基于BIM+GIS的复杂山地场馆智能化建造平台研发

李书平 李长洲 韩小炎

(北京北控京奥建设有限公司，北京 102100)

1 引言

随着我国各类重大工程项目的相继落地，工程项目管理涉及到的数据量越来越庞大，数据类型也越来越复杂，传统工程在信息方面的管理与服务方式已很难满足此类项目的需求。利用BIM+GIS技术对重大项目进行管理是当前工程界的热点研究方向之一。BIM技术和GIS技术集成应用于重大项目管理，可以在项目信息协同，海量信息可视化，以及工程项目管理技术相互融合等方面提供更加完善的解决方案，并且服务于项目全生命周期。

2 项目分析

北京2022年冬奥会和冬残奥会是我国历史上第一次举办冬季奥运会，是中国继2008年夏季奥运会之后又一次承办奥运盛会。为贯彻落实“绿色、共享、开放、廉洁”办奥理念，实现举办一届精彩，非凡，卓越的奥运盛会目标，冬奥场馆的建造工作是冬奥会筹办工作的重中之重。

北京冬奥分别设置三大赛区：北京赛区，张家口赛区，延庆赛区。其中延庆赛区建设两个竞赛场馆：国家高山滑雪中心和国家雪车雪橇中心，承担高山滑雪，雪车，钢架雪车，雪橇四个分项的赛事。两个竞赛场馆位于延庆区西北部小海坨山，海拔2198m，具备打造国际一流高山滑雪场的先决地理条件。

3 研究现状

3.1 基于BIM+GIS的工程项目管理

基于BIM+GIS的工程项目管理平台主要是应用BIM技术建模，同时在GIS平台上构成三维可视化系统，以此实现信息查询，漫游，分析，管理，以及开发等应用功能，使被管理对象的空间信息能够得到完全的展示与应用[1]。目前，较为主流的建模工具软件有Autodesk公司的Revit。GIS平台包括Esri公司的ArcGIS，Google公司的Google Earth，Skyline Software公司的Skyline，NASA的WorldWind，我国自主研发的应用平台工具包括SuperMap，Citymaker等均具备三维可视化的应用功能[2-3]。将BIM和GIS结合应用于工程项目管理，可以对工程施工中的各类数据，信息以及资源进行统筹整理和分析，不仅能为工程管理人员提供可视化化的模型，而且能协助其更好地进行工程项目管理。

3.2 场馆智能化建造

根据场馆建设工作的复杂性，通过智能化建造来实现工程项目的统筹安排，以及精细化管理，寻求科学合理的组织方法。智能化建造根据项目建设需求，可以对项目施工过程中人力，物力，财力等进行高效，合理安排。利用传感器，物联网，结合BIM，GIS，可实现“一张图”下的智能建造。延庆赛区场馆建造面临的四大挑战如下。1)场馆设计，建设，运行零经验，两个雪上竞赛场馆设计，建设难度高。2)高山，深谷，密林环境所带来的规划，建设，运行的困难极大。3)项目所处地区环境，生态敏感，经济不发达。4)冬奥会赛事要求高标准，同时需要考虑体育与文化的融合，以及向世界展现中国文化的功能[4]。通过以上分析，采用智能化建造平台辅助场馆建设的工程项目管理手段，对提高冬奥项目建设水平至关重要。

4 场馆智能化建造平台

智能化建造云平台利用BIM技术，GIS技术，大数据，智能化，移动通讯，云计算，物联网等手段，对建筑工程进行精细化管理，对施工现场安全，质量，进度进行监控，实现了建筑设施设备节能，安全的智能化管控和精细化，可视化管理，通过物联感知手段实时或准实时获取各类建筑设施设备的运行信息，通过分析，识别，三维可视化方式综合展示建筑设施设备的运行状态，第一时间发现，第一时间预警，第一时间处理，防患于未然。

4.1 设计思路

基于BIM模型，根据区域空间的大小将冬奥场馆信息划分为宏观，中观，微观三个尺度。通过GIS技术建立区域信息数据库，将BIM数据库与GIS数据库融合，并结合过程耦合研究成果，建立多元异构数据库，从而实现建筑信息与区域信息的协调统一管理，为智能化建造平台建立提供数据基础。实现复杂山地条件下冬奥场馆智能化建造平台的层级划分与管理应用，实现施工仿真，安全与质量控制，场地场馆形变监测，有效辅助施工及后期运维管理。

