車登科
特色小鎮(zhèn)的培育工作主要是打造特色鮮明的產(chǎn)業(yè)形態(tài),和諧宜居的美麗環(huán)境,彰顯有特色的傳統(tǒng)文化,提供便捷完善的設(shè)施服務(wù),建設(shè)充滿活力的體制機(jī)制。特色小鎮(zhèn)的建設(shè)包括富有活力的休閑旅游、商貿(mào)物流、現(xiàn)代制造、教育科技、傳統(tǒng)文化、美麗宜居等。
特色小鎮(zhèn)“非鎮(zhèn)非區(qū)”,規(guī)劃面積約300 萬m2~5 萬m2,不是行政區(qū)劃單元上的一個(gè)鎮(zhèn),也不是產(chǎn)業(yè)園區(qū)的一個(gè)區(qū),而是按照創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享發(fā)展理念,聚焦信息經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、健康、旅游、時(shí)尚、金融、高端裝備等七大新興產(chǎn)業(yè),融合產(chǎn)業(yè)、文化、旅游、社區(qū)功能的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)發(fā)展平臺(tái)。特色小鎮(zhèn)具有產(chǎn)業(yè)“特而強(qiáng)”、功能“聚而合”、形態(tài)“小而美”、機(jī)制“新而活”的特點(diǎn),成為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者夢想、加快供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、培育經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能、建設(shè)服務(wù)型政府的新平臺(tái)。
智能小鎮(zhèn)的建設(shè)以數(shù)據(jù)匯聚和共享為途徑,集特色小鎮(zhèn)治理、惠民服務(wù)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展為一體,充分融合5G、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)等高科技,實(shí)現(xiàn)小鎮(zhèn)跨層級(jí)、跨部門、跨業(yè)務(wù)的協(xié)同管理與服務(wù),打造“小鎮(zhèn)大腦”。通過大數(shù)據(jù)智能分析與應(yīng)用,不僅進(jìn)一步提高了政府的科學(xué)決策、市政和管理服務(wù)水平,還能更精準(zhǔn)地服務(wù)改善民生,有效促進(jìn)小鎮(zhèn)公共資源協(xié)調(diào)、高效配置,提高人民的生活質(zhì)量和幸福指數(shù),同時(shí)可加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式,吸引聚集知識(shí)密集、信息密集、創(chuàng)新密集的先進(jìn)企業(yè)和高端服務(wù)業(yè),催生帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)。該智能小鎮(zhèn)規(guī)劃面積約300 萬m2,立足具有“西部中關(guān)村”之稱的雁塔路IT 產(chǎn)業(yè)一條街,核心區(qū)以雁塔中路為軸線,輻射區(qū)規(guī)劃范圍西起文藝路、東至太乙路,北起建西(東)街、南至南二環(huán)路段。
數(shù)據(jù)智能特色小鎮(zhèn)的建設(shè)基礎(chǔ)是時(shí)空大數(shù)據(jù),基礎(chǔ)地理時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)合建筑信息模型共同為特色小鎮(zhèn)提供宏觀微觀一體化規(guī)劃設(shè)計(jì)和智慧化管理分析能力,整合各類優(yōu)勢資源,打造全產(chǎn)業(yè)鏈的一站式服務(wù)。
GIS 數(shù)據(jù)是地理信息數(shù)據(jù),致力于宏觀地理環(huán)境的研究,同時(shí)具備分析宏觀地理環(huán)境數(shù)據(jù)的能力;BIM 是建筑信息模型,是一個(gè)微觀世界的管理,連接建筑物不同階段的數(shù)據(jù)、過程和資源,從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維都是圍繞BIM 的單體精細(xì)化模型來進(jìn)行的,注重與微觀領(lǐng)域中建筑物內(nèi)部設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
在GIS 中引入BIM,數(shù)據(jù)不僅有基礎(chǔ)地理信息位置,可進(jìn)行測量、報(bào)告分析等,還可以進(jìn)行拓?fù)潢P(guān)系的查看與調(diào)整,進(jìn)行工程測算,構(gòu)件屬性的查詢。
