t1.1引言 t铁路作为国民经济的大动脉,在国民经济发展中起着举足轻重的作用。然而,随着铁路项目日益大型化、复杂化,其对铁路的建设管理与运营维护的要求越来越高。如何在铁路全生命周期中、地感知和认知沿线广域范围内地上地下复杂的环境及各要素间的相互作用,实现“交通强国,铁路先行”的建设要求,真正提升我国铁路技术水平,是事关我国庞大铁路系统建设及运营成败的关键。面对如此严峻的挑战,只有依靠信息化和智能化,才有可能实现支撑“高起点、高标准、高质量”的要求,真正提升我国铁路技术水平,世界铁路发展的目标。 t建筑生命期管理是在建筑工程生命期,利用信息技术、过程和人力来集中管理建筑工程项目信息的策略,其理念是集成化思想在建设项目信息管理中的应用,其思想的核心在于解决建设工程全生命周期中的信息创建、信息管理和信息共享问题。建筑生命期管理理念的实现需要相关技术的支持,建筑信息模型(Building lnformation Model,BIM)技术的出现,使得建筑生命期管理得到了、充实和有力的支持。BIM技术是以建筑工程项目的各项相关信息数据 t作为基础,建立起三维的建筑模型、通过数字信息,模拟建筑物所具有的真实信息。BIM精细程度高,特征参数化,语义信息丰富,有利于实现铁路工程全生命周期的数字化管理。然而,由于BIM数据量大,可视化预处理时间长,因此BIM不具备大范围地理信息数据的存储、分析及展能,其主要被用于对单个项目工程的设计、管理应用(例如单个桥梁、建筑或小范围的构造物综合体),无法进行空间地理信息分析、地理位置定位及铁路构筑物周边环境整体展示。由于铁路工程是带状工程,具有范围广,与地形地貌结合紧密的特点,因此,如何在地理信息环境下进行全专业的设计集成应用,一直是传统BIM软件难以解决的问题。 t三维地理信息系统(Three-Dimensional Information Systems,3D CIS)基于空间数据库技术,面向从微观到宏观的海量三维地理空间数据的存储、管理和可视化分析应用,能够为铁路的建设和管理提供统一的基础框架。然而,3DGIS的特点在于宏观、大范围地理环境与建筑物三维表面模型的集成,侧重于室外的信息表达,缺乏对局部单体建筑的精细表达和管理。因此,亟须利用3DGIS技术对大范围的BIM数据集进行集成,并利用数据库系统对属等信息进行管理,从而支持对大规模工程的协同分析和共享应用。 t3DGIS与BIM集成,可解决规划、设计、运行、维护与管理的数据与业务流程整合问题,使 t3DGIS从宏观管理向微观管理发展,从地理设计向地理控制发展。将BIM与3DGIS融合技术应用到铁路领域,形成铁路信息模型(Railway Information Model,RIM)技术,不仅能够实现铁路建设可视化管理、数字化施工、智能化建造,而且能够实现铁路基础设施工程设计、施工、养护各阶段信息有序衔接的全生命周期管理目标。铁路信息模型技术能实现铁路工程全生命周期信息化管理的转变:从几何到物理能特的综合数字化表达的转变;从各专业分散的信息传递,到多专业协同的信息共享服务的转变;从各阶段独立应用,到设计、施工、运行与维护全生命周期共享应用的转变。然而,BIM与3DGIS的融合由于存在标准有待完善、跨平台间系统不兼容、数据量庞大、缺乏协同管理等问题,全生命周期集成与共享应用十分困难,因此,有必要对铁路信息模型技术及其在全生命周期管理中的应用进行系统研究。 t1.2国内外研究现状 tI.2.I BIM与GIS融合现状? tBIM与GIS融合研究主要围绕GityGML.和工业基础类(Industry Foundation Glasses,IFC)两种标准开展,常采用数据格式转换、数据标准扩展两种方式,初步实现了GIS与BIM数据的相互转化和融合,但几何信息和属信息丢失、语义信息线义等是其中突出的问题。 t(1)基于数据格式的BIM与GIS融合 t该方法是目前主流的BIM与GIS地合方式,主要集中在从IFC向CinyGML的转换,也有部分研究侧重于CityGML向IFC的转换。从BIM数据到GIS数据转换,是对精细化数据进行粗化处理的过程,主括几何和语义两个方面。 t几何方面,针对CityGML与IFC之间的数据格式转换,市场上已有一些软件平台提供支持,如IFCExplorer,BIMServer,FME等均可实现IFC向CityGML.的自动转换。Autodesk Revit和AreGIS等商业软件已实现BIM和GIS数据的转化和同平台显示。目前,BIM与GIS融合研究的成果主要集中在BIM数据经简化和数据格式转换后,在GIS环境中的可视化表达,并进行一些简单的、基于空间信息的查询检索。 t单纯的数据格式转换并没有实现BIM与GIS的融合,语义信息的映射也是BIM与GIS融合的重要内容。CiyGML.与IFC之间存在交集,但在CityGMIL与IFC之间的数据格式转换过程中,数据信息丢失基本是不可避免的。一是因为几何表达形式的差异,IFC中有边界描述、拉伸或旋转形成的扫描体、构造实体几何等三种表达形式。而CiyCML.仅有边界描述一种几何表达形式,在IFC转化为CiyGML后,需要大量的坐标数据来表达多个面片信息,这必然会造成几何信息的丢失和数据量的增加;另一方面是因为对象语义的差异,IFC和GiyGML对空间对象的表达和理解是不同的,没有相关的对象语义标准化研究工作。 t(2)基于标准扩展的BIM与GIS融合 t开展GiyGML和IFC标准的扩展研究,在此基础上形的数据交换标准,也是BIM与…… |