BIM与GIS融合技术在城市综合管廊测量与运维管理中的实践

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吴康1 李猛强2 孝毅3

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摘要

城市综合管廊作为新型基础设施核心组成,其测量精度与运维效率直接影响城市运行韧性。本文聚焦BIM与GIS融合技术实践应用,通过构建技术适配体系、优化数据采集整合方案,搭建一体化运维管理平台,实现管廊三维空间精准测量、全生命周期数据动态管控及应急风险高效处置。实践表明,该技术融合模式有效破解传统管廊测量偏差大、运维协同弱等痛点,显著提升管廊建设与运营的精细化、智能化水平,为城市地下空间资源高效利用及基础设施安全运维提供实践范式与技术支撑。


关键词

BIM与GIS融合;城市综合管廊;测量技术;运维管理;精细化管控;智能化应用

正文


0 引言

城市综合管廊是承载能源输送与民生保障的地下生命线,其建设运维质量直接关乎城市运行安全与可持续发展。当前,传统测量手段精度不足、运维管理碎片化等问题,制约了管廊资源利用效率与安全管控效能。在新型基础设施建设提速背景下,BIM与GIS融合技术凭借空间建模、数据整合与可视化优势,成为破解行业痛点的关键路径。本文立足工程实践,探索该技术在管廊测量与运维全流程的应用范式,为城市地下基础设施精细化、智能化发展注入技术动能。

1 技术融合体系构建与实践基础

1.1 BIM GIS核心技术适配路径

BIM技术的参数化建模与GIS技术的空间分析能力,构成城市综合管廊测量与运维的技术核心支撑。二者的深度适配需立足管廊工程特点,打破技术壁垒实现功能互补,通过统一数据标准与坐标体系,搭建双向数据流通通道。重点解决BIM模型高精度几何信息与GIS空间拓扑关系的协同问题,让微观构件细节与宏观空间布局形成有机衔接。

通过优化数据交互协议与格式转换算法,实现BIM构件属性数据与GIS地理空间数据的无缝对接。结合管廊工程测量精度要求与运维管理实际需求,构建分层级技术适配框架,确保建模效率与数据应用实效的平衡,为后续测量实施与运维管控奠定坚实技术基础[1] 

1.2 管廊测量数据采集与整合方案

依托BIM GIS融合技术优势,构建多源数据协同采集体系,整合三维激光扫描、移动测量、传感器监测等多种采集手段。针对管廊主体结构、附属设施及周边地质环境等不同测量对象,制定差异化数据采集策略,确保空间位置、物理属性等关键信息的全面覆盖与精准获取。

建立标准化数据预处理流程,通过去噪、校准、配准等技术手段提升原始数据质量,运用融合算法实现多维度数据的有机整合。构建统一的数据资源池,实现测量数据与管廊设计、施工、运维等全生命周期信息的关联映射,为一体化管理平台提供高质量、高可用性的数据支撑。

1.3 运维管理平台架构搭建实践

以技术融合为核心,遵循实用性、扩展性、安全性原则,搭建分层架构的管廊运维管理平台。平台底层构建数据存储与管理模块,实现多源异构数据的集中存储、分类管理与高效检索;中间层部署数据处理与分析引擎,具备空间分析、关联查询、趋势预测等核心功能;上层打造可视化交互界面,支持管廊三维场景动态展示与运维业务便捷操作。

结合管廊运维实际业务流程,优化平台功能模块布局,实现测量数据可视化呈现、设备状态实时监控、运维任务智能派发等核心业务场景的一体化集成。通过平台与现场监测设备、移动终端的互联互通,构建“感知 - 分析 - 决策 - 执行”的闭环管理体系,提升运维管理的智能化与协同化水平。 

