海洋工程信息模型（OIM）的构建和应用探索

林竹明

摘要：智慧海洋建设是国家“十三五”海洋工作的重点工程，如何快速有效利用海洋基础数据是智慧海洋建设关键。本文在既有建筑信息模型（BIM）无法满足海洋信息化需求情况下，提出海洋信息模型平台（OIM）的内涵及其特性，实现海洋数据三维可视化、环境时空模拟化、开发建造模拟化、管理运营精细化等目的。进一步从数据收集层、交互处理层和信息应用层构建了OIM体系框架及其关键技术，并分析其在海岛保护开发、海洋防灾减灾及海域开发管理等方面的应用探索。

【关键词】海洋信息模型 OIM 交互性 关键技术

1 海洋信息模型（OIM）的由来

建筑信息模型（BIM，BuildingInformation Modeling）是基于三维建筑模型的信息集成和管理技术，以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，是对工程项目设施实体和功能特性的数字化表达。BIM可应用于工程项目规划、勘察、设计、施工、运营维护、改建等各方面，实现建筑全生命期内各参与方在同一建筑信息模型基础的数据共享，支持各专业协同工作，支持对工程环境、能耗、经济、质量、安全等方面的分析、检查和模拟，为项目全过程的方案优化和科学决策提供依据。具体表现在：

（1）海洋经济价值主要由渔产、观光、航运和珊瑚及红树林提供的海岸保护作用组成，这些海洋资产的时空演变特性显著，由此引发的海洋资产数据具有强时空性，每一次数据观测都对应具体的时间与空间位置信息，海洋数据应用价值一定是在具体的时间与空间位置下才具有，这要求海洋三维建模时更注重海洋资产的动态管理。目前BIM重视工程项目过程管理，但是数据积累却不体现时空性，缺乏工程外部环境的动态管理。

（2）海洋水文、氣候环境呈现很强的整体性，如台风形成、洋流走向、海浪幅度、海啸趋势等等，更加关注海洋资源管理直接相关的海洋灾害形成过程、影响和预警，这要求海洋三维建模不仅关注主动信息（即BIM中使用的工程项目规划、勘察、设计、施工、运营维护、改建等主动收集的相关工程数据，关注工程项目本身的信息），更应重视收集被动信息（工程项目外部的大范围的水文、气候、地质、生物等环境数据）。

因此，基于上述海洋数据特性和信息化需求，在BIM基础上进一步加强协调性和模拟性，新增整体性和时空性要求，提出海洋信息模型平台（OIM）的概念。

2 海洋信息模型（OIM）的内涵

海洋信息模型（OIM）的核心是三维信息模型技术，是指以海洋的各项相关数据作为模型的基础，通过三维模型整合各种海洋信息，同时关注时空性，通过数字信息仿真模拟海洋所具有的的真实信息。它是一种应用于海洋管理的数据化工具，在海洋调查、保护、开发、管理的生命周期过程中进行共享和传递，使各类用户对各种海洋信息作出正确理解和高效应对，为各参与方提供高效协同工作的基础。

通过建设并应用海洋信息模型平台（OIM），可充分利用海洋数据，实现海洋数据三维可视化、环境时空模拟化、开发建造模拟化、管理运营精细化，不仅提升海洋工程决策、规划、设计、施工和运营的管理水平，而且在海洋技术、海洋预报、海洋经济等相关领域提供海洋信息服务和决策支持服务。

3 海洋信息模型（OIM）的体系构架

根据海洋数据特点与信息服务需求，海洋信息模型平台（OIM）的体系框架如图1所示，可分为三个层级，分别为数据收集层、交互处理层、信息应用层。

3.1 数据收集层

此为OIM的基础支撑，即海洋相关丰富数据的收集与输入，包括各类海洋数据采集平台的数据的收集，如地理地形数据、水文气候数据、动植物数据、化学数据、海洋开发项目信息数据、物联网感知数据等；将数据通过各种网络汇总、传输到下一系统，将不同数据采集平台的数据实现互联互通，打破信息孤岛，及时、可靠地完成数据信息的传输和汇总。

3.2 交互处理层

此为核心部分，不仅通过大数据挖掘技术来处理得到各种有效信息，通过信息模型技术，构建海洋三维信息模型（水上及水下三维模型），辅以环境时空模拟化，对收集加载的海量数据进行综合协同优化处理，使各项事务与事件可视化、交互化。

3.3 信息应用层

作为信息展示部分，包含信息可视化系统和决策与发布系统两大方面，不仅实现海洋要素、海洋过程、海洋资产、海洋预报、海洋保护开发的多维、动态、可视化表达，如基于海洋三维信息模型可视化的气候模拟与灾害预警、海洋开发项目全生命周期管理、环境保护与生态修复、海洋信息展示、虚拟现实展示等等；而且能够通过网络计算机、智能手机APP等灵活、机动的客户端方式，为海洋领域相关单位和个人提供快速实时的决策支持服务。

4 海洋信息模型（OIM）在海洋管理中的应用探索

在国家大力推动智慧海洋建设的背景下，海洋信息模型由于其具备的可视性、融合性、交互性等特征，在海洋综合管理中的应用前景广泛，可有效解决目前普遍存在的数据孤岛、数据应用片面化等问题，有效提升海洋信息化服务水平，在海洋综合管理中将发挥有力的作用。

4.1 在海域管理中的应用

引入海洋信息模型可有效集成海域动态监视监测获取的各项资料，构建可视化的国家、省、市、县四级管理平台，实现海域动态监视监测“一张图”，将传统图文结合式的平面管理提升为精准化、立体化管理，有效提升海域管理技术能力和服务水平。

4.2 在海岛保护开发中的应用

海岛保护主要是海岛信息的管理，目前我国海岛的数据资料大都是在前期海岛普查的基础上构建的，虽然经过了细致的整理，但还是存在着缺漏、实时变化更新及与实际不符等问题，引入海洋信息模型，结合最新的无人机航拍遥测获取的数据信息，构建真实化、三维的海岛信息管理平台，可有效的提高海岛保护管理水平，为海岛的进一步保护开发奠定基础。

5 结语

目前海洋信息化利用尚处于文字、图片、视频等平面的数据格式，无法与现实的三维世界进行交互。为解决这种困境，本文提出海洋信息模型平台（OIM）构建的内涵与体系架构，即利用三维模型作为海洋信息的数据载体，通过三维模型整合各种海洋信息，同时关注时空性，在海洋调查、保护、开发、管理的生命周期过程中进行共享和传递；同时从IFC数据交换标准接口技术、云平台构建技术、三维图形平台技术、大数据挖掘技术等系统阐述OIM关键技术，具备可行性与操作性。

参考文献

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