BIM GIS辅助市政管网迁改.pdf

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 61 BIM+GIS 辅助市政管网迁改 高 扬 黄 灿 中交武汉智行国际工程咨询有限公司，湖北 武汉 430000 摘要：摘要：随着城市的发展与更新，为提升城市的整体规划效果，市政管网的迁改已成为更新优化过程中的关键任务。然而，目前市政管网涉及专业较多、数据不完整给管网迁改带来了巨大挑战。本研究借助建筑信息模型（BIM)和地理信息模型（GIS）技术，探索了一种更高效、精确和安全的管网迁改流程。该流程显著提高了管网规划和实施的效率和质量，降低施工风险，并促进了多方协同工作和决策。关键词：关键词：市政管网；迁改；建筑信息模型；地理信息模型 中图分类号：中图分类号：TU99 0 引言 市政管网构成了城市基础设施的骨架，它是城市正常运转和居民生活的基础设施网络。市政管网主要包括供水系统、排水系统、供气系统、供电系统、通讯系统，这些系统相互交织形成复杂而庞大的管网网络，支撑着城市的现代化过程。管网迁改涉及部门多专业多，包括设计、施工、运行和管理等方面，需要协调和整合各种资源和专业知识。同时管网迁改的施工需要考虑到周围环境的因素，如周围建筑物、地下管线、交通等，需要进行综合分析和评估，确保施工安全和效果。目前传统的市政管网迁改往往缺乏综合规划，各个部门和项目往往独立进行，导致资源的浪费和决策的不协调。传统流程中，往往缺乏全面准确的管网数据，导致规划和设计的依据不足，容易造成施工过程中的问题和延误。由于缺乏高效的数据协作平台，往往会导致施工中出现冲突和漏洞，增加了迁改的难度和风险。传统的市政管网迁改流程存在诸多弊端，影响了迁改的效率和质量。为了克服这些问题，引入 BIM+GIS 等先进技术，可以提高数据的准确性和完整性，增强规划与实施的联系，优化迁改方案，降低成本和风险，提高管网迁改的整体效率和质量。1 管网迁改传统流程及问题 进行市政管网迁改前，需要进行详细的调研和评估工作。包括对现有管网的状态进行评估，包括管道的材质、年限、运行状况等。同时获取迁改区域的地理数据和地形数据，以便进行设计和分析。整理和清理收集到的管网数据，确保数据的准确性和一致性。将数据转换为 CAD 格式，以便在 CAD 软件中进行处理和分析。在 CAD 软件中绘制现有管网的平面图和剖面图。利用 CAD 工具绘制管道的几何形状和属性信息，并进行标注和符号化。图纸绘制完成后，利用 CAD 软件进行空间分析，包括确定管道的相对位置、计算管道的坡度和长度等。通过空间分析，检测是否存在冲突和问题。方案确定及被批准后，即可进行市政管网的实际迁移工作，包括拆除现有管网、安装新管道、连接管道、测试管道等。确保按照设计图纸和规划方案进行施工，保证施工质量和安全性。尽管CAD在市政管网迁改中具有重要的辅助作用，但也存在一些不足之处，CAD 主要用于二维平面设计，缺乏强大的空间分析功能。在复杂的地形和三维环境中，难以准确模拟管道的实际运行情况和与其他地下设施的冲突。数据整合问题突出，市政管网迁改涉及大量数据，包括管道属性、地理信息、环境因素等。在传统 CAD 中，数据整合和管理较为繁琐，容易出现数据不一致或重复录入的问题。市政管网迁改是复杂的多学科协作过程，涉及多个部门和团队。传统 CAD软件往往缺乏有效的协作平台，难以实现实时协同和信息共享。CAD 主要用于绘图和设计，缺乏综合决策和优化功能。在市政管网迁改中，综合考虑各种因素进行决策至关重要，而传统 CAD 无法提供全面的决策支持。传统 CAD 软件也无法实时监测施工进度和数据变化，并及时反馈给相关人员，导致可能的延误和问题无法及时发现和解决。尽管 CAD 在市政管网迁改中有诸多优势，但也存在一些不足之处，特别是在处理复中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 62 杂的空间分析和综合决策等方面。为了更好地应对市政管网迁改的挑战，引入 BIM+GIS 等先进技术，能够弥补 CAD 的不足，提高管网迁改的效率和质量。2 BIM+GIS 技术 BIM（Building Information Modeling）技术是一种用于建筑、基础设施和工程项目的三维建模和信息管理技术。