城市道路工程建筑信息模型與三維地理信息系統(tǒng)集成技術(shù)規(guī)程Technicalspecificationforintegratedofurbanroadengineering2024-03-19發(fā)布2024-04-18實施石家莊市市場監(jiān)督管理局發(fā)布I II 1 13術(shù)語和定義 1 2 2 3 37.1基本要求 3 4 48.1基本要求 48.2對象關(guān)系映射 58.3紋理關(guān)系映射 5 55569空間集成 5569.1基本要求……………………9.2模型解析…………………………… 69.4幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 69.5拓?fù)潢P(guān)系轉(zhuǎn)換 7 7 7 710.3系統(tǒng)維護(hù) 7 附錄A(規(guī)范性)模型幾何要素映射表 8附錄B(規(guī)范性)模型拓?fù)湓赜成浔?圖1城市道路工程建筑信息模型與三維地理信息系統(tǒng)集成技術(shù)流程圖 3 3 4表A.1模型幾何要素映射表 8表B.1模型拓?fù)湓赜成浔?本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由石家莊市交通運(yùn)輸局提出。本文件起草單位：石家莊市交通設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司、石家莊鐵道大學(xué)、河北物圖科技有限公司、石家莊桑諾科技有限公司。本文件主要起草人：張文勝、程海維、王丙占、包曉梅、劉世偉、姚琳、柯昊辰、張金鋒、溫少芳、宋寧、于雪濤、付凱之、趙翔、劉源、紀(jì)強(qiáng)、段釗寧、王鵬、胡軍、郭棟、劉瑋、霍介進(jìn)、程佳、王寧晨、張志昊、趙麗萍、郝皓皓。1城市道路工程建筑信息模型與三維地理信息系統(tǒng)集成技術(shù)規(guī)程本文件確立了城市道路工程建筑信息模型與三維地理信息系統(tǒng)集成的總體框架、業(yè)務(wù)流程，規(guī)定了集成步驟及要求，描述了各環(huán)節(jié)追溯記錄。本文件適用于城市道路工程設(shè)計、建造、運(yùn)營和管理等領(lǐng)域。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T17941數(shù)字測繪成果質(zhì)量要求GB/T51212建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)GB/T51301建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)CJJ37城市道路工程設(shè)計規(guī)范(2016版)CJJ/T100城市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)CJJ152城市道路交叉口設(shè)計規(guī)程CJJ193城市道路路線設(shè)計規(guī)范JTG/T2420公路工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。建筑信息模型buildinginformationmodeling在城市道路建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對其物理和功能特性進(jìn)行數(shù)字化，并依此設(shè)計、施工、運(yùn)營的過程和結(jié)果的總稱。[來源：GB/T51212—2016,2.1,有修改]承載工程對象幾何信息和屬性信息的集合，是工程對象的數(shù)字化表述，也是信息錄入和管理的基本操作單位。[來源：GB/T51301—2018,2.0.8,有修改]三維地理信息系統(tǒng)three-dimensionalgeographicinformationsystem利用計算機(jī)和地理信息技術(shù)，實現(xiàn)對城市各種空間、非空間數(shù)據(jù)的輸入、存貯、查詢、檢索、處理、分析、顯示、更新和提供應(yīng)用，并以處理城市道路工程各種空間實體及其關(guān)系為主的系統(tǒng)。2建筑信息模型中所容納的模型單元豐富程度的衡量指標(biāo)。[來源：GB/T51301—2018,將對象之間相交的位置定義為交叉段，然后沿某一方向拉伸交叉段對象，得到的特定長度幾何形狀實體。通過對象之間的布爾運(yùn)算得到的幾何對象。經(jīng)過正射糾正和統(tǒng)一勻光處理的用于表示物體色調(diào)、飽和度、明度等特征的影像。對模型對象的意義、屬性、分類的描述。