珠三角水资源配置工程中的BIM+GIS三维精细化协同

发布时间:2019 年 11 月 05 日   文/广东省水利电力勘测设计研究院 杨益
导读:目前,广东省水利电力勘测设计研究院在所有重点工程中均开展了三维精细化协同设计,其中也包括珠三角水资源配置工程,除满足自己正向设计外,还为全生命周期及“两型两化”打下数字化的基础。

  珠三角水资源配置工程是国务院批准的《珠江流域综合规划(2012-2030年)》提出的重要水资源配置工程,也是国务院要求加快建设的全国172项节水供水重大水利工程之一。

  该工程从佛山市顺德区西江干流取水,经泵站加压通过专用隧洞输水到广州市南沙区新建的高新沙水库、东莞市松木山水库、深圳市公明水库,并在沿线设置顺德、番禺等应急分水口。工程包括一条干线、两条分干线、一条支线、一座调节水库、三座提升泵站。输水线路总长113.1km,其中输水干线长90.3km。工程年引水量17.87亿立方米,引水流量80立方米每秒,供给广州市南沙区、东莞市、深圳市,是广东省有史以来投资最大的水利工程。

  广东省水利电力勘测设计研究院(以下简称“我院”)成立于1956年,是一家集工程规划、勘测、设计、咨询、总承包和监理于一体的综合型勘测设计单位,主要从事资质证书许可范围内相应的水利、电力及建筑工程总承包业务,以及项目管理和相关的技术和管理服务。

  我院“东深供水改造工程”和“广州抽水蓄能电站”入选新中国成立60周年“百项经典(精品)建设工程”,是全国唯一在水电及水利工程两个领域获奖单位。目前,我院在所有重点工程中均开展了三维精细化协同设计,其中也包括珠三角水资源配置工程,除满足自己正向设计外,还为全生命周期及“两型两化”(经营型、服务型,一体化、现代化)打下数字化的基础。

  我院采用的三维设计平台是Bentley公司的MicroStation及其各种专业软件,协同平台也是Bentley公司的ProjectWise软件;GIS平台采用的是超图SuperMap GIS基础软件平台,所有基础地理数据(包括倾斜摄影数据、激光点云数据等)都由测绘分院提供,导入超图软件平台中进行工作。

  项目架构

  BIM+GIS数字化平台研究

  在珠三角水资源配置工程BIM+GIS数字化平台的建设中,我们将综合应用地理信息系统(GIS)、物联网、工程全生命周期管理、建筑信息模型(BIM)、虚拟现实与交互式仿真等现代高新技术,整合现有信息系统数据资源,对珠三角水资源配置工程建设、运行管理及综合管理中相关的各种数据,进行数字化采集、传输、存储、管理,并对获取的数据进行分析处理和集成利用。

珠三角水资源配置工程BIM+GIS平台总图

  针对全线工程开发需求,项目构建了工程建设管理、泵站运行管理、沿线综合管理(风险信息管理、征地移民信息管理、环保水保信息管理以及公共安全信息管理)等六大决策支持信息系统,并基于工程全线基础地理信息系统(GIS)和建筑信息模型(BIM),构建工程全线三维可视化与信息集成展示与会商平台,通过虚拟现实技术,再现工程全线真实管理和决策环境,并集成表达决策所需的各种数据及分析结果,监控环境要素和人工过程的变化,实现工程全线的可视化管理和运维,为实施工程开发管理提供辅助工具和决策支持服务。

  · BIM+GIS数字化平台

  项目搭建了工程数字化基础平台,包含三维可视化信息集成展示与会商平台建设项目,具体包括:基础地理数据及三维模型数据仓库建设、三维GIS与BIM融合的一体化可视化环境搭建、二维GIS、公司企业数据中心的数据访问与展示、各业务应用系统的三维可视化功能模块开发以及各业务系统的集成等内容。

  项目的三维可视化信息集成展示与会商平台,是通过虚拟现实技术,再现全工程真实管理和决策环境,监控工程环境要素和人工过程的变化,实现全工程开发及运维信息资源的可视化管理,为实施全过程开发管理,提供辅助管理工具和决策信息服务。

  除了搭建数据中心以及基础平台外,项目还需要有专业的六大决策支持信息子系统(以后根据需要再扩大范围)。目前根据工程需要,只在以下项目开展研究,待成熟后再推广到所有子系统——平台浏览、建筑物查询、BIM属性查询(静态及动态属性查询,档案查询)、征地移民信息展示(属性查询,空间查询,人口统计)、水保环保信息展示(区域查询,环保监测,工程预警,淹没分析)、盾构施工安全数据监控。

  · 项目建设原则

  1、先进实用:在确保系统实用性的前提下,系统在设计思想、系统架构和采用的技术上,尽可能采用国内外最先进的技术、方法、软件平台,以保证系统具备先进性、前瞻性和扩展性,并符合技术发展方向。

  2、稳定可靠:系统应具有相当的兼容性、稳定性,确保系统的良好运行和可持续应用。

  3、易用性:系统应具有良好的实用性,操作简单快捷,界面友好,满足个性化需求,符合企业文化。系统和数据易于维护、更新和管理,提供满足不同层次用户需求的功能和工具。

  4、标准化和规范化:严格按照国家、行业和地方的有关标准和规范,制订符合公司数据现状的基础地理数据生产、三维数据库建设、信息数据集成和系统集成的规范或标准。系统分析、设计、实现和测试,严格按照软件工程标准和规范执行。

  5、开放性:项目的三维可视化与信息集成展示与会商平台设计遵循开放原则,使用公共的协议和接口标准,便于工程内部数据的共享以及维护和扩展。

  6、安全性:系统应具有高度的安全性:有完善的分级授权、数据备份机制,能有效防止系统本身及应用可能产生的数据安全问题,如误操作、非法登录、权限分配不当等,满足国家及行业信息化系统安全防护总体方案的要求。

  7、可扩展性:项目系统要具有较强的可维护性和扩展性,以满足系统数据量的增长、数据类型的拓展,以及应用需求和应用范围的扩展,这对系统的性能和功能提出了兼容性和可扩展性要求。同时数据库设计和系统设计时应考虑按一定比例的冗余,以保证系统的扩充及容错能力。

  BIM+GIS平台核心问题

  一是BIM和GIS数据导入的问题:BIM设计平台一般是A(AutoDesk)、B(Bentley)、C(Catia),GIS平台有国外的SkyLine,国内的超图等。BIM+GIS平台需要有各种模型导入的能力,而且还不能有丢失,使用还要方便。

  二是BIM和GIS数据融合的问题:BIM和GIS模型在平台里还需要有融合的能力,基础GIS数据还需要进行处理,比如在TIN地形和实景地形上进行场地开挖、公路桥梁设计,BIM模型需要融合到GIS中去。

  三是BIM+GIS平台数据的容量的问题:基础设施建设和城市级别的BIM+GIS平台,在规划设计阶段数据的容量就很大,到了建设和运维阶段,各种复杂数据的进入,数据呈现几何级别增加,这同时还考验平台的承受能力。

珠三角水资源配置工程BIM+GIS平台-鲤鱼洲泵站

 珠三角水资源配置工程-鲤鱼洲泵站BIM模型管理(构件级别管理)

  BIM+GIS数字化平台初步成果

  目前,珠三角水资源配置工程BIM+GIS数字化平台搭建并融合了全线3座泵站、90多公里长地下盾构管道、30多座工作井及高位水池全专业BIM模型,以及100公里长20公里宽的四层GIS模型(在线地图+高清卫片+倾斜摄影模型+TIN地形)。

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