基于4D的桥梁施工质量管理信息系统研究与实现

陈道勇(云南阳光道桥股份有限公司, 云南 650000)

目前，我国的桥梁施工等类似的大型工程，在其进行施工管理的过程当中一般情况下均采用比较传统的文字、表格、数据以及网络绘图等2D形态的施工组织设计。传统的2D施工组织设计在现今时代的发展下已经不能够满足施工工程的需求，其并不能够直观的对信息进行表达，只有具有高专业水平的设计人员方能够进行恰当的理解，不利于施工当中对施工进度以及质量进行恰当的控制。但是，现今计算机以及网络技术已经得到了飞速的发展，在利用相应的计算机网络技术的同时能够对2D以及3D模型进行进一步的发展，利用先进的4D理论在众多大型的工程设计当中发挥比较明显的功效，使得工程施工能够对其进行高效的管理，对各方面信息均能够实时的进行控制。

1 系统开发的基础以及结构

1.1 系统开发的基础及相关层次结构

在利用4D理论进行系统的开发当中，同时利用了相应的ActionScript和Java为主的开发语言，能够被广泛的引用到各种类型的平台[1]。我国桥梁建设当中的三维模型一般情况下采用的是Flash3D的建模技术，4D理论在其基础上进行了比较科学的丰富。由于现今在桥梁工程施工信息管理系统当中需要大量的应用网络以及数据处理技术，因此需要建立比较大规模的数据库，由此便应用了相应的SQLServer2005数据库对施工质量管理当中的数据进行恰当的处理[2]。该系统在某些层面上具有一定的独立性，但是在其运行的过程当中必须考虑到其他层面的因素，例如对其他管理系统的相互兼容。制定出比较基础的运行模式后，该系统需要用户利用一定的浏览器FlashPlayer插件，以此为依托对数据进行相应的处理以及交互。

1.2 系统数据库设计以及结构

JDBC与相应的数据库进行交互的过程当中，桥梁施工工程的质量信息管理系统一般情况下需要采用相应的Hibernate对JDBC进行其对象的封装工作，由此，进行设计的人员方能够根据被使用对象的特点以及编程思维进行数据库的相应操作[3]。

1.3 系统主要类设计及结构

(1)构件类库

图1对该系统面向对象思路以及方法进行综合考虑后所建立的类库结构模型。主要将系统的信息管理分为了两个主要的部分，即资源以及模型。在资源当中包含了大量的照片以及文档，在模型当中主要包含着条形图包、桥梁模型图包、系统展示图包和工期设计图包。

(2)构建基类

图1 类库结构模型图

系统所面向的对象能够在运行的过程当中产生一定的继承和衍生思想，因此需要建立比较同意的基类进行相应的控制，同时需要对基类当中的变量以及函数进行基本的、恰当的定义。该函数当中包含的范围比较广，主要对流程图、地图名称、桩号、树节点操作和模具绘制等方面进行控制。

2 桥梁3D模型的相关建立

2.1 镶嵌背景

利用4D理论对桥梁施工当中的质量信息进行恰当的管理，需要具有比较立体的桥梁模型。为了使桥梁施工当中的桥梁模型具有一定的真实性，首先便需要对系统实行的背景进行比较科学的镶嵌，使用的镶嵌技术必须要具有一定的实用性。本文当中所采用的镶嵌技术为Flex背景图片镶嵌技术[4]。该技术需要将某桥梁工程相关背景图片恰当的镶嵌入框架之内。由此，施工当中桥梁的设计更加具有一定的立体效果，给设计者以及施工者创造更加便利的条件。

2.2 建立模型

在镶嵌背景后，对工程进行更加科学的分析，使桥梁施工具有初步的理解以及设计概念，同时能够对相关的理论进行恰当的应用。而后，利用相应的Alternativa3D当中引擎中的点、线以及多变行等多种元素进行相应函数的绘制，便于建立相应的桥梁空间立体模型[5]。该做法便于对桥梁模型当中的每一个不同单元进行恰到好处的控制，避免出现细节方面的问题。将桥梁空间立体模型的不同单元进行重新组合，便于对桥梁的各个组成部分进行细致的分化以及设计，能够使桥梁空间立体模型的设计更加具有实用性。

另外，在设计桥梁空间立体模型的同时，需要恰当的使用光照以及纹理的映射原理，对桥梁空间立体设计增强真实感。

2.3 显示三维模型

在桥梁空间立体模型初步建立成功后，需要对建立的X、Y、Z坐标轴进行相应的变换，即在建立成功后，显示的是比较立体的空间模型，设计者需要将其充分的转变为图纸上的模型，每一部分的数据、颜色、材质等均不能够发生改变，可以说需要对桥梁空间立体模型进行恰当的屏幕——图纸的转换[6]。

3 基于4D的桥梁施工质量信息管理的实现

3.1 桥梁施工管理当中4D模型的建立

桥梁施工质量信息管理系统，对所面对的对象进行了新进度信息、质量信息以及材料信息等有关桥梁施工建设管理方面的信息进行了传递，并进行了比较系统的三维模型的整合，使其初步具备了4D模型的效果，从而对桥梁建设过程进行动态的仿真模拟，更加具有可视性，从而发现其中的问题以及优势[7]。由此可见，基于4D的桥梁工程质量信息数据的管理能够对桥梁施工的进度进行七档的查询，对桥梁施工的信息以及质量进行恰当的整合，从而实现了对桥梁施工的三维可视工作的管理，具有比较先进、科学的特点，能够被广大的桥梁工程所应用。

