珠三角水资源配置工程数字化管理初探

杜灿阳，张兆波，刘 丹，朱晓斌，肖 彬

(1.广东粤海珠三角供水有限公司，广东 广州 510000；2.上海勘测设计研究院有限公司，上海 200335；3.水利部水利水电规划设计总院，北京 100120)

依照国家和水利部对水利工程建设“补短板、强监管”的总体要求，水利工程信息化建设迫在眉睫[1]。按照工程“打造新时代生态智慧水利工程”的建设总目标，珠江三角洲水资源配置工程(下称珠三角工程)已切实开展智慧工程建设，依托BIM+GIS技术与信息化平台，探索研究水利工程全专业、全过程、全参与方的数字化集成应用管理[2]，以期促进珠三角工程集约化与精细化管理，树立行业数字化管理示范案例。

1 概述

珠三角工程是国务院要求加快建设的全国172项节水供水重大水利工程之一，是为优化配置珠江三角洲地区东、西部水资源，从珠江三角洲网河区西部的西江水系向东引水至珠江三角洲东部。工程输水线路总长度113.1km，其中：主干线总长度90.3km，沿线设两级泵站，设计总扬程108.0 m；深圳分干线长11.9 km，设一级泵站，设计扬程35.5m，最大扬程43.0 m；东莞分干线长3.5km；南沙支线长7.4km。多年平均引水量17.87亿m3，供水量17.08亿m3。工程等别为Ⅰ等，工程规模为大(1)型，输水线路施工建设主要以盾构掘进方式，全线工程分为多个标段进行分段施工。

珠三角工程建设体量大，时间跨度大，参与方众多，多达近30家，搭建了众多信息化业务系统，包括项目管理系统、智慧监管平台、安全监测系统、质量检测系统等，且各施工单位均需搭建自己的智慧工地系统，用传统建设管理理念和技术手段，难以从全局高度及时、全面了解掌握建设进展信息，也无法通过对工程建设信息数据汇总分析，对单点项目做到问题的精准研判和管理的有效应对[3]。将智能化的管理理念和技术手段同步引进于工程建设全过程中，可以达到规避或减少管理漏洞的目的，降低管理成本、完善知识沉淀，为工程全过程管理可控、流程规范和投资高效提供有效保障。

珠三角工程数字化管理的目标是通过数字化技术，以数据驱动为手段，打通工作流、信息流、资源流和资金流，构建项目数字化管理平台(BIM+GIS系统平台)，实现资源优化配置与协同协作，促进价值链整合[4]。

2 组织架构

2.1 数字化管理模式

在全过程工程咨询服务模式的发展趋势下，珠三角工程数字化工作采用第三方BIM+GIS咨询方负责，BIM+GIS咨询方在数字化应用过程中统筹规划数字化实施，搭建统一的BIM+GIS系统平台，编制统一的数字化技术标准，审核汇总各参与方提交的BIM+GIS成果，全过程跟踪指导各单位的数字化应用，开展培训，组织创新创优等。这种模式最符合BIM全生命期理念，由BIM+GIS咨询方代建设方主导可以在建设项目的全生命期内运用BIM等数字化技术进行项目的管理，加强了业主方对建设项目的控制力[5]。

2.2 组织架构

珠三角工程的智慧建设工作由设计单位、土建施工单位、设备安装单位、设计监理单位、施工监理单位、安全监测单位、质量检测单位、设备供应商、其他信息化系统实施单位等共同参与，由BIM+GIS咨询单位完成总体规划、BIM+GIS咨询服务、系统平台建设等工作，并接受建设单位相关部门和监理单位的监督与考核，项目管理组织架构如图1所示。

图1 项目管理组织架构图

其中BIM+GIS咨询单位的工作职责有[6]：

(1) 针对项目特点和要求，编制BIM+GIS一体化应用指导性文件及标准，并对项目各参建方进行宣贯。

(2) 负责协助建设单位审核设计、施工阶段BIM实施方案；负责从模型拆分、精细度、分类编码等方面对不同阶段提交的BIM模型进行审核；审核项目各参建方提交的GIS数据、应用系统集成数据。

