建筑施工现场的4D可视化管理

韦海涛

摘要：建筑施工是指在建筑过程中，将设计所反映的各方面在特定的地点转化为项目的一种阶段性活动。建筑施工现场的管理是一个非常广泛的领域，它不仅要对工地布置进行科学的规划，还要对场地的结构进行优化，还要对设备的操作状况进行监测，还要对工人进行劳动，还要对施工进度进行管理，对造价进行核算。随着越来越多的工程企业开始使用可视化管理系统来强化施工现场的监控。这样既能满足施工现场的需求，又能体现出可视化，提高工程的透明性，确保施工工地的有效管理。

关键词：建筑施工现场;4D可视化管理

1.4D施工现场管理模型特点

1.1 3D可视化

对各类建筑设施、设备进行了归类、分析，并从中抽取出能体现其空间几何特性的主要属性，并在图形平台上构建三维实体模型，并能从任何位置、角度动态地显示、转换三维模型，从而达到三维可视化的目的。各实体不仅具有位置、形状、尺寸等几何特性，而且还包括其特有的建筑设备名称、型号、技术参数等。

1.2场地模型与进度计划的双向链接

通过对施工现场布局与施工进度、各种施工设施、材料供应与需求之间的关系进行了分析，探讨了施工资源的“時、空、量”关系，确定了这些关系的规则、动态变化规律及其对施工效率的影响，并将三维场地模型与施工进度规划相连接，构建了4D场地模型，并实现了三维场地模型与进度软件之间的双向信息交换与反馈，确保了场地布局与施工进度之间的时空一致性。该系统能实时仿真施工过程和任意时刻的施工状态，在施工进度变化的情况下，可根据施工进度的不同，自动计算出任意施工状态下的工程量、人力、材料、机械等资源的需求和场地的空间状态，从而为现场布置提供准确直观的依据。

1.3 4D动态模拟

将三维场地模型与工程进度规划连接起来，形成4D三维模型。在图形化的环境下，只要选定一个建筑目标，指定一个特定的时间或一个特定的时间，就可以根据工程的进展来显示目前的工程状况。4D动态仿真生动地反映了工程建设的全过程和现场情况，并具有可逆性，能够根据时间的顺序进行仿真，也可以根据时间的顺序进行仿真。通过对工程量、人工、材料、机械等的实时查询，可以对施工全过程进行动态跟踪。通过对施工设施名称、类型、型号、计划施工时间的查询，实现工地布局与施工进度的协调，实现4D动态现场管理。

2.4D可视化系统在施工现场管理中的开展措施

2.1施工场地4D模拟

以往的工程设计图很难全面反映工程现场的动态变化，也很难体现工程的真实状况。在工程实践中，工程人员仅凭自己的经验来规划施工的建筑布置，并没有考虑到现场的具体条件。另外，由于施工现场的条件比较复杂，考虑得不够周全，很容易造成施工现场的各种冲突、矛盾、设备损坏等问题，要想有效的解决，必须使用可视化管理系统对施工的各项工作进行管理。通过该系统，用户可以随时查看工程进度，便于用户随时更改网站的布局。

2.2有效结合3D模型和施工进度

要实现4D的可视化管理，首先要构建一个4D的实体模型，一般的4D实体模型都是将三维模型与施工进度有机的结合起来，在此过程中，管理者要综合考虑场地的布局、施工进度、施工设施、施工材料等的相互关系，并从中发现各种资源的空间、时间和数量之间的联系、规律以及影响施工进度的各种影响因素，以保证三维建模的有效性。同时，为了实现三维建模和施工进度的统一，还必须保证工程的布局和时间、空间上的协调，可以实时地模拟施工现场的各个时间节点的施工，也可以保证工程的进度、工期、材料、人才、设备等，从而为施工单位提供立体、准确的数据，确保管理工作更加科学化、规范化。

2.3 4D工程模拟模型

以前的施工方案都是平面的，在施工现场的布局，无法直观的及时的反映出这些数据的变化，所以管理者们也只是根据自己的经验，对施工的各个环节进行管理和监督，这种方法不但效率低下，而且不能及时的作出正确的判断，从而影响到项目的进度，而且还会因为不正确的决策而激化矛盾，从而影响到管理者的工作质量。利用4D建设管理系统，可以有效地解决传统的施工现场管理问题，利用计算机技术和相关的软件，构建4D仿真模型，通过对项目各个环节进行动态建模，使项目的实际管理达到了一个新的高度。

2.4安全管理控制

在建筑施工现场的安全管理中，安全管理是一项非常重要的工作，它对建设项目的安全建设具有十分重要的作用。在施工现场实施可视化管理时，必须将安全分析、控制、施工安全管理有机结合起来，并通过构建安全辨识分析与控制管理局侧整合机制，对施工阶段各环节和时段进行可靠的安全管理与控制。在4D模型的支撑下，动态地模拟了工程的施工过程，收集了大量的数据，进行了相应的安全措施和安全事故的预演，并根据预演的结果，进行必要的选择和调整，保证了项目的实施。同时，在4D仿真中，可以根据所需时间节点的施工情况，将结构安全分析结果直接从结构安全分析中提取出来，并将其引入到结构分析系统中。

2.5资源管理方面

一是工程装备的资源库。在运用此管理系统进行建筑设备资源的管理时，管理者必须将本项目所需的一切设备，如卷扬机、塔吊、履带机等进行登记、归类，并将各类型的数据以参数化的方式录入计算机中，建立数据库，对每一种设备进行精炼，并以参数化的方式展示，提高了建筑的个性化程度。同时，要用机械模型来描述三维机械的三维模型，并且要将虚拟建筑和虚拟建筑的模型结合起来，这样可以方便的进行管理和修改，同时还要考虑到工程资金的查询、计算和分析。

结束语

综上所述，4D可视化施工管理是目前应用最广泛的一项技术，它是在三维CAD建模的基础上，增加了时间维度。该系统将4D可视化管理与施工时间、三维建模相结合，实现了工程的动态管理。建设单位可以根据系统提供的信息，建立项目管理预警系统，使系统在建设过程中出现任何问题时，能够及时发出警报，减少施工过程中出现的危险。

参考文献

[1]张苏.基于改进的4D模型的可视化施工管理系统[J].计算机与数字工程，2009，37（4）：98-101.