南拒马河防洪治理工程信息技术应用

郭新宇，陈思杰

（1.河北省水利水电勘测设计研究院集团有限公司，天津 300250；2.天津大学建筑工程学院，天津 300072）

1 工程概况

南拒马河防洪治理工程定兴段是河北省水利工程信息化建设的典型工程， 该工程数字化交付及信息技术应用项目由河北省水利水电勘测设计研究院主要负责完成。本工程水利工程设计主要包括：按照右堤200年一遇， 左堤20年一遇防洪标准进行治理，主要实施左右堤加高加固，7座穿堤建筑物重建、新建，主槽卡口疏浚等工程。右堤为京广铁路桥下游至西各庄以东、长15.2km，新建5.8km长中易水河右堤；左堤为京广铁路桥以东至谭城机站、长24.77km［1］。该工程的数字化交付及BIM技术应用项目采用单独招标形式， 充分体现了河北省对水利工程信息化建设的高度重视及大力支持。本工程数字化交付及BIM技术应用为推进河北省水利工程信息化建设积蓄丰富的实践经验和宝贵数据基础。

2 新一代信息技术应用

2.1 BIM+GIS技术应用

BIM技术以三维建模技术为基础，集成工程全生命周期内工程信息， 达到项目和实体信息相结合的目的，进而达到提高管理效率的目标。GIS技术，是通过对空间物体的定位分布及其相关的属性数据进行处理、管理和研究。GIS通过对海量数据进行获取、存储、管理、分析，实现大范围地理空间的呈现。 BIM技术和GIS技术的集成，实质上是建筑设施微观模型信息和宏观信息的关联整合， 通过BIM技术和GIS技术的融合，最终实现真正的数字化管理［3］。

本工程综合管理信息平台建立了工程范围内的电子沙盘，实现了工程可视化管理。电子沙盘功能中结合倾斜摄影、DEM数据和矢量数据等以三维实景的形式展示堤防、河道、穿越建筑等全项目全专业的BIM模型信息及地形地貌信息。电子沙盘为项目的形象化表达、实时监控、科学调度、风采展示等功能提供了有效手段。电子沙盘作为三维可视化平台，既能够直观的反映大范围场景信息，又能反映BIM模型具体细节的各项真实信息。 电子沙盘模块主要用于三维展示、工程迅游、信息查询等功能。

电子沙盘中能够利用GIS技术实现场景的加载缩放，模型分别显示，精模和粗模的切换。 宏观场景时可以看到基本工程进度， 调配施工进度， 发现问题。项目缩放到微观场景时，又可以辨识到工程的细节，调取到各个组件的详细信息。

2.2 平台技术应用

南拒马河防洪治理工程数字化交付及BIM技术应用项目将BIM技术与GIS技术、平台技术、物联网技术及大数据分析等新一代信息技术相结合， 建立南拒马河信息化综合管理平台。平台基于Java和VUE开源框架开发而成。信息平台包括BIM综合管理系统及BIM综合展示系统。 平台以BIM设计模型为基础，数据管理系统为拓展，将工程信息与BIM设计成果相结合，建立工程设计成果、施工进度、施工质量、结算成本、工艺工序、施工安全控制等模块，实现工程管理的数字化。 平台中的图片、视频BIM模型等素材内容结构支持用户自定义， 将不同时期的工程航拍影像资料配置到平台上， 可形象展示不同阶段的现场施工情况，既是项目的重要宣传展示窗口，也是工程施工信息化、可视化的重要体现［2］。

2.3 无人机技术应用

采用无人机技术， 对南拒马河治理工程范围进行航拍查勘。 将采集数据进行处理应用于工程的现状调查分析、规划方案对比、辅助设计等。 无人机的多方位信息采集也为设计提供了更精准的设计数据，减少设计误差，提高设计质量。 无人机在疫情期间也发挥了重要作用，在不能亲临施工现场时，通过无人机影像采集，可以实时掌握施工数据，减少了人员聚集及时空密接风险， 解决了疫情期间工程项目管理困难问题。

南拒马河定兴段工程施工区域多处于在郊外，地理环境较差，人工测量作业困难。本项目引入大疆御2zoom无人机，航测人员根据本工程设计、施工、管理等需求，合理设置控制点，并用RTK提前预测量。节省成本的同时还有效保证了飞行工作的安全性。通过航测，采集影像数据，经过数据处理生成点云、数字表面模型（DTM）、数字高程模型、正射影像等基础数据成果，应用于测绘、项目规划、方案比选等。

2.4 物联网技术应用

根据南拒马河防洪治理工程（定兴段）的实际工程管理需求， 运用物联网技术开发了本工程综合管理系统的移动端APP平台。通过移动端APP可实现工程设计成果查看、施工过程质量、安全巡检、考勤等功能， 此项研发在工程施工过程管理中发挥了重要作用，尤其是在目前所处的疫情期间，为不能到现场办公的人员提供了很好的交互办公平台。

2.4.1 移动端APP人员管理

移动端APP人员列表对应综合信息平台中的组织人员管理模块。 在人员列表中可查找相应的人员信息， 点击人员的电话号码可调取手机的呼叫功能直接进行拨号。点击相应的人员姓名后，可直接查看相应人员的详细信息， 解决了施工时复杂的人员管理问题，提高人员管理效率。

2.4.2 电子围栏技术

综合管理信息平台引入了电子围栏技术， 结合手机拍照打卡，实现了移动考勤功能。相较于固定式指纹打卡、 固定式刷脸打卡等传统打卡方式更加智能和人性化，且无需安装固定考勤设备，利用个人手机即可完成考勤打卡。 打卡时需上传实时拍摄的在工程管理范围内电子围栏控制范围的自拍照片。 打卡记录可查询，确保打卡的真实性，杜绝代打卡等蒙混行为，是提高施工期人员管理的有效技术手段。

考勤打卡通过手机APP进行， 配合综合应用平台中的单位区域设定的模块一起使用。 通过电子围栏技术及手机定位， 判断该用户是在定兴县的施工区域内、自拍上传后可完成考勤打卡。考勤人员可以查看自己的考勤日历表。

考勤打卡系统在疫情期间的施工管理中也起到重要作用，既能高质量完成考勤任务，又可以有效防止传统签到模式中人员聚集的情况， 为南拒马河防洪治理工程（定兴段）疫情期间安全施工保驾护航。

3 结语

结合本项目应用， 新一代信息技术在水利行业应用势在必行，是提高工程设计效率、质量的有效方法，是有效提升水利工程管理水平的技术支撑。基于BIM模型的数字化管理系统不仅为建设工程提供了精确而完整的数据资源， 最大限度地实现了资源的整合，同时更大提高了工作效率，实现了信息的量化管理，使数据更加准确，为领导决策提供准确判断依据。但在应用过程中也会出现一些问题，比如综合管理信息平台应用过程的工作流程有待建立规范化的流程监管， 信息技术在应用推广过程仍需工程业主及各参建方的高度重视和大力支持。 深入推进水利工程信息化建设是一项长期坚持并不断创新发展的重要任务，也是推进水利行业数字化转型技术、推动企业数字化转型的前瞻性模式。