66号-某地铁线的BIM+GIS系统规划探讨
某市城市轨道交通线网规划共规划4条市域快线。4条市域线为"两横两纵"布局，与某市城市发展轴相符，总规模约460公里。某线为首先建设的快速线，在该线的建设过程中将引入BIM+GIS的手段改造传统的轨交项目规划、设计、施工、运维过程。项目目标及定位
本项目的目标是在某线的信息化项目基础上，研究轨道交通项目的BIM+GIS的相关结束，并通过实际落地积累丰富的经验。近期与远期目标有：
为某线轨道交通提供全方位的BIM+GIS咨询服务和技术服务
构建智慧化轨道建设与运营管理云平台
建设某市开发区的轨道工程数据中心
对某线智慧化建设进行相关深入研究
适时推广到其他各线或全国轨交项目
建设原则
根据某线工程管理任务，以及实现某线工程的长期安全运行，
(1)强化能力，提高效率。强化超算中心信息化管理能力建设，加强BIM、GIS、云平台、协同工作平台、相关数据管理及标准建设。
(2)分工负责、分步实施。将规划目标分解为阶段性目标，通过整体规划分布式实施实现建设目标的逐步落地。
(3)整合资源，避免重复。充分将研究成果服务于规划、建设与运维阶段，并实现与现有其他相关已有系统的集成，整合资源，避免重复建设。
(4)立足当前，着眼长远。立足当前，确保完成某线的建设与运维需要;着眼长远，积累相关的BIM+GIS使用经验，为其他各线的建设提供经验支撑，甚至可以辐射全国，为其他各地的轨道交通建设提供支持。
整体框架及功能分析
在相关资料的基础上，系统未来有如下简单框架结构。
系统主要由上述11个模块构成，这里重点对BIM+GIS系统进行探讨。
数据标准与内容
数据标准是整个系统运行的关键，在本阶段应该对数据的标准进行适当的定义，数据标准涉及到的内容非常广泛，不仅包括BIM制图标准，配合标准，交付标准，还包括管理数据标准，技术数据标准，档案存储数据标准，以及GIS各种存储标准等，也需要通过数据标准进行限定。
当然数据标准的内容非常丰富，有必要对此进行深入研究，以满足后续工作需要。在本阶段有必要在前期需求分析的基础上对关键的数据标准与数据内容进行研究，
主要建立各类设计、施工、运维标准、及各类接口标准，编码规则等。
例如：对于CAD设计标准，需要建立图层，字体，打印样式，图框等各种标准，以确保各方的设计图纸具有统一的标准。
对于BIM标准，建立技术及管理标准
技术标准建立：1)模型精度标准LOD;2)模型信息标准;3)建模标准;4)软件标准;
管理标准建立：1) BIM应用权责分配(各参与方需要什么信息，怎么获取);2) BIM管理流程(各参与方提供什么信息，怎么提供，各参与方如何在BIM平台上工作); 3)BIM招标文件辅助编制;
由于各阶段的BIM软件兼容性上尚不成熟，为此，需要对使用的BIM软件进行深入探讨和二次开发，以确保各阶段的bim软件数据能够实现最大限度的复用，减少成本，提高效率。
当然平台标准的内容非常宽泛，这里仅列出几个具有典型性的内容。
基础云平台建设
BIM的核心价值在于对I(information)的有效利用与表达，我们云平台建设的构想也主要以客户的数据价值为核心，通过3D虚拟化、云系统加速机制、高性能并行存储架构、IPS+firewall的数据安全保护、数据的备份、云智能运维平台等部分有机结合，做到全工作流的有效数据传递与保护，使云平台更好的服务于工程实践。
3D虚拟化云平台：主要为HPC服务器+NVIDIA高性能显卡组成，后端附带SSD盘阵加速卡;有了3D云系统的支持，可以更好地将BIM软件移植到云环境中使用，提高工作效率降低总体成本，同时可以有效避免数据外泄;采用的VIN2000系统是专为BIM+GIS云工作平台而打造的一款完整的解决方案级产品。
云系统加速机制：云工作环境在客户体验上最大的障碍在于网络延迟，通过VIN2000的云加速解决方案，可以让桌面从云平台到客户的桌面的数据推送加快数倍，使得网络延迟的障碍得以有效解决;
高性能存储架构：选用国际领先的 V8000并行集群存储架构，此架构作为数据交换平台具有非常大的效益：
可以保证用户对数据的高速并发访问，极大地提高了数据的并发吞吐量，对于同步设计、施工、审查等多用户协同工作模式非常适合，尤其是对BIM模型存储以及GIS应用的加速具有显著的效果;
基于网络的有效负载均衡技术，避免数据访问的热点瓶颈;
同时多节点架构保证了业务的可靠性和连续性;
线性扩展能力，可以根据业务发展需求逐渐扩展业务服务器与存储;
通用的数据协议接口可以为Autodesk、Cartia等行业软件提供PLM/PDM的后台支撑;
V8000支持虚拟机的在存储上的创建与快速部署，在提高虚拟机的使用效率并大为降低虚拟机成本;
海量数据的负载能力，可以使大量的文档、视频等资料得到全生命周期的有效保护;
数据安全防护：由于全协同的用户工作环境，对于文件的写入会有多方渠道，如果将病毒和恶意代码携带入数据中心会导致后台数据有丢失或者被感染的可能，这将是灾难性的后果，我们VeriCloud提出的数据安全策略为IPS+FireWall模式，避免单一防火墙或者防病毒软件的功能限制无法全面的保护数据安全与规避非法侵入和违规行为。
