本發(fā)明涉及施工管理，尤其涉及基于3dgis+bim的道路施工管理平臺(tái)及方法。

背景技術(shù)：

1、施工管理技術(shù)領(lǐng)域關(guān)注的是運(yùn)用科學(xué)管理原理和先進(jìn)的技術(shù)方法來(lái)提高施工項(xiàng)目的效率和質(zhì)量，領(lǐng)域融合了項(xiàng)目管理、資源優(yōu)化、成本控制、質(zhì)量保證、時(shí)間管理等多個(gè)方面。隨著技術(shù)的進(jìn)步，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)和建筑信息模型(bim)技術(shù)在內(nèi)的工具被廣泛應(yīng)用于施工管理中，幫助項(xiàng)目經(jīng)理更精確地計(jì)劃、監(jiān)控、和調(diào)整建設(shè)活動(dòng)，確保項(xiàng)目按時(shí)按預(yù)算完成，施工管理也涉及環(huán)境影響評(píng)估、安全管理和合規(guī)性審查，以確保施工過(guò)程符合法規(guī)要求并最小化對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。

2、其中，道路施工管理平臺(tái)是一個(gè)專(zhuān)門(mén)為道路建設(shè)和維護(hù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的信息平臺(tái)，集成了多種技術(shù)和工具，如gis(地理信息平臺(tái))、bim(建筑信息模型)以及項(xiàng)目管理軟件，來(lái)協(xié)助項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)有效管理道路施工項(xiàng)目。這類(lèi)平臺(tái)的主要用途是提供一個(gè)實(shí)時(shí)、互動(dòng)的環(huán)境，讓項(xiàng)目管理者能夠追蹤項(xiàng)目進(jìn)度，分析資源分配，預(yù)測(cè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)，并進(jìn)行決策支持，通過(guò)使用這樣的平臺(tái)，施工團(tuán)隊(duì)能夠更有效地協(xié)調(diào)工作，優(yōu)化施工計(jì)劃，減少延誤，并提高整體項(xiàng)目的質(zhì)量和安全性。

3、現(xiàn)有的道路施工管理平臺(tái)雖然融合了cad、bim等先進(jìn)工具，但在實(shí)際操作中常見(jiàn)的問(wèn)題包括信息更新不及時(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不夠精確以及資源配置效率低下，例如，傳統(tǒng)的施工管理方法常依賴(lài)于周期性的報(bào)告和計(jì)劃審查，這種間斷性的信息流通方式易導(dǎo)致項(xiàng)目監(jiān)控的滯后，從而影響施工進(jìn)度和資源調(diào)配的及時(shí)性。在風(fēng)險(xiǎn)管理方面，由于缺乏實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)支持，傳統(tǒng)方法無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和應(yīng)對(duì)因環(huán)境和突發(fā)事件變化帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，這增加安全隱患和不可預(yù)見(jiàn)的成本，資源配置基于經(jīng)驗(yàn)和靜態(tài)的計(jì)劃，缺乏對(duì)實(shí)時(shí)場(chǎng)景和變化條件的適應(yīng)性，這不僅降低資源利用效率，也因響應(yīng)遲緩而錯(cuò)失最佳施工時(shí)機(jī)，最終會(huì)導(dǎo)致項(xiàng)目延期、成本增加以及施工質(zhì)量難以保證，給施工管理帶來(lái)諸多挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的基于3dgis+bim的道路施工管理平臺(tái)及方法。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：基于3dgis+bim的道路施工管理平臺(tái)包括：

3、施工序列優(yōu)化模塊基于3dgis和bim的數(shù)據(jù)，初始化多個(gè)位置標(biāo)記器，進(jìn)行路徑搜索，更新地形和建筑模型信息，調(diào)整施工序列，生成施工序列優(yōu)化方案；

4、施工風(fēng)險(xiǎn)管理模塊根據(jù)所述施工序列優(yōu)化方案，利用bim模型分析建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，獲取風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，根據(jù)所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架監(jiān)控施工風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理動(dòng)態(tài)進(jìn)行更新，結(jié)合3dgis監(jiān)測(cè)的環(huán)境變化并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理調(diào)整，生成實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整策略；