建筑是特色小鎮(zhèn)文化的載體,要具有鮮明特色的數(shù)據(jù)智能的建筑語言,反映小鎮(zhèn)的審美觀,表現(xiàn)小鎮(zhèn)的特色文化訴求,建筑要有內(nèi)涵,并且標(biāo)新立異。小鎮(zhèn)在整體規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)要考慮建筑的風(fēng)格,首先要了解數(shù)據(jù)智能小鎮(zhèn)的原貌。利用無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)對(duì)小鎮(zhèn)周邊地貌及建筑物進(jìn)行實(shí)時(shí)、全面、快速的拍攝,快速生成高真實(shí)度、高精度、高精細(xì)度的三維模型數(shù)據(jù),宏觀掌握小鎮(zhèn)周圍全要素的地形地貌特征。在此數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上直接刪除需要拆除的建筑,添加規(guī)劃設(shè)計(jì)建筑的三維模型,真實(shí)反映小鎮(zhèn)規(guī)劃建筑與景觀現(xiàn)狀、平面位置、空間高度、立面色彩和空間形態(tài),可進(jìn)行多方案同屏比選,調(diào)節(jié)建筑的位置、高度、色彩等,直到確定最終設(shè)計(jì)方案,具有可視化、智能化、精準(zhǔn)化等優(yōu)勢,輔助小鎮(zhèn)勘察設(shè)計(jì)、整體規(guī)劃布局工作。該技術(shù)大大減輕了設(shè)計(jì)人員的工作強(qiáng)度、提高了設(shè)計(jì)工作效率。
圖1 無人機(jī)傾斜攝影技術(shù)
隨著小鎮(zhèn)的建設(shè)發(fā)展,吸引資本產(chǎn)業(yè)和其他公共資源的高度密集,有限的地上空間將造成交通擁堵、建筑密集、環(huán)境惡化、土地資源緊張等問題,那么合理高效地開發(fā)利用地下空間,使得地上地下空間一體化開發(fā),能夠提高空間使用效率,節(jié)約市政用地。地下空間規(guī)劃與設(shè)計(jì)是整個(gè)小鎮(zhèn)規(guī)劃設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的有機(jī)組成部分。由于地下空間具有開發(fā)上的不可逆性,開發(fā)建成后很難再恢復(fù)原狀或者進(jìn)行大幅度的改建,因此要進(jìn)行實(shí)地的踏勘和精準(zhǔn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)[1]。
地下空間的規(guī)劃設(shè)計(jì)前提是必須先要摸清地質(zhì)情況和地下管線排布情況。西安城區(qū)地形平坦,坡度緩慢,高出渭河河床20m~40m,根據(jù)鉆孔數(shù)據(jù)庫顯示,0m~200m 地層(淺層地質(zhì))均為中砂層,砂層的工程地質(zhì)特征對(duì)施工影響效果較大。另外,在不破壞地下管線覆土的情況下,利用金屬管線探測儀等先進(jìn)設(shè)備,快速準(zhǔn)確地探測出小鎮(zhèn)主干道地下埋設(shè)的金屬管道、光/電纜等的位置,走向,埋深等,幫助小鎮(zhèn)地下管線的有效管理,維護(hù)地下管線的正常運(yùn)行。
圖2 小鎮(zhèn)地下空間現(xiàn)狀
經(jīng)探測,小鎮(zhèn)管線錯(cuò)綜復(fù)雜,權(quán)屬單位眾多,運(yùn)維管理難,根據(jù)目前小鎮(zhèn)地下管線的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)將電力、通信、燃?xì)?、供熱、給排水等各種工程管線集于一體,實(shí)施統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)、統(tǒng)一建設(shè)和管理,不僅有效利用了道路下的空間,節(jié)約了城市用地,還極大方便了各種市政設(shè)施的維護(hù)和檢修。
不同地質(zhì)因素對(duì)煤礦掘進(jìn)的影響各異,煤礦掘進(jìn)過程中支護(hù)措施是保證煤礦安全生產(chǎn)的根本策略。在操作過程中,須針對(duì)具體地質(zhì)條件采用合適的支護(hù)措施,確保安全可靠掘進(jìn)。在前期勘測設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)該避開斷層構(gòu)造,并將其優(yōu)先布置在煤層傾角較小的采區(qū),并根據(jù)地質(zhì)中頂?shù)装宓木唧w巖性狀況選擇科學(xué)合理的支護(hù)方案,及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)方式,并做好瓦斯清除方面工作,避免由于對(duì)機(jī)械化采煤中對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件處理不當(dāng),而影響正常采煤生產(chǎn)。
圖3 綜合管廊設(shè)計(jì)規(guī)劃