2 测量与运维全流程应用实践

2.1 管廊三维空间精准测量实施

依托BIM与GIS融合技术的协同优势,构建覆盖管廊规划勘测、施工建设及竣工交付的全阶段三维测量体系。整合三维激光扫描、惯性导航移动测量及无人机航测等多元技术手段,针对管廊主体结构、管线接口、附属设备及周边岩土环境等核心测量对象,制定差异化数据采集策略,实现空间坐标、几何尺寸、物理属性等关键信息的全方位精准捕获。通过GIS的空间拓扑分析能力校准测量基准,结合BIM参数化建模技术对采集数据进行精细化重构,形成与实际场景高度吻合的三维可视化模型[2]

在复杂地下环境与密闭作业空间中,突破传统测量技术的操作局限,通过实时数据传输与动态建模技术,解决管廊交叉节点、异形结构及深埋段落的测量难题。将测量数据与设计方案进行实时比对校验,精准识别施工偏差并输出动态调整建议,确保管廊建设与地下空间资源布局的精准契合,为后续运维管理提供兼具精度与完整性的空间数据基底,夯实智能化管控的基础。 

2.2 全生命周期运维数据动态管理

借助BIM GIS融合平台的数据整合与动态更新能力,建立管廊全生命周期运维数据管理体系。将管廊建设阶段的设计参数、施工记录与运维阶段的设备运行数据、巡检维修信息进行关联整合,形成贯穿始终的完整数据链条,实现构件属性、运行状态、维护历史等信息的一站式查询与追溯。

通过GIS的空间索引技术与BIM的可视化功能,实现运维数据与管廊三维模型的精准映射,支持数据按空间位置、设备类型、时间维度等多维度筛选与统计分析。建立数据动态更新机制,结合物联网传感器实时采集设备运行参数与环境监测数据,确保运维数据的时效性与完整性,为管廊设施状态评估、维护计划制定提供数据驱动支撑。

2.3 应急处置与风险防控实操应用

BIM与GIS融合技术为核心,构建管廊全场景风险防控与应急处置体系。整合管廊结构健康监测数据、设备运行状态信息及周边环境地质数据,通过平台的智能分析算法,实现对管线泄漏、结构变形、设备故障等风险隐患的精准识别与分级预警。利用GIS的空间分析功能,模拟不同风险场景下的事故扩散路径、影响范围及关联影响,为风险评估与防控决策提供科学依据,提前制定针对性防控措施。

在突发事故处置阶段,依托三维可视化平台快速定位事故核心区域,自动调取周边管线分布、应急通道位置、消防设施配置等关键信息,结合BIM模型的构件拆解功能,精准呈现事故影响的设备与结构范围,智能生成最优处置路线、救援方案及资源调配计划。通过移动端终端与平台的实时联动,实现应急指令的快速传达、现场处置情况的动态反馈与方案的即时优化,构建“预警-决策-处置-反馈”的闭环管理机制,显著提升突发事故的响应速度与处置效能,保障城市地下基础设施的安全稳定运行[3]

3 结语

本文围绕BIM与GIS融合技术在城市综合管廊测量与运维管理中的实践应用展开探索,通过技术适配体系构建、数据采集整合优化及一体化平台搭建,实现了管廊测量精准化、运维管理智能化与风险防控高效化。实践验证,该技术融合模式有效破解传统管理痛点,大幅提升管廊全生命周期管控效能,为地下基础设施精细化运营提供了可落地的实践范式。展望未来,需持续深化技术适配性优化,拓展多源数据融合深度与应用场景广度。同时,依托实践积累的经验成果,推动技术标准规范化与行业应用规模化,为新型智慧城市地下空间协同治理与基础设施安全韧性运行注入持久动力。

参考文献

[1]窦克祥.BIM与GIS集成技术在城市地下综合管廊工程造价管理中的应用研究[J].中国科技期刊数据库 工业A,2024(11):191-194.

[2]周毅.GIS+BIM技术在地下综合管廊管理中的应用[J].住宅产业,2024(3):90-93.

[3]张东杰.GIS+BIM技术在地下综合管廊中的应用[J].低温建筑技术,2019,41(11):121-123+133.

 

 


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