它在项目的整个生命周期内集成了各种信息，包括几何数据、属性信息、时间数据和成本数据等，为项目团队提供了更全面、准确和协调的信息，以支持决策和管理。BIM 技术是基于三维建模的，可以在数字环境中创建建筑和基础设施的精确三维模型。这些模型包含了建筑元素的几何形状、尺寸和位置，使得设计和规划更直观、更易于理解。BIM 不仅包含三维几何数据，还包含属性信息和其他维度的数据，如材料、造价、施工进度等。这使得 BIM 模型成为一个多维度的信息库，方便不同阶段和角色的人员进行数据分析和决策。BIM 技术也支持实时协作和信息共享。不同团队的成员可以同时在同一个 BIM 模型上进行编辑和查看，确保数据的一致性和及时的信息更新。GIS（Geographic Information System）技术是一种用于收集、存储、分析、管理和展示地理空间数据的技术系统。它结合了地理学、地图学、地理信息科学和计算机科学等多个领域的知识和技术。GIS 技术的核心是处理地理空间数据，包括地理位置、坐标、地貌、地形、气候、土地利用等信息。这些数据用于描述地球表面的空间特征和属性。GIS 技术可以整合来自不同来源、不同格式的地理数据。这包括遥感数据、地理调查数据、GPS 轨迹数据、人口统计数据等。整合这些数据使得分析更全面、综合。GIS 技术具有强大的空间数据分析能力。它可以对地理数据进行统计、计算、查询、空间关联、空间插值、缓冲区分析等操作，从中挖掘出地理现象和规律。将 BIM 与 GIS 两种技术相结合，以更全面、准确、高效地管理和分析建筑信息和地理信息。BIM 用于建筑、基础设施和工程项目的三维建模和信息管理，而 GIS则用于地理空间数据的收集、存储、分析和可视化。将这两种技术结合起来，可以在空间和属性维度上进行更深入的分析和决策，为各类项目提供更优化的解决方案。BIM+GIS 技术可以将建筑和基础设施的三维模型与地理空间数据结合，实现空间数据和属性数据的无缝整合，从而实现更全面的信息管理。结合 GIS 的空间分析功能，BIM+GIS 技术可以进行更精确的空间冲突检测，例如建筑物与管线、道路等地理空间上的冲突，帮助避免设计和施工过程中的问题。地理信息可视化：借助 GIS 的地图可视化能力，BIM+GIS 技术可以将建筑和基础设施的信息在地图上展示，使得项目信息更易于理解和分享。BIM+GIS 技术的应用使得建筑和基础设施项目管理更加高效、精确和全面。它提供了更多维度的数据分析和决策支持，帮助项目团队在规划、设计、施工和运营阶段取得更好的效果，并为未来的可持续发展提供了强大的工具。近年来，随着 BIM 技术和 GIS 技术在各自领域快速发展，BIM 与 GIS 深度集成以发挥各自优势，拓展应用领域已经成为一种趋势，包括城市景观规划、城市交通分析、市政管网管理等。基于三维技术的市政管线管理平台和相关技术研发，国内外目前已经进行了大量基础性研究工作。有研究人员针对三维管线的二三位一体化显示、联动分析展开研究1-2。广州地铁集团等公司进行了 BIM 和 GIS 在市政管线设计中的应用实践探索工作，从数据收集入库、三维平台选型和功能模块设计展开了研究3-4。Kevin Yu5等人针对地下管线建立了一套基于 IFC 标准的运维管理平台。市政项目建设环境非常复杂，地下环境受错综复杂的地下管线等设施的制约，管线迁改施工过程又受到工期、安全、质量、资金等方面的影响较大。BIM+GIS 技术可以将管网数据与环境数据相结合，进行环境影响评估，帮助评估迁改方案对环境的潜在影响，以便采取适当的措施进行环境保护。该技术同时支持管网迁改相关各方之间的数据共享和协作。不同部门和团队可以共享管网数据和地理空间数据，实现跨部门的协同工作，提高项目的整体管理水平。在数据管理维护方面，BIM+GIS 技术可以为管网迁改项目提供全生命周期的数据管理和维护。在项目完成后，可以将迁改后的管网数据整合到 GIS 系统中。3 管网迁改优化 3.1 采集流程 利用先进数字化手段获取管网现状。激光扫描和点云技术可以实现对地下管网的高精度三维扫描和建模。这些技术能够非侵入性地获取地下管网的几何信息，为勘探工作提供准确的数据基础。