一种基于BIM‑GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法

摘要

本发明公开了一种基于BIM‑GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法包括以下步骤：S10：确定地铁暗挖车站的周边环境的建模范围以及建模内容；S20：确定地铁暗挖车站的建模内容以及建模原则；S30：确定施工临建的建模内容；S40：建立所述周边环境、所述暗挖地铁车站以及所述施工临建的BIM模型；S50：获取所述BIM模型的GIS图像信息；S60：根据B/S网络架构建立BIM‑GIS数据平台；S70：将建立的所述BIM模型集成至BIM‑GIS数据平台。本发明的基于BIM‑GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法，不仅能够高效解决施工与周边环境的空间关系问题，也为基于真实三维场景的施工管理信息化奠定数据基础。

说明书

技术领域

本发明专利涉及土木工程技术领域，尤其涉及一种地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法。

背景技术

城市轨道交通是一种集约化的交通方式，具有低污染、大运量、集中化运输的特点，可以有效的节约能源和土地资源。随着我国经济的快速发展，为缓解城市交通拥挤，许多城市相继开展了轨道交通规划和建设，全国范围内的建设速度持续加快。但是，城市轨道交通往往位于城市繁华地段，建设环境极其复杂，工程建设影响范围内普遍存在大量居民楼、交通设施、市政管线、既有地铁线路等建构筑物，控制性环境条件众多，环境风险问题突出；施工前期涉及征地拆迁、交通导改、管线改移、园林伐移等专项的实施，各项工作关系错综复杂。地铁车站的暗挖法施工引起的地层变形较大，环境风险问题尤为突出，工法的特殊性也导致当前工程状态与周边环境的关系无法有效表达。

随着国家“互联网+”战略需求及BIM应用产业化的需要，BIM、GIS、物联网等数字技术在工程建设领域得到迅速推广。国家住房和城乡建设部在2015年6月16日发布《关于开展建筑信息模型应用的指导意见》，明确提出了推进BIM应用的发展目标，即“到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用”。

以BIM-GIS技术结合基础，结合物联网技术以及其他智能感知设备，建设城市轨道交通的数字化体系，搭建城市轨道交通工程建设项目的虚拟环境，实现建设过程的可视化，将成为城市轨道交通建设信息化发展的重要趋势。

发明内容

针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种基于BIM-GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于BIM-GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法包括以下步骤：

S10：确定地铁暗挖车站的周边环境的建模范围以及建模内容；

S20：确定地铁暗挖车站的建模内容以及建模原则；

S30：确定施工临建的建模内容；

S40：建立所述周边环境、所述暗挖地铁车站以及所述施工临建的BIM模型；

S50：获取所述BIM模型的GIS图像信息；

S60：根据B/S网络架构建立BIM-GIS数据平台；

S70：将建立的所述BIM模型集成至BIM-GIS数据平台。

优选地，所述周边环境的建模范围以项目所在地的城市轨道交通控制保护区管理范围为准则，所述周边环境的建模内容包括既有道路、市政管线、绿化场地、既有地铁。

优选地，所述地铁暗挖车站的建模内容包括：地铁施工的临时支护结构及永久结构，所述地铁暗挖车站建模原则为以模型单元划分能够反映暗挖施工工法为准则。

优选地，包括所述暗挖地铁车站、既有地铁以及所述市政管线的地下建构 筑物采用Revit建模；包括绿化场地、既有道路的地上建构筑物采用3Dmax建模，且所有的模型均采用相同的坐标系。

优选地，根据B/S网络架构建立的BIM-GIS数据平台采用项目所在地的城市建设为坐标系统，并且GIS技术为底层且能够兼容3Dmax和Revit所输出的BIM模型数据。

优选地，BIM模型根据自身坐标在BIM-GIS数据平台获得定位。

与现有技术相比，本发明的基于BIM-GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法的有益效果是：本发明的基于BIM-GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法，不仅能够高效解决施工与周边环境的空间关系问题，也为基于真实三维场景的施工管理信息化奠定数据基础。

附图说明

图1为本发明的基于BIM-GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法的流程图；

具体实施方式

为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

如图1所示，本发明的一个实施例公开了一种基于BIM-GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法，该方法包括以下步骤：