3.2 绘制施工进度图

目前，我国的桥梁工程建设当中比较重视对施工进度图的绘制，一般情况下均采用了双工期对比的形式进行施工进度图的绘制。在绘制施工进度图之前，首先需要对施工组织设计的原始计划工期进行了解，对其每阶段的进度进行探讨，来分析每一个阶段施工的难度以及可能遇到的问题，从而按照施工组织计划的工期以及自行调查的数据相互融合后的结果进行施工进度图的绘制。设计过程当中，需要将施工过程当中的计划时间作为总轴长，将每一日的工作进度安排作为步长，同时将各个构建当中出现的工期计划在总体的时间轴上用比较特别的标志进行标注，使其凸现出来，便于施工当中的施工方按照该施工进度图进行施工工作的安排以及开展，具有一定的数据依据。

3.3 采集施工质量信息

整个桥梁施工质量信息管理系统当中需要具备基本的施工质量信息采集模块。在进行施工质量信息采集工作时，并不只有相关的数据可以进行采集，更需要文字、声音、图像以及矢量文件等[8]。上述施工信息的来源就比较丰富，数据的格式比较复杂，因此需要进行及时的、恰当的整理、分类以及统一管理。在桥梁施工管理信息系统的信息输入当中，信息的输入方式一般分为三种，即一般信息、实时信息、已有信息。

首先，一般信息的输入。一般信息的输入由相应的界面输入和文本导入而完成，对各方面的文本数据、声音、图像、图片以及矢量数据进行恰当的多源处理。

其次，施工现场的实施信息输入。第一先要对施工现场的相关数据进行及时的采集，而后采用与一般信息输入相同的方式进行数据的传输。或者可以采用相应的手持PDA对现场采集的信息实时进行输入，后通过无线远程等电子处理技术对数据信息进行输出，使其能够用过USB直接传入到计算机系统当中。

再次，已有的施工质量管理数据信息输入。该项数据信息传输手段目前已经被大多数的施工单位应用，并逐渐在其实际的施工当中产生了比较重要的影响。

3.4 分项、分类展示质量信息

3D状态下的建筑物在基于4D的桥梁施工质量信息管理系统当中，能够将其施工组织设计的进度以及施工质量的相应验收标准分为检查、分布和分项等相关的轴线。另外，在分类、分项展示质量信息中，利用查询和输出等检查手段对分布与分项的工程信息进行适当的核定，对质量的标准信息和原材料的信息等及时进行检验[9]。桥梁施工质量信息的分项与分类展示，首先应该制定规范的展示表，对展示表的内容进行严格规划。一般情况下，质量信息的展示表中需要包括工程名称、施工单位、工程负责人、工程施工执行标准名称以及编号、桥梁施工质量验收项目名称、施工单位对桥梁工程检查评定的记录、施工单位检查评定的结果、监理单位的验收结论等多个方面。该系统的用户亦可以通过质量信息的分类、分项展示进行较准确的施工进度查询。

3.5 建立质量评价体系

基于4D的桥梁施工质量管理信息系统能够将各个分项以及分类的工程信息进行恰当的整理与归类，其前提是需要具有恰当的评价指标体系，能够使咨询设计单位和施工单位的各个专家及时对各项指标的单位权重进行分析[10]。同时，根据已有的施工工程质量检测的结构与各位专家的评价进行融合，制定比较合理的、科学的评分体系。该评分体系能够有效的指出该指标对全局的影响，其评价的结果能够使所有施工人员对工程的质量进行恰当的把握。

4 结语

综上所述，基于4D的桥梁施工质量管理信息系统当中，需要具有一定的桥梁施工以及质量管理信息开发与应用的关键技术，更需要通过多方面模块的相互配合而完成。首先，需要对桥梁的3D立体模型进行恰当的分析，对其施工进度进行掌握，从而在此基础上建立4D立体模型。其次，具备了初步的4D立体模型后，需要对桥梁施工质量的信息、施工现场的即时信息以及已有的施工信息进行恰当的输入，确保能够及时进行查询以及可视管理。最后，在上述分析进行验证后，可以确定，基于4D的桥梁施工质量信息管理系统在工程施工当中具有一定的实用性，能够为桥梁施工的大型工程提供可靠的质量管理依据。

[1]苏晓锋，张欢欢，王晓亮.解析公路桥梁施工管理与风险[J].黑龙江科技信息，2013，12(34):277.

[2]于天光，于建欣，李春玉.地铁工程施工安全远程实时监测信息管理系统[J].中外公路，2014，18(05):203-206.

[3]段双全，陈建军，徐秀川.城市地下管网三维信息管理系统设计与实现[J].测绘地理信息，2015，04(02):20-22.

[4]赵明黎.云南交通安全统筹信息管理系统分析[J].电子制作，2015，19(03):148-149.

[5]冉隆举.公路桥梁施工技术及施工管理问题探究[J].低碳世界，2015，05(01):270-271.