总３６９期 ２０１５年第２７期（９ｆ］下） 交通世界·运输车辆 基于ＢＩＭ＋ＧＩＳ技术的铁路桥梁工程管理 应用研究 刘延宏 （中国铁路总公司工程管理中心，北京１００８４４） 摘要：分析了ＢＩＭ技术ｆｆ＇￣ＧＩＳ技术的各自特点，研究认为ＢＩＭ与ＧＩｓ的结合可以实现铁路桥梁建设的信息化，同时推 进铁路工程管理水平的提升。ＢＩＭ与ＧＩＳ技术的结合，采用Ｂ／Ｓ与ｃ／ｓ＞￣结合的系统架构，解决了基于“ＢＩＭ＋ＧＩＳ” 平台的服务端工程项目的管控。分析了实施“ＢＩＭ＋ＧＩＳ”进行铁路桥梁建设的整体信息化实施效果，最后给出了 “ＢＩＭ＋ＧＩＳ”技术在铁路桥梁建设应用的建议。 关键词：ＢＩＭ技术；ＧＩＳ技术；铁路桥梁 中图分类号：［Ｕ２４］ 文献标识码：Ｂ ０引言 中国铁路建设发展从２１世纪起开始加速，中国铁路 桥梁建设也在同期快速发展。铁路桥梁设计需要为高速 列车提供安全平坦坚实的基础，为桥上线路运行平缓舒 适提供保障。桥梁建设属于复杂构筑物建造，需要加强 建筑施工安全质量的管理。依托建筑信息模型ＢＩＭ可以 提高桥梁建设质量、加快施工进度，保证施工安全，完 善铁路桥梁智能化建设。通过ＢＩＭ技术辅助铁路工程管 理进行桥梁实体的成本、进度和质量的管理。通过ＧＩＳ 示，在施工前召集业主、施工、设计等相关单位进行 三维交底，明确施工步骤与分工，对于易出现问题的 节点加以着重说明，设置施工预案，从而保证施工的 顺利进行。 ＢＩＭ的三维数据可以提供各个结构的几何信息，高 精度的可算性，使得ＢＩＭ模型为构筑物的工程量高速直 接运算提供可能。 １．２ ＧＩＳ技术的特点 ＧＩＳ技术作为重要的空间信息系统，可以集成地图 视觉效果与地理信息的分析，对地理分布数据进行一系 列的数字化统计管理和处理。在空间管理上已发展成 熟，可以进行建设工程的统筹管控［ＩＪ。 ＧＩＳ可以描述地表、地下和大气的二维和三维效 果，补充工程全线路的地质分析、淹没分析、日照分析 等构筑物外部空间分析。 ＧＩＳ目前标准化和数字化程度高，比较成熟。可以 技术进行铁路工程全线路的项目统筹，综合规划和制定 铁路工程各阶段的科学决策。因此，ＢＩＭ和ＧＩＳ的融合有 利于铁路桥梁工程建设的管控，是未来铁路桥梁工程的 发展方向。 １铁路桥梁工程中ＢＩＭ￣ＤＧＩＳ的应用 １．１ ＢＩＭ技术的特点 ＢＩＭ模型的三维数据集成方式，可以使建筑信息以 模型形式呈现，所有数据联动处理。直观的３Ｄ可视化效 果，相对于２Ｄ的平面地图，更容易展现管控信息。特别 进行图形数据的输入和输出，便于进行社会经济、自然 资源环境等要素问的相关性分析。因此，ＧＩＳ可以辅助 ＢＩＭ模型搭建周边地理环境的大场景，提高ＢＩＭ模型的 建筑性能信息完备性。 １．３ ＢＩＭ＋ＧＩＳ的技术结合 是桥梁等异形构筑物，需要通过ＢＩＭ模型了解结构的构 造角度、建筑材料，以便于控制桥梁结构的合理受力， 保证构筑物稳定。 ＢＩＭ技术在地理位置精确、空间地理信息分析和构 筑物周边环境整体展示上，都有极大的缺陷。而三维 ＧＩＳ可以完成构筑物的地理位置定位和其空间分析，更 能完善大场景展示，确保信息的完整性，使得浏览信息 更全面。 ＢＩＭ模型具备碰撞检查的功能，碰撞检查可以发现 构件之间的冲突，降低重复修改，工程返工以及成本超 支的风险。 ＢＩＭ关键节点施工模拟可以对桥梁工程施工过程进 行模拟。桥梁工程多采用大型预制构件的吊装，稍有失 误，容易造成返工。采用ＢＩＭ技术，对施工组织设计中 三维ＧＩＳ对构筑物本身的模型精度不够，无法实现 建筑单体内部的碰撞和工程量分析冈。而ＢＩＭ模型是桥梁 构筑物三维空间信息和建筑性能的集成，有助于桥梁建 关键的节点，难于施工部分，通过ＢＩＭ模型进行三维展 收稿日期：２０１５—０７—０３ 作者简介：刘延宏（１９７３一），男，高级工程师，硕士，研究方向为项目管理。 ３０ 设全寿命期内的信息传递、信息共享、和协同工作等特 点。有利于做桥梁构筑物内的各专业碰撞，进行工程量 计算等。 因此，ＢＩＭ与ＧＩＳ均存在优势与不足，将ＢＩＭ和ＧＩＳ 的进行优势互补，融合ＢＩＭ技术和ＧＩＳ技术进行铁路工程 建设。ＢＩＭ主要用于构筑物内部信息的分析和管理，对 后期运维和资产管理提供基本的模型和信息资料。