本發(fā)明專利涉及土木工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法。

背景技術(shù)：

城市軌道交通是一種集約化的交通方式，具有低污染、大運(yùn)量、集中化運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)，可以有效的節(jié)約能源和土地資源。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為緩解城市交通擁擠，許多城市相繼開展了軌道交通規(guī)劃和建設(shè)，全國范圍內(nèi)的建設(shè)速度持續(xù)加快。但是，城市軌道交通往往位于城市繁華地段，建設(shè)環(huán)境極其復(fù)雜，工程建設(shè)影響范圍內(nèi)普遍存在大量居民樓、交通設(shè)施、市政管線、既有地鐵線路等建構(gòu)筑物，控制性環(huán)境條件眾多，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題突出；施工前期涉及征地拆遷、交通導(dǎo)改、管線改移、園林伐移等專項(xiàng)的實(shí)施，各項(xiàng)工作關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜。地鐵車站的暗挖法施工引起的地層變形較大，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)問題尤為突出，工法的特殊性也導(dǎo)致當(dāng)前工程狀態(tài)與周邊環(huán)境的關(guān)系無法有效表達(dá)。

隨著國家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略需求及BIM應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化的需要，BIM、GIS、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域得到迅速推廣。國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部在2015年6月16日發(fā)布《關(guān)于開展建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，明確提出了推進(jìn)BIM應(yīng)用的發(fā)展目標(biāo)，即“到2020年末，建筑行業(yè)甲級(jí)勘察、設(shè)計(jì)單位以及特級(jí)、一級(jí)房屋建筑工程施工企業(yè)應(yīng)掌握并實(shí)現(xiàn)BIM與企業(yè)管理系統(tǒng)和其他信息技術(shù)的一體化集成應(yīng)用”。

以BIM-GIS技術(shù)結(jié)合基礎(chǔ)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及其他智能感知設(shè)備，建設(shè)城市軌道交通的數(shù)字化體系，搭建城市軌道交通工程建設(shè)項(xiàng)目的虛擬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)建設(shè)過程的可視化，將成為城市軌道交通建設(shè)信息化發(fā)展的重要趨勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于BIM-GIS技術(shù)的地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于BIM-GIS技術(shù)的地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法包括以下步驟：

S10：確定地鐵暗挖車站的周邊環(huán)境的建模范圍以及建模內(nèi)容；

S20：確定地鐵暗挖車站的建模內(nèi)容以及建模原則；

S30：確定施工臨建的建模內(nèi)容；

S40：建立所述周邊環(huán)境、所述暗挖地鐵車站以及所述施工臨建的BIM模型；

S50：獲取所述BIM模型的GIS圖像信息；

S60：根據(jù)B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)；

S70：將建立的所述BIM模型集成至BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)。

優(yōu)選地，所述周邊環(huán)境的建模范圍以項(xiàng)目所在地的城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理范圍為準(zhǔn)則，所述周邊環(huán)境的建模內(nèi)容包括既有道路、市政管線、綠化場(chǎng)地、既有地鐵。

優(yōu)選地，所述地鐵暗挖車站的建模內(nèi)容包括：地鐵施工的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)及永久結(jié)構(gòu)，所述地鐵暗挖車站建模原則為以模型單元?jiǎng)澐帜軌蚍从嘲低谑┕すし闇?zhǔn)則。

優(yōu)選地，包括所述暗挖地鐵車站、既有地鐵以及所述市政管線的地下建構(gòu) 筑物采用Revit建模；包括綠化場(chǎng)地、既有道路的地上建構(gòu)筑物采用3Dmax建模，且所有的模型均采用相同的坐標(biāo)系。

優(yōu)選地，根據(jù)B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立的BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)采用項(xiàng)目所在地的城市建設(shè)為坐標(biāo)系統(tǒng)，并且GIS技術(shù)為底層且能夠兼容3Dmax和Revit所輸出的BIM模型數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，BIM模型根據(jù)自身坐標(biāo)在BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)獲得定位。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的基于BIM-GIS技術(shù)的地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法的有益效果是：本發(fā)明的基于BIM-GIS技術(shù)的地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法，不僅能夠高效解決施工與周邊環(huán)境的空間關(guān)系問題，也為基于真實(shí)三維場(chǎng)景的施工管理信息化奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于BIM-GIS技術(shù)的地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法的流程圖；

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例公開了一種基于BIM-GIS技術(shù)的地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法，該方法包括以下步驟：

S10：確定地鐵暗挖車站的周邊環(huán)境的建模范圍以及建模內(nèi)容；地鐵暗挖車站的周邊環(huán)境的建模范圍具體以項(xiàng)目所在地的城市軌道交通控制保護(hù)區(qū)管理范圍為準(zhǔn)則，周邊環(huán)境的建模內(nèi)容具體包括既有道路、市政管線、綠化場(chǎng)地、既有地鐵。