S10：确定地铁暗挖车站的周边环境的建模范围以及建模内容；地铁暗挖车站的周边环境的建模范围具体以项目所在地的城市轨道交通控制保护区管理范围为准则，周边环境的建模内容具体包括既有道路、市政管线、绿化场地、既有地铁。

S20：确定地铁暗挖车站的建模内容以及建模原则；具体地，地铁暗挖车站的建模内容包括：地铁施工的临时支护结构及永久结构，地铁暗挖车站建模 原则为以模型单元划分能够反映暗挖施工工法为准则。

S30：确定施工临建的建模内容；

S40：建立周边环境、暗挖地铁车站以及施工临建的BIM模型；具体地，包括暗挖地铁车站、既有地铁以及市政管线的地下建构筑物采用Revit建模；包括绿化场地、既有道路的地上建构筑物采用3Dmax建模，且所有的模型均采用相同的坐标系。

S50：获取BIM模型的GIS图像信息；

S60：根据B/S网络架构建立BIM-GIS数据平台；具体地，，根据B/S网络架构建立的BIM-GIS数据平台采用项目所在地的城市建设为坐标系统，并且GIS技术为底层且能够兼容3Dmax和Revit所输出的BIM模型数据。并且BIM模型根据自身坐标在BIM-GIS数据平台获得定位。

S70：将建立的BIM模型集成至BIM-GIS数据平台。

下面以北京地铁某站为地下三层PBA暗挖车站为例进行说明。

北京地铁某站为地下三层PBA暗挖车站，局部为单层下穿既有在运营地铁车站。该地铁站与周边规划交通枢纽、既有地铁车站实现地下换乘，同时在地上与规划轨道交通线路换乘，换乘关系极其复杂。该地铁站暗挖施工埋深较浅，所在道路下方有大量雨水、污水以及燃气、供水等有压管道，暗挖施工带来的施工风险大。该地铁车站所在地块为规划大型交通枢纽，涉及大量地面建筑物拆除、征占地等工作。同时由于暗挖施工的用法特点，该地铁站施工时工作面多、工序工艺复杂，不易表达车站的施工状态以及与环境的关系。基于BIM-GIS技术，构建该暗挖车站的虚拟施工现场，将大大提高该站施工管理的效率。

根据北京市控制保护区管理范围要求((采取车站外轮廓边界外50～100m，含出入口等外挂结构)，对车站轮廓边界外100m范围进行环境模型建立。

为满足房屋拆迁、征占地、园林伐移、交通导改、管线改移等专项的实施需要，以项目实测地形图为参照，用3Dmax对地上建筑物、园林、道路及附 属设施和地形等进行建模，建模精度不低于0.2米。根据环境调查资料，用Revit建立市政管线、既有地铁车站和规划地下交通枢纽模型

用3Dmax建立施工场地的办公区(办公用房、门禁设施等)、生活区(生活用房、体育设施、消防设施等)、材料堆放区(库房、场内道路、消防设施等)和施工作业区(门禁、施工机械、竖井罩棚等)的模型。

根据施工图设计图纸，用Revit建立该地铁暗挖车站BIM模型，包括临时支护结构(竖井、横通道、施工小导洞、围护桩等)和永久结构(车站主体以及附属结构的墙、梁、板、柱)。

获取局部区域的GIS图像信息，根据B/S网络架构建立BIM-GIS数据平台(能够实现基本的剖切、量测等功能)。将周边环境建构筑物、施工临建、地铁暗挖车站模型载入BIM-GIS数据平台，模型根据坐标参数自动精确定位。

地铁暗挖车站虚拟施工现场建设完毕，在土建施工前可用于交通导改、场地布置、园林迁移、管线改移等专项工作的统筹管理；若发生施工方案调整，可快速获取变更方案对周边环境的影响及实施的可行性，提高管理方的决策效率；土建施工过程中可用于展示工程进度情况、施工过程中与重大风险源的相对状态。

本发明的基于BIM-GIS技术的地铁暗挖车站虚拟施工现场构建方法，不仅能够高效解决施工与周边环境的空间关系问题，也为基于真实三维场景的施工管理信息化奠定数据基础。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。