如何從零開始搭建BIM完整設(shè)計體系？

近年來，BIM技術(shù)備受大眾青睞，運用BIM技術(shù)可以支援并改善許多建筑設(shè)計和施工過程業(yè)務(wù)實務(wù)流程，解決施工過程中更高復(fù)雜度的問題，對業(yè)主、設(shè)計單位、施工方都有不可替代的好處。小編為大家?guī)?ldquo;來自基層工作者的BIM之路：如何從零開始搭建完整設(shè)計體系”。

“BIM項目讓我對整個行業(yè)有了更深的理解。接下來，我們會有意識地往更深的地方探索，并嘗試將大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進科學都融合到航道中。”日前，在接受記者采訪時，榮獲2020年“長航局科技創(chuàng)新中青年領(lǐng)軍人才”榮譽稱號的郭濤透露道。

郭濤是長江航道規(guī)劃設(shè)計研究院BIM技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用團隊(簡稱“BIM團隊”)的負責人。在長江航道BIM技術(shù)研發(fā)及推廣實施過程中，在沒有任何成功經(jīng)驗和現(xiàn)有成果可借鑒的情況下，他帶領(lǐng)團隊，經(jīng)歷平臺選型、方案設(shè)計、需求分析、功能開發(fā)、開展試點工作等階段，突破航道工程設(shè)計、建設(shè)、管理、維護等各階段應(yīng)用中存在的BIM技術(shù)難點，成功為航道整治工程插上科技“雙翼”。

從無到有

鍛造完整設(shè)計體系

回首不忘來時路，一路風雨一路歌。

航道整治工程的一大特點是與地形緊密結(jié)合，或者隨地形起伏，這一特點和建筑、水利等其他行業(yè)有很大區(qū)別，決定了團隊不能照搬照抄其他行業(yè)的BIM設(shè)計方法，必須靠自己研究確定適合航道工程的設(shè)計流程和方法。

“對于BIM，雖然我們團隊一開始都是零基礎(chǔ)。”郭濤回憶道，“但我們從‘什么是BIM’的基本概念學起，逐步掌握了多款BIM相關(guān)軟件。”

摸著石頭過河，中間的過程自然不會是一帆風順。

郭濤告訴記者，開發(fā)參數(shù)化部件時，經(jīng)常遇到做到某一步，忽然出現(xiàn)一片感嘆號的情況。這時，就要像編程一樣細心排查錯誤，反復(fù)多次調(diào)試、測試。

“在GIS平臺進行不同測量比尺不同坐標系的高程數(shù)據(jù)融合時，我們一開始沒有掌握GIS數(shù)據(jù)格式、坐標系相關(guān)知識。團隊就通過第三方軟件GlobalMapper提取等高線、坐標轉(zhuǎn)換進行中轉(zhuǎn)處理。”郭濤舉例，“這樣雖然暫時將數(shù)據(jù)融合起來，但步驟很多，費時費力。后來通過網(wǎng)上搜索學習相關(guān)知識，翻閱幫助文檔，找到了效率比較高的方法，操作步驟大幅減少，測量數(shù)據(jù)疊加融合的效果也不錯。”

縱斷面提取、Dynamo交叉設(shè)計、模型文件導(dǎo)出、物體運動動畫等問題和痛點，每天擺在郭濤與團隊面前的，都是一串待解決問題的列表。

然而，郭濤始終堅信，遇到困難不退縮，方法總比困難多。在他的帶領(lǐng)下，團隊也對解決技術(shù)問題有保持著興趣和熱情。

在施工組織設(shè)計時，為了理解實際的工程施工進度，團隊去整治中心找來了燕子窩工程的施工日志，對著幾千個施工網(wǎng)格和一天天的日志記錄，把整治建筑物模型按照施工網(wǎng)格拆分成密密麻麻的數(shù)千個單體模型，然后按日期一一排列，用動畫的形式還原了整個施工過程。“所以后來再做施工模擬動畫的時候，心里面就有底了。”郭濤笑著說。

從主要到次要，從易到難，BIM團隊把遇到的問題和痛點都在實踐過程中一一解決了。在郭濤的帶領(lǐng)下，BIM團隊通過不斷地摸索嘗試，建立了護灘、護岸、筑壩等整治建筑物參數(shù)化部件庫，建立了材質(zhì)庫，制定了材質(zhì)標準、文件命名標準、交付標準等，開發(fā)了航道整治工程BIM設(shè)計工具箱，最后形成了完整的航道整治工程BIM設(shè)計體系。

從有到優(yōu)

與時俱進提升技術(shù)

