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河道BIM数字孪生系统.docx
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河道 BIM 信息系统
系统概述
河道 BIM 信息系统的核心是实现基于 BIM 模型及属性数据一体化存储、查询、
分析及全过程管理,为河道沿岸规划建设和河道管理提供优质可视化信息数据支撑。
由 BIM 高精度模型构建的三维信息虚拟环境,可以真实地模拟现实世界可以实现的
(甚至是不可实现的)物理上的、功能上的事物和环境。BIM 与物联网集成应用,
实质上是建筑全过程信息的集成与融合。BIM 技术发挥上层信息集成、交互、展示
和管理的作用,而物联网技术则承担底层信息感知、采集、传递、监控的功能。二
者集成应用可以实现建筑全过程“信息流闭环”,实现虚拟信息化管理与实体环境硬
件之间的有机融合。通过全景漫游,使用户能以真实的感觉“进入”系统观赏美景,“沉
浸”于美景之中,有“亲临其境”的感觉。可选择任意游览路线(例如,从339 电视塔
到合江亭),沿河道在真实的三维地形图上前行,通过覆盖有遥感影像和各特色建筑、
桥梁及设施真实模型的全景图逼真地展现在眼前,创造“所见即所得”的感受。
平台的建设基于业务架构平台和图形引擎平台构建,具有良好的伸缩性和业务
处理速度,支持负荷分担、动态平衡。基于平台化构建系统可以达到快速搭建、与
已建设的其它应用系统无缝集成、统一管理的要求。
(1)统一架构,统一管理
基于业务架构平台的应用开发模式是通过平台提供的建模工具来构建组成信息
系统的组织机构、业务流程、业务信息等与业务直接相关的实体。基于平台的信息
系统可以从信息化的整体、全局和发展的角度出发,为信息系统提供一个整体、集
成、统一和灵活的架构、运行和协作平台,帮助用户构建整体的、灵活的信息系统,
满足用户业务、管理和变革的全面要求。
通过采用建立信息系统决策平台,进行数据集中式管理,依托成熟的数据库管
理和 GIS 地理信息系统技术,按照统一的标准,建立数据存储、管理、交换体系,
为各级水务管理部门的行政管理和决策支持提供数据支持。数据中心主要包括三个
部分:数据存储系统、数据管理系统和数据交换系统。
(2)快速构建,循序渐进
利用统一的业务架构平台,实现信息系统的快速构建,大大缩短信息系统建设
周期,同时通过从简单到复杂的循序渐进开发来降低项目风险和费用。
总体架构
5.6.5.2.1 总体架构设计
河道 BIM 信息系统的核心是实现基于 BIM 模型及属性数据一体化存储、查询、
分析及全过程管理,为河道沿岸规划建设和河道管理提供优质可视化信息数据支撑。
此信息系统平台的总体框架可分为 3 个层次,系统总体框架如下图:
用户通过统一门户登录,经过系统鉴权利过后,进入系统执行相关的操作。
按照系统分层设计的原则,将系统分为了展示层、应用服务层、数据加工层。
展示层提供用户数据访问、展示操作界面,这一层主要是 html 页面或 vue 页面。
应用服务层提供系统相关的业务功能处理服务,为展示层提供业务逻辑控制、
数据模型处理、3D 渲染、文件管理、访问控制等。
BIM 数据加工层包含对接口数据的存储、应用数据存储、BIM 文件资料数据加
工服务。系统接收外部数据接口和系统对外部系统提供数据访问接口,
本系统接口层对接智慧水务统一大数据平台、统一地理信息服务平台,统一权
限应用单点登陆系统。从接口数据实时性要求分实时数据接口和批量数据接口,从
接口实现形式分为服务接口和后台批量数据接口。
5.6.5.2.2 数据库架构设计
由于大数据平台提供大部分基础数据,根据业务性质,应该在大数据平台形成
GIS+BIM 的专题库供本应用系统使用,非大数据提供的数据,则需要自己建库建表,
满足自身业务系统要求。系统包含 3 大数据库,如下结构所示:
1)专题数据库
包括河道 X 公里河体、水闸、桥梁、监测点等基础数据与监测数据,主要由大
数据平台提供专题库。
2)BIM 模型数据库
BIM 模型数据库,包括了 BIM 河体模型、水闸模型、桥梁、特色建筑等相关
建筑信息。提供前端展示获取。
3)应用数据库
应用数据库主要大数据获取的有关水位,流量,运行状态等实时信息,历史数
据,统计分析以及配置管理数据;包括应用系统的主要日志审计,配置管理,统计
分析等数据。
4)地理空间数据库
根据成都市城区区域数据,河道区域数据基础数据,包括河道X 公里河体、水
闸、桥梁等基础数据和熟悉数据资源新建、处理。
5)文件资料库
由于本系统需要管理 BIM 资源文件,需要使用大文件管理,以及 3D 资源预览
呈现。本系统采用 FastDFS 分布式文件系统。引擎架构如下图所示。
功能设计
5.6.5.3.1 总体功能设计
信息系统功能设计统一数据管理,统一的信息管理,统一的展示管理系统构成,
包括空间地理数据库、模型数据库、应用数据库等内容,与河道绿道信息系统数据
中心对接。建立统一的河道 BIM 信息管理系统,实现对模型数据的管理和应用。
5.6.5.3.2 数字孪生 BIM 应用系统
BIM 数字化孪生系统集成 BIM3D 渲染,物联网监测信息、实地漫游、VR 技术
与一体,综合展示河道绿道 X 公里河道信息。BIM 数字化孪生系统运用 GIS, BIM,
物联网和 VR 等先进技术构建河道 X 公里河道数字化孪生系统。以成都地形图为基
础,通过 3D BIM 渲染技术数字还原整个 X 公里河道,让用户在线体验河道绿道的
真是魅力。 同时也让管理者通过绿道的监测信息,实时监测河道点位状态。通过叠
加相关河段的巡查信息,便于直观掌握 X 公里绿道日常运维情况。
模型数据管理与维护功能,多源异构数据统一的、可扩展的、层次化管理与动
态维护更新,数据共享。一体化模型展示与分析功能,包括地面建筑模型、河道水
体、河道水闸、桥梁模型、设备模型等建构筑物信息进行集成景观智能化展示与应
用。具体功能设计如下图所示:
应用功能结构图
应用管理子系统,以高精度 GIS 及 BIM 模型为基础,已各类信息调查资源数
据为核心,实现河道模型与业务应用一体化管理,建设多专业、多参数立体数据输
入、管理、可视化和分析评价为一体的子系统。具体功能点如下:
功能
详细功能
说明
分类
河道沿线 X 公里水体、建筑、桥梁、
实景地图(地理信息系统 GIS)展
河道景观一体
示
实景地图加载建筑模型(GIS 与
BIM 结合)
BIM 模型构筑:通过相关工具软件,
可以建立准确、高效的单体三维可视化模
河道河道 BIM 型,也可以快速通过倾斜摄影构建区域化地
模型展示
面模型,为后续的业务及应用系统开发提供
相应模型基础。
特色建筑/桥梁 BIM 模型展示
基础地图操作:包括地图缩放、漫
游、查询等功能。支持分图层显示水体、
桥梁、建筑、景观等模型数据,提高数
据的可视化程度。
基础地图展示
模型信息查看
综合信息查看:提供对桥梁、河段、
流量设施、水质监测设施、泵房监控设
备、水闸控制设备等设施的基础信息查
看功能。
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