基于BIM GIS的铁路站房可视化管控平台设计与应用.pdf

2023年第4期专业应用专业应用基于BIM+GIS的铁路站房可视化管控平台设计与应用楼捍卫1，李春红2，郭祥2，汪明超3，徐荣会4，李坤3，王飞4（1.云桂铁路广西有限责任公司，广西 南宁 530022；2.北京经纬信息技术有限公司，北京 100081；3.中铁北京工程局集团有限公司，北京 102199；4.中铁上海工程局集团有限公司，上海 201906）摘要：针对铁路站房施工现场环境复杂、多方协同管理难、进度失控风险高、资料收集整理工作量巨大、信息孤岛难以共享继承等问题，以南宁北站站房建设项目为试点，搭建可视化管控平台，研究BIM+GIS在铁路站房建设项目管理中的具体应用。可视化管控平台以地理信息为基准，将BIM模型和地理场景相结合搭建数字沙盘，以信息技术为纽带，将宏观的地理环境与微观的构件信息相结合，对施工进度、质量安全、文档资料等多维度数据进行动态可视化管理。基于BIM+GIS的铁路站房可视化管控平台设计与应用对推动铁路站房施工可视化、数字化、智能化具有良好的指导借鉴意义。关键词：南宁北站；铁路站房；BIM+GIS；可视化；管控平台；项目管理中图分类号：TU712+.2 文献标识码：A 文章编号：1672-061X（2023）04-0063-06DOI：10.19550/j.issn.1672-061x.2023.06.06.0010 引言以铁路为代表的一大批交通基础设施快速建设和完善，使我国交通运输发展速度空前迅速，质量空前坚实1，同时，对铁路建设施工尤其是铁路站房建设施工也提出了更高要求。因此，加速铁路建设施工管理向信息化、智能化转型已成必然趋势。随着各领域信息化技术研究不断开展，BIM+GIS为铁路站房项目管理提供了新思路。石硕等2认为，BIM可解决铁路工程全生命周期不同阶段的数据传递与共享问题，GIS可基于时空信息进行可视化表达，与BIM形成优势互补。张毅等3认为，BIM+GIS能够以三维可视化的方式实现工程建设项目单体与整体工程的信息化管理。宋乔4认为，利用BIM+GIS可在建筑施工可视化建设中对项目信息来源、施工进度监管、构件属性分析和成本监控分析等方面进行有效管控。上述研究是BIM+GIS在铁路站前工程项目管理中的应用，针对其在铁路站房工程项目管理中如何具体应用第一作者：楼捍卫（1963），男，高级工程师。E-mail：通信作者：李春红（1991），女，工程师。E-mail：632023年第4期专业应用专业应用并没有提出完整的方案，且铁路站房工程专业繁多，涉及混凝土结构、钢结构、幕墙、金属屋面、装饰装修、给排水、供暖、通风及空调、电梯、电气、消防、智能化、防雷等多个专业领域，工程交叉协调复杂。鉴于此，BIM+GIS在铁路站房工程项目管理方面的应用仍有很大探索空间。基于以上分析，利用BIM+GIS搭建南宁北站工程建设可视化管控平台，直观准确地实现高度精准铁路站房施工现场环境三维空间表达，还原项目环境地貌及铁路站房建造结构，自动化归集各类施工资料。基于BIM+GIS的铁路站房可视化管控平台设计与应用不仅可实时反映站房施工进度状态，指导现场的生态保护和绿色施工，也可为站房建造提供信息数据支撑。1 工程概况南宁北站位于南宁市武鸣城区以西、东盟经开区以东，作为引领南宁市未来城市空间发展的重大节点、南宁市副中心的引擎站点、南宁北部综合交通枢纽，南宁北站的建设对南宁市推进强枢纽建设起到积极作用。南宁北站站房以“风雨廊桥”为造型，突出壮乡文化特色。车站建筑面积约3万m2，是贵南高铁全线新建8座车站中最大的车站。站场规模为3台8线，远期预留到发线2条，主要承办贵南、南崇、南玉高铁动车始发、终到及通过列车作业，远期总规模8台19线（贵南4台10线，南柳4台9线）。南宁北站整体鸟瞰效果见图1。2 平台架构南宁北站BIM+GIS可视化管控平台主要由BIM+GIS指挥中心和基于BIM的项目管理系统2部分构成。指挥中心可实现数据集成管理，BIM项目管理系统通过采集BIM模型信息，可对项目进行质检评定、质量管理、进度管理、安全管理、资料管理等。平台采用C/S和B/S混合架构部署模式展示BIM等所有信息数据，系统服务器端采用B/S架构进行数据维护、查看、管理等工作，平台功能体系由数据采集层、业务系统管理层、数据应用层3部分构成。BIM+GIS可视化管控平台架构见图2。图1南宁北站整体鸟瞰效果图图2BIM+GIS可视化管控平台架构642023年第4期专业应用专业应用（1）数据采集层包括基于物联网的智慧工地及其他安全质量子系统（如视频监控、设备监控系统），由项目分部进行建设。（2）业务管理层是平台重要组成部分，按照管理方向初步规划为安全管理、质量管理、进度管理、BIM基础管理、人员管理、综合管理等6类，并按功能要求划分若干模块，以满足项目不同部门、不同专业人员的管理需求。（3）数据应用层可实现BIM深化应用与协同，通过将业务系统应用层数据推送至指挥中心，将BIM模型及强关联数据进行集成协同展示和管理，同时也可分维度、分业务、分层级进行集中管理与调度。3 BIM+GIS指挥中心BIM+GIS指挥中心是项目级的决策分析展示平台，是整个项目信息化的大脑，通过互联网、BIM、IoT、GSD等技术将项目所有数据集成在指挥中心系统，实现该项目的万物互联、数据共享。指挥中心系统针对项目地形条件复杂、工程体量大、综合性强等特点，搭建虚拟内容场景，内设智能监控系统，集成各类传感监测设备，提供智能化的实时检测、实时监测、预警事故，大大提高了安全预防等级和抢险效率5。同时，让管理者对质量安全、进度、关键工点、关键指标全盘掌控，实现了基于指挥中心的项目管理新模式，不仅为项目各参建单位统一提供网络化、数字化、智能化的工作协同平台，亦可为项目层、管理层、决策层提供强大的数据支撑。