數(shù)月前，記者來到長江航道整治工程首個生態(tài)固灘專項工程——鳊魚灘生態(tài)固灘工程，發(fā)現(xiàn)灘上草長鶯飛、風景如畫。不久前，長江中游新洲至九江河段航道整治二期工程(以下簡稱“新九二期”)順利通過交工驗收。該工程的順利完工也是BIM團隊技術(shù)支持的生動實踐。

“和其他研究院比較，我們最初跟著他們跑，現(xiàn)在已經(jīng)追趕上他們。從近期情況看，我們在復(fù)雜結(jié)構(gòu)精細化建模和效果展示等方面還要超過他們。這些成果應(yīng)用在新九二期、蕪裕段、武安段等整治工程項目設(shè)計階段，取得了較好的效果，也得到了上級領(lǐng)導(dǎo)的認可。”郭濤自豪地表示。

他告訴記者，信息化是一項需要投入大量資金的工作，如何在單位實際發(fā)展需求與信息技術(shù)間架起一座橋梁，需要深度思考，而不是唯技術(shù)論。

為了讓BIM技術(shù)的價值更加充分地體現(xiàn)在工程中應(yīng)用中，滿足日新月異的需求，保持技術(shù)的與時俱進，團隊開始嘗試將BIM技術(shù)向工程建成以后的運營維護階段延伸。“我們大量調(diào)研，保持對行業(yè)應(yīng)用、本行業(yè)科研技術(shù)更新的敏感度，反復(fù)思考在工程應(yīng)用中BIM技術(shù)的落地。”郭濤說。

團隊從2017年開始謀劃和探索技術(shù)可行性，開發(fā)基于“BIM+GIS”的維護分析平臺和基于“BIM+Unity3D”的三維展示平臺。目前，兩個平臺已初步搭建完成，項目“內(nèi)河航道整治工程BIM關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”也榮獲中國航海學會科學技術(shù)獎二等獎。

維護分析平臺的重點就在于搭建BIM數(shù)據(jù)庫。如今，在郭濤的帶領(lǐng)下，BIM團隊已初步搭建空間數(shù)據(jù)庫，也完成了太平口、戴家洲等4個河段數(shù)據(jù)的入庫。“未來兩年將逐步實現(xiàn)長江干線400多處整治建筑物BIM數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和入庫。”郭濤透露。

從優(yōu)到精

突破核心技術(shù)難題

如果說，從無到有是堅持，從有到優(yōu)是追趕，那么從優(yōu)到精便是超越。

隨著長江航道市場由相對封閉轉(zhuǎn)向?qū)ν忾_放，在BIM應(yīng)用方面，越來越多競爭者都要進入長江航道市場。這也對BIM團隊提出了更高的要求。

在郭濤的帶領(lǐng)下，BIM團隊以典型水道航道整治工程維護管理階段示范應(yīng)用為突破，已經(jīng)驗證了航道整治工程維護管理階段BIM+GIS技術(shù)應(yīng)用的可行性，實現(xiàn)航道整治建筑物的觀測分析、損毀分析、演變趨勢分析等，推動航道工程全壽命周期信息化管理的技術(shù)變革，并實現(xiàn)了長江航道新開工整治工程BIM技術(shù)應(yīng)用率100%。

但郭濤并不滿足于此，“針對長江航道要素眾多、變化頻繁等特點，突破制約航道要素智慧預(yù)判的核心技術(shù)難題，探索三維場景下預(yù)測信息的智能化應(yīng)用，是實現(xiàn)長江航道養(yǎng)護管理和信息服務(wù)智慧化，全面建成交通強國的必要支撐。”

“大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)讓我看到了新的方向。”郭濤告訴記者，他將結(jié)合航道水沙數(shù)學模型，探索機器學習在航道條件預(yù)測預(yù)報、航道整治建筑物損毀預(yù)測分析、疏浚量預(yù)測分析等方面的應(yīng)用研究，使兩者互為參照、依托，不斷優(yōu)化完善預(yù)測分析模型，實現(xiàn)預(yù)測手段新突破、預(yù)測精度新提升，為智能航運監(jiān)管和服務(wù)提供形勢預(yù)測、決策輔助，提升航運社會公共服務(wù)的智能化水平。

“習近平總書記勉勵我們科技工作者，弘揚優(yōu)良傳統(tǒng)，堅定創(chuàng)新自信，著力攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，促進產(chǎn)學研深度融合，勇于攀登科技高峰，為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。”郭濤的聲音沉穩(wěn)而堅定，“未來，我將結(jié)合研究院在航道數(shù)學模型、航道演變跟蹤分析等方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢，以自主研發(fā)的BIM技術(shù)應(yīng)用能力為依托，以智慧交通、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿信息化應(yīng)用為方向，研究航道要素信息的智慧預(yù)判與智能化應(yīng)用，為實現(xiàn)交通強國戰(zhàn)略提供堅強支撐。”