地铁车站三维辅助建设与管理系统的构建.docVIP

摘 要:针对地铁车站建设与管理过程中存在的问题，提出了构建地铁车站三维辅助建设与管理系统，以数据库技术、网络技术和三维可视化建模技术为支撑，构建地铁车站( 包括土建、装修、设备和管网等) 三维全信息模型，通过数据层、逻辑层和业务应用层 3 层逻辑结构实现信息管理，以 B/S 和 C/S 相结合的方式实现交互操作，在明确系统基础功能、应用功能和拓展功能的基础上提炼系统所涉及的关键技术，形成由逻辑结构、网络结构、功能设计和关键技术构成的整体框架，为地铁工程全寿命周期管理提供三维全信息平台。 关键词:地铁车站; 管理系统; 三维信息平台 目前我国地铁在建设与管理过程中面临如下问题: ①设计阶段仍以二维设计为主，车站布置不直观; 涉及的工点院和专业较多，相关专业的调整都会引起其他专业设计边界的变化，配合起来既频且繁［1］。②施工阶段管网安装顺序混乱，随意性强，安装空间不足或管网冲突时有发生，严重影响了工程造价和施工进度［2－4］。③运行维护阶段车站历史信息缺失或维修信息不能及时更新，信息可追溯性较差。基于属性管理的动态三维模拟技术可有效解决上述问题。在美国、欧洲和日本等发达国家，包括地铁和其他公共建筑在内的大型基础设施建设管理的全过程均已应用了三维数字化技术辅助设计、施工和管理［5］。国内建筑业关于三维数字化技术的应用局限于数字化城市和效果宏观展示等层面，具有工程级应用的三维信息管理平台较少。目前国内地铁的三维数字化管理尚处于起步阶段，其应用也仅局限于少数设计院，三维设计软件主要以 Bently 公司的 Microstation 为主［6］，覆盖面窄，且没有扩展至建设管理全过程。基于此，笔者提出构建地铁车站三维辅助建设与管理系统，实现辅助三维设计、现场设计变更快速修改和实时信息更新等功能，进行地铁工程全寿命周期管理探索，为国内地铁建设行业提供可借鉴的参考。 1系统结构设计 1． 1系统设计目标 基于二、三维一体化的地铁车站辅助建设与管理系统，为地铁车站协同设计、现场安装、即时调整和运维信息快速更新及查询等提供信息管理平台。预期实现的目标如下: ( 1) 自动生成三维模型。比例为 1: 1 的三维模型是工程应用的基础，也是属性管理、漫游浏览和交互操作的基础，系统读取标准化后的初始CAD 图纸，将信息存储于数据库中并自动生成三维模型。 ( 2) 局部快速修改。二、三维一体化思想的核心是实现“一处修改，关联变化”，以保证信息的唯一性。系统采用构件库和数据工厂的 FEM模块以及轴线加工技术实现快速修改功能。 ( 3) 强化用户体验。目前三维设计软件不易普及与推广，软件界面复杂、专业性过强和操作步骤繁复是其重要原因，因此交互界面友好性是该系统的重要目标之一。 ( 4) 面向多数据集成。该系统数据源广泛，涉及建设与管理全过程，因此系统的开放性、兼容性和可扩展性要求较高。 1． 2系统逻辑结构 采用 3 层架构搭建整个系统的总体框架，分别为数据层、逻辑层和业务应用层［7］。数据层包括二维数据、三维数据、关系数据和文件数据。系统逻辑层基于模型加载、三维驱动以及数据分析完成对具体应用业务的实现。为保证系统操作数据的安全性，系统采用后台行为监听线程完成对数据的保护以及用户权限日志的动态验证功能。系统逻辑结构图如图 1 所示。 1． 3系统网络结构 系统使用方包括建设管理方、设计方和施工方，涉及数据量大、信息多，因此采用 B/S 和 C/S相结合的模式［8］。对系统中三维部分的操作及相关应用使用 C/S 模式，以保证数据安全，数据顺畅运行，且不受网络带宽、浏览器负载等方面的影响; 其他相关的业务管理功能则使用 B/S 模式，体现其即时性和方便性的操作特点。系统网络结构如图 2 所示。 2系统功能设计 2． 1系统功能结构 以统一规划、分步实施的原则为指导，将系统功能定位为基础功能、应用功能和拓展功能。基础功能主要是三维模型基础操作; 应用功能包含三维辅助设计、施工和运行维护; 拓展功能包括三维应急管理和后期资产管理。详细功能划分如图3 所示。 2． 2三维模型操作 三维模型是信息的载体，模型操作使信息得以调取和运转，是与其他应用功能和拓展功能关联的途径。具体内容包括: ①模型控制功能。模型控制功能包括三维模型导入导出，动态更新，土建层、管网层、装修层和设备层分层显示，动态三维标注和属性数据编辑等。②二、三维信息一体化管理。为了实现“一处修改，关联变化”的目标定位，系统需提供二、三维数据联动的功能。③模型分析。用于设计阶段的碰撞冲突分析和管网安装及设备维修阶段的空间距离测量分析。 2． 3三维辅助体系 辅助设计体系包括