数据备份：作为全生命周期数据中心的最后一道防线以及数据的离线分析与应用的最佳机制，健全数据中心的备份机制就非常重要，V8000存储服务器可以全面兼容Symantec NBU的备份引擎与异步云备份接口。有了数据的有效备份，我们可以将离线数据用于平台运维的数据分析之用，对于未来的数据挖掘服务做到有效的数据支撑。并且我们自带的数据重复删除功能可以将备份数据空间节省70%以上。
云智能运维平台：地铁作为公共资源的基础平台汇集了大量的实时数据与信息，如何打造一个一体化的智能集中管理平台就显得尤为重要，VeriCloud与NVIDIA打造了一款基于MOSIC技术的集中一体化管理平台，通过与BIM技术和GIS的有机结合，做到对地铁全线数据的搜集、显示、管控，我们希望针对此次某云平台的研究成立一个云智能运维平台的课题组，通过我们的工程实践打造一个国际领先的地铁云智能运维平台。
BIM应用
建筑信息模型(BIM)技术在本项目应用的目标是，生成勘察、设计、施工、生产和运维阶段的BIM大数据，依据这些数据进行分析和使用。
BIM应用如下：
1、勘察阶段：
项目实施周边地形、管线和建构筑物的BIM数据生成;
勘察BIM数据的应用。
2、设计阶段
全专业BIM模型生成，碰撞检查和设计纠错;
BIM管线综合深化设计
BIM性能化分析
工程量统计
3、施工阶段
施工进度模拟
施工工艺模拟
施工过程BIM模型调整
工程量统计
竣工模型
4、运营阶段
BIM模型数据录入
BIM模型维护
GIS平台应用
GIS作为整个某线全线数据整合集成的引擎平台，重点实现如下功能板块：
1. 基础地理信息数据管理：基于某是地方地理坐标系，某沿线的高清航拍图、基础地形、地籍房籍数据、关键基础设施现状等基础信息一张图管理。
2. 地下综合管线现状管理：根据某沿线地下综合管线的勘测数据，基于基础地理坐标系，统一到GIS平台中进行管理，基于先进的二三维一体化GIS地下综合管线管理，进行便捷查询、三维可视化表达、断面图自动生成等，为某轨道设计、施工提供支持。
3. 轨道线路规划设计方案管理：基于统一基础地理坐标系，对轨道线路的站点、区间段精确走向、标高等规划方案进行一张图管理，建立图形空间规划要素的数据引擎，为后续与BIM集成、属性表格管理等提供依据，并提供规划设计方案的版本管理功能。
4. 轨道沿线物业综合开发规划信息管理：对于轨道集团所属的、与某线密切相关的轨道沿线物业综合开发用地、物业等规划信息，进行统一一张图管理，提供便捷的查询、便捷、统计等操作，实现物业综合服务。
5. 关联项目管理：基于上述地理数据库，对某先建设实施过程中的系列项目进行管理，提供项目计划、进度、资源等信息的统一管理，实现定期自动报表。
6. CAD-GIS-BIM联动协同：鉴于基于GIS的某线相关空间要素对象的索引，实现与BIM的数据库联动;实现GIS2BIM、BIM2GIS、CAD2GIS的多向数据联动，保持平台数据的实时一致性。
7. 某线实施竣工图GIS化管理：通过实时记录实施过程中的方案变更，建立日志，结合实际施工竣工情况，建立完整、精确的GIS一张图某线轨道设施数据库，为后续实现智慧轨道资产管理奠定良好基础。
上述功能模块，采用最新的云GIS技术架构进行部署，以B/S + 移动APP/S结合的架构进行综合开发。为了实现二三维一体化GIS的高效网络化实施，需要高性能的服务计算、网络数据传输、以及软件开发加以支持，鉴于目前国内三维GIS基本仅实现C/S架构，该项目具有一定的开拓创新性。
要实现上述GIS平台功能，需要的基本服务内容如下：
1. 面向轨道规划设计建设运营一体化的GIS数据标准制定。
2. 智慧轨道GIS平台系统方案规划设计与技术标准选型。
3. 基础数据加工处理：各种数据来源(现状、规划、方案、竣工图等)、类型、格式、坐标系的数据，按标准统一纳入数据库。
4. 软件定制开发打包：除了大部分已有产品功能外(已有现成产品解决方案)，个性化定制功能的开发。
5. 使用培训、运营维护技术支持等。
运维方案
云智能运维管理平台的方案构想与实施：为了将BIM技术、GIS、各方面的实施数据有效地整合在一个统一的平台上进行集中显示与管理。
通过打造一个集中管理平台，后续需要投入BIM与物联网的研发力量将各方面数据整合到统一平台上，打造大型的云智能管理平台。呈现形式可以达到32个超大无缝显示屏与后台支持系统，将全线地铁的视频监控，实时数据分析，系统设备管理，风险预警、防灾营救等部分统一到一个管控中心，做到处理流程简单快捷、管理直观方便。
在整个系统实施过程中我们建议采用"整体规划，分步实施"的方案逐步推进。
小结
由于某线的基于BIM+GIS的管理落地是个非常庞大的项目，涉及到的内容非常多，这里仅列出了几个相对关键的问题，尤其是对于数据标准的建设，云平台建设，对于BIM与GIS的结合，BIM，GIS与协同平台的结合等进行了阐述和分析。目前系统正在上线过程中，对于后续上线效果和改进将继续进行研究。
作者简介：杨国华 博士、高级工程师，悉地国际协同设计高级总监
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