(3) 负责BIM+GIS系统平台的开发、部署及培训。

(4) 负责建造期BIM+GIS数据集成、应用集成的服务工作。

(5) 负责基于BIM+GIS的工程建造期辅助决策工作，包含工程建设全景态势感知与辅助决策、建立监管与评价体系、基于BIM+GIS开展专题应用研究等。

(6) 协助建设单位监督、指导、管理各参与方与BIM、GIS技术有关的工作。

(7) 项目结束时，负责配合完成所有BIM+GIS的交付工作，协助建设单位最终验收。

2.3 团队组建

为保障本工程全生命期的数字化工作的顺利推进，各参建单位需根据自身数字化工作内容和要求组建各自的数字化团队，合理分工、统一协调，保证数字化工作高质量、高效率完成。其中BIM+GIS咨询单位数字化团队人员要求及职责见表1，其他单位数字化团队都配有BIM经理、BIM技术负责人、现场协调人员、数字化专业负责人、数字化工程师等角色人员。

表1 BIM+GIS咨询单位数字化团队人员分工表

3 各参建单位数字化协同管理

3.1 标准规范先行

高效率、高质量的数字化应用与管理离不开统一的标准规范，参照《水利信息化顶层设计》提出的“统一技术标准、统一运行环境、统一安全保障、统一数据中心和统一门户”的五统一原则[7]，实现统一标准，加强资源集成、整合与共享，保障部门之间、应用之间、上下级之间的互联互通与资源共享。珠三角工程数字化标准体系具体如图2所示。

图2 珠三角数字化标准体系

BIM+GIS实施方案及细则：针对BIM+GIS技术应用层面，用以明确BIM和GIS的总体目标、BIM和GIS应用范围、BIM+GIS应用的基本规定、模型和数据的组织管理方法、在本工程实施阶段的应用点以及交付成果等。

BIM+GIS实施导则：针对BIM+GIS实施管理层面，明确项目的组织结构、各单位职责分工、主要工作分解、各阶段实施主要流程、管理制度和管理措施，规范项目各方的工作准则及交付验收流程，指导相关方协调管理。

BIM标准：《BIM模型创建标准》从模型创建范围、模型创建基本规定、模型创建深度及颜色要求等方面规范BIM建模行为；《BIM模型分类及编码标准》从模型分类原则、具体分类、编码原则、具体编码等方面规范BIM模型分类及编码构成；《BIM模型应用标准》从模型应用点及流程等方面规范BIM模型应用行为；《BIM模型交付标准》从交付成果、交付流程、交付协同等方面规范模型成果及相关成果交付行为。

GIS交付标准：从数据交付内容、数据时空参考基础、数据格式、数据质量评价、数据分类和编码、数据交付流程等方面规范GIS成果交付。

BIM+GIS系统平台操作手册：用以指导项目参与各方在BIM+GIS系统平台上完成好信息录入、工程建设管理、工程文档管理、BIM模型管理、BIM应用及交付管理等工作。

3.2 BIM+GIS系统平台实施

珠三角工程数字化管理基于搭建的BIM+GIS系统平台，与其他业务信息化系统开展应用集成与数据集成服务，将工程全生命期、全参与方、全要素集中在一个平台上，提供全新的信息展现效果，实现可视化协同管理，提高工程管控能力BIM+GIS系统平台具体建设内容如下，具体实施流程如图3所示。

(1)BIM+GIS系统平台搭建:包括BIM+GIS支撑平台搭建、数字门户搭建、移动APP搭建。此项工作由BIM+GIS咨询单位负责。

(2)数据集成服务：基于BIM+GIS系统平台，发挥BIM+GIS平台数据汇聚和发布的功能作用，将所有的数字化应用相关数据收集汇集至数据资源池，以供后续应用集成[8]。此项工作由BIM+GIS咨询单位负责，设计单位、施工单位应提供完整正确的BIM模型、GIS数据及其他业务数据，其他业务信息系统供应商配合提供各自系统内存储的业务数据。

