基于BIM+GIS的建设管理平台在施工中的应用

黑旭豪 黄志宏 贺晓钢

摘  要：为解决城市基础设施项目面临施工环境复杂、施工工期紧、管理协调要素多、信息化程度低等问题，文章结合BIM与GIS技术针对建设项目施工管理中存在的问题进行探讨，通过建立BIM+GIS数字化管理系统，结合BIM模型、WebGIS、大数据应用及分析等手段，深入解析施工中存在的管理短板，为该类项目在施工过程中的管理提供数字化、精细化管理的平台和工具。

关键词：BIM;WebGIS;数字化

中图分类号：TP315     文献标识码：A文章编号：2096-4706（2021）14-0136-05

Abstract： In order to solve the problems faced by urban infrastructure projects， such as complex construction environment， tight construction period， many management and coordination elements and low degree of informatization， this paper discusses the problems existing in construction project management combined with Bim and GIS technology， by establishing BIM + GIS digital management system， combined with BIM model， WebGIS， big data application and analysis， deeply analyzes the management weaknesses existing in the construction， and provides digital and fine management platforms and tools for the management of such projects in the construction process.

Keywords： BIM; WebGIS; digitization

0  引  言

城市道路与桥梁建设是城市重要的基础设施建设活动，随着社会经济的不断进步，对城市施工项目管理提出了新的要求。

城市路桥项目施工存在投资大、工期紧、环境复杂、管理要求高等特点，传统的施工管理方式利用的表单、文字等手段对信息的传递效率低、信息孤岛效应严重，已难以适应城市建设项目高标准的管理要求。近年来，随着数字化技术在建设行业不断深入应用，BIM+GIS技术在项目施工中的应用得到飞速发展，成为行业关注的热点，结合数字化管理系统，为项目施工过程控制提供信息化和精细化的管理平台。

本单位承建的某市政道路工程PPP项目分为6个子项，共43条道路、3座钢结构景观大桥、9座钢箱梁小桥，线路总长约45 km。项目具有规模大、类型多、施工面广、工点分散;设计、施工、监理单位多、运维时间长、管理难度大等特点。项目管理存在以下需求：（1）PPP项目全过程质量、进度、安全管控需求;（2）线性工程现场管理人力资源紧缺的需求;（3）项目运维期数据收集的需求。

作为项目管理人员，亟须通过数字化、信息化、智能化手段，解决项目建设过程中传统手段无法实现的管理诉求，实现工程数字化、精细化、智能化管理。

本文结合BIM+GIS技术，利用信息化管理平台解决城市道路桥梁施工管理中的面临的部分难点，推动项目管理方式革新，探索数字化管理系统在此类工程项目施工中的具体应用，为此类项目的高效管理、智慧管理提供新的解决方案。

1  BIM与GIS技术应用现状

1.1  BIM技术

BIM具有可视化、模拟性、优化性、协调性和可出图五大特性，在我国房建行业的发展最为迅速和深入，其利用三维模型的构件级场景实现建设期工程信息共享和管理，为施工的质量、安全、进度等管理提供数据支撑;同时模型与业务数据相互关联打通了工程设计、施工、运维等阶段数据孤岛，提高项目全生命周期的整体效益。

1.2  GIS技术

GIS是一种空间数据处理系统，通过对空间数据的获取、存储、查询、管理和顯示实现空间数据的综合应用，其主要优点包括大场景空间数据展示、多源数据集成展示等，其短板在于对精细化模型支持有限，较难满足建设项目对模型精细化的管理要求。GIS在市政建设等大场景项目中应用居多，道路桥梁方面的应用通常需要与BIM模型配合，GIS与BIM功能互补，二者结合使用即可满足对大小场景的应用需求。

1.3  BIM+GIS在施工中的应用

BIM模型具有精度高、信息全面、协调性好等优势，在单体或点状类项目中应用较好，在大场景或线性项目中不占优势;GIS技术经过长期的应用与发展，对宏观场景、空间数据分析等具有较好的优势。工程上为了弥补二者的短板，充分发挥各自的优势，BIM+GIS的技术方案在道路、桥梁、水利水电等项目中广泛应用，BIM主要负责建筑物内部数据分析和处理，GIS负责项目空间环境数据分析和处理，二者基于同一套数据处理引擎进行项目建设管理，满足路桥等项目建设过程中的数据出传递和协同工作。