4縮略語BIM:建筑信息模型(buildinginformationmodeling)BRep:邊界表示(boundaryrepresentation)CSG:幾何構(gòu)造實體(constructivesolidgeometry)DEM:數(shù)字高程模型(digitalDOM:數(shù)字正射影像(digitaloGIS:地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem)SOA:面向服務(wù)的架構(gòu)(service-orientedarchitecture)5技術(shù)流程圖城市道路工程建筑信息模型與三維地理信息系統(tǒng)集成技術(shù)流程圖如圖1所示。3開始開始模型創(chuàng)建(見7)語義匹配(見8)空間集成(見9)集成應(yīng)用(見10)結(jié)束圖1城市道路工程建筑信息模型與三維地理信息系統(tǒng)集成技術(shù)流程圖6城市道路工程BIM與3DGIS集成的基本要求6.1BIM所包含的信息應(yīng)符合城市道路工程項目的使用需求，內(nèi)容應(yīng)與工程性質(zhì)、階段、目的相適應(yīng)。6.2BIM模型的創(chuàng)建、使用和管理應(yīng)遵循GB/T51212和JTG/T2420的要求。6.3BIM與3DGIS系統(tǒng)集成的技術(shù)指標(biāo)、成果形式、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)、服務(wù)方式等應(yīng)滿足城市道路工程信息實際管理和應(yīng)用的需求。6.4BIM與3DGIS系統(tǒng)的集成過程中應(yīng)保證所輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。6.5未包含在本文件中的BIM與3DGIS系統(tǒng)之間映射關(guān)系，可以根據(jù)實際情況進(jìn)行拓展處理，但不應(yīng)與本文件規(guī)定相沖突。7模型創(chuàng)建7.1基本要求7.1.1BIM建模內(nèi)容應(yīng)符合道路設(shè)計相關(guān)規(guī)范的要求，包括CJJ37、CJJ152、CJJ193等規(guī)范。7.1.2BIM模型應(yīng)由模型單元分級創(chuàng)建組合而成，可嵌套設(shè)置。模型單元的分級應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1模型單元的分級說明承擔(dān)工程項目、子項目、階段、專業(yè)的信息承擔(dān)分部、單體的信息承擔(dān)分項、構(gòu)配件、產(chǎn)品的信息承擔(dān)組成零件、安裝零件的信息7.1.3BIM模型包含的最小模型單元應(yīng)由模型精細(xì)度等級衡量，模型精細(xì)度基本等級劃分應(yīng)符合表2的規(guī)定。根據(jù)工程項目的需求，可在基本等級之間擴(kuò)充模型精細(xì)度等級。4表2模型精細(xì)度基本等級劃分1.0級模型精細(xì)度3.0級模型精細(xì)度7.1.4模型單元創(chuàng)建應(yīng)符合下列要求：a)模型單元和屬性信息應(yīng)按照J(rèn)TG/T2420統(tǒng)一分類、命名和編碼；b)模型單元宜應(yīng)用于城市道路工程項目全生命周期，也可根據(jù)實際情況只應(yīng)用于特定階段的某些環(huán)節(jié)或任務(wù)；c)模型單元及其屬性信息的創(chuàng)建及修改過程中應(yīng)保證其準(zhǔn)確性和唯一性；d)模型單元與3DGIS系統(tǒng)集成內(nèi)容應(yīng)符合空間轉(zhuǎn)換和語義映射關(guān)系的要求；e)模型單元與3DGIS系統(tǒng)的集成應(yīng)用擴(kuò)展應(yīng)與原有模型的架構(gòu)協(xié)調(diào)一致；f)特殊模型單元在與3DGIS系統(tǒng)集成過程中如存在本標(biāo)準(zhǔn)未涉及內(nèi)容，在不違反本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定前提下可根據(jù)實情自行擴(kuò)展處理。7.1.5地形模型的制作應(yīng)符合下列規(guī)定：a)地形模型應(yīng)簡潔、完整地表達(dá)城市地表起伏形態(tài)特征，便于快速、清晰地判斷城市的地形特征和方位；b)地形模型制作前，應(yīng)根據(jù)需要合理確定幾何模型表達(dá)的精度要求及紋理的分辨率、尺寸；c)地形模型的邊界線必須為閉合多邊形；d)地形模型的幾何精度應(yīng)符合GB/T17941中關(guān)于相應(yīng)DEM格網(wǎng)精度和應(yīng)用需求的規(guī)定；e)地形模型的紋理分辨率應(yīng)符合CJJ/T100中關(guān)于相應(yīng)DOM分辨率和應(yīng)用需求的規(guī)定；f)相鄰建模單元的地形模型應(yīng)平滑銜接，不得出現(xiàn)重疊和漏縫；g)地形模型應(yīng)完整覆蓋整個建模區(qū)域。7.2模型內(nèi)容7.2.1項目模型應(yīng)由信息模型和地形模型組成。