三维信息模型在交通基础设施建设领域的应用研究

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　　摘要：三维信息模型是一种重要的建筑可视化图形表达方式，其主导的建筑设计、建造和运维为相关企业带来了更大的经济效益，并在一定程度上缩短了建设周期和维护成本。围绕三维信息模型技术在交通基础设施建设领域的应用展开研究，从分布式模型定义、三维信息模型标准应用、全生命周期应用和基于三维信息模型的项目管理流程4个方面，阐述了三维信息模型的应用方式和特点，可为三维信息模型技术在贵州省交通基础设施建设领域的应用提供参考。
　　关键词关键词：三维信息模型；交通建设；数字化技术
　　DOIDOI：10.11907/rjdk.161460
　　中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）007014102
　　0引言
　　三维信息模型是在计算机中建立的虚拟模型，通过集成工程对象相关信息，连接项目生命期不同阶段的数据、过程和资源，模拟在真实世界中的状态和变化，为工程项目各参与方提供一个工程信息交换和共享平台。
　　贵州省交通运输体系是以铁路和公路为骨架，民航、水运与之相互协调的综合交通运输体系，在交通基础设施建设中，由于受到地理条件的影响，建设投资高、周期长、设计施工难度大，尤其是数量众多的大型桥梁和隧道项目。因此，解决设计、施工难点，缩短建设周期，降低投资运营成本成为贵州交通运输建设中新技术开发和技术改造研究的永动力。智能交通是交通规划的重要组成部分，三维信息模型技术是实现信息化转变和智能交通的重要技术之一，潜在应用空间巨大。贵州着力打造大数据产业，且重点打造“七朵云”工程，其中包括智能交通云工程。因此，研究三维信息模型技术在贵州省交通基础设施建设领域的应用，符合贵州省交通信息化建设的发展需要，也具有重要意义。
　　1分布式模型定义
　　从项目全生命周期的角度分析，项目三维信息模型应该是一个完整的模型，但应用人员的应用需求和模型绘制者的绘制偏重降低了模型的完整性。因此，可按照项目阶段进行划分，将完整的项目三维信息模型分解成项目阶段三维信息模型，即分布式模型。分布式模型定义主要以确定模型在项目各阶段的应用范围和绘制细度为定义的主要内容。
　　规划阶段三维信息模型主要应用于工程选址、环境评价、工程造价、方案论证等方面，除工程造价和方案论证外，该阶段其它应用对模型绘制细度要求不高。模型信息主要包括可以描述项目外形及环境的重要尺寸、建筑物主要材质、设备等工程量信息、可用于建筑物性能分析的基本结构等。
　　设计阶段三维信息模型主要应用于初设方案论证、可视化协同设计、建筑性能分析、工程量统计及施工图快速出图等方面。该阶段由于需要达到施工图出图及工程量统计的目的，其三维信息模型是项目各阶段中绘制细度最细的一个阶段，绘制细度需要有相关国家标准、规范的支持。
　　施工阶段三维信息模型主要应用于施工组织模拟、施工方案优化及交底、图纸会审、构件预制加工、项目沟通、可视化安全质量管理、竣工模型交付等方面，该阶段根据应用需求分析，其绘制细度低于设计阶段，也可以在没有设计阶段模型的基础上，利用二维设计图纸绘制施工阶段三维信息模型。
　　运营维护阶段三维信息模型主要应用于运营系统集成、设备及资产管理、可视化检修方案、空间管理、灾害应急模拟分析等方面。该阶段三维信息模型是施工阶段三维信息模型的延续，绘制细度根据运营维护管理需求，可以简化设计、施工阶段三维信息模型并应用。
　　2三维信息模型标准应用
　　三维信息模型在我国建筑业的应用已有很大拓展，但对三维信息模型进行标准化的研究还不够完善，在建设项目设计、施工、运营维护等项目全生命周期管理中，涉及大量的国际、国家标准和规范，三维建筑信息模型的应用也必须遵循行业的标准和规范，以方便建设项目参建各单位共享和应用三维信息模型。
　　经调查分析，三维信息模型标准应用主要划分为两个阶段，第一个阶段是模型绘制，第二个阶段是模型应用。模型绘制主要是在项目设计阶段，应用标准需要完全符合现有设计单位所应用的标准和规范。应用标准目录除拥有原有二维设计方式所应用的标准目录外，还需要行业或国家增加相应的专业标准；在模型应用阶段，项目各阶段模型都需要符合行业应用标准，不同应用需求对应不同的应用标准。
