成都市二環(huán)路高架橋是成都市中心城區(qū)建設(shè)的第一條全高架快速通道，全長50余公里，設(shè)施體量巨大，結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜多樣。由于信息不透明、資產(chǎn)信息散亂經(jīng)常存在查找困難、信息查閱不方便、數(shù)據(jù)展示不直觀等問題，且未能有效使用信息化方式管理整個道路橋梁運維管養(yǎng)過程和管養(yǎng)數(shù)據(jù)。
為了實現(xiàn)二環(huán)路的“現(xiàn)代化、國際化、專業(yè)化、信息化”管理要求，成都市城市道路橋梁管理處（下稱：道橋處）急需實現(xiàn)二環(huán)路高架橋及底層道路管養(yǎng)和海量竣工資料的信息化管理轉(zhuǎn)型，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)資料與實體設(shè)施的準(zhǔn)確對應(yīng)，提升管理的準(zhǔn)確性。
為此，道橋處和成都軟易達(dá)信息技術(shù)公司合作建設(shè)了成都市城市道路橋梁管理系統(tǒng)這一大型城市基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)管理平臺。
平臺提供了完整的建筑信息模型（BIM）與地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)融合的解決方案，用以提高各有關(guān)業(yè)務(wù)科室的協(xié)調(diào)作業(yè)能力，減少溝通成本，實現(xiàn)二環(huán)路高架橋的信息化和精細(xì)化管理。
系統(tǒng)總體設(shè)計
市道橋管理系統(tǒng)是圍繞道路橋梁管養(yǎng)的業(yè)務(wù)流程而建立的大型工作平臺，引入了大量的系統(tǒng)以及工具，以支撐整個業(yè)務(wù)執(zhí)行過程。系統(tǒng)建立在完善的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系和信息安全體系基礎(chǔ)上，自下而上構(gòu)筑了基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)集成層、文檔管理層、支持平臺層、信息采集層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層，各層都以其下層提供的服務(wù)為基礎(chǔ)。
▲ 圖 1 系統(tǒng)總體功能架構(gòu)
業(yè)務(wù)應(yīng)用層：是系統(tǒng)的客戶端，與用戶直接交互，是各功能實現(xiàn)的端口。本系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊包括日常維護(hù)管理、道橋檢測管理等功能模塊。
信息采集層：主要為監(jiān)控數(shù)據(jù)的集成，服務(wù)于業(yè)務(wù)應(yīng)用層。
支持平臺層：為業(yè)務(wù)應(yīng)用層各功能的實現(xiàn)提供支撐，實現(xiàn)設(shè)計文檔等在本系統(tǒng)和設(shè)計工具間傳送。
文檔管理層：核心為文檔協(xié)同管理，包括數(shù)據(jù)管理層、業(yè)務(wù)邏輯層以及終端引用層。
數(shù)據(jù)集成層：管理整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，是一套統(tǒng)一的全方面資產(chǎn)信息模型，為業(yè)務(wù)應(yīng)用層各模塊提供運行數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)源建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。
基礎(chǔ)層：為系統(tǒng)實現(xiàn)的服務(wù)端基礎(chǔ)配置，主要包括系統(tǒng)軟件（數(shù)據(jù)庫等）、硬件設(shè)備（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等）及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
安全防護(hù)體系：安全技術(shù)防范是以安全防范技術(shù)為先導(dǎo)、以人力防范為基礎(chǔ)、以技術(shù)防范和實體防范為手段所建立的一種具有探測、延遲、反應(yīng)有序結(jié)合的安全防范服務(wù)保障體系。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系：系統(tǒng)中的構(gòu)件可實現(xiàn)應(yīng)用需求，并能將任意復(fù)雜度的功能封裝在一起；所有構(gòu)件之間的通訊是通過以連接件為中介的異步消息交換機制來實現(xiàn)的；構(gòu)件相對獨立，構(gòu)件之間依賴性較少。系統(tǒng)中不存在某些構(gòu)件將在同一地址空間內(nèi)執(zhí)行，或某些構(gòu)件共享特定控制線程之類的相關(guān)性假設(shè)。