7.2.2信息模型應(yīng)滿足包括土建工程、路面工程、交通安全設(shè)施、綠化、機(jī)電工程等工程的建設(shè)需求。7.2.3土建工程應(yīng)包括路基、涵洞、橋梁等內(nèi)容；路面工程應(yīng)包括路面基層、面層、路基、路面排水系統(tǒng)等內(nèi)容；交通安全設(shè)施工程應(yīng)包括標(biāo)志、標(biāo)線、防護(hù)欄、防眩設(shè)施、隔離柵等內(nèi)容；綠化工程應(yīng)包括中分帶綠化、路側(cè)綠化、場區(qū)綠化等內(nèi)容；機(jī)電工程包括監(jiān)控、交通信號設(shè)備、通訊、配電、照明等內(nèi)容。7.2.4地形模型應(yīng)包括地表、自然地物和人工地物等內(nèi)容。8語義匹配8.1基本要求8.1.1語義匹配應(yīng)包含：對象關(guān)系映射、紋理關(guān)系映射、模型屬性映射三個部分。8.1.2語義映射應(yīng)從信息交換層中的實體信息映射開始，按需選取一對一映射，一對多映射，或間接映射的方式。語義映射的一般形式化表達(dá)如公式(1)所示：5M——語義映射關(guān)系；S——模式S中的一個元素；t——模式T中的一個元素。8.1.3語義映射應(yīng)避免匹配前后的語義矛盾，保證模型信息的完整性、正確性和一致性。8.1.4語義映射應(yīng)以對象為單位，每個對象類屬于唯一的要素類別。8.1.5語義映射前應(yīng)對原始的BIM模型數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾，剔除不具備建筑實體間幾何關(guān)系的語義信息。8.1.6當(dāng)本文件規(guī)定的BIM與3DGIS的語義匹配規(guī)則無法滿足應(yīng)用需要時，可在本文件基礎(chǔ)上對規(guī)則進(jìn)行擴(kuò)展。8.2對象關(guān)系映射8.2.1BIM模型應(yīng)包含五個基本關(guān)系類型，分別是：分配、關(guān)聯(lián)、分解、定義、連通性。8.2.23DGIS應(yīng)包含十二個空間關(guān)系類型，分別是：相離、相等、相接、相交、包含于、包含、交疊、覆蓋、被覆蓋、進(jìn)入、穿越、被穿越。8.2.3BIM與3DGIS在集成過程中應(yīng)在3DGIS中正確描述和識別空間中點(diǎn)、線和面的關(guān)系和特征。8.2.4BIM與3DGIS集成應(yīng)保持模型間的對象關(guān)系，對于集成目標(biāo)體系中未定義，且無近似對應(yīng)的對象關(guān)系，則需要進(jìn)行拓展；對于在目標(biāo)體系應(yīng)用中無法體現(xiàn)的關(guān)系要素，可不集成。8.3紋理關(guān)系映射8.3.1BIM向3DGIS集成過程中，應(yīng)從BIM材質(zhì)庫提取對應(yīng)的紋理圖片，并建立圖片與構(gòu)件對象的映射關(guān)系。8.3.23DGIS向BIM集成過程中，應(yīng)補(bǔ)充模型紋理對應(yīng)的材質(zhì)信息，并與BIM材質(zhì)庫中的材質(zhì)進(jìn)行匹配或更新材質(zhì)庫。8.4模型屬性映射8.4.1BIM與3DGIS集成時，應(yīng)對交換后的模型對象統(tǒng)一編號，要求編號具有唯一性。8.4.2BIM與3DGIS屬性信息交換宜借助各自模型框架中定義的屬性擴(kuò)展機(jī)制來擴(kuò)展定義交換屬性。交換集成過程中3DGIS模型屬性不滿足BIM屬性要求時，應(yīng)進(jìn)行屬性拓展。8.4.3BIM建?？苫趯傩詳U(kuò)展機(jī)制對模型對象屬性進(jìn)行擴(kuò)展，屬性定義信息應(yīng)包括：名稱(字符串，定義屬性的語義信息),描述(解釋屬性的信息文本),復(fù)雜屬性的部分(引用包含屬性的屬性列)。8.4.43DGIS模型建模的屬性拓展機(jī)制包括：a)根據(jù)聲明屬性的名稱、數(shù)據(jù)類型和屬性值為BIM對象添加屬性；b)根據(jù)拓展或增加數(shù)據(jù)模型，添加新屬性和定義新的要素類型。8.4.5屬性映射應(yīng)保證數(shù)據(jù)類型匹配，交換過程無數(shù)據(jù)損失。9空間集成9.1基本要求9.1.1空間表達(dá)集成內(nèi)容應(yīng)包含模型解析、空間參考、幾何表達(dá)方式和拓?fù)潢P(guān)系。9.1.2BIM表達(dá)方法可采用掃掠實體或幾何構(gòu)造實體實現(xiàn)。9.1.33DGIS模型建模采用的幾何元素應(yīng)包括：點(diǎn)、線、面和體。模型表達(dá)方法可采用BRep、幾何構(gòu)造實體、掃掠實體實現(xiàn)。9.1.4BIM與3DGIS空間集成應(yīng)包括模型解析、坐標(biāo)交換、幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、拓?fù)潢P(guān)系轉(zhuǎn)換。