3.1基于BIM+GIS的场景还原指挥中心利用金字塔瓦片式加载技术承载项目场景工程，通过调取BIM数据以及无人机航拍的倾斜摄影数据，结合地形数据，根据相对位置关系和坐标定位进行整合，以平台为展示载体，实现BIM模型和倾斜摄影数据的高度融合，11数字化还原施工项目现场，形成工地智慧化识别、跟踪、监控和管理，实现基于BIM+GIS的场景还原（见图3）。3.2工程信息展示创建数字化模型，导入高清地形数据，通过系统完美展现实际地形，360全方位观测，直观展示施工主体与周边地形关系，随时提取真实的GIS坐标数据及高程点。通过模型直观查看单个设计标段或施工标段长度，桥梁、隧道数量等工程数据，实现施工主体模型、地形模型、施工设施模型的真实展示及项目数据的统一统筹。工程信息展示见图4。3.3三维可视化交底通过指挥中心BIM+GIS功能将模型与地形三维还原，在指挥中心可查看路线与地形的关系，直观反映工程施工完成后的路线情况。南宁北站工程建设项目位于广西壮族自治区，地区山多地险，工程人员去现场实勘难度大、效果差，通过指挥中心配合图纸进行方案交底可以提升沟通效率，三维可视化方案交底见图5。3.4漫游体验BIM+GIS指挥中心系统支持驾车、空间、步行漫游和无人机漫游等多种漫游模式，同时支持气象信息模拟和VR设备对接。在交安设计、标识标牌设计和隧道视觉设计时，可以结合VR设备对设计方案进行验证，保证设计方案的合理性，指挥中心驾车漫游模式见图6。图4工程信息展示图3BIM+GIS场景还原652023年第4期专业应用专业应用3.5BIM数据对接指挥中心还可调取BIM平台数据，通过指挥中心可以查看工程进度，完工构件基础信息、原材料信息、资料信息和现场报检数据等。相比传统模式，基于地形的工程进度查看更能直观地反映现场施工进度、施工过程中施工便道的占用情况等，通过4D进度模拟播放可以实现对不同时间点的工程完成量检查，配合施工方上报的施工进度台账和远程视频控制系统可以对上报数据进行复核，保证现场数据的真实性，指挥中心调取BIM平台数据见图7。4 项目管理系统项目管理系统由进度管理、质量安全管理、文档资料管理等模块构成，为南宁北站站房建设工程项目业务处理提供管控手段。4.1进度管理进度管理模块的主要功能包含进度计划制定、进度沙盘模拟、施工日志填写、施工进度统计、计划进度与实际进度对比分析预警以及统计分析等6。将项目管理中的进度结构树关联BIM模型，根据现场施工台账在“沙盘模式”下录入现场施工的实际进度，并根据进度计划监测实际进度7，实现基于BIM的三维可视化进度偏差分析及生产项目进度报告，帮助管理者掌握不同的项目阶段、任务、里程碑时间节点，从宏观角度把控项目，降低依赖风险、减少进度风险。平台进度沙盘展示见图8。4.2质量安全管理质量安全管理模块包括隐患排查、巡检任务和整改记录等具体业务。建设、监理及施工单位可通过隐患排查模块发起隐患检查与整改流程，自定义配制审批流程，引用质量检查库已有的质量检查项关联WBS结构树，并与BIM模型进行挂接。通过项目管理系统巡检发现质量、安全，隐患等问题，可将问题照片及对应文字描述的巡查记录上传至BIM可视化系统，在BIM中加以警示，并将问题反映给相关责任人，提醒相关负责人及时核查整改，反馈整改信息，形成PDCA闭环。这不仅可做到过程留痕，也可实现质量安全隐患早发现、早核查、早处理，尽量避免或减少安全质量问题发生。4.3文档资料管理档案管理模块贯穿档案生成、保管、利用的全过程，项目管理系统满足建设项目纸质文件和电子文件图7指挥中心调取BIM平台数据图5三维可视化方案交底图8平台进度沙盘展示图6指挥中心驾车漫游模式662023年第4期专业应用专业应用的收集、整理、归档等需求，可对接质检、检验批资料等资料自动归集并同步至BIM，将资料按照结构树自动与构件进行关联，直接从模型查询相对应构件的资料，所有资料均可反查到具体构件，建立项目动态的收集资料库，随时翻阅项目的各种关键节点，查询各种工序留存下的痕迹资料。平台构件查看资料展示见图9。5 应用效果5.1经济效益南宁北站 BIM+GIS 可视化管控平台利用 BIM+GIS为铁路站房项目管理的各业务模块进行流程化、清单化梳理，可提升各参建方的工作效率，可有效减少工作量，其中资料内业人员工作量可减少30%50%，跨部门协作会议场次可减少10%30%。另外，在重、难点部位施工前，对操作人员在质量通病防治、施工工艺、施工质量等方面进行详细的三维可视化技术交底，采取有效技术措施，可避免一定的经济损失，并可有效提高经济效益。5.2安全效益BIM+GIS可视化管控平台中项目管理的质量安全模块应用可实现对南宁北站站房建设项目安全的精益化施工管理，达到扁平化的管理要求，在提高工程建设项目施工质量的同时，可实现安全管理目标，对推动整个贵南高铁的信息化建设、提升项目质量安全监管力度与决策指挥具有重要指导意义。5.3管理效益对工地进行实时可视化管理，可保障安全文明施工，利用数据合理分析项目进度，充分规划和调配资源，使工程管理中的通病得到有效控制，可提高管理效益。6 结束语南宁北站站房工程BIM+GIS可视化管控平台主要围绕项目管理展开，将传统的铁路站房施工与智能化、信息化技术相结合，实现施工现场统一管控，为施工管理提供了高效准确、可视化的技术支持，使管理者对质量安全、进度、资料、关键工点等指标全盘掌控8，创造性地实现了基于指挥中心的项目管理新模式。基于BIM+GIS的铁路站房建设项目管理将成为未来铁路站房建设项目的新技术趋势，对积极推动铁路站房施工可视化、数字化、智能化具有非常好的指导借鉴意义。参考文献1 周济.