ＧＩＳ 主要用于管理区域空间，分析空间地理信息数据。通过 Ｂ／Ｓ模式，以服务器端满足管理者对工程的远程控制。 ２铁路桥梁建设中ＢＩＭ与ＧＩＳ结合要点 ２．１模型轻量化 由于ＢＩＭ模型的信息数据量大，因此在离散化的过 程占据内存极大，特别是在ＧＩＳ平台上展现ＢＩＭ模型。因 此，为加速ＢＩＭ模型的加载，缩短缓存时间，ＢＩＭ模型 的轻量化是解决ＢＩＭ与ＧＩＳ在结合过程的关键问题之一。 铁路桥梁建设的对象具有特殊性、复杂性、异面多等特 点，所以，桥梁的ＢＩＭ模型轻量化十分必要 ］。 ２．２地理环境的搭建 铁路桥梁设计，对地理环境有很强的依附性，施工 管理必须了解地质环境信息。设计施工过程中，需要通 过ＧＩＳ分析建筑位置周围的地形，并要求利用ＧＩＳ将采集 的地理信息与ＢＩＭ模型进行无缝拼接和集成。考虑地理 环境对桥梁建设结构的影响，利用ＧＩＳ分析周边地理环 境是桥梁建设的基础。 ２．３编码与数据格式的标准与传递 ＢＩＭ模型的编码与数据格式的标准化是ＢＩＭ与ＧＩＳ 共生的基础［４］。ＢＩＭ模型在ＧＩＳ系统中三维可视化综合表 达，要将模型的所有信息进行无缺失转换与传递。因此 确定ＢＩＭ模型编码与数据格式的标准，是将ＢＩＭ模型信 息与ＧＩＳ互通的重点之一。 ２．４ ＢＩＭ＋ＧＩＳ的面向服务架构 ＢＩＭ＋ＧＩＳ的模型搭接完成后，采用Ｂ／Ｓ、与Ｃ／Ｓ相结 合的系统架构，将模型及信息推送到管理者的桌面，同 时，通过ｗｅｂ Ｓｅｒｖｉｃｅ接口将ＢＩＭ＋ＧＩＳ的平台与现有工程 管理平台进行集成，从而使各级管理者能够远程了解工 程项目进展，满足工程信息化需要。 ３铁路桥梁建设中ＢＩＭ＋ＧＩＳ的应用分析 ３．１ ＢＩＭ＋ＧＩＳ技术框架 桥梁展示以ＢＩＭ与ＧＩＳ相结合为技术手段，采用ＢＩＭ 进行大桥、临建的模型信息分析，运用ＧＩＳ进行地理环 境的信息分析，并实现桥梁位置的定位。模型搭接后， 采用Ｂ／Ｓ的网络架构方式，将模型信息以及基于模型的 管理信息系统功能，通过网络满足管理者远程查看的愿 望。如图１所示。 ３．２模型转换轻量化处理 ＢＩＭ模型的具体建模过程，采用两种建模方式：分 智能交通 ｜ＮＴＥＬＬ｜ＧＥＮＴ ＴＲＡＮＳＰ０ＲＴ Ｅ 臣 Ｅ ［ ［ ［ 图１：ＧＩＳ＋ＢＩＭ技术构架图 结构建模和延伸建模。整个过程要求确定模型的单位精 度、统一建筑坐标，并设置唯一模型中心点。ＢＩＭ模型 优化进行去除冗余面处理，提高导出效率并降低模型导 出误差的几率。对模型表面进行贴图处理，并考虑贴图 像素在建筑透空处理效果，提高建筑属性信息的可视化 效果。此外，在建模过程出现的重叠面、漏空和交叉， 需要进行模型修护处理，提高模型各面间的紧密程度和 准确率。简化模型内容，并保证模型精度。 ３．３地理环境信息搭建 地理环境信息通过ＧＩＳ技术实现，利用ＧＩＳ的遥感 影像数据，获得地理环境并转换成模型坐标，具体采用 ＷＧＳ８４的坐标系。并利用ＤＥＭ数据，获得高程节点。通 过坐标系和高程结合的ＧＩＳ三维定位，制作桥梁模型周 围地形数据。 ３．４数据集成共享 数据集成共享过程，包括ＢＩＭ模型的集成和ＧＩＳ平 台的集成，并将结合的模型进行协同管理。在铁路勘 探设计施工整个过程中，参与方众多，专业活动大多 各自开展。采用ＢＩＭ＋ＧＩＳ的集成平台，在ＩＦＣ数据存储 标准和ＩＳＯ／ＴＣ２１１接口规范的支撑下，通过Ｗｅｂ ｓｅｒｖｉｃｅ （ＸＭＬ）接口将空间数据和地理信息数据进行结合。 ＢＩＭ模型储存几何信息与非几何信息，为各专业在建筑 内的集成提供服务。而ＧＩＳ支持地理信息的数据管理、 集成、共享服务和空间分析，为协同设计提供支持。 基于ＢＩＭ＋ＧＩＳ的桥梁工程管理平台，将模型共 享到服务器端，满足管理者远程管理工程的愿望。 ＢＩＭ＋ＧＩＳ的Ｗｅｂ ｓｅｒｖｉｃｅ服务，是将两技术结合的模型 共同发布，免去了分别调用模型信息出现错漏、不匹配 的缺点。铁路桥梁工程，需要监控其他重点辅助活动， 如实验室的检验结果，拌合站的材料配比率等，在工程 管理系统平台中，与ＢＩＭ＋ＧＩＳ模型关联。因此，基于 ＢＩＭ＋ＧＩＳ平台上的工程管理系统，可以实现工程管理任 务的集成共享。 ３１
