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新城区集群市政工程BIM技术应用研究
  • 论文价格:150
  • 用途:硕士毕业论文 Master Thesis
  • 编辑:若诗
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  • 论文字数:86411
  • 论文编号:el2021050613410822114
  • 日期:2021-05-09
  • 来源:上海论文网
本文是工程管理论文,为了解决新城区集群市政工程项目建设管理难题,本文研究了项目集群总控和综合集成相关理论方法,BIM、GIS、平台研发等信息技术,提出了一套新城区集群市政工程BIM技术应用的框架体系、实施路径和方法,研发了一套基于BIM的新城区集群市政工程建设管理平台,并最终在前海集群市政工程项目上进行应用验证。(1)系统研究了新城区集群市政工程BIM技术应用关键技术,包括基于分区块建模法的三维地质信息模型建模技术、基于大重叠率的三维倾斜摄影模型建模技术、多层级规划混合建模技术、基于片区统一建模标准的设计施工BIM模型建模技术、BIM模型到GIS模型转化技术(基于通用数据格式的IFC到CityGML的转化技术、基于数据解析与重构的DGN格式到UDB的转化技术)、GIS模型处理技术(地面压缩、地面开挖、地面修改)、基于线性八叉树的多源模型动态加载技术,解决了BIM技术应用过程中面临的多源模型创建与融合、模型动态加载等难题,可以有效提升BIM技术应用效果,为进一步实现新城区集群市政工程项目集群管理奠定基础。本文将在分析“集群”特性和新城区市政工程项目特点的基础上,提出“新城区集群市政工程”的概念;借鉴集成相关理论和制造业集成管理思想,提出“组织-过程-信息”三维集成模型内涵,在综合集成的思想下进一步扩充其内涵;引入BIM技术作为实现新城区集群市政工程集成管理的手段,设计新城区集群市政工程BIM技术应用框架。本文的研究将完善集群项目管理理论基础和实施框架,进一步促进综合集成法与工程项目管理理论的结合。

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1绪论

 

新城区市政工程项目,项目类型和专业众多、空间和技术接口相互交错、组织和管理界面交织,如何实现各参与方从各自为政向跨组织协同转变、项目全生命周期信息割裂向全生命周期信息共享转变、以二维图纸为主要沟通媒介向以建筑信息模型为沟通方式进行转变,从而大幅提高工程质量、工作效率和管理水平,是本文研究的主要问题。国内在区域级市政工程整体性的项目管理方面研究较少。传统的工程建设项目管理模式和技术手段难以满足当前的需求,亟需研究用于新城区集群市政工程的项目管理模式。近年来BIM技术逐步被引入到工程建设项目中。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性等特点,有助于提升建设质量、降低建设成本,实现管理模式的精细化。但以往的BIM技术主要在单体项目上进行应用,在集群项目管理中的应用模式还不够明确。BIM类似于制造业的产品信息模型,已有研究表明BIM技术有利于建筑产品的集成管理。因此研究将BIM技术用于新城区集群市政工程项目中,对于提高集群项目管理水平具有重要的理论意义和现实意义。以往项目的BIM技术应用多局限于单体项目,对于区域级BIM技术应用尚且缺乏研究。区域级项目不仅涉及到单体项目,还涉及到多项目之间的统筹和协调;不仅涉及到BIM技术应用,还涉及到与GIS的融合应用以及与信息化平台的融合应用。其中所涉及的三维地质信息模型建模技术、三维倾斜摄影模型建模技术、三维规划模型建模技术、设计施工BIM模型建模技术、BIM到GIS转换技术、多源模型融合技术以及多源模型动态加载技术,能有效解决新城区集群市政工程项目BIM技术应用过程中面临的难题,为集群项目BIM技术应用提供有力的技术与方法的支撑。

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2新城区集群市政工程信息模型相关理论及技术

 