該小鎮(zhèn)位置優(yōu)勢明顯,吸引大量人流和匯聚各種資源,交通繁忙,地鐵將成為小鎮(zhèn)地下唯一的交通方式,地下商場也將是重要的生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)場所。地鐵的線路平面位置和高程應(yīng)根據(jù)城市現(xiàn)狀道路,地面建筑物、管線和其他構(gòu)筑物、文物古跡保護(hù)要求、環(huán)境與景觀、地形與地貌、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、采用的結(jié)構(gòu)類型與施工方法,以及運(yùn)營要求等因素,經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較后確定。小鎮(zhèn)地質(zhì)條件可以設(shè)計(jì)地鐵,根據(jù)交通路口和線路長短設(shè)計(jì)3 個(gè)??空?,在車站和重要的大型商業(yè)綜合體可以設(shè)計(jì)地下商場。
采用全專業(yè)的BIM 技術(shù),數(shù)據(jù)智能小鎮(zhèn)的建設(shè)施工成本在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段是可以精準(zhǔn)測算出來的。BIM 模型可直接提供水泥、鋼筋等物料的工程用量明細(xì)清單,估算建設(shè)成本費(fèi)用;可以解決土建管線等結(jié)構(gòu)的分布和機(jī)電分叉問題,進(jìn)行節(jié)點(diǎn)定位、精細(xì)制圖從而優(yōu)化設(shè)計(jì),提高設(shè)計(jì)水平,節(jié)約設(shè)計(jì)周期;利用動(dòng)畫可對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行模擬,預(yù)測施工工期,從而預(yù)測施工人員成本。
圖4 地鐵規(guī)劃效果圖
小鎮(zhèn)建筑施工階段,三維激光掃描技術(shù)可以快速掃描異形、不規(guī)則的基坑現(xiàn)場點(diǎn)云,精確地獲取施工場地狀況,測量基坑深度、孔徑深度、鋼筋直徑,并快速計(jì)算出基坑的開挖方量。另外在基坑挖方和強(qiáng)夯施工過程中對(duì)未填方、填方、強(qiáng)夯后,土方的體積與夯實(shí)度進(jìn)行直觀的對(duì)比分析。
在眾多大型鋼結(jié)構(gòu)建筑中有很多巨型桁架,不規(guī)則彎管,或者更加復(fù)雜的異形鋼構(gòu)件,無法實(shí)現(xiàn)在工廠預(yù)拼裝檢查,利用三維激光掃描技術(shù)把一個(gè)個(gè)異形鋼構(gòu)件分別進(jìn)行掃描,可以獲得鋼構(gòu)件的直徑、長度等,然后再利用BIM 技術(shù)進(jìn)行預(yù)拼裝,預(yù)拼裝合格,再把鋼構(gòu)件運(yùn)到施工現(xiàn)場進(jìn)行真正的焊接與吊裝。
傳統(tǒng)施工進(jìn)度控制和管理方法的應(yīng)用在現(xiàn)場施工、進(jìn)度安排、人力物力等協(xié)調(diào)上均存在一定局限性,使工程整體經(jīng)濟(jì)效益未能實(shí)現(xiàn)最大化。利用BIM 技術(shù)還可在施工現(xiàn)場進(jìn)行物料質(zhì)量管理、技術(shù)質(zhì)量管理、安全管理、進(jìn)度管理,信息可視化,并且能夠相互傳遞,提高工作的配合性。憑借BIM 技術(shù)可構(gòu)建一個(gè)與施工所需器械、基本物料存儲(chǔ)信息相關(guān)的模塊,在施工過程中,憑借該模塊可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的傳遞,使質(zhì)量管理者直接通過多媒體網(wǎng)絡(luò)即時(shí)了解施工所需器件、物料具體信息。施工建設(shè)中選用的技術(shù)應(yīng)為保證工程整體施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn),BIM 軟件平臺(tái)可通過電子方式對(duì)施工技術(shù)使用流程進(jìn)行模擬,并由專業(yè)技術(shù)人員建立具有標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化的工藝使用流程,且實(shí)施相應(yīng)的計(jì)算,對(duì)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用流程及操作不斷進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)指導(dǎo)施工人員按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和步驟實(shí)施具體操作,保證技術(shù)使用的科學(xué)性。施工操作過程中實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)安全檢查,利用三維空間對(duì)各個(gè)施工操作人員進(jìn)行精準(zhǔn)定位,對(duì)其作業(yè)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,安全管理者可通過可視化界面不斷對(duì)其安全操作方案進(jìn)行優(yōu)化,提高安全隱患預(yù)測準(zhǔn)確性,降低安全事故發(fā)生概率。BIM 技術(shù)應(yīng)用保證項(xiàng)目各個(gè)施工階段的目標(biāo)均能夠按照整體設(shè)計(jì)要求完成,從而提高項(xiàng)目整體施工效率,提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)效益。