經(jīng)過多方比選，最終采用CATIA電腦三維建模軟件作為BIM建模工具，GIS基礎(chǔ)軟件采用SuperMap GIS 9D系列產(chǎn)品進(jìn)行開發(fā)，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了BIM和GIS融合。
▲ 圖 2 清水河立交模型
GIS技術(shù)應(yīng)用亮點
成都市城市道路橋梁管理系統(tǒng)通過三維實景模型將現(xiàn)場情況逐一再現(xiàn)，并將BIM模型與三維實景模型進(jìn)行拼裝，能夠模擬建成后的情景，為方案決策中提供技術(shù)支持。
?BIM模型的構(gòu)件管理
系統(tǒng)建立了完整的BIM模型編碼規(guī)則，實現(xiàn)了構(gòu)件編碼與構(gòu)件的一一對應(yīng)。通過構(gòu)件編碼，可對構(gòu)件位置進(jìn)行快速定位，同時也為圖文檔與構(gòu)架掛接奠定基礎(chǔ)。
▲ 圖 3 BIM模型編碼規(guī)則
?“骨架+模板”三維建模思路
市道橋管理系統(tǒng)已完成二環(huán)路清水河立交橋、雙楠立交橋、杉板橋、雙橋子立交橋以及永豐立交橋的BIM模型建設(shè)。在模型建設(shè)過程中，系統(tǒng)利用“骨架+模板”的三維建模思路，成功解決了二環(huán)路高架橋的建模問題。同時，系統(tǒng)以橋梁總體布置圖為主導(dǎo)，以構(gòu)建模板為核心，結(jié)合CATIA的參數(shù)化功能，有效地搭建了橋梁模型。
▲ 圖 4 成溫立交橋“骨架”控制線
由于二環(huán)路高架橋BIM模型的橋墩類型繁多，各構(gòu)件間差別大，模型復(fù)用率低，系統(tǒng)采用了PC（POWERCOPY，即：超級副本）和UDF（User Feature Definition，即：用戶特征定義）的方式進(jìn)行模型參數(shù)化。通過使用UDF模板使建模更加方便、靈活。
運用CATIA的“知識工程”模塊，對橋梁的樁基承臺、橋墩、泄水管和水篦子、支座、墊石、7.5M小箱梁、28.5M小箱梁等構(gòu)件建立模板。通過模板庫可首先保證模型的規(guī)范和統(tǒng)一，在保證模型質(zhì)量的前提下實現(xiàn)BIM模型的快速搭建。
▲ 圖 5 構(gòu)件模板
對不同類型的橋墩，系統(tǒng)都能夠通過更改參數(shù)來實現(xiàn)與橋墩的完美配合，支持將多個類型的樁基承臺合并到同一模板下，可通過修改參數(shù)和與平面線射線夾角方向來確定類型以及參數(shù)。
▲ 圖 6 合并承臺模板
“骨架+模板”建模方法的實踐，提高了BIM建模的靈活性，縮短了建模周期。
?基礎(chǔ)地圖操作
系統(tǒng)提供基礎(chǔ)地圖操作功能，實現(xiàn)了地圖縮放、地圖平移和模型的旋轉(zhuǎn)等。
地圖操作功能：通過菜單可快速切換地圖，使用鼠標(biāo)可在地圖視窗中對圖形進(jìn)行實時平移、放大、縮小、全圖等操作，從而更加方便地瀏覽信息。同時，系統(tǒng)將顯示當(dāng)前鼠標(biāo)位置坐標(biāo)及比例尺。
圖層控制功能：由于模型數(shù)據(jù)量極大，系統(tǒng)采用片狀加載的方式以提高地形圖加載速度，提升加載流暢度和用戶使用體驗。系統(tǒng)提供可視化的操作，控制視圖的顯示。
?構(gòu)件信息查看
通過選擇篩選條件，實現(xiàn)在列表中點取查詢，可實現(xiàn)各區(qū)域地圖的快速切換。系統(tǒng)顯示查詢到的結(jié)果，并支持點擊構(gòu)件查看其圖紙、病害、構(gòu)件詳情。
▲ 圖 7 查看構(gòu)件詳情
?專題圖查看
專題圖支持各業(yè)務(wù)模塊數(shù)據(jù)的統(tǒng)計功能，可統(tǒng)計各狀態(tài)下的病害、違章、大中修項目數(shù)量等，通過權(quán)限設(shè)置限制各角色的可視范圍。地理信息專題圖支持通過復(fù)合條件查詢，在地圖中可顯示篩選結(jié)果。
▲ 圖 8 專題圖查看
?人員位置管理
基于位置服務(wù)系統(tǒng)接口接收手機GPS信號，經(jīng)過空間坐標(biāo)處理，在電子地圖上定位，并在圖中高亮顯示人員實時位置、統(tǒng)計在線人數(shù)，并且支持查看人員歷史軌跡。
▲ 圖 9 人員軌跡查看
小結(jié)：系統(tǒng)應(yīng)用三大亮點
首先，系統(tǒng)實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的管理模式向現(xiàn)代化、國際化、專業(yè)化和信息化的管理模式的轉(zhuǎn)變。
其次，系統(tǒng)可協(xié)調(diào)設(shè)計管理，快速查看二環(huán)路高架橋各構(gòu)件的圖紙和相關(guān)文檔、病害信息和圖紙等。通過GIS專題圖，提高了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的可視化程度，方便決策層快速制定相應(yīng)計劃，同時也縮短了執(zhí)行層的響應(yīng)時間，大大縮短了各部門間的溝通成本，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。
最后，系統(tǒng)實現(xiàn)了工作資產(chǎn)的數(shù)字化管理。系統(tǒng)對歷史資料進(jìn)行了整理和存檔，支持提交、更新、查找、下載資料，提高了資料查閱、共享、管理的便利性，解決了資料散雜存放、容易丟失、查找困難的問題。