S20：確定地鐵暗挖車站的建模內(nèi)容以及建模原則；具體地，地鐵暗挖車站的建模內(nèi)容包括：地鐵施工的臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)及永久結(jié)構(gòu)，地鐵暗挖車站建模 原則為以模型單元?jiǎng)澐帜軌蚍从嘲低谑┕すし闇?zhǔn)則。

S30：確定施工臨建的建模內(nèi)容；

S40：建立周邊環(huán)境、暗挖地鐵車站以及施工臨建的BIM模型；具體地，包括暗挖地鐵車站、既有地鐵以及市政管線的地下建構(gòu)筑物采用Revit建模；包括綠化場(chǎng)地、既有道路的地上建構(gòu)筑物采用3Dmax建模，且所有的模型均采用相同的坐標(biāo)系。

S50：獲取BIM模型的GIS圖像信息；

S60：根據(jù)B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)；具體地，，根據(jù)B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立的BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)采用項(xiàng)目所在地的城市建設(shè)為坐標(biāo)系統(tǒng)，并且GIS技術(shù)為底層且能夠兼容3Dmax和Revit所輸出的BIM模型數(shù)據(jù)。并且BIM模型根據(jù)自身坐標(biāo)在BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)獲得定位。

S70：將建立的BIM模型集成至BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)。

下面以北京地鐵某站為地下三層PBA暗挖車站為例進(jìn)行說明。

北京地鐵某站為地下三層PBA暗挖車站，局部為單層下穿既有在運(yùn)營地鐵車站。該地鐵站與周邊規(guī)劃交通樞紐、既有地鐵車站實(shí)現(xiàn)地下?lián)Q乘，同時(shí)在地上與規(guī)劃軌道交通線路換乘，換乘關(guān)系極其復(fù)雜。該地鐵站暗挖施工埋深較淺，所在道路下方有大量雨水、污水以及燃?xì)?、供水等有壓管道，暗挖施工帶來的施工風(fēng)險(xiǎn)大。該地鐵車站所在地塊為規(guī)劃大型交通樞紐，涉及大量地面建筑物拆除、征占地等工作。同時(shí)由于暗挖施工的用法特點(diǎn)，該地鐵站施工時(shí)工作面多、工序工藝復(fù)雜，不易表達(dá)車站的施工狀態(tài)以及與環(huán)境的關(guān)系?；贐IM-GIS技術(shù)，構(gòu)建該暗挖車站的虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)，將大大提高該站施工管理的效率。

根據(jù)北京市控制保護(hù)區(qū)管理范圍要求((采取車站外輪廓邊界外50～100m，含出入口等外掛結(jié)構(gòu))，對(duì)車站輪廓邊界外100m范圍進(jìn)行環(huán)境模型建立。

為滿足房屋拆遷、征占地、園林伐移、交通導(dǎo)改、管線改移等專項(xiàng)的實(shí)施需要，以項(xiàng)目實(shí)測(cè)地形圖為參照，用3Dmax對(duì)地上建筑物、園林、道路及附 屬設(shè)施和地形等進(jìn)行建模，建模精度不低于0.2米。根據(jù)環(huán)境調(diào)查資料，用Revit建立市政管線、既有地鐵車站和規(guī)劃地下交通樞紐模型

用3Dmax建立施工場(chǎng)地的辦公區(qū)(辦公用房、門禁設(shè)施等)、生活區(qū)(生活用房、體育設(shè)施、消防設(shè)施等)、材料堆放區(qū)(庫房、場(chǎng)內(nèi)道路、消防設(shè)施等)和施工作業(yè)區(qū)(門禁、施工機(jī)械、豎井罩棚等)的模型。

根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)圖紙，用Revit建立該地鐵暗挖車站BIM模型，包括臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)(豎井、橫通道、施工小導(dǎo)洞、圍護(hù)樁等)和永久結(jié)構(gòu)(車站主體以及附屬結(jié)構(gòu)的墻、梁、板、柱)。

獲取局部區(qū)域的GIS圖像信息，根據(jù)B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)建立BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)(能夠?qū)崿F(xiàn)基本的剖切、量測(cè)等功能)。將周邊環(huán)境建構(gòu)筑物、施工臨建、地鐵暗挖車站模型載入BIM-GIS數(shù)據(jù)平臺(tái)，模型根據(jù)坐標(biāo)參數(shù)自動(dòng)精確定位。

地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)建設(shè)完畢，在土建施工前可用于交通導(dǎo)改、場(chǎng)地布置、園林遷移、管線改移等專項(xiàng)工作的統(tǒng)籌管理；若發(fā)生施工方案調(diào)整，可快速獲取變更方案對(duì)周邊環(huán)境的影響及實(shí)施的可行性，提高管理方的決策效率；土建施工過程中可用于展示工程進(jìn)度情況、施工過程中與重大風(fēng)險(xiǎn)源的相對(duì)狀態(tài)。

本發(fā)明的基于BIM-GIS技術(shù)的地鐵暗挖車站虛擬施工現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)建方法，不僅能夠高效解決施工與周邊環(huán)境的空間關(guān)系問題，也為基于真實(shí)三維場(chǎng)景的施工管理信息化奠定數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。