1、GIS+BIM 鐵路工程建設(shè)管理應(yīng)用GIS+BIM 鐵路工程建設(shè)管理應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與共享1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)鐵路工程建設(shè)的空間、非空間數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和集成共享十分重要。 GIS 儲(chǔ)管理的數(shù)據(jù)不僅具有 一般屬性數(shù)據(jù) ，還包括與位置有關(guān)的 空間特征數(shù)據(jù)；空間數(shù)據(jù)可采用文件的形式存儲(chǔ)，但是這種方式數(shù)據(jù)易丟失，也不能滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)空間數(shù)據(jù)并發(fā)訪問(wèn)的需求，因此，可采用統(tǒng)一的DBMS 存儲(chǔ)間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，并在數(shù)據(jù)庫(kù)上增加一個(gè)空間數(shù)據(jù)管理層，利用特殊的表結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的無(wú)縫集成等。小編：下面介紹一種 Oracle+ArcSDE 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)。將鐵路工程建設(shè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為 shp 格式，利用空間數(shù)據(jù)引

2、擎 ArcSDE 將數(shù)據(jù)批量加載到空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，并創(chuàng)建相關(guān)的屬性表，在這些屬性表與 ArcSDE 列相同的屬性字段，空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)可以通過(guò)這個(gè)字段關(guān)聯(lián)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)地理空間數(shù)據(jù)與非空間數(shù)據(jù)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)。2數(shù)據(jù)集成與共享2數(shù)據(jù)集成與共享以 SOA 作為基礎(chǔ)架構(gòu)，以 Web 服務(wù)段，搭建一個(gè)可復(fù)用的資源環(huán)境。使用標(biāo)準(zhǔn)的接口將既有的鐵路工程業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)封裝成 Web 服務(wù)，通過(guò)發(fā)布與調(diào)用完成使用過(guò)程?；?架構(gòu)的數(shù)據(jù)集成整合了業(yè)務(wù)系統(tǒng)積累的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將 和屬性數(shù)據(jù)有機(jī)融合，通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)級(jí)的共享，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)與共享。數(shù)據(jù)流程見(jiàn)圖 1。圖 1 數(shù)據(jù)流程圖GIS-BIM 建模2GIS-BIM

3、建 模2GIS-BIM 建 模BIMBIM 模型中所集成的信息都可以通過(guò) 參數(shù)化的手段進(jìn)行關(guān)聯(lián)，一旦模型中某個(gè)參數(shù)發(fā)生改變，模型實(shí)體能自動(dòng)地進(jìn)行更改，這為鐵路工程建設(shè)的精細(xì)化、可個(gè)參數(shù)發(fā)生改變，模型實(shí)體能自動(dòng)地進(jìn)行更改，這為鐵路工程建設(shè)的精細(xì)化、可視化管理提供一種新的管理思路。但是鐵路工程具備視化管理提供一種新的管理思路。但是鐵路工程具備地理屬性 ，因此還需要借助地理信息的空間分析，將 地理信息的空間分析，將 GIS-BIM 兩者有效融合，構(gòu)建一個(gè)具備 空間場(chǎng)景的三維工程建設(shè)模型，對(duì)施工環(huán)境和施工現(xiàn)場(chǎng)有效的監(jiān)督與管理，為用戶(hù)提供一個(gè)既可工程建設(shè)模型，對(duì)施工環(huán)境和施工現(xiàn)場(chǎng)有效的監(jiān)督與管理，為用戶(hù)