2  路桥施工中的BIM+GIS需求分析

进度管理是项目按时完工的核心，利用BIM+GIS的三维进度管理，直观查看项目整体的进度状况;路桥的线性特征为安全质量检查和管理带来诸多不变，利用GIS及BIM模型结构树拆分定位，将关键点精确的在场景中展示出来，减少人员重复往返，结合信息管理系统，进行安全质量检查层层把关，同时安全质量数据可永久留存，让施工安全和质量得到保证。基于BIM+GIS的城市路桥施工管理系统将“安全进度质量”有机的组织起来，为项目施工的顺利进行保驾护航。

3  基于BIM+GIS施工管理平台设计

3.1  平台定位

BIM+GIS数字化管理平台基于B/S架构，将BIM+ GIS引擎进行有机结合，使平台能够兼容多种数据格式、满足对不同模型进行组合及信息修改等多种需求，做到三维平台的轻量化运用和使用要求。

3.2  数据中心

建立BIM+GIS的基础及业务数据中心，结合BIM模型、GIS图层、业务信息的数据特征，利用数模分离技术分别存储模型的几何数据、属性数据以及与业务关联的管理数据，同时将可编辑数据进行结构化存储为数据的计算和管理提供便利。

数据中心结合大数据分析进行建设数据的收集、清洗、分类、存储及分析，项目管理数据在时间上按照规划、设计、施工、运维贯穿项目全生命周期;同时在业务维度上，采集项目建设过程的进度、安全、质量、物资、人员、运行等信息。BIM+GIS数据中心通过对建设的多源异构数据的集成、分发，为项目的精细化管理提供数据支撑。

3.3  平台架构

建设工程项目数字化平台结构如图1所示，首先平台基于B/S架构进行开发，利用统一编码体系将三维图形显示与业务系统进行绑定，形成项目业务三维展示平台，可通过Web端、手机AAP完成数据收集和查看;同时后台通过数据接口服务及工作流引擎服务进行数据库与前端显示数据沟通，从而实现整套系统的数据传递和展示，结合项目施工中的管理需求，建立安全、进度、质量管理等应用场景，实现项目施工管理的信息化和精细化。

4  数字化管理平台的应用

在某市政道路PPP项目建设中，利用BIM+GIS的工程建设数字化管理平台将市政环境数据（GIS图层、倾斜摄影）、施工桥梁BIM模型及施工管理数据进行融合管理，开展了包括施工进度、安全、质量管理在内的多种数字化应用，实现同一平台对多源异构数据的管理和应用。

4.1  质量管理

质量管理深度关联施工业务流程，将BIM模型按照施工最小检验批拆分，通过在线发起的质量三检流程或质量检查流程，利用模型结构树进行质量问题绑定与定位，实现模型、业务、数据的相互关联，并利用大数据统计和分析，通过可视化图表的形式进行数据展示，如图2所示。

通过点击“发起检查”按钮即可进入发起检查，发起检查后在之前预定义好的施工单元结构树上选择需要检测的部位，同时选择检查人和责任人，填写检验批次即可发起三检流程。

检测人员，根据现场情况上传照片，填写检测的结论即可，通过的存档，不通过的会填写不通过的原因，流程自动终止，系统会保留检测记录。

4.2  进度管理

施工进度管理基于BIM模型与施工业务相结合衍生而来，通过模型分解结构与质量三检进度相互关联，通过三检制完成情况自动判断当前部位所处的施工状态，并利用模型状态显示当前的施工进展，如图3所示。

4.3  安全管理

安全管理为引导式安全检查和管理，系统提供市政基础设施工程常用的隐患数据库及项目已识别的风险源库，巡检过程中通过在线发起、处理、复核安全隐患整改流程，实现安全风险的闭环管理;同时安全管理大数据可借助可视化图表进行分析和展示。