特色小鎮(zhèn)在建設(shè)和發(fā)展進(jìn)程中,為塑造小鎮(zhèn)新風(fēng)貌,彰顯小鎮(zhèn)高品質(zhì),展現(xiàn)小鎮(zhèn)好形象,對(duì)特色小鎮(zhèn)街道兩側(cè)建筑立面進(jìn)行整治改造。采用三維激光掃描儀對(duì)沿街建筑的立面外輪廓、立面長度、高度、層高、門窗洞口尺寸、突出附屬物(陽臺(tái)、挑檐、雨棚、屋頂構(gòu)筑物等特征進(jìn)行點(diǎn)云采集,對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行去噪、抽稀、擬合等預(yù)處理,依據(jù)點(diǎn)云繪制立面圖、剖面圖,表現(xiàn)沿街建筑立面現(xiàn)狀。根據(jù)現(xiàn)狀結(jié)合數(shù)據(jù)智能小鎮(zhèn)特色進(jìn)行改造和修補(bǔ),重新施工,整體協(xié)調(diào),提升小鎮(zhèn)的整體形象和管理水平。
綜合管廊的建設(shè)施工需要建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、施工單位、監(jiān)理單位等項(xiàng)目各方共同參與,項(xiàng)目工期長,因此,綜合管廊是邊設(shè)計(jì)、邊施工,分段施工,怎么協(xié)調(diào)施工過程中各施工班組、各施工過程、各項(xiàng)資源之間的相互關(guān)系,將關(guān)系到施工的順利進(jìn)行。BIM 技術(shù)的優(yōu)勢在于其協(xié)同性,在同一個(gè)管理平臺(tái)中進(jìn)行各方資源協(xié)調(diào)管理,同時(shí)對(duì)主要的施工過程或者施工關(guān)鍵部位、施工現(xiàn)場平面布置等施工重點(diǎn)進(jìn)行模擬和分析,尤其對(duì)管線吊裝順序、路徑等進(jìn)行模擬演示,找到阻礙吊裝的地方,還可預(yù)見施工過程中可能出現(xiàn)的安全隱患,從而制定應(yīng)對(duì)方案,減少工程中的返工、窩工現(xiàn)象,進(jìn)而縮短施工工期,減少施工成本。BIM 技術(shù)的應(yīng)用不僅僅是技術(shù)手段的革新,更是管理模式的突變。
圖5 綜合管廊現(xiàn)場施工圖與借助BIM 技術(shù)模擬施工圖對(duì)比
智能小鎮(zhèn)建設(shè)工程竣工后,利用三維掃描技術(shù)可以快速高效真實(shí)還原工程竣工現(xiàn)場,進(jìn)行竣工驗(yàn)證。施工單位以點(diǎn)云文件為基礎(chǔ)來修改竣工模型,在每個(gè)模型修改部分承包方需要明確每一個(gè)模型變更的點(diǎn)云依據(jù),并有相應(yīng)存檔文件。監(jiān)理單位可以直接拿施工單位的點(diǎn)云數(shù)據(jù),抽樣考核驗(yàn)收,與BIM數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)照驗(yàn)證。
傳統(tǒng)工程竣工驗(yàn)收工作由建設(shè)單位負(fù)責(zé)組織實(shí)施,在完成工程設(shè)計(jì)和合同約定的各項(xiàng)內(nèi)容后,先由施工單位對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行檢查,確認(rèn)工程質(zhì)量符合有關(guān)法律、法規(guī)和工程建設(shè)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn),符合設(shè)計(jì)文件及合同要求,然后提出竣工驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。建設(shè)單位收到工程竣工驗(yàn)收?qǐng)?bào)告后,對(duì)符合竣工驗(yàn)收要求的工程,組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理等單位和其他有關(guān)方面的專家組成驗(yàn)收組,制定驗(yàn)收方案。在各項(xiàng)資料齊全并通過檢驗(yàn)后,方可完成竣工驗(yàn)收。
