桥梁信息管理中的三维技术及其应用

蹇捷

摘 要 随着社会的发展和科技的进步，现代化信息技术已在各个行业都得到了应用。三维技术在桥梁信息管理中的作用也越来越重要。桥梁工程是一个周期长和施工复杂的大型系统工程，所以桥梁建设进度需要在施工之前制定。在施工过程中，工程进度需要根据多方面的因素进行调整，同时在桥梁施工中还存在着施工技术之间的交叉作业，施工技术在桥梁施工过程中相互制约和相互联系。因此，这就涌现出了大批的动态施工信息，这就需要对这些施工信息进行管理，而采用三维技术对桥梁信息进行管理，能使得桥梁施工效率得到提高，从而保证桥梁质量。在桥梁信息管理中使用三维技术，可以让桥梁信息管理更加完善。

关键词 桥梁建设 信息管理 三维技术 信息化

中图分类号：U442.5 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2016.12.016

Abstract With the development of society and the progress of science and technology， modern information technology has been applied in various industries. The role of three-dimensional technology in bridge information management is also becoming more and more important. Bridge engineering is a long cycle and complex construction of large systems， so the progress of the construction of the bridge before construction. In the construction process， the project schedule should be adjusted according to various factors， there is also a cross operation between construction technology in bridge construction， the construction technology of mutual restraint in the process of bridge construction and interaction. Therefore， it is the emergence of a large number of dynamic information construction， which requires the management of the construction of information， using 3D technology to manage the information bridge， can make the bridge construction efficiency can be improved， so as to ensure the quality of bridge. In the bridge information management using three-dimensional technology， can make the bridge information management more perfect.

Keywords bridge construction； information management； three dimensional technology； information

随着社会的飞速发展，衡量一个地区的生活水平和经济发展水平的重要指标就是交通发展情况，而周期长、投资大和管理复杂的桥梁建设工程是重点控制的交通运输项目。由于桥梁施工信息管理极为复杂，加上桥梁在生活运输中的重要性，所以要使用能够提高项目管理质量和效率的信息化管理技术。①随着信息技术和计算机网络技术的发展，桥梁施工信息可以通过三维技术在计算机上进行全面展示。通过将现代的4D施工管理理论加入到桥梁信息管理中。把施工信息添加到桥梁三维模型的载体中，对桥梁的各种数据进行管理，为桥梁工程管理提供准确及时有效的信息支持。

1桥梁信息管理

桥梁施工成本管理、施工质量管理和施工进度管理都属于桥梁信息管理的内容。桥梁施工成本管理是对桥梁工程建造初期的筹备直到桥梁竣工所需要的各种花费，对桥梁成本信息加以管理有利于减少建造成本。施工质量管理是对桥梁施工过程中施工人员的技术性和安全性以及桥梁建造质量加以管理。桥梁施工进度管理是桥梁相关的管理人员对桥梁筹备到桥梁竣工时期之间的工程状态都有着明确的了解，对施工进度的管理能够保证桥梁建设能够在既定的时间内完成。

2桥梁信息管理系统存在的问题

2.1传统的桥梁信息展现形式无法满足当前桥梁建设需求

在我国传统桥梁施工现场中，常常使用静态的网络图、表格和文字的形式对桥梁建设信息进行展示和管理。由于桥梁施工过程非常复杂，所以往往在施工过程中会出现很多的变故，在传统的桥梁信息管理的情况下，②需要大量的人员和时间对这些信息进行收集、整理和加工，一旦出现错误，还要对各种数据进行重复的核对。传统的桥梁信息管理往往是采用人工传递的方式实现信息交流，导致信息的安全性不能得到有效保證，而且还需要耗费大量的人力和时间来对信息加以审查。施工现场对桥梁建设材料等物质容易造成损害，这就导致了桥梁施工信息的准确性和有效性难以得到保证，从而降低桥梁施工管理水平。

2.2施工管理信息化、网络化、数值化程度低

传统信息传递的时空阻碍在通信和信息技术的普及下大大减少。桥梁施工信息是桥梁工程施工管理的基础。由于只有受过专业训练的人员才能对传统的桥梁工程信息的表现形式进行无障碍的解读，所以桥梁施工信息的传递受到严重制约。桥梁施工信息的管理人员要想对施工信息不受时空限制地加以准确有效的控制，就必须要准确和全面地对桥梁施工信息进行掌握。桥梁信息管理人员长时间以来对施工信息管理信息化、网络化和数字化的重要性并没有形成很深刻的认识，仍然使用传统的桥梁信息管理方式，从而导致了桥梁施工中没有广泛应用三维技术，管理效率和质量不尽如人意。

随着信息技术和计算机网络技术日益普及，桥梁信息管理也开始接纳并采用了三维技术。将三维技术加入到桥梁信息管理中，提高了桥梁建设施工效率。

3三维技术的应用

3.1三维虚拟现实技术

虚拟现实是基于计算机技术而产生的一种集中了微电子技术、仿真、测量与传感和计算机的虚拟环境。三维虚拟现实技术共有四个特性，分别是自主性、交互性、存在感和多感知性。在桥梁信息管理中，三维虚拟现实技术的关键使用技术包括以下几个方面：（1）通过利用CAD图纸、扫描或者是对桥梁周边环境进行拍照来获取桥梁建模数据。三维虚拟现实技术建立的桥梁三维模型不仅仅是在外观上符合真实的要求，在桥梁内部结构也符合真实的要求。（2）现实用户和三维桥梁之间的信息交互能够通过计算机鼠标和键盘的操作来完成，三维虚拟现实技术能够把桥梁建设直观地展现在我们面前。（3）桥梁动态的健康监测，可以利用三维虚拟现实技术中的数据分析和传输技术、数据识别和检测技术、传感器技术来实现。

