摘要：随着信息技术的飞速发展，建筑信息模型（BIM）和地理信息系统（GIS）在市政工程施工管理中的应用日益广泛。本文旨在探讨基于BIM与GIS集成的市政工程施工协同管理平台的开发，旨在通过集成两种技术，实现市政工程施工过程的可视化、智能化和协同化管理，提高施工效率和管理水平。文章首先分析了BIM与GIS技术的特点和优势，随后阐述了平台开发的技术挑战与解决方案，最后详细描述了平台的系统架构、功能模块及实施效果。

关键词：BIM技术; GIS技术; 市政工程施工; 协同管理平台

1. 引言

市政工程施工涉及多个领域和复杂的环节，传统的管理方式难以有效应对施工过程中出现的信息孤岛、协同效率低、决策滞后等问题。BIM技术以其强大的信息集成和三维可视化能力，在工程设计、建造和管理中展现出巨大潜力；而GIS技术则擅长处理空间数据，为宏观地理信息的获取和分析提供了有力支持。因此，将BIM与GIS技术集成应用于市政工程施工管理，成为提升项目管理水平的重要途径。

2. BIM与GIS技术概述

2.1 BIM技术

BIM（Building Information Modeling）是一种基于三维数字技术，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型。它贯穿项目的设计、施工、运营等全生命周期，为项目各方提供准确、一致的信息支持。BIM技术具有信息集成化、可视化、参数化、模拟化等特点，能够显著提升项目管理的效率和精确度。

2.2 GIS技术

GIS（Geographic Information System）是一种专门用于采集、存储、管理、分析和表达地理空间数据的计算机系统。GIS技术不仅具备强大的空间数据处理能力，还能与多种数据格式进行集成，广泛应用于城市规划、环境监测、灾害预警等领域。在市政工程施工管理中，GIS技术能够提供宏观的地理空间信息，支持大范围复杂场景的项目管理。

3. 技术挑战与解决方案

3.1 技术挑战

数据格式与集成问题：BIM和GIS数据格式众多，且各有侧重，直接集成容易导致信息丢失或空间位置错误。

模型自动生成精度问题：现有模型自动生成方法依赖条件约束较少，生成的模型易出现结构失真、属性异常等问题。

三维数据渲染效率问题：浏览器对三维数据处理效率较低，大量三维数据在渲染前需进行轻量化处理，但易带来数据过度压缩和属性信息混乱等问题。

3.2 解决方案

构建信息集成模型：通过构建一种信息集成模型，将BIM与GIS数据进行几何信息提取、语义信息抽象、加强和几何重构，实现数据的有效集成。

基于时间序列的动态模型生成：提出基于时间序列的BIM模型动态生成方法，结合施工进度信息，动态创建BIM模型，提高模型精度和实用性。

改进大规模数据渲染方法：对大规模三维数据进行轻量化处理，采用动态渲染技术，提高渲染效率和数据质量。

4. 平台系统架构

4.1 数据层

数据层用于存储经过优化处理的GIS、BIM数据及相关信息。该层通过高效的数据组织和管理方法，为上层应用提供稳定可靠的数据支持。

4.2 应用层

应用层实现BIM与GIS数据集成、模型动态生成、大规模三维数据轻量可视化等功能。具体包括：

BIM+GIS数据集成模型：将BIM数据进行几何信息提取、语义信息抽象、加强和几何重构，转换为GIS兼容的数据格式，并进行高效组织和管理。

基于时间序列的BIM模型动态生成：结合施工进度信息，动态创建BIM模型，支持裁剪、旋转等变换操作。

大规模三维数据轻量可视化：对大规模三维数据进行轻量化处理，实现动态渲染，提升用户体验。

4.3 展示层

展示层通过Web浏览器将三维模型及进度分析结果进行展示，实现数据交互和操作交互。用户可以通过浏览器访问平台，查看施工进度、质量、成本等信息，并进行实时交互操作。

5. 功能模块

5.1 模型浏览与查询

支持BIM模型的浏览、缩放、旋转等操作，用户可以从不同角度查看模型细节。同时，提供基于GIS的地图浏览功能，展示项目所在区域的地理空间信息。用户可以通过关键词、属性条件等方式查询模型信息，快速定位到感兴趣的部分。