基于BIM 的竣工驗(yàn)收與傳統(tǒng)的竣工驗(yàn)收不同?;贐IM的工程管理注重工程信息的實(shí)時(shí)性,項(xiàng)目的各參與方均需根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況將工程信息實(shí)時(shí)錄入到BIM 模型中,并且信息錄入人員須對(duì)自己錄入的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查并負(fù)責(zé)到底。在施工過程中,已經(jīng)分部、分項(xiàng)將工程的質(zhì)量驗(yàn)收資料,工程洽商、設(shè)計(jì)變更文件等以數(shù)據(jù)的形式存儲(chǔ)并關(guān)聯(lián)到BIM 模型中,竣工驗(yàn)收時(shí)信息的提供方只需根據(jù)交付規(guī)定對(duì)工程信息進(jìn)行過濾篩選,篩除冗余信息,信息全面、完整、便捷,為未來長達(dá)幾十年的運(yùn)維管理提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。
城市建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入CIM 階段,數(shù)據(jù)智能小鎮(zhèn)作為以大數(shù)據(jù)應(yīng)用和人工智能為方向的特色小鎮(zhèn),集先進(jìn)的GIS+BIM 技術(shù),結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等高端技術(shù)于一體,對(duì)小鎮(zhèn)的地上、地下進(jìn)行全方位“監(jiān)管控”,真正成為管理者的“眼、腦、手”,管理更便捷、更高效、更透明,成為“小鎮(zhèn)大腦”,走在智慧的前端,用科技改變小鎮(zhèn)生活。
小鎮(zhèn)在長達(dá)幾十年的運(yùn)維管理階段需要消耗大量資源,包括人、財(cái)、物等企業(yè)管理的各個(gè)方面。同時(shí)小鎮(zhèn)每天依舊在不斷地發(fā)生變化,采用高效快速低成本的傾斜攝影技術(shù)定時(shí)獲取小鎮(zhèn)全貌,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新,保證運(yùn)維的精準(zhǔn)性,才能更好地提高服務(wù)水平。
使用BIM技術(shù)的建筑在運(yùn)維階段對(duì)建筑管理的綜合信息、各種設(shè)施維護(hù)登記、設(shè)施設(shè)備的維修檔案、運(yùn)行資料、樓宇管理信息、物業(yè)管理信息、環(huán)境信息和市政相關(guān)信息等其他全面具體的運(yùn)維管理信息進(jìn)行收集,同時(shí)可以加入攝像頭、消防等傳感器,結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)準(zhǔn)確定位設(shè)備位置,實(shí)現(xiàn)消防與安防的聯(lián)動(dòng),及時(shí)傳輸數(shù)據(jù),分析各項(xiàng)信息的管理情況,并生成報(bào)表,輔助決策。
地下空間活動(dòng)區(qū)域有限,內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且變幻較快,GPS 信號(hào)微弱,采用傳統(tǒng)的站式三維激光掃描儀需要進(jìn)行多次設(shè)站,增加了任務(wù)量,采集速度慢,且無法在綜合管廊和地鐵進(jìn)行定位掃描。使用移動(dòng)式三維激光掃描儀快速獲取地下空間點(diǎn)云,對(duì)地下空間室內(nèi)環(huán)境進(jìn)行重構(gòu)。該儀器基于實(shí)時(shí)定位與制圖(SLAM)的移動(dòng)測量技術(shù),在數(shù)據(jù)采集過程中,可實(shí)時(shí)觀察采集點(diǎn)云的質(zhì)量,并能指導(dǎo)現(xiàn)場采集工作,避免采集過程中出現(xiàn)遺漏、錯(cuò)誤等情況,確保一次性完成數(shù)據(jù)采集,提高工作效率,保證運(yùn)維數(shù)據(jù)的快速更新和精準(zhǔn)性。
智能小鎮(zhèn)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工、竣工驗(yàn)收、運(yùn)維管理等各階段的時(shí)空大數(shù)據(jù),為小鎮(zhèn)的智慧化建設(shè)提供最精準(zhǔn)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)支持。數(shù)據(jù)智能小鎮(zhèn)是聚集大數(shù)據(jù)行業(yè)應(yīng)用、水平應(yīng)用、職稱服務(wù)體系的高科技大數(shù)據(jù)文化產(chǎn)業(yè)的特色小鎮(zhèn),應(yīng)發(fā)揮大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金引領(lǐng)作用,在鞏固核心軸發(fā)展基礎(chǔ)上,加快整合周邊大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈促進(jìn)發(fā)展,最終打造透明小鎮(zhèn)、數(shù)字小鎮(zhèn)、美麗小鎮(zhèn)。