(3)应用集成服：基于BIM+GIS系统平台，遵从统一的数据安全管理机制，通过与其他系统的数据集成，构建数据挂接模型[9]，并开发基于BIM+GIS系统平台的工程建设全景态势感知与辅助决策等多种业务的集成应用。此项工作由BIM+GIS咨询单位负责，设计单位、施工单位应提供完整正确的BIM模型、GIS数据及其他业务数据，其他业务信息系统供应商配合提供各自系统内存储的业务数据。

图3 BIM+GIS系统建设与实施流程

为促进各参与方更好地基于平台协同工作与数据的安全性，在BIM+GIS系统平台中设置了各参建单位具体权限，分配见表2。

表2 各单位在支撑平台上权限分配表

3.3 施工期数字化协同管理

数字化最大的应用价值即是颠覆传统的项目管理模式，珠三角工程态势分析与辅助决策包括进度、质量、安全、资金四大方面应用，主要呈现形式为数据驾驶舱，即在业务数据积累的基础之上，摘录出与工程相关的关键性指标和信息，通过汇总统计的方式进行数据可视化展现，同时基于BIM+GIS系统平台将数据与三维场景集成，总体把握项目进展情况的手段和方法。因篇幅限制，就进度与质量两大数字化管理进行阐述。

3.3.1进度态势分析与辅助决策

珠三角工程施工期基于BIM+GIS系统平台的进度管理是利用审核通过的施工深化设计模型，借助项目管理系统，将工程进度计划、实际施工进度等相关信息与模型关联，再在工程数字门户可视化展示，协助建设、监理、施工单位进行进度计划管理、实际进度管理、施工进度对比分析、关键节点及关键线路进度跟踪等。工程进度态势分析各单位具体协同流程如图4所示。

图4 工程进度态势协同实施流程

3.3.2质量态势分析与辅助决策

珠三角工程施工期基于BIM+GIS系统平台的质量管理需将BIM模型与现场检查管理、现场验收管理等结合，通过可视化手段对质量进行监控，协助建设、监理、施工、质量检测等单位更加直观高效的进行质量管理，包括质量评定管理、质量问题追踪等内容。

工程质量态势分析各单位具体协同操作流程如图5所示。

图5 工程质量态势协同实施流程

4 实施效果

数字化管理在珠三角工程实施效果如下：

(1)BIM+GIS系统平台将珠三角工程建设单位、BIM+GIS咨询单位、设计单位、施工单位、监理单位、设备供应商、质量检测单位等众多参建方汇集在一起，加强了各参建单位信息的共享和交互，统一了各方的共同数据、标准规范，提高了各参与方的沟通效率和质量，降低了过去由于信息不对称带来的变更和返工[4]。

(2)BIM+GIS系统平台将BIM+GIS模型与工程建设管理要素相结合，实现了精确、可视化的工程管理，提高工程管理的精细化程度和业务决策效率。

(3)伴随着数字化建设的进程和信息系统的应用，BIM+GIS系统平台会积累大量的工程数据资产，结合大数据技术可以有效地管理这些数据，并对这些数据做出合理分析和利用，使这些数据产生价值。

5 结语

本文以珠三角工程为对象，基于BIM等数字化技术，依托统一的BIM+GIS系统平台，使项目参建各方基于统一平台的集成化共享数据开展可视化协同工作，对管理模式、组织架构、制定统一的标准规范、工程态势分析与辅助决策等内容进行归纳，并阐述了数字化管理的实施效果。实践表明通过统一数字化管理平台，可实现工程全过程、全要素、全参与方等方面的集成与协同管理，实现工程精细化管理与一体化管理。这一应用经验也标志着数字化技术正颠覆着原先的传统项目管理模式，创新工程管理新模式[10]，积极推动数字化转型。