5、資源調(diào)配與效率模塊利用所述實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整策略進(jìn)行資源配置，根據(jù)施工需求和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估動(dòng)態(tài)分配人力和材料，分析資源分布和利用率，得到調(diào)整后的資源配置效率結(jié)果，并使用3dgis的空間分析和bim優(yōu)化資源配置，獲取優(yōu)化資源配置方案；

6、施工進(jìn)度調(diào)整模塊基于所述優(yōu)化資源配置方案，使用3dgis和bim技術(shù)，分析計(jì)劃進(jìn)度的偏差，進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，生成進(jìn)度同步結(jié)果，基于所述進(jìn)度同步結(jié)果，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)情況和環(huán)境數(shù)據(jù)，結(jié)合bim模型的更新信息，進(jìn)行進(jìn)度調(diào)整，生成調(diào)整后的施工進(jìn)度計(jì)劃。

7、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述施工序列優(yōu)化方案的獲取步驟具體為：

8、基于3dgis和bim的數(shù)據(jù)，從3dgis和bim數(shù)據(jù)集中提取地形和建筑信息，初始化地點(diǎn)標(biāo)記集，通過(guò)公式：

9、

10、計(jì)算每個(gè)地點(diǎn)標(biāo)記的加權(quán)得分，得到地點(diǎn)標(biāo)記加權(quán)得分集，其中，pa代表地點(diǎn)標(biāo)記加權(quán)得分，da,i代表第i個(gè)地點(diǎn)標(biāo)記的信息，wa,i代表第i個(gè)地點(diǎn)標(biāo)記的權(quán)重系數(shù)，n表示地點(diǎn)標(biāo)記的總數(shù)；

11、利用所述地點(diǎn)標(biāo)記加權(quán)得分集，執(zhí)行路徑優(yōu)化，應(yīng)用公式：

12、

13、計(jì)算得到路徑優(yōu)化得分集，其中，ra代表路徑優(yōu)化得分，pa,i代表第i個(gè)地點(diǎn)標(biāo)記加權(quán)得分；

14、應(yīng)用所述路徑優(yōu)化得分集對(duì)施工序列進(jìn)行調(diào)整，采用公式：

15、

16、計(jì)算調(diào)整后的施工序列得分，建立施工序列優(yōu)化方案，其中，sa代表調(diào)整后的施工序列得分，ra代表路徑優(yōu)化得分。

17、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架的獲取步驟具體為：

18、根據(jù)所述施工序列優(yōu)化方案，利用從bim模型中提取的建筑組件數(shù)據(jù)，包括每個(gè)組件的抗壓強(qiáng)度和抗彎性能，通過(guò)公式：

19、

20、強(qiáng)化材料屬性對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的影響，評(píng)估結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)，得到結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)集，其中，rb代表結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)集，sb,j代表第j個(gè)組件的抗壓強(qiáng)度，lb,j代表第j個(gè)組件的抗彎性能，nb表示組件總數(shù)；

21、通過(guò)對(duì)所述結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)集進(jìn)行分析，通過(guò)公式：

22、

23、平衡和提升風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的敏感度，計(jì)算加權(quán)后的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，獲得建筑結(jié)構(gòu)的整體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，其中，fb代表加權(quán)后的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，rb,j為第j個(gè)組件的結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)集；

24、基于所述建筑結(jié)構(gòu)的整體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，結(jié)合建筑的使用情況和歷史安全數(shù)據(jù)，采用公式：

25、

26、形成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，其中，eb代表風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架得分，fb為加權(quán)后的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，ub代表建筑用途的風(fēng)險(xiǎn)加權(quán)系數(shù)，hb為歷史安全記錄調(diào)整系數(shù)。

27、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整策略的獲取步驟具體為：

28、根據(jù)所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，從實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)配置中捕捉施工現(xiàn)場(chǎng)的安全檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括振動(dòng)級(jí)別和噪音數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)安裝的振動(dòng)傳感器獲得，采用公式：

29、

30、強(qiáng)化對(duì)異常數(shù)據(jù)的敏感性，生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估得分，其中，vc,x和nc,x分別代表第x個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)和噪音級(jí)別數(shù)據(jù)，其中，rc代表風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估得分，nc表示總監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量；

31、將所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估得分與歷史風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，使用公式：

32、

33、計(jì)算獲取調(diào)整后的平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，其中，ac代表調(diào)整后的平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，rc,x為第x個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估得分；