4.2 平台功能

4.2.1 项目宏观监管

该功能为项目管理者提供建设管理宏观层面的支持。通过一级页面总览冬奥项目情况，包括环境参数，现场施工人数，现场机械数量，各标段进度情况，质量管理情况，安全管理情况。通过地图和模型可查看具体项目信息。冬奥项目的防洪，防火，环保可持续，北斗定位，现场传感均可通过本页面具体查看。

功能演示如下。a)点击环境参数后，可看到现场传感传输的现场实时信息。真实记录作业环境数据，为施工单位提供预控措施参考，为监理单位和业主方提供未来风险预判依据。b)点击现场劳务后，可看到现场在施总人数，各工种数量，近7d人数。点选具体项目后，可查看该项目的劳动力情况。真实反映在施人员数量，为监理单位和业主方提供进度风险判断依据。c)点击现场机械后，可看到现场机械总数，各类型数量，近七天数量。点选具体项目后，可查看该项目的机械情况。真实反映在场机械数量，为监理单位和业主方提供进度风险判断依据。d)点击进度后，可看到各标段前期手续，招采合约，设计管理，施工进度的执行情况。对于关注的项目和工作，可具体查看。通过图表形式为业主方全面展现各项目，各业务的进展情况，有利于业主快速选择重点关注事项。e)点击质量后，可看到各标段安全管理情况。通过图表形式为监理单位及业主方展现各项目质量管理情况，有利于业主快速选择重点关注事项。f)点击安全后，可看到各标段安全管理情况。通过图表形式为监理单位、业主方展现各项目安全管理情况，有利于业主快速选择重点关注事项。g)点击现场传感后，可看到各标段现场视频。利用信息化手段，为业主方提供多视角，即时性的现场施工进度情况。h)点击防洪防汛后，可看到冬奥项目防洪防汛风险点，疏散路线，联系人，监测信息等。i)点击环保可持续后，可看到冬奥项目环保监测情况。j)点击防火监控后，可看到冬奥项目防火分区，防火设施，通过现场热成像监控，实时保送防火预警信息。k)点击廉政建设后，可看到廉政工作要求和法规制度，持续加强各参建方廉政意识。

4.2.2 项目层面管控

该功能为具体工程建设项目负责人和项目组提供项目中观和微观执行的支持。通过二级页面查看各项业务执行情况。突出计划管理和执行反馈，为业主方标识出滞后项，提示关注重点，客观暴露问题点，提高协调解决效率。

功能演示如下。a)通过项目级页面查看各项业务执行情况。突出计划管理和执行反馈，为业主方标识出滞后项，提示关注重点，客观暴露问题点，提高协调解决效率。根据人员，机械，环境信息对工程进度做出预控。通过质量，安全问题趋势和整改率，抓好质量和安全重点，保障工期目标。b)施工进度计划详细查询。由总包单位按照现场进度登记计划执行情况，监理单位进行审核。现场实际进度围绕计划进行对比，为业主方提供现场真实进度情况。c)施工进度状态BIM看板。现场实际进度围绕计划进行对比，结合模型，更加全面地为业主方提供现场真实进度情况。

5 结 语

北京2022年冬奥会和冬残奥会是中国历史上第一次举办冬季奥运会，科技与奥运的结合已成为现代奥运会的时代特征，为贯彻落实“绿色、共享、开放、廉洁”的办奥理念，场馆的智能化建造应用在冬奥会筹办过程中发挥着举足轻重的作用。通过在延庆赛区应用基于BIM与GIS融合的智能化建造平台，必将为北京2022冬奥会和冬残奥会场馆建造提供坚实保障，并为今后同类雪上场馆项目建造施工提供技术借鉴。

本文所介绍的BIM与GIS融合的智能化建造平台具备如下3个方面的特点。①统一平台。实现多系统，多业务数据在公司，项目部，参建方多层级的上行下达。②管理提升。提供多维度可视化监管驾驶舱，统筹监管，过程控制，业务协同，提质增效。③数据分析。结合物联网，云计算，智能硬件，业务管理，实现数据结构化标准化，提供整个组织过程数据挖掘及分析。

此外，在未来智慧建造云平台的研发方面，应充分利用先进的信息化手段，结合到建筑行业的业务生产中，综合运用BIM技术，GIS 技术，大数据， 智能化，移动通讯，云计算，物联网等手段，深入诠释建筑行业互联网+的概念。通过建立各参建方协同的业主方工程项目智能化管理系统，利用智能硬件和数据分析实现智慧化，可视化管理，能够为业主方的统筹，监管，决策，实施提供客观真实，及时的建设性意见，确保目标高水平实现。