5.2 施工进度管理

结合BIM模型和施工进度计划，实现施工进度的动态监控和管理。系统能够实时更新施工进度信息，通过形象进度状态填报及模拟、计划进度与实际进度对比等方式，辅助进度管控。各级管理人员可以通过系统掌握项目实际进度完成情况，为进度计划跟踪和调整提供数据支撑。

5.3 质量管理

通过BIM模型进行施工质量的模拟和分析，提前发现潜在的质量问题。施工单位可在线上完成实测实量施工数据的录入，自动生成施工记录表与检验评定表。监理单位通过移动端查看和审批相关质检资料和自检照片，实现线上工序验收和线下高效协同。系统支持对隐蔽工程的管理，通过提取相关影像资料，实现集中有序存储和一键归档。

5.4 成本管理

结合BIM模型和成本数据，实现施工成本的动态管理和分析。系统能够自动提取报验通过的分项工程中间交工证书，生成当期计量清单，减少人为偏差，加快计量工作。同时，自动生成计量报表与计量台账，统计当日产值，实现进度管控。

5.5 安全管理

通过BIM+GIS平台实现施工现场的安全管理。现场人员使用平台移动端发现、处理安全巡检问题，责任到人，有效督促巡检工作开展。系统建立工程巡检的问题库，筛选出高频问题和共性问题，给出参考性处理意见，研究确定预防措施。与工序报验数据进行关联，对存在质量安全问题的分项工程限制报验，确保工程质量符合标准要求。

5.6 文档管理

利用BIM+GIS平台实现工程图纸、施工日志、质检资料等文档的在线管理和查阅。系统支持文档的自动分类、归档和统计，提高工作效率。同时，通过电子签名技术实现文档的无纸化管理，减少传统审批流程中的繁琐工作。

6. 实施效果

基于BIM与GIS集成的市政工程施工协同管理平台在实际项目中得到了广泛应用，并取得了显著效果。平台通过集成BIM与GIS技术，实现了施工过程的可视化、智能化和协同化管理，提高了施工效率和管理水平。具体表现在以下几个方面：

提升管理效率：平台通过自动化、智能化的管理方式，减少了人工干预，提高了管理效率。各级管理人员可以实时掌握项目进展情况，快速响应问题，做出科学决策。

降低施工成本：通过精确的施工进度管理和成本分析，平台帮助施工单位合理安排资源投入，减少浪费，降低施工成本。

提高工程质量：BIM模型的可视化仿真功能使施工单位能够提前发现潜在的质量问题，及时采取措施进行整改，确保工程质量符合标准要求。

增强协同能力：平台支持多部门、多人员之间的协同工作，实现了数据的实时共享和交互，增强了团队协作能力。

7. 结论与展望

基于BIM与GIS集成的市政工程施工协同管理平台，通过集成两种技术的优势，实现了施工过程的可视化、智能化和协同化管理，显著提升了项目管理水平。未来，随着技术的不断发展和应用场景的拓展，平台将在更多领域发挥重要作用。同时，需要进一步加强平台的功能优化和性能提升，以满足更加复杂多变的施工管理需求。

参考文献

[1]李谧，贺晓钢，李博涵，等. 基于BIM+GIS的市政工程规建管一体化应用研究[C]. //2020年西南地区第四次岩石力学与工程学术大会论文集. 2020：527-539.

[2]陈小亮，方俊，黄佳慧，等. 基于BIM技术的城市综合管廊施工技术研究与应用[Z]. 杭州市市政工程集团有限公司. 2020.