4、提供一個(gè)既可以全局把控又可以精細(xì)管理的技術(shù)手段。以全局把控又可以精細(xì)管理的技術(shù)手段。1基于參數(shù)化規(guī)則快速建模技術(shù)的 GIS 模型構(gòu)建1基于參數(shù)化規(guī)則快速建模技術(shù)的 GIS 模型構(gòu)建數(shù)可以定義各種幾何特性，按照一定的公式或者數(shù)學(xué)法則相互關(guān)聯(lián)，從而通過(guò)設(shè)定構(gòu)件參數(shù)建立模型，可選擇應(yīng)用參數(shù)驅(qū)動(dòng)模型的手段建立三維場(chǎng)景。該技術(shù)思想是在一個(gè)GIS 環(huán)境下，制作二維矢量數(shù)據(jù) (含高程信息)， 調(diào)用GIS屬性數(shù)據(jù)，利用參數(shù)化規(guī)則文件驅(qū)動(dòng)生成模型。選用CityEngine 軟件，通過(guò)編寫(xiě) CGA 規(guī)則，提取二維數(shù)據(jù)屬性，激活二維數(shù)據(jù)對(duì)象，參數(shù)化驅(qū)動(dòng)生成三維模型，同時(shí)能夠產(chǎn)生大范圍的模型及多種建筑物樣式。這樣生成

5、的三維模型具備地理屬性，便于編輯與操作。參數(shù)化規(guī)則建模示意圖見(jiàn) 圖 2。圖 2 參數(shù)化規(guī)則建模示意圖CGA 規(guī)則建模的基本思想是 定義規(guī)則 ，并反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)更多的模型細(xì)節(jié)。CGA 規(guī)則可對(duì)模型進(jìn)行平移、拉伸、旋轉(zhuǎn)、切割、貼紋理、模型替換等操作，常見(jiàn)的命令見(jiàn) 圖 3，構(gòu)建的模型見(jiàn) 圖 4。圖 3 常見(jiàn)操作命令圖 3 常見(jiàn)操作命令圖 4 參數(shù)化規(guī)則建模構(gòu)建模型2基于數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換的 GIS-BIM 數(shù)據(jù)融合BIMBIM 是 基于IFC 擴(kuò)展語(yǔ)義要素，形成存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，3D GIS 是應(yīng)用CityGML 三維模型數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的存儲(chǔ)框架，因?yàn)榇鎯?chǔ)和表達(dá)的差異，二者不能各自在軟件平臺(tái)上互相友好支持，目前，關(guān)于IF

6、C 與 CityGML 整 合 主要在轉(zhuǎn)換框架的設(shè)計(jì)、基于標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展機(jī)制的整合、基于數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。下面介紹一個(gè)信息模型在 BIM 和 GIS 領(lǐng)域及其軟件平臺(tái)間 銜接的方法，提出一種基于 FME 格式轉(zhuǎn)換軟件平臺(tái)對(duì)模型進(jìn)行處理分析和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)精細(xì)模型的跨地域展示，其流程見(jiàn) 圖 5。整；在整；在屬性RVZ 的中間格式保留了大部分 BIM 信息；從模型體量來(lái)說(shuō)，RVZ 格式的文件體量是原文件的1/7，因此轉(zhuǎn)換的 GIS 模體量小，信息比較完整。對(duì)比見(jiàn)圖 6，效果圖見(jiàn) 圖 7。圖 6 BIM 格式與 GIS 格式比對(duì)圖 5 BIM 與 GIS 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程研究思路是應(yīng)用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件FEM 將 B

7、IM 模型放入 GIS 環(huán)境中。BIM 模型來(lái)自 Revit 軟件的RVT 格式，利用 FME 在Revit 軟件里的插件，將RVT 格式轉(zhuǎn)換為一種中間格式RVZ，然后將RVZ 文件導(dǎo)人FME 軟件平臺(tái)中，按照要素特征，調(diào)整配置合理的參數(shù)，最終轉(zhuǎn)換為shp 格式文件，利用 ESRI 軟件功能處理所有文件，這種方式導(dǎo)出模型的姿態(tài)與原始 Revit 模型相一致。從外觀上來(lái)講，這種格式轉(zhuǎn)換方式不需要人工干預(yù)，顏色和透明度會(huì)保持比較完圖 7 BIM 轉(zhuǎn)換為 GIS 模型對(duì)比圖 7 BIM 轉(zhuǎn)換為 GIS 模型對(duì)比3基于傾斜攝影的三維地形模型構(gòu)建鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)引入鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)引入

