合附录 A 的规定。9.4.3 几何转换时应保证几何要素映射关系的正确性。9.4.4 BIM 向 3DGIS 模型转换应执行离散化操作，即将参数化模型转换为由三角网或规则格网等构成的三维模型。9.4.5 3DGIS 模型向 BIM 转换应执行参数化拟合操作，即根据模型的几何特征计算拟合参数，生成参数化的构件表达模型。DB 1301/T 4992024 7 拓扑关系转换 9.5.1 BIM 建模拓扑元素表达内容应包括基本的拓扑实体定义、形成拓扑结构的基本实体集合、拓扑实体的方向。9.5.2 3DGIS 模型拓扑对象元素应包括:节点、边、拓扑曲线、面、拓扑表面、拓扑体、拓扑实体、拓扑复合体等。9.5.3 BIM 与 3DGIS 拓扑实体要素映射应符合附录 B 的规定。10 集成应用 基本要求 10.1.1 3DGIS 系统技术架构应采用 SOA 技术架构来实现系统的整合及新应用的扩展，采用数据模型来完成数据库的建立和数据的存储，采用信息模型来建立应用与数据之间的连接。10.1.2 集成过程应保证数据的正确性、完整性、拓扑一致性、数据拼接合理性及数据空间位置关系保持协调一致。系统需求 10.2.1 集成系统应预留与企业生产监控系统的接口，具备与多渠道信息系统的集成对接能力，能够三维可视化承载和呈现生产数据。10.2.2 集成系统应支持对大屏幕、PC 端、移动端等不同类型终端的接入和显示。10.2.3 集成系统应具有内容综合、形式统一的空间数据库，统一采集、存贮和管理二三维地理信息及城市道路工程三维模型。系统维护 应制定系统运行维护管理制度，配备系统管理人员，定期分析应用系统日志、数据库日志和业务操作日志等系统运行日志。11 追溯记录 在执行第7章、第8章、第9章、第10章所规定的各个阶段的程序指示过程中，记录并保存以下内容：a)执行各阶段程序指示的人员姓名；b)记录 BIM 和 3DGIS 模型创建过程中的地理信息、设计信息和构建信息；c)记录 BIM 与 3DGIS 集成的语义匹配各个过程的方法；d)记录 BIM 与 3DGIS 集成的空间集成各个过程的方法；e)记录 BIM 与 3DGIS 集成应用中的应用系统日志、数据库日志和业务操作日志等系统运行日志；f)其他。DB 1301/T 4992024 8 A A 附录A （规范性）模型几何要素映射表 表A.1规定了文件中BIM与3DGIS模型几何要素的映射关系。表A.1 模型几何要素映射表 BIM几何元素 3DGIS模型几何元素 点 点 多点 笛卡尔点 直线 线串 折线 曲线 曲线 多曲线 有向曲线 圆锥曲线 圆 椭圆 有界曲线 裁剪曲线 二维偏置曲线 3D偏置曲线 复合曲线 复合曲线 复合曲线段 2D复合曲线 曲面 多边形 表面 多表面 有向表面 复合表面 三角网面 基本曲面 平面 扫掠曲面 线性拉伸曲面 旋转曲面 有界曲面 矩形剪裁曲面 实体模型 实体 复合实体 流形实体的BRep 小曲面BRep CSG实体 布尔结果 扫掠实体 拉伸面实体 回转面实体 半空间实体 DB 1301/T 4992024 9 表A.1(续)BIM几何元素 3DGIS模型几何元素 箱型半空间 实体 复合实体 箱域 脊线 基于面的表面模型 DB 1301/T 4992024 10 B B 附录B（规范性）模型拓扑元素映射表 表B.1规定了文件中BIM与3DGIS拓扑实体要素的映射关系。表B.1 模型拓扑元素映射表 BIM拓扑元素（集合）3DGIS模型拓扑元素 顶点 节点 边 边 边曲线 有向边 路径 拓扑曲线 环 多边环 连通边界 面边界 面的外边界 面 面 面曲面 开壳 拓扑表面 封闭壳 拓扑体 拓扑实体 拓扑复合体