2.1基本概念
古代金字塔、万里长城等工程可以被认为是最早的项目管理实践,二十世纪初开始逐步探索相关项目管理办法。美国自1936年起陆续提出“效益与费用比”、甘特图、关键路径法、计划评审技术、工作分解结构、配置管理法、挣值管理技术和项目全生命周期方法等概念或方法,逐步探索和发展项目管理理论。20世纪60年代,华罗庚将网络计划技术引入我国,并在纺织、冶金、制造和建筑等领域进行推广。20世纪70年代,美国进一步完善和系统化积累下的项目管理技术,同时,国际上开始将信息系统相关方法引入工程管理,开始研究工程项目管理信息系统模型。20世纪70年代末、80年代初,计算机的普及使得工程管理理论和方法有了进一步拓展,借助计算机软件使得工程管理更为高效,取得了显著的经济效果;20世纪80年代,随着工程项目全生命周期管理、合同管理、集成化管理、风险管理、工程管理研究领域进一步扩大,后续我国在工程建设领域引入了工程项目管理制度,推行了业主投资责任制、监理制度、招投标制和合同管理制度、多种融资方法、新的管理模式和组织形式等等。1984年美国项目管理协会推出项目管理知识体系指南,将项目管理归纳为范围管理、时间管理、质量管理、风险管理、人力资源管理九大知识领域,标志着项目管理学科已经成为一个完整的体系[60-64]。

 

2.2集成相关理论
我国著名科学家钱学森于1990年提出,为了解决复杂巨系统问题需要采用综合集成法。其中复杂巨系统的基本特征包括:该类系统组分数量庞大、种类众多、相互关联且错综复杂、甚至包含智能主体,通常具有开放性、复杂性、进化性与涌现性、层次性和巨量性等特点,传统的统计学的方法已难以解决该类问题,综合集成法应运而生[20]。为了解决该类问题提出的综合集成法相应的实践形式包括“从定性到定量综合集成研讨厅体系”,其基本思想是在分析、组织和管理复杂系统时,需要从系统层面上研究和解决问题。为此,需要对不同领域、不同层次的信息和知识进行综合,需要采用以人为主、人机结合的研究方法,需要综合专家经验、知识和智慧,需要从定性到定量综合集成。综合集成的思想也一直延续和发展至今。上述内容规定了综合集成法的基本思想和表现形式。随着相应理论的发展,逐步对综合集成法的内涵产生了清晰的认识。综合集成法是一种方法论,是认识问题、分析问题和解决问题原则和方法,其独立于具体的问题和参与者,具有独立性和客观性。从本质上来说,综合集成法是通过集成资源构造一个新的系统,从而涌现出解决复杂系统问题的能力用于管理复杂系统。这一新的系统通常可以按照“人理-物理-事理”的方式进行集成,通过构造合理的“人理”系统协调“事理”系统,从而完善“物理”的优化与完成。这里的“物理”可以理解为客观项目阶段建设情况,“事理”理解为项目管控方式,“人理”理解为项目组织。综合集成管理构造的系统随着不同主体和管理对象不同,其系统的形式也是丰富多样的[73]。

 

3新城区集群市政工程项目BIM技术应用总体架构研究...........................27
3.1新城区集群市政工程概念的提出........................................................27
3.2新城区集群市政工程集成管理模式BIM技术应用框架..................29
3.3新城区集群市政工程BIM应用关键技术...........................................38
3.4本章小结................................................................................................40
4新城区集群市政工程模型总体架构及关键技术研究.................................41
4.1多源模型创建关键技术........................................................................42
4.2BIM模型到GIS模型转化技术............................................................57
4.3基于坐标变换与地形整平的多源模型融合技术................................68
5新城区集群市政工程项目建设管理平台研究.............................................80
5.1建设管理平台需求研究与设计............................................................80
5.2建设管理平台架构研究与设计............................................................85
5.3建设管理平台功能实现........................................................................98
5.4本章小结..............................................................................................101

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6新城区集群市政工程BIM技术应用实践研究

 