在管线迁改的中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 63 过程中，现场工作人员可通过提前开发的移动终端 APP 或小程序将地勘数据和原始数据手动/自动输入平台，同时利用 GPS 定位可实时自动导入地理坐标。实现管网数据的数字化采集。3.2 实施应用 使用 BIM 软件（如 Revit 或 Civil 3D 等），创建一个新的 BIM 项目，并设置合适的单位和坐标系。根据现状数据，创建管道族，即管道的三维模型。在 BIM软件中，可以设置管道的几何形状、尺寸、材质等属性。利用参数化族根据管道的位置和走向进行管网现状模型快速生成，同时为每条管道添加属性，包括管道的材质、直径、流向等信息。这些属性将与管道的三维模型关联起来，形成管道的信息模型。将 BIM 导入至 GIS 中进行数据整合，实现管网数据与地理空间数据的关联。在 BIM+GIS 平台上进行空间冲突检测，发现管道与其他地下设施、道路等可能存在的冲突。同时在BIM+GIS 平台上创建不同的管网迁改方案，根据需要调整管道路径、尺寸等。可以使用 BIM 软件的复制、移动、旋转等功能来调整管道的位置和连接方式。在施工阶段利用 BIM+GIS 进行管网迁改进度监测与成本管理，利用计划进度与填报的实际进度对比，实现进度跟踪与纠偏。4 结论 BIM+GIS 技术的结合为市政管网迁改带来了许多积极影响，显著提升了管网迁改的效率、质量和可持续性。本结论将重点总结 BIM+GIS 技术在市政管网迁改方面的积极影响，并提出未来发展的趋势。首先，BIM+GIS 技术的应用优化了管网迁改的规划和设计阶段。通过将管网数据与地理空间数据整合，实现管道的精确定位和三维建模，有效避免了设计方案与其他地下设施或地形的冲突。同时，BIM+GIS 技术能够模拟和优化不同方案，帮助选择最佳方案，减少方案调整和资源浪费，提高迁改的设计质量。其次，BIM+GIS 技术支持了管网迁改的实时监测和施工管理。在施工阶段，利用 BIM+GIS 平台可以实时监测管网迁改的进度和数据变化，及时发现问题，协调施工进程，提高施工效率和质量。这为项目的顺利实施提供了有力的支持。第三，BIM+GIS 技术为环境影响评估和风险管理提供了强大的工具。结合 BIM 和 GIS 技术，可以对迁改方案对周边环境的影响进行全面评估，有效降低项目对环境的不良影响。此外，BIM+GIS 技术可以进行风险评估和预防，预测潜在风险和问题，并采取相应措施进行预防，减少工程风险。第四，BIM+GIS 技术实现了数据共享与协作。不同部门和团队可以共享管网数据和地理空间数据，实现跨部门的协同工作，减少信息不对称和重复录入，提高项目的整体管理水平。在未来，BIM+GIS 技术将继续发展并扩展其在市政管网迁改中的应用。随着技术的不断进步，BIM+GIS 平台的功能将更加强大，能够更好地支持市政管网迁改项目的各个阶段。同时，与人工智能、大数据等新兴技术的结合，将进一步提高管网迁改智能化和自动化水平，实现更高效、可持续的城市更新。参考文献 1张春黎.基于三维 GIS 的地下管线信息管理系统研究与实现D.合肥:安徽大学,2015.2徐伟.基于 BIM 技术的市政给排水管线设计及应用研究J.中华建设,2020(09):118-119.3杜朋卫,周芳玲.BIM+GIS 在市政管线设计中的应用实践J.工程建设与设计,2019(9):183-185.4毛寨汉,李凯彬,卢书桃,甘杰文,王震宇,张凯珊.BIM 在城市地下管线迁改全过程管理中的应用J.城市勘测,2021(01):69-73.5Ciribini A L C,Mastrolembo V S,Paneroni M.Implementation of an interoperable process to optimise design and construction phases of a residential building:A BIM Pilot ProjectJ.Automation in Construction,2016,71(1):62-73.作者简介：作者简介：高扬（1993），男，汉族，湖北武汉人，助理工程师，硕士研究研究生，研究方向为项目管理+BIM 咨询。项目管理或 BIM 或智能建造：黄灿(1992)，男，汉族，湖北武汉人，助理工程师，硕士研究生，研发方向为 GIS 与遥感。