齊承濤,顏廷山,史 博,鄧 欣,魏佳齊

(中國(guó)城市建設(shè)研究院有限公司,北京 100120)

1 智慧管線信息化平臺(tái)概述

智慧管線是智慧城市的重要組成部分,是市政工程領(lǐng)域在智慧城市概念的信息化延伸,而信息化平臺(tái)則是智慧管線的核心所在,相當(dāng)于智慧管線的“大腦”。所謂智慧管線信息平臺(tái),一言概之,就是把以前市政管道設(shè)計(jì)平面圖紙的管道信息進(jìn)行數(shù)字化、信息化處理后,導(dǎo)入基于GIS技術(shù)的智慧管線信息化管理平臺(tái),在該平臺(tái)進(jìn)行市政管線的查詢、統(tǒng)計(jì)和分析等功能[1]。

市政管道信息化平臺(tái)可以進(jìn)行多種市政管線的查詢、檢索、分析和職能方案處理功能,主要包括市政管道的平面坐標(biāo)、高程、埋深、管道類型、管徑、管道流向、材質(zhì)、管理單位等信息的直接查詢,還包括管道間水平和豎向凈距、道路橫斷面管道埋深等信息的一鍵查詢,同時(shí)還可以對(duì)管道埋深、流向、影響區(qū)域進(jìn)行分析,最終實(shí)現(xiàn)爆管分析處理、流量異變分析處理等職能分析處理[2]。

在市政管線信息化平臺(tái)(如圖1)建設(shè)過(guò)程中,管線相關(guān)數(shù)據(jù)信息,包括管道的坐標(biāo)、高程、管徑、材質(zhì)等信息錄入是智慧管線信息化平臺(tái)建設(shè)的基礎(chǔ),同時(shí)也是搭建智慧管線信息化平臺(tái)的難點(diǎn)和要點(diǎn)所在。目前常用的錄入方式包括人工錄入、矢量錄入和BIM模型錄入。本文后續(xù)將圍繞管線數(shù)據(jù)的錄入方式進(jìn)行分析和展望,并將著重對(duì)BIM模型導(dǎo)入進(jìn)行介紹。

圖1 智慧管線信息化平臺(tái)示例

2 傳統(tǒng)管線信息錄入方式及存在的問(wèn)題

2.1 手工錄入

管道的控制性信息包括管道的坐標(biāo)、高程。輸入信息包括節(jié)點(diǎn)井的坐標(biāo)和高程。傳統(tǒng)的錄入手段,輸入的是節(jié)點(diǎn)井的高程和坐標(biāo),進(jìn)而求得管道全線的高程和坐標(biāo)，但是該方法也有如下明顯的缺陷。

1)效率低。手工錄入最大的問(wèn)題就是效率低下。僅以雨污水管道為例,假設(shè)一條道路有雨污水管道各一條,雨污水管道井間距按40 m考慮,則該條道路每公里僅雨污水管道的管井?dāng)?shù)就達(dá)50個(gè),再考慮其他市政管線,1 km市政道路的管線管井?dāng)?shù)量是巨大的,由此帶來(lái)的高程、坐標(biāo)和管徑等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)量也是如此。

2)易出錯(cuò)。坐標(biāo)值一般都是6到9位數(shù)字,高程一般是6到7位數(shù)字,一個(gè)節(jié)點(diǎn)井最少兩個(gè)管道坐標(biāo),人工極易出錯(cuò),且很難避免。

3)無(wú)法核查。人工輸入的全部是數(shù)字,包括管徑、坐標(biāo)和高程。這樣即使輸入錯(cuò)誤,也無(wú)法核查,錯(cuò)誤的管線信息會(huì)對(duì)后續(xù)的平臺(tái)搭建和數(shù)據(jù)分析造成嚴(yán)重后果。

2.2 矢量錄入

所謂矢量輸入法,是利用AutoCAD或者其他專業(yè)軟件,將管道坐標(biāo)和高程數(shù)值轉(zhuǎn)化為矢量圖形數(shù)據(jù)后,再將矢量圖形導(dǎo)入信息化平臺(tái)的方法。該方法是目前數(shù)據(jù)錄入信息化平臺(tái)的主流方法。相比手工錄入法,該方法效率高,可進(jìn)行坐標(biāo)核查,是一種進(jìn)步。但該方法也存在一些局限性。

1)信息載量少。矢量錄入法可以錄進(jìn)的信息包括管道的坐標(biāo)和高程信息,但是無(wú)法錄入管道的結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)、管道類型和節(jié)點(diǎn)井類型等信息,導(dǎo)致部分信息還需要手工錄入。

2)直觀性差。管道矢量圖形可直接看到的信息就是一條條細(xì)線的幾何表述,管道管徑、管道類型、管道材質(zhì)等工程表述直觀是看不到的。

3 利用BIM模型作為信息載體的優(yōu)勢(shì)

3.1 市政BIM管線模型概述

BIM技術(shù)是以工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ),建立起三維模型的一種技術(shù),同時(shí),BIM也是一種數(shù)據(jù)化工具,能起到數(shù)據(jù)載體的作用。