69.2模型解析BIM模型解析應(yīng)按照以下過程進(jìn)行：a)按照不同類型對BIM模型進(jìn)行分類；b)對分類完成的BIM模型進(jìn)行解析，分解成最小模型單元；c)對最小模型單元的幾何信息進(jìn)行遍歷，將結(jié)果保存到格式文件中，并以元素ID為文件名。9.3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換9.3.1BIM模型坐標(biāo)應(yīng)為真實工程坐標(biāo)。一些分區(qū)模型、構(gòu)件模型未采用真實工程坐標(biāo)時，應(yīng)采用原點(diǎn)(0,0,0)作為特征點(diǎn)。9.3.2城市道路三維模型建模的坐標(biāo)系應(yīng)采用2000國家大地坐標(biāo)系或石家莊地方坐標(biāo)系。9.3.3BIM與3DGIS集成應(yīng)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換來計算各個BIM模型在GIS坐標(biāo)系中的空間位置，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換如公式(2)所示。式中：y)空間點(diǎn)在全局地理坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；z空間點(diǎn)在局部坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；λ兩個坐標(biāo)系之間的尺度縮放因子；4局部坐標(biāo)系相對全局地理坐標(biāo)系的位移矩陣；R——局部坐標(biāo)系相對全局地理坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣，如公式(3)所示。9.4幾何數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換9.4.1BIM中表達(dá)幾何信息的資源應(yīng)包括幾何要素和幾何模型，其中幾何要素是用于形成產(chǎn)品模型的形狀或幾何的表達(dá)；幾何模型表達(dá)了產(chǎn)品模型的形狀或幾何外形。9.4.2BIM與3DGIS模型幾何要素映射關(guān)系應(yīng)符合附錄A的規(guī)定。9.4.3幾何轉(zhuǎn)換時應(yīng)保證幾何要素映射關(guān)系的正確性。9.4.4BIM向3DGIS模型轉(zhuǎn)換應(yīng)執(zhí)行離散化操作，即將參數(shù)化模型轉(zhuǎn)換為由三角網(wǎng)或規(guī)則格網(wǎng)等構(gòu)成的三維模型。9.4.53DGIS模型向BIM轉(zhuǎn)換應(yīng)執(zhí)行參數(shù)化擬合操作，即根據(jù)模型的幾何特征計算擬合參數(shù)，生成參數(shù)化的構(gòu)件表達(dá)模型。79.5拓?fù)潢P(guān)系轉(zhuǎn)換9.5.1BIM建模拓?fù)湓乇磉_(dá)內(nèi)容應(yīng)包括基本的拓?fù)鋵嶓w定義、形成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基本實體集合、拓?fù)鋵嶓w的方向。9.5.23DGIS模型拓?fù)鋵ο笤貞?yīng)包括：節(jié)點(diǎn)、邊、拓?fù)淝€、面、拓?fù)浔砻妗⑼負(fù)潴w、拓?fù)鋵嶓w、拓?fù)鋸?fù)合體等。9.5.3BIM與3DGIS拓?fù)鋵嶓w要素映射應(yīng)符合附錄B的規(guī)定。10集成應(yīng)用10.1基本要求10.1.13DGIS系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)應(yīng)采用SOA技術(shù)架構(gòu)來實現(xiàn)系統(tǒng)的整合及新應(yīng)用的擴(kuò)展，采用數(shù)據(jù)模型來完成數(shù)據(jù)庫的建立和數(shù)據(jù)的存儲，采用信息模型來建立應(yīng)用與數(shù)據(jù)之間的連接。10.1.2集成過程應(yīng)保證數(shù)據(jù)的正確性、完整性、拓?fù)湟恢滦?、?shù)據(jù)拼接合理性及數(shù)據(jù)空間位置關(guān)系保持協(xié)調(diào)一致。10.2系統(tǒng)需求10.2.1集成系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留與企業(yè)生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的接口，具備與多渠道信息系統(tǒng)的集成對接能力，能夠三維可視化承載和呈現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。10.2.2集成系統(tǒng)應(yīng)支持對大屏幕、PC端、移動端等不