　　三维信息模型应用标准对于一个行业应用者而言，标准与模型的关系是非常清楚的，但是要完全编制应用标准目录和理清标准与模型的关系则是个浩大的工程。另外，虽然现有一些标准在建筑行业内已较为成熟和规范，但面对三维信息模型技术等数字化新技术，这些标准和规范都需要进一步调整，以适应三维信息模型技术应用。只有符合国家工程制图标准的三维信息模型软件才能被广泛推广和使用，这也是选择该类软件的重要依据。目前，工程制图标准是在二维环境中为了统一建筑工程的二维表达方式、方法而制定，在三维设计环境中，交付的设计产品与二维设计时期发生了很大变化，这同样需要有相关的三维工程制图标准作为基础。
　　3全生命周期应用
　　项目全生命周期体现了项目的持续性和目标的一致性，三维信息模型在任何一个阶段独立应用都有较大的局限性，必须上升到全生命周期的应用且确立其合法地位，才能发挥其真正价值。三维信息模型在项目全生命周期中的各阶段表现出不同的应用需求和特点，即使在不同的建筑行业、相同的项目阶段应用也会表现出较大差异。
　　利用典型项目的全生命周期分析，在项目4个阶段中，规划阶段的应用可相对独立，尤其是方案论证，三维信息模型在规划阶段主要起辅助决策作用。设计阶段的应用更为宽泛，从初步设计方案开始到施工图出图，在很大程度上改变了原有设计工作方式，同时也伴随着一些其它方面的阻力，设计阶段的三维信息模型为施工阶段和运维阶段提供了应用基础。施工阶段三维信息模型涉及多方建设单位以及不同项目管理模式，模型应用方式存在差异。交通建设领域以桥梁为例，建筑物结构通常并不复杂，施工难度主要是自然环境造成，施工技术措施对三维可视化项目外形需求并不强烈，但对工程量统计及安全管理却非常关注，并且建设单位可利用三维信息模型提供辅助管理。在项目运维阶段，三维信息模型结合运维管理系统可发挥空间定位和数据记录优势，合理制定维护计划。公路、桥梁等交通设施在交付使用后，其中一项重要工作是灾害防治，三维信息模型结合灾害分析模拟软件，在灾害发生前可作相关模拟，制定避免灾害发生的措施，在灾害发生后，三维信息模型结合交通自动化系统，也能提高应急行动的成效。图1展示了依托工程的三维信息模型。
　　建立一个以三维信息模型为主体，工程项目管理为主线的应用系统，将三维信息模型应用于进度计划管理、质量管理、安全管理、采购管理等各管理环节中，通过业务管理流程分析和重组，将三维信息模型从单一的技术应用向工程系统管理应用过渡，使三维信息模型升值，形成基于三维信息模型施工工程的系统管理，并最终达到提高施工工程管理水平、降低企业经营成本、经营风险、提高企业竞争力和创造经济效益的企业管理目标。
　　三维信息模型应用系统由于实现了工程设计信息的高度共享和集成，因此改善了项目管理环境，保证了项目信息需求的及时性、完整性和准确性，加速了项目管理决策信息的加工过程，为项目管理人员提供了有效的决策支持服务。项目管理决策信息加工过程也即项目管理的决策过程，项目管理环境及管理信息获取方式的变化也改变了原有项目管理流程和组织结构，对原有流程中管理信息处理不合理、不通畅的过程，通过流程分析和优化，使管理流程更有效、信息流转更快捷，同时还使原有金字塔式的垂直组织结构，逐渐向高效的扁平化组织结构转变，从本质上提升了项目管理水平。
　　5结语
　　计算机辅助设计在设计单位及施工单位已经形成既定的规则，而三维信息模型技术的使用使得计算机辅助设计有了新的拓展，成熟的三维信息模型能建立建筑复杂的几何外形和详细的内部结构，使得项目信息可视化、一体化，其准确性和可信性不断增强。本研究通过在依托工程中的实施应用，利用三维信息模型为项目沟通管理、施工技术管理及工程造价管理提供了较大帮助，但要实现应用全覆盖还需要一个过程。
　　第7期 肖奎，吴天吉：虚拟化技术在高校图书馆的应用软 件 导 刊2016年标题
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