浅谈基于BIM+GIS 的长距离引水工程建设管理系统智能设计

盖海英

（山东新汇建设集团有限公司，山东 东营 257091）

发展与建设智慧水利，不仅是社会现代化发展的要求之一，也是解决以往长距离引调水工程资源浪费、建设周期长以及区域跨度大等问题的必然要求。随着我国工程项目建设管理水平的提升、专业人才队伍的完善以及工程项目的发展，长距离引调水工程不仅在水资源分布不均方面发挥着重要的作用，也有效地为我国城镇化与农业发展提供了充足的水电与水利保障。然而，以往的工程项目管理模式无法满足现阶段引调水工程高效、精准、丰富等要求，基于三维GIS 选线辅助平台及参数化智能设计系统，构建智能化管理系统，能为长距离引调水工程管理提供实时、高效的决策支持，前提是要协调好工程不同阶段以及多专业的设计问题，高效输出工程图、工程信息。

1 基于BIM 与GIS 融合构建长距离引调水建设管理系统的目的

BIM，具有独特的三维建筑信息模型，近几年来在建筑行业备受业内人士的关注。长距离引调水工程项目建设与管理过程中，BIM 对其开发、设计与规划等各方面都具有较大的影响，被广泛地应用到各个工程领域之中。基于BIM 构建建设与管理系统，一方面是借助其丰富的语义信息以及精细程度高的三维模型，支持工程全生命周期的信息高度集成与协同管理；另一方面，BIM 可以作为整个项目建设与管理的资源库，帮助管理人员了解工程建设进度以及管理问题，用以消除工程建设与管理中的不协调因素，为长距离引调水建设与管理等提供可靠的依据。此外，通过动态的三维模式模拟整个施工过程，各方都可以通过BIM 进行数据检索与查询，解决了信息不对称等问题，便于信息与资源的集成与共享。

GIS，作为地理信息系统，不仅可以根据几何实体以及卫星所提供的资讯，对地球表面位置进行信息集成以及地理空间数据的操作，还能通过数据整合与归纳获取更高层次的地理信息，这是BIM 所不具备的。GIS 本身也具有强大的三维功能以及三维地理空间分析技术，能对大场景地形进行空间数据分析，为长距离引调水工程建设与管理提供充足的三维地理空间信息，以便于进行选线设计与工程预览等，并通过三维GIS 可视化场景了解施工场地、料场等实际情况，为工程建设与总布局提供信息支持。所以，BIM 与GIS 各有千秋，BIM 侧重于工程内部信息的三维精细化管理，GIS 则是侧重于大范围、宏的数据管理与可视化分析与应用，基于两者融合建立智能化管理系统，对长距离引调水项目工程建设与管理，具有重要的意义。

2 长距离引调水工程建设管理系统的智能设计

基于对传统长距离引水工程的分析，设计长距离引调水工程建设管理智能系统，首要解决的就是可控性弱及信息交流困难这两个问题。基于GIS+BIM 设计智能系统，一方面是利用BIM 技术的三维模型，借助GIS 所提供的三维地理空间数据，围绕整个长距离引调水工程项目建立起完善的地理环境三维模型，便于清点工程量以及规划施工；另一方面，则是利用GIS技术进行大范围、宏观的数据管理与可视化功能，进行地理数据的采集、处理与集成等，打造高精度的BIM 模型，实现对长距离引调水工程的统筹管控。因此，选取Bentley 平台实现BIM 与GIS 的集成，通过Bentley 平台集成 BIM 信息模型，模拟工程进度和统计工程量，构建立足于网络的长距离引调水工程管理系统，以下是对这个智能管理系统的介绍。

（1）系统开发。基于B entley 平台软件打造长距离引调水工程的智能管理系统，借助的是ProjectWise 协同管理平台。此平台可以向所有的工程企业开放，便于各个额参与方进行信息协同管理。在PW 协同平台的基础上，先围绕长距离引调水项目的文件夹储存、项目人员操作权限协定以及各专业软件空间托管等一系列操作。然后，利用GIS 系统所提供的数据，操作专业BIM 建模软件，围绕工程三维模型，生成具有固定文件架构的项目工作环境文件夹；根据项目需求，在资源库文件中添加所需建模环境资源如（图层、文字、线型等）；修改cfg格式配置文件，将文件中的资源配置变量指向对应的资源库文件存放路径，启动BIM 建模软件，完成配置工作。

（2）系统运行。首先，进行模型分解与命名。根据BIM建模所清点的工程量以及工程施工规划情况，建立文件。且所有关于项目的设计文件，要根据统一命名的规则，让各施工单位所承担的施工量进行协同设计，使得专业成员能通过PW 平台了解自身的施工区域等。其次，利用B/S 架构与互联网，按照规定建立标准化的三维协同环境资源文件，围绕图层资源库文件、文字样式资源库文件、元素模板资源库文件等，为建模打造合适的运行环境，从而为长距离引调水工程建设与管理提供保障。最后，基于属性信息构建完整的长距离引调水建设管理智能系统。通过对构件的分类整理、添加属性信息，建立三维长距离引调水模型，并围绕模型进行实际运行情况的模拟，从而实现项目工程建设与运行的智能管理。

3 基于BIM+GIS 的长距离引调水建设管理系统的运行效果

为了验证智能系统的运行效率以及实用性，采用对比分析法，将传统闸门测水流量与智能系统控制后的自动化测控闸门测得的流量数据进行对比，以便于进一步改进智能平台，实现长距离引调水工程的智能化、智慧化管理。实际测水流实验中，测控智能系统控制渠系闸门的有效监控，传统闸门测水流量以人工为主，智能系统则是采取自动化测控，前者每隔1 小时测流一次，后者则是每隔10 分钟测流一次，以下攫取1 天的测水流数据为代表，进行数据对比分析，具体如图1 所示。

图1

根据1 天的测水流量数据对比可知，智能平台控制的闸门系统，其自动化测量了69 组数据，其平均值为1.103m3/s，系统测流的误差值为0.055，在智能化控制下仅有4.6%的测流成果在容许误差之外。然而，传统闸门测量的12 组数据中，却有超过了50% 的测流数据超过了容许误差值。仅从误差数据来看，智能平台下的闸门系统，不仅测流时间间隔短、实时监控性强，且精准度远远操过了传统控制系统。

结合其应用效果表明，基于BIM+GIS 的智能建设管理系统利用其强大的三维模型与丰富的地理信息数据以及专业的数据处理系统，借助最新的互联网技术和智能控制技术，创新性的将按需调度和网络可视工具、先进的远程控制等结合在一起，实现了对长距离引调水建设与管理过程的全程管控、对渠系闸门的有效监控，通过工程的智能控制，能充分满足对长距离引调水的智能化、数字化与信息化要求，符合智慧水利建设的要求。可以得出这样的结论：基于GIS+BIM 技术的智能管理系统，无论是统筹管控的精准度，还是控制效能，都远强于传统的建设管理系统。

4 结语

综上所述，基于GIS+BIM 技术设计长距离引调水工程智能管理系统，能通过三维可视化管理平台，基于工程生命周期的思路，满足长距离引调水工程的各项需求，实时、高效地提供决策知识，并实现不同阶段、多专业、精准化的协调管理，进而达到智慧水利的要求。所以，在长距离引调水工程智能系统设计中，既要合理运用BIM 与GIS 技术的优势，也要通过试验比对传统管理与智能系统的差异，比较观测数据的差异，持续调整与完善智能平台。