基于BIM+GIS的施工进度管理系统设计与实现

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当今中国基础建设呈现出大型化、复杂化的发展趋势,为了保证建筑设施能够正常投入使用,就需要项目能按计划及时完成。这样对施工进度进行合理的管理显得尤为重要。但是传统的进度管理方法不能结合地理信息与建筑细节信息,同时在三维数据加载的过程中PC端和移动端都会出现不同程度的性能问题。为了解决上述问题,所面临的技术挑战有:第一,GIS数据格式众多,主要面向宏观地理信息;BIM数据对应着建筑内的各个真实构件,拓补结构复杂,并且包含详细属性信息。若对两种数据进行简单的信息提取和数据分割会造成属性信息丢失或空间位置错误,所以集成的过程中要依据复杂的情况进行数据的拆分和组合;第二,建筑模型自动生成方法所依赖的条件约束较少,生成的模型易出现结构失真、属性异常的问题,在实际应用中需要对自动生成的模型人工矫正,不能够实现真正的自动化;第三,由于浏览器对三维数据处理效率较低,大量三维数据在浏览器端进行渲染之前需要进行轻量化处理,这样将会带来数据过度压缩以及属性信息混乱等问题。针对上述问题,本文首先构造一种信息集成模型将BIM与GIS数据集成在一起;然后提出一种基于时间序列的建筑模型动态生成方法;最后,对大规模数据渲染方法进行改进,动态渲染出工程项目的三维模型。本文的主要研究内容如下所示:(1)提出基于BIM+GIS的施工进度管理系统框架本文提出了基于BIM+GIS的施工进度管理系统框架。该框架分为数据层、应用层、展示层。数据层用来存储GIS、BIM优化后的数据以及相关信息;应用层实现了BIM+GIS数据集成模型、基于时间序列和计划模型的BIM模型动态生成和大规模三维数据轻量可视化;展示层通过Web浏览器将三维模型及进度分析结果进行展示,实现数据交互和操作交互。(2)BIM+GIS数据集成方法本文分析构建了BIM+GIS数据集成模型,将BIM数据进行几何信息提取、语义信息抽象、语义信息加强和几何重构,将BIM数据转换为CityGML格式数据并将转换后的数据相关信息进行映射。然后对集成后的数据采用高效组织方法进行管理,为之后渲染提供基础。(3)基于时间序列的BIM模型动态创建方法本文提出了基于时间序列的BIM模型动态生成方法,结合施工进度信息,比如:时间信息、进度信息、建筑材料信息等,对计划模型进行裁剪、旋转等变换动态创建BIM模型。(4)三维数据轻量可视化方法本文提出了海量数据轻量可视化算法,对三维数据进行轻量化,同时采用基于视域的裁剪方法和高效数据调度策略,以及构建误差函数和层次自适应模型,只加载视点范围内的数据,同时建立带有优先级的缓存队列,对海量三维数据进行可视化。根据以上方法,本文设计并实现了一个基于BIM+GIS的项目施工进度管理系统原型,介绍了原型系统的整体架构,分层阐述了系统的详细设计方案,以模块为单位介绍了系统的实现过程及原型示例,阐明了方法的有效性并与其他方法进行对比分析。
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