6.1项目背景及概况
前海市政工程项目功能特性显著(服务)、项目种类繁多、核心要素功能、组织和实施管理模式相近,各项目之间相互关联,总体项目的实施能够取得单个项目难以取得的效果(产业聚集等)。从上述项目特点来看,满足新城区集群市政工程的概念,为此本章将采用前海集群市政工程项目的概念。集群作为系统的一种形式,尤其是前海集群市政工程项目作为一种复杂的系统,其问题的处理与解决有必要借鉴系统工程相关方法。钱学森自1990年提出综合集成的方法,并提出综合集成法的本质是构建新系统来驾驭被管理的复杂系统,为了有效解决工程“物理”问题,须建立有效的“事理”系统来管理,构造“人理”系统协调事理系统,即“人理-物理-事理”的集成。针对所需构造的物理、事理和人理的体系,前海集群市政工程项目表现出的具体挑战如下:(1)“人理”的挑战前海开发建设的主体需要依赖具体的人实现。由于前海开发建设项目种类多、时间紧、强度大、质量标准要求高等问题,涉及到的部门众多,实施主体众多,包括前海管理局、前海控股、地铁集团、招商自贸,以及各个设计、施工、监理单位,其中前海控股层面由基础设施建设事业部统筹整体集群市政工程项目的实施。各单位承担着不同的目标和任务,职责关系、组织管理模式不同,且不同项目之间存在地理空间上的分隔和边界,人员沟通不便。
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6.2前海集群市政工程项目集成管理
BIM技术应用实践新城区集群市政工程项目的集成主要由组织集成、过程集成和信息集成三个维度实现。其中信息集成通过基于BIM的建设管理平台实现,组织集成可以通过BIM模型实现,过程集成可以通过BIM模型及其应用实现。以前海集群市政工程项目为例,通过采用BIM及其他计算机信息技术,实现组织集成、过程集成和信息集成,最终实现项目的成功落地。在完成地理模型、地质模型、体块规划模型、设计施工BIM模型创建后,为了展现集群市政工程项目,并为后续应用做好准备,需要进一步将不同的模型之间进行整合,形成整个片区的城市级模型。模型整合主要包括以下几个部分:方案设计模型与规划模型的整合、任意BIM模型之间的整合、基础模型与BIM模型之间的整合。首先,为了更好的展示前海未来城市面貌,将已有方案设计模型整合至规划模型中。由于规划模型和方案设计模型均由BIM软件建模而成,因此采用坐标定位的方式将方案设计模型整合至规划信息模型中即可。完成整合的模型列表如表6-3所示。
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7结论与展望

 

本文结合应用需求以BIM模型为信息中枢,融合工程建设各类要素信息,以Restful标准化接口的微服务为服务主线,采用面向对象的微服务融合Restful架构和C/S和B/S混合模式搭建新城区集群市政工程建设管理平台总体架构,并从业务架构、技术架构、数据架构角度分别展开分析,开展功能设计,辅助实现新城区集群市政工程项目单项目管理和集群项目管理的需求,解决集群项目实施过程中的信息集成问题。以深圳前海集群市政工程项目为实例,将上述新城区集群市政工程项目集成管理BIM技术应用框架与基于分区块建模法的新城区地质模型构建技术、基于大重叠率的三维倾斜摄影模型建模技术、多层级规划混合建模技术、基于片区统一建模标准的设计、施工BIM模型建模技术、基于数据解析与重构的DGN格式到UDB的转化技术、基于坐标变换与地形整平的多源模型融合技术、基于线性八叉树的多源模型动态加载技术和面向对象的微服务+Restful架构的建管平台搭建技术用于实际项目中,通过各类应用点的开展和建设管理平台的实施,有效解决实施过程中面临的“人理”、“物理”、“事理”挑战,实现了前海合作区集群市政工程项目基于组织集成、过程集成和信息集成的集成管理。
参考文献(略)