在具體的市政管線設(shè)計(jì)中運(yùn)用BIM技術(shù),則需要建立市政管線模型,模型的建立一般基于施工系統(tǒng)進(jìn)行劃分,以不同顏色進(jìn)行設(shè)置,構(gòu)建各種管線模型,一般按照自流到壓的順序,或者大管到小管的順序,以降低后期調(diào)整的難度,若有橫向排水連接管,則需要提前建模,以此來(lái)合理的選擇管線避讓方法[3]。

3.2 市政BIM模型作為信息載體的優(yōu)勢(shì)

3.2.1 信息量全

相比于傳統(tǒng)的二維平面圖紙,市政BIM模型中包含了更加全面的市政管線信息,除過(guò)傳統(tǒng)的平面,高程數(shù)據(jù)外還可以實(shí)時(shí)查詢管線材質(zhì)、結(jié)構(gòu)尺寸、流向、業(yè)主單位、建設(shè)日期、使用年限等。

3.2.2 效率高,易核查,便于修改

市政BIM模型依托BIM技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì),可以存儲(chǔ)海量的管線信息,這些信息都可以以數(shù)字化、三維圖形化的形式展現(xiàn),在構(gòu)建智慧管線平臺(tái)時(shí)可以將管線信息直接導(dǎo)入管理平臺(tái),管理人員可以隨時(shí)對(duì)錄入信息進(jìn)行核查和修改,保證管線信息可以在第一時(shí)間及時(shí)、有效地進(jìn)行更新。

3.2.3 解決了信息化平臺(tái)搭建中從上到下的問(wèn)題

智慧管網(wǎng)信息化平臺(tái)的搭建方式,存在從上到下和和從下到上之分。所謂從上到下,是指從工程建設(shè)者的角度介入智慧管網(wǎng),其主要關(guān)注點(diǎn)是智慧管網(wǎng)在工程建設(shè)和維護(hù)中的需求,其側(cè)重點(diǎn)在應(yīng)用方面；而從下到上,是指從程序員的角度介入智慧管網(wǎng),其主要關(guān)注點(diǎn)是GIS平臺(tái)的搭建和數(shù)據(jù)維護(hù)。從上到下,是從宏觀到微觀,以解決管網(wǎng)在運(yùn)維管理中存在的問(wèn)題為導(dǎo)向,更看重實(shí)用效果,是較從下到上更優(yōu)的方式。

人工錄入和矢量錄入階段,智慧管網(wǎng)平臺(tái)的搭建方式主要是從上到下,以軟件公司或GIS公司為主導(dǎo),造成這種情況的主要矛盾點(diǎn)是建設(shè)工程技術(shù)人員往往缺乏GIS和編程方面的知識(shí),無(wú)從下手。而市政管線BIM模型作為智慧管網(wǎng)信息化平臺(tái)的信息錄入載體,則較好地解決了這個(gè)問(wèn)題,建設(shè)工程技術(shù)人員可以專注于工程技術(shù)端,主要解決的是從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)維階段的工程需求；而程序員則專注于平臺(tái)搭建,主要解決的是GIS平臺(tái)的搭建編程和數(shù)據(jù)維護(hù)工作,即使用端的工作。從上到下的方式,通過(guò)分工,可以使工程技術(shù)人員和程序員各展所長(zhǎng),避免了需求端和使用端的脫節(jié)。

4 存在問(wèn)題及展望

4.1 存在問(wèn)題

相比起人工錄入和矢量錄入,BIM模型作為信息載體的錄入方法具有巨大的優(yōu)勢(shì),而當(dāng)下限制BIM模型錄入方法廣泛應(yīng)用的最主要問(wèn)題是數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)格式問(wèn)題。目前主流的國(guó)外BIM軟件系統(tǒng),包括A平臺(tái)(Autodesk)、B平臺(tái)(Bently)和D平臺(tái)(Dassault),數(shù)據(jù)接口不統(tǒng)一,互相之間不能進(jìn)行數(shù)據(jù)的有效交換和轉(zhuǎn)化。

4.2 展 望

值得肯定的是,相較于國(guó)外的工程軟件公司專注于BIM,國(guó)內(nèi)的工程軟件公司更重視BIM與GIS的結(jié)合應(yīng)用,其中典型如鴻業(yè),已經(jīng)推出了鴻城平臺(tái),該平臺(tái)主要關(guān)注于市政道路、橋梁和管網(wǎng)的BIM模型和GIS平臺(tái)的融合,該平臺(tái)不僅支持鴻業(yè)軟件自己的BIM模型,而且部分支持A平臺(tái)、B平臺(tái)和D平臺(tái)的BIM模型,同時(shí)在需求端也正在進(jìn)行研究和探索。

從使用前景來(lái)看,BIM模型錄入方法是最有前景的錄入方法,相信在不久的將來(lái),市政管道BIM模型將會(huì)在智慧管道信息化平臺(tái)的搭建中發(fā)揮更大的作用,為我國(guó)智慧城市的建設(shè)添磚加瓦。

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