基于BIM技术的大坝安全监测应用初探

李 菁，王 颖

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

BIM即建筑信息模型(Building Information Model)、建筑信息化模型(Building Information Modeling)、建筑信息管理(Building Information Management)的集合，是指基于先进的三维数字设计和工程软件所构建的可视化的数字信息模型，是对工程项目全生命周期信息的数字化表达和协作平台。BIM的有效应用能达到减少出错、提高质量、提升效率、绿色节能、节约成本的目的。

一个完整的监测BIM模型应该集成产品模型、过程模型和决策模型。其中产品模型包含仪器几何信息(仪器的位置、相互关系等)和非几何信息(仪器类型、施工方案等)；过程模型指建筑物运行的动态模型，可以反映监测仪器在不同阶段的成果；决策模型是用户在对产品模型和过程模型所产生的直接和间接作用的数值模型。

1 基于BIM技术的监测应用实例

近年来，随着三维应用的不断深化，监测三维设计工作从早期单纯的3D展示转变为将三维设计融入生产流程。在借鉴以往三维设计经验的基础上，利用如CATIA、REVIT等软件，建立监测三维BIM模型，将更多的监测工作融入其中。例如：在监测设计中定义监测测点属性，将部分设计参数植入三维模型，生成较高质量、多方位、可编辑的三维模型，较单纯地展示设计具有明显的优势和更好的应用价值。

图1为利用CATIA软件，建立的三维模型，既可以展示某土石坝下游堆石区水管式沉降仪布置，又可以根据当时各测点沉降量，生成沉降云图。由模型可以直观判断施工期最大沉降量发生在(纵)0+193.00 m断面1 550 m高程编号C95测点。

基于BIM技术的监测成果三维应用将从多角度反映工程不同阶段的监测成果，不仅能在施工期辅助监测相关各项工作，还能持续更新完善建筑物各部位监测成果，形成一个完整的监测三维BIM模型。如：某土石坝下游坝坡共布置47个外部变形测点，蓄水期沉降监测频次为3 d/次，在蓄水期间产生了大量监测数据，由于采用了Excel数据表驱动CATIA模型的方式，在Excel输入监测成果的同时更新三维外观测点沉降成果，达到动态展示监测成果与辅助资料分析的目的。具体变化见图2～3。

2 基于BIM技术的监测应用特色

基于BIM技术的监测技术可将动态监测数据植入三维模型，形成可进行监测资料分析的三维模型、多维度数据以及动态展示成果，实现不同阶段工程信息数据的有效传递和共享。

首先，由于BIM的创建基于高精度三维模型，对工程监测信息进行了全面整理，按照仪器类型、布置位置对所有监测仪器归类，对重要监测节点及关键数据信息进行提炼，保证监测模型3D几何信息、工程信息、工程逻辑关系描述的完备性，以及数据库基础数据的连续性与完整性。

其次，为直观反映监测成果的变化规律，发现潜在异常情况，提升监测分析精度和质量，集成各类工程信息是BIM模型的亮点，一个完整的监测BIM模型可帮助用户全方位了解同一时间段的所有相关监测信息。

图1 某土石坝下游堆石区沉降分布

图2 下游坝坡一期蓄水沉降变化分布(2016年10月25日～2016年10月30日)

图3 下游坝坡二期蓄水沉降变化分布(2016年11月23日～2017年1月4日)

最后，信息数据的可扩展性是BIM应用的关键点，模型在初步建立后，易于维护，方便后期用户根据最新监测成果不断扩展、集成数据，最终形成监测三维全生命周期BIM模型。

3 前景展望

在借鉴目前已有的BIM应用经验基础上，建立一个全生命周期的监测BIM模型可以在设计阶段参数化模型，达到精细化设计效果。在施工期将日志信息统一管理并从中获取施工过程的进度信息，实现施工当前的进度三维模拟，并与计划进行对比分析，按照施工进度计划智能统计监测工程量，监控施工进度并根据情况调整施工任务，保障施工进度及辅助采购计划工作。在施工期实时动态展示监测成果，可以帮助分析人员更好了解建筑物的整体工作性态及变化规律，提高分析质量和效率；还可以为设计人员提供验证结果，并根据需要输出高清图片及三维仿真视频，用于监测资料分析报告及汇报宣传。此外，还可将三维BIM监测技术封装成工具集，嵌入自动化监测系统，共享监测数据与信息，实现在自动化监测系统平台中监测三维成果动态展示及模型的实时更新，更好地服务于运行阶段安全监测和分析评价工作。

4 结 语

将监测三维BIM模型应用于大坝安全监测及资料分析是一种先进和全新手段，可提升大坝安全监测水平，并顺应水利水电行业三维信息化的发展趋势。利用监测BIM技术，可将海量监测信息有效整合，按需提取，后期通过二次开发，基于多客户端，可以同时服务于设计、分析、施工、采购及运行管理各方，为工程全生命周期提供更多增值服务。