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BIM和GIS在岩土工程可视化中的应用

发表时间：2021/4/6 来源：《建筑科技》2021年1月上作者：李正春

[导读] 随着我国信息化建设的飞速发展，BIM和GIS已得到越来越广泛的应用。但是，在岩土工程领域，三维可视化的发展相对较慢。本文基于ArcGIS平台，结合原始地勘数据、三维地质模型、倾斜摄影模型，实现了BIM技术和GIS技术在岩土工程可视化中的应用。

辽宁省大连市水文地质工程地质勘察院有限公司李正春 116037

摘要：随着我国信息化建设的飞速发展，BIM和GIS已得到越来越广泛的应用。但是，在岩土工程领域，三维可视化的发展相对较慢。本文基于ArcGIS平台，结合原始地勘数据、三维地质模型、倾斜摄影模型，实现了BIM技术和GIS技术在岩土工程可视化中的应用。
关键词：BIM；GIS；岩土工程；可视化
        引言
        在信息发展的大趋势下，BIM技术已越来越多地应用于建筑工程行业。在岩土工程中，利用BIM技术可以建立三维地质模型，不仅可以直接表达地质体的空间几何信息，还可以表达土的物理力学指标、水文地质情况等许多信息，也可以包含在三维模型中，可以充分揭示地层的变化规律。岩土工程勘察是整个建筑察业的最前沿， BIM技术的实施可以促进勘察人员和后续设计人员的对接，准确地判断地质条件，选择合理的工程参数，并提高项目的安全性和经济性，整个行业的数字化水平提升了协作工作的水平，并在建筑项目的整个生命周期中充分发挥了BIM技术的优势。
        GIS基于计算机科学，可以实现地理信息数据的输入、存储、查询、分析和显示。随着当今信息化和互联网的飞速发展，平台网络（即WebGIS）已成为GIS技术发展的主流。岩土工程勘察数据具有分布广、技术大、存储分散的特点，非常适合在WebGIS平台上显示。将岩土工程勘测数据导入WebGIS系统，实现了数据的自动更新、批量处理和规范管理，确保了勘察数据的准确性。此外，GIS技术还可以在岩土工程勘察设计的各个阶段实现信息共享，提高协同工作效率。
        BIM和GIS同时应用于岩土工程，可以很好地互补。 GIS技术实现了大规模三维数据的采集。在此基础上，BIM技术为三维模型增加了工程属性，同时弥补了模型精度的不足。 GIS中包含的地理信息还有助于纠正BIM建模中的错误。通过BIM和GIS的结合，实现岩土工程的三维可视化显示，业主、设计人员和施工人员可以更好地了解场地的工程地质，并提供场地布局、土石方计算，基坑支持护选型、基坑排水措施的选择提供了更好的依据。
        本文运用基于ArcGIS平台的实际工程数据，将勘察数据与工程场地的三维地质模型相结合，以进行可视化显示。
        1项目概况
        项目所在地通常西北高、东南低，地貌类型为滨海剥蚀残丘。西半部大部分为耕地，北部较高，南部较低；该遗址的东半部在旧村遗址的中部具有异常凸的表面形态，其北部较高，南部较低。
在现场勘探深度范围内暴露的地层从顶部到底部分为素填土、全风化的云母片岩、强烈风化云母片岩（上）、强风化云母片岩（下）、中风化的云母片岩。该地区的地下水是基岩裂隙水，主要发生在云母片岩中。
        2三维地质模型
        考虑到Autodesk软件在当前建筑行业中的广泛使用，本文将Civil 3D软件用于3D地质建模。由于勘探孔的间距较大，因此使用克里格插值法进行插值处理。处理原始地勘数据后，将在软件中构建地层表面。使用布尔运算可在层表面之间建立实体地层。为地层分配物理力学指标、地下水位和其他工程信息，并添加现场土样照片的纹理，以使模型更清晰可见。使用通过这种方法建立的三维地质模型可以保证勘察数据的准确性，并能反映空间几何特征和地层变化3WebGIS显示
        市场上常见的地理信息建设软件包括ArcGIS、超图等，经过功能比较和分析后，决定使用ArcGIS来搭建地面信息共享平台，并通过Web Map和Web Scene实现多源业务数据的整合，场景可解决二维和三维数据。此外，该平台提供了一种灵活的群组机制，可以根据组织架构或项目需求创建和管理分组，实现分组内资源的共享，并实现更科学、有效的精准化管理。关于工作底图，考虑到图像的更新和文本标注的准确性，选择了谷歌影像和天地图作为工作底图。
        ArcGIS pro软件用于数据生产。首先，使用无人机获取场地数据并制作斜摄影模型，然后导入三维地质模型和勘察数据。在软件中进行校对和编辑后，即可完成数据可视化。最后，将二维和三维数据同时发布到服务器后台。
        在后台对数据进行二次处理和打包，调整数据内容的显示样式、表格、比例、标注等信息，并生成相应的专题图。通过Web appbuilder，可以快速构建特殊的应用程序，各种专题地图、三维数据和其他内容，提供强大的客户访问界面，并无缝支持所有终端访问。如果有单独的要求，则可以使用JavaScript for Arcgis进行二次开发以完成功能自定义。

        结语
        依靠实际的工程数据，本文将原始地勘数据，在Civil 3D中建立的三维地质模型以及通过无人机航测获得的倾斜摄影模型集成到了ArcGIS平台中，同时，利用BIM技术和GIS技术实现岩土工程勘察数据的可视化Web显示。
        在岩土工程中，BIM和GIS集成在一起并具有互补优势。业主可以通过平台直观地了解项目情况，提高决策水平。勘察人员和设计人员可以实现信息的实时共享和同步更新，以确保数据的准确性，并提高工程设计的经济性和安全性。施工单位可以根据现场情况提供实时反馈，以增强协作能力。在信息化的大趋势下，BIM和GIS在岩土工程中的联合应用将为整个建筑行业带来新的发展。
参考文献
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