4.3.1  隐患基础数据库

进入安全管理界面后，点击隐患基础数据库按钮，进入隐患基础数据库，如图4所示。隐患基础数据库是安全管理的基础数据支撑之一，将市政工程基础隐患进行分类、整理、入库，包括隐患级别、排查内容、整改要求、整改期限等信息，方便安全管理人员进行工程区域的安全检查及整改。

针对每一条隐患数据，可通过操作栏对内容进行修改、删除、停用等操作。通过右上角“新增”按钮，可以添加隐患数据，扩充原有数据库。

根据项目部安全管理人员梳理的各项目重大安全风险源、风险等级、应对措施等，建立工程危险源库，项目管理人员根据危险源库对重大风险源的实施状态进行监控，如发现隐患，快速提出整改措施并随时关注整改落实情况。

4.3.2  安全检查与整改

在检查情况中，点击左侧新增按钮可以新建检查，右侧查看按钮可对现有记录进行查看。发起安全检查后，在弹窗内输入相应的信息后安全检查单即可进入流程。

安全检查流程依次为发起检查-确认检查并发送整改通知-选择具体整改人-填写整改情况-复查。在检查情况页面内，点击右侧查看按钮，可查看当前安全检查情况，如图5所示。

4.4  施工模型浏览

利用BIM+GIS轻量化引擎，可直接在Web端的项目管理平台中查看处理后的BIM模型、环境倾斜摄影数据及GIS图层，系统为施工模型提供缩放、旋转、移动等操作功能，如图6所示。

4.5  文档管理

随着项目逐步开展，项目资料种类和数量也越来越多，为解决资料混乱管理的现状，项目管理平台借助模型结构关联关系，将对应部位尝试的各类资料进行分类存储和管理，可通过系统进行项目资料的在线上传和查看，提高资料管理和使用的效率。如图7所示。

点击左侧“图纸管理”按钮，进入图纸管理界面，中间栏为图纸分类栏，显示图纸的所有分类;右侧为图纸及分类编辑查看区域，可对图纸类型以及具体图纸进行编辑、查看等操作。选择中间某一图纸分类，点击分类按钮，对图纸类型进行新增、修改、刪除等操作，点击分类名称，查看该分类详细信息。

5  结  论

随着信息化技术的飞速发展和在行业内的应用，数字化、信息化管理成为建设工程项目管理的必然趋势。通过构建基于BIM+GIS的项目管理平台，利用道桥的BIM模型和环境GIS图层及倾斜摄影能够实现道桥项目施工过程的精细化管理。BIM+GIS在道桥项目的联合应用能够解决项目中不同管理颗粒度的要求，既满足单体的构件级应用，也满足宏观环境的场景应用，同时数字化管理平台为路桥工程项目的全生命周期管理提供了原始数据支撑。

参考文献：

[1] 秦利，赵科，李鹏云.BIM+GIS技术在桥梁工程施工中的应用研究 [J].土木建筑工程信息技术，2017，9（5）：56-61.

[2] 苟源芳.BIM+GIS技术在城市道路建设中的应用研究 [J].山西建筑，2018，44（33）：250-251.

[3] 张兆钦，刘占省，黄春，等.BIM+GIS技术在城市地下综合管廊全生命周期中的协同应用 [J].建筑技术，2019，50（7）：805-808.

[4] 唐小龙，张宜华，邓声波.基于GIS+BIM在城市建设中的应用研究 [J].地理空间信息，2019，17（2）：59-61.

[5] 李可.水利工程项目管理信息系统应用研究 [J].水利技术监督，2020（3）：79-81+237.

[6] 周亮.浅析智慧工地在高速公路实际施工中的应用 [J].黑龙江交通科技，2020，43（11）：134-135.

[7] 高翔.施工管理BIM+GIS技术应用研究 [J].建筑技术开发，2019，46（10）：79-80.

作者简介：黑旭豪（1989—），男，汉族，河南淅川人，工程师，硕士，主要研究方向：建设项目管理、BIM。