8、傾斜攝影技術(shù)，通過(guò)在飛行平臺(tái)上搭多臺(tái)傳感器 (目前常用的是五鏡頭相機(jī))，從垂直、傾斜等不同角度采集影像，獲取完整準(zhǔn)確的地面物體。采集影像數(shù)據(jù)后，利用建模軟件將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模，地物建模采用Smart 3D 軟件，通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形計(jì)算，成點(diǎn)云，點(diǎn)云構(gòu)成格網(wǎng)，格網(wǎng)結(jié)合照片生成賦有紋理的三維模型。區(qū)域整體三維建模方法生產(chǎn)路線見(jiàn) 圖 8。文中采用的場(chǎng)景數(shù)據(jù)由無(wú)人機(jī)采集，無(wú)人機(jī)航拍的影像經(jīng)過(guò)建模軟件處理可以產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)格式，鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)基于 ESRI 軟件，生成適用于 ESRI 軟件的 spk 格式。實(shí)現(xiàn)了利用無(wú)人機(jī)+Smart 3D ，構(gòu)建了施工的場(chǎng)景模型。圖 8 區(qū)域整體三維建模方法生產(chǎn)

9、路線圖應(yīng)用案例目前，基于 GIS-BIM 技術(shù)構(gòu)建的鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)在 鄭萬(wàn)鐵路試點(diǎn)應(yīng)用，輔助高鐵建設(shè)管理。在鄭萬(wàn)河南線第 2 標(biāo)段 40 km 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了傾斜攝影和三維建模及 GIS-BIM 的綜合展示功能。通過(guò)無(wú)人機(jī) 5 個(gè)角度傾斜攝影，生成點(diǎn)云并貼圖，最終生成地表模型。飛行攝影范圍包括：線路兩側(cè)各 100 m、梁場(chǎng)和拌合站等，采用 WGS84 ( World Geodetic System 1984) 坐標(biāo)系，飛行高度在 150 m200 m，比例尺精度設(shè)置為1:500 ，形成的場(chǎng)景見(jiàn) 圖 9。圖 9 基于傾斜攝影的場(chǎng)景模型應(yīng)用參數(shù)化規(guī)則建模技術(shù)，為鄭萬(wàn)第2 標(biāo)段 40 km

10、建立橋梁的三維型。基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)見(jiàn) 圖 10，以鐵路工程橋梁為例，提取數(shù)據(jù)的屬性信息， 形成二維數(shù)據(jù)面，見(jiàn)圖11，然后對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行拉伸，將二維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維模型。并對(duì)模型進(jìn)行細(xì)化、切割、替換、貼紋理，使模型更趨近現(xiàn)實(shí)，構(gòu)建完成的三維場(chǎng)景可以基于WebGIS 技術(shù)發(fā)布服務(wù)，用戶(hù)可以在端查看，見(jiàn)圖 12。該結(jié)構(gòu)模型的精度可以達(dá)到所需的顆粒度，生成局部場(chǎng)景的效果圖及關(guān)鍵施工工藝過(guò)程的展示動(dòng)畫(huà)。圖 10 梁體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖 11 具備屬性數(shù)據(jù)的面要素圖 12 三維鐵路橋梁服務(wù)圖鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，集成共享鐵路工程管理平臺(tái)鐵路工程建設(shè)地理信息系統(tǒng)基于互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，集成共享鐵路工程管理平臺(tái)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以決策支持的可視化為目標(biāo)，以地理信息技術(shù)為支撐，服務(wù)鐵路工業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，以決策支持的可視化為目標(biāo)，以地理信息技術(shù)為支撐，服務(wù)鐵路工程建設(shè)各參與方的二三維一體化支撐系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已在一些鐵路工程建程建設(shè)各參與方的二三維一體化支撐系統(tǒng)。目前，該系統(tǒng)已在一些鐵路工程建設(shè)單位進(jìn)行試點(diǎn)應(yīng)用，取得良好的效果。在未來(lái)的發(fā)展中，設(shè)單位進(jìn)行