桥梁信息管理可以利用三维虚拟仿真技术构建一个具有真实感的三维世界，让桥梁建设人员对桥梁建设有一个完整的把握。桥梁三维可视化的基础是基于三维的桥梁管理，目前桥梁信息管理的新道路就是通过三维虚拟现实技术来对桥梁信息进行管理，这种三维技术和桥梁信息管理相结合的手段在桥梁信息管理中具有较强的实用价值。

3.2三维构建化模型与数据管理技术

之所以桥梁信息管理比较困难，其中一个原因就是各个组成部分的功能各不相同。利用三维技术可以把整个桥梁的不同构件进行逐个构建，然后在把这些构建拼接成一个完整意义上的桥梁。桥梁的各个部分可以通过三维构件化快速定位到三维场景中，桥梁组件结构的三维设备模型都可以通过数据管理技术和三维构件化模型生成来实现，对桥梁组件的空间结构和三维模型都可以采用特殊的结构定义。③地图和建筑物在三维场景中的比例尺可以不相同，不同的物体在同一个三维场景中可以使用不同的比例尺。依托系统功能设计的系统数据库不仅仅具有易于查询、显示、观察和读取等特点，而且不同用户对模型的不同要求也能得到满足。建筑空间、设备设施、道路和建筑物的三维模型数据和现实世界都是1：1的比例，不过不同模型的比例尺是可以出现在同一个工作空间的，矢量数据是实现这一要求的最好选择。桥梁的各种非图形数据和图形数据都可以采用参数建模工具进行处理，进而可以转换成三维的动态展示，然后再将相应的参数指定给用来创建特定设备或者是建筑的构建。

3.3空间数据处理与共享技术

一般处理空间数据的方法，是将不同类别的数据分层分类到不同类别的空间，每一类的信息或者是每一类的专题都存放在不同的层中。这样在进行空间分析或者是数据维护的时候都比较方便。数据的分层是按照数据属性来分的，每一个属性的数据安放在每一层中，或者可以把某些具有特定作用的不同类型的数据安排在同一层中。目前对数据的管理都是将属性数据和空间数据分开来管理的，关系型数据库对属性数据进行管理，属性数据和空间数据建立连接的方式是通过唯一的内码来连接的。这种分层管理数据的方式在刚开始时看起来具有一定的条理性，但是一旦到了使用的时候或者是仔细分析的时候就会发现这种方式建立的属性数据和空间数据之间的连接比较弱，属性数据和空间数据之间的联系很容易脱节，同时把属性数据和空间数据分别安放在不同的系统中，很容易就造成了管理混乱和系统资源浪费。④三维技术中的地理信息技术对这一问题提供了一系列的解决方案，主要采取的是在同一标准的数据库中对属性数据和空间数据进行存储的思路，这个思路的根本就是实现空间数据域中的属性数据的共享。近几年来，地理信息系统厂商在解决空间数据相关系数据转换的方法就是采取这个思路，随着相关研究的深入，目前空间数据之间的共享和处理已经不再困难。

3.4基于空间位置定义的信息管理技术

空间坐标和空间位置的关系是通过空间数据进行表达的，空间数据对于不同对象能够定义他们的从属关系。带空间属性的应用数据就是对空间数据的管理和应用。桥梁构件的位置可以通过属于三维技术的信息管理技术进行三维空间的定义，以此来实现三维技术对桥梁信息管理的作用。⑤对三维要素的数据模型，可以通过具有较高精确度的矢量数据对桥梁的外部和内部的构建进行定义，这样不仅能很好地判别图形特征，而且也便于对存储空间的坐标进行管理。以建筑物为参照标准的三维对象，对数据的精确度的要求并不是很高，只要能够满足三维实体的方式表达就行。三维数据要能够很好地结合市场主流开发系统，同时和数据库系统也要结合在一起，并且一定要是能夠方便定义的数据。三维技术的信息管理技术在建立三维场景上使用的是分层组织，具体是将每个场景根据三维场景层次化的特点划分成和空间一一对应的物体，这样对物体的控制就是对这些空间的控制和管理。

4结语

通过对桥梁信息管理的研究，可以看出在桥梁信息管理中使用三维技术对桥梁信息管理有着很重要的作用。依托三维技术的建模技术，可以为桥梁的施工建设构建一个可视化的信息管理系统；依托三维技术对桥梁工程进行施工建设，能够实现桥梁施工信息和桥梁的构建信息之间进行联动，能够在桥梁施工时提供准确有效的桥梁施工信息，来帮助桥梁信息管理人员高效工作。

注释

① 冯秋生.基于三维的桥梁管理[J].中国科技纵横，2011（9）：78-79.

② 邓厚雄，李丽.浅谈CAD三维技术在钢结构桥梁中的应用[C].2012中国钢结构行业大会论文集，2012（4）：217-220.

③ 陈琳.3DS MAX技术在桥梁建模中的应用[J].软件导刊，2015.14（12）：149-151.

④ 靳金鑫.基于三维图形技术的桥梁数字化应用研究[D].武汉理工大学，2012（11）：59-60.

⑤ 郭林森.基于计算机三维技术的数字化建筑表现艺术的分析与研究[D].南昌大学，2006（2）：113-114.