智能制造：“中国制造 2025”的主攻方向 J.中国机械工程，2015，26（7）：22-27.2 石硕，倪苇.基于 BIM+GIS 技术的铁路工程管理系统研发与应用 J.铁路技术创新，2020（6）：25-28.3 张毅，黄从治，朱聪.基于 BIM 的铁路工程项目管理系统应用研究 J.铁道工程学报，2019（9）：19-22.4 宋乔.BIM-GIS技术在建筑施工管理可视化中的应用探究 J.建筑技术开发，2017（5）：2-6.5 孙慧，封博卿，魏小娟，等.BIM+GIS技术在京张高铁建维一体化管理中的应用 J.中国铁路，2022（7）：6-9.6 汪军，何刚，乔科，等.基于“BIM+GIS”的公路工程建设进度管理 J.中国公路，2022（8）：108-109.7 李飞，鲍榴，杨威，等.基于BIM+GIS的铁路工程电子沙盘系统的设计与实现 J.铁路计算机应用，2023，32（1）：57-62.8 黄旎诗，赵亮亮，董凤翔.基于BIM与GIS融合技术的铁路工程信息化管理应用研究 J.铁路技术创新，2021（1）：78-83.责任编辑 翟立飒收稿日期 2023-06-06图9平台构件查看资料展示672023年第4期专业应用专业应用Design and Application of Visual Management and Control Platform for Railway Station Buildings Based on BIM+GISLOU Hanwei1,LI Chunhong2,GUO Xiang2,WANG Mingchao3,XU Ronghui4,LI Kun3,WANG Fei4(1.Nanning-Kunming High-speed Railway Guangxi Co.,Ltd.,Nanning Guangxi 530022,China;2.Beijing Jingwei Information Technology Co.,Ltd.,Beijing 100081,China;3.China Railway Beijing Engineering Group Co.,Ltd.,Beijing 102199,China;4.Shanghai Civil Engineering Co.,Ltd.of CREC,Shanghai 201906,China)Abstract:The construction of railway station buildings is a complex undertaking that poses several challenges.These include complex construction site environments,multiple related parties to manage,high risks of uncontrollable progress,heavy workloads for data collection and sorting,and difficulties sharing and inheriting information.To address these challenges,a visual management and control platform has been developed,utilizing the Nanningbei station building construction project as a pilot to explore the specific application of BIM+GIS in managing railway station building construction projects.The platform is based on geographic information and combines BIM models with geographical scenes to create a digital scale model.This integration allows for dynamic visualization and management of data related to engineering quality and safety,as well as records and documents.It integrates the geographic environment at the macro level and component information at the micro level using information technology.The design and application of this visual management and control platform for railway station buildings,based on BIM+GIS,holds the potential to advance the visualization,digitalization,and intelligence of railway station building construction.Keywords:Nanningbei Railway Station;railway station building;BIM+GIS;visualization;management and control platform;project management68