面向运维期的引水工程BIM与检测图像信息集成研究及应用

摘要

长距离引水工程能有效的解决水资源时空分布不均的问题，是我国解决城市水资源短缺问题的重要手段。工程建成运行后即开展各项养护检测工作，目前的安全监管手段主要以人工巡检和专项设备检测为主。传统人工巡检手段相对落后，易造成信息传递慢、数据不准确、统计查询难、巡检维护工作不易监管等问题；安全检测技术的应用使得工程隐患被发现得更及时。但无论是人工巡检还是新型装备，检测信息都是孤立和分散化的。因而，如何更高效的进行巡检数据的采集，如何更智能地将各类检测信息与BIM模型集成进行分析反馈是目前长距离引水工程运行维护中的热点问题与难点问题。基于此，本文主要进行了以下研究：　　（1）长距离引水工程运维期检测BIM模型构建方法研究。针对各类安全检测数据，提出一种安全检测数据与BIM模型集成的框架。对安全检测过程中的结构化与非结构化数据进行分类存储；针对结构化巡检数据，提出以智能巡检APP应用将传统纸质化巡检文件替代为结构化巡检信息进行录入的解决方案；针对非结构化图像数据，提出图像数据的处理方案；建立统一BIM+GIS平台下检测数据与BIM模型集成体系，构建含检测信息的运维期引水工程BIM。　　（2）基于裂缝图像的运维期引水工程BIM集成方法研究。针对典型建筑物裂缝图像信息，提出一种裂缝图像识别与建模方法；首先，本文基于改进ResNet神经网络，进行裂缝图像的识别预测，采用高斯梯度变化的阈值分权法，提取裂缝特征点信息，通过欧氏距离测算裂缝长度、宽度。在此基础上，开发CAD二次接口，实现裂缝特征点建模，生成裂缝模型。最后，基于BIM+GIS平台，将裂缝模型与BIM模型进行集成，并用于建筑物结构安全评估报警。　　（3）基于点云数据的运维期引水工程BIM集成方法研究。基于无人机获取典型建筑物航摄影像，研究点云模型的三维重构方法。通过测算点云模型关键点位尺寸，提出以建筑物BIM模型为基准的建筑物结构变形监测方案。最后，基于BIM+GIS平台，将点云模型与BIM模型进行集成，进行可视化对比展示。　　（4）基于上述理论技术方法，结合工程实际需求，设计平台框架及各功能模块，开发基于BIM的长距离引水工程智能巡检与检测反馈系统，适用于引水工程运行监管与安全维护工作。

目录