34、根據(jù)所述調(diào)整后的平均風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)和實(shí)時(shí)3dgis監(jiān)測(cè)的環(huán)境變化數(shù)據(jù)，運(yùn)用公式：

35、

36、將環(huán)境變化因素納入計(jì)算，調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，生成實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整策略，其中，sc代表實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整策略，ac為調(diào)整后的風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，ec和tc分別代表環(huán)境變化的影響系數(shù)和安全閾值。

37、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述調(diào)整后的資源配置效率結(jié)果的獲取步驟具體為：

38、基于所述實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)整策略，進(jìn)行人力與材料資源的初步需求量化，根據(jù)項(xiàng)目階段和預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，調(diào)整資源需求，通過(guò)公式：

39、dd＝(pd×cd)+(qd×md)

40、獲取總資源需求成本，其中，dd代表總資源需求成本，pd和qd分別代表人力和材料需求量，cd和md表示對(duì)應(yīng)的單位成本；

41、基于所述總資源需求成本，結(jié)合實(shí)時(shí)可用資源進(jìn)行匹配和優(yōu)化，使用公式：

42、

43、通過(guò)計(jì)算資源需求與可用資源之間的差異比例，獲取資源匹配效率，其中，ed表示資源匹配效率，rd代表可用資源總成本，dd代表總資源需求成本；

44、將所述資源匹配效率與歷史效率數(shù)據(jù)比較，采用公式：

45、sd＝ed×log(1+hd/ld)

46、生成調(diào)整后的資源配置效率結(jié)果，其中，hd表示歷史同期資源配置效率，ld表示歷史最低效率，sd代表調(diào)整后的資源配置效率結(jié)果，ed為資源匹配效率。

47、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述優(yōu)化資源配置方案的獲取步驟具體為：

48、對(duì)所述調(diào)整后的資源配置效率結(jié)果進(jìn)行分析，運(yùn)用3dgis技術(shù)對(duì)當(dāng)前資源分布進(jìn)行空間分析，通過(guò)公式：

49、

50、通過(guò)空間加權(quán)和計(jì)算整體的資源配置效果，生成空間加權(quán)的資源配置效果，其中，sh,z代表第z個(gè)資源點(diǎn)的空間坐標(biāo)系數(shù)，uh,z表示第z個(gè)資源點(diǎn)的資源量，vh,z第z個(gè)資源點(diǎn)的資源利用率，rh代表空間加權(quán)的資源配置效果，nh表示總資源點(diǎn)數(shù)；

51、利用所述空間加權(quán)的資源配置效果，應(yīng)用bim技術(shù)對(duì)資源配置進(jìn)行梯度優(yōu)化，通過(guò)公式：

52、

53、獲取資源利用率，其中，eh代表資源利用率，kh,i代表第z個(gè)資源點(diǎn)的優(yōu)化后預(yù)期資源量，uh,i為第z個(gè)資源點(diǎn)的原始資源量；

54、將所述資源利用率與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)情況進(jìn)行比對(duì)，采用公式：

55、

56、獲取優(yōu)化資源配置方案，其中，sh代表優(yōu)化資源配置方案，eh為資源利用率，th為配置閾值。

57、作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，所述調(diào)整后的施工進(jìn)度計(jì)劃的獲取步驟具體為：

58、基于所述優(yōu)化資源配置方案，對(duì)當(dāng)前施工進(jìn)度進(jìn)行3dgis空間分析，量化計(jì)劃與實(shí)時(shí)偏差，通過(guò)公式：

59、

60、通過(guò)參照空間敏感度強(qiáng)化偏差分析的精度，獲取進(jìn)度偏差分析結(jié)果，其中，ag和bg分別代表實(shí)時(shí)進(jìn)度和計(jì)劃進(jìn)度，dg為空間敏感度系數(shù)，pg表示進(jìn)度偏差分析結(jié)果；

61、根據(jù)所述進(jìn)度偏差分析結(jié)果，使用bim技術(shù)調(diào)整施工計(jì)劃，通過(guò)公式：

62、

63、獲取加權(quán)后的進(jìn)度同步結(jié)果，其中，wg代表多施工點(diǎn)的工作量權(quán)重，qg代表加權(quán)后的進(jìn)度同步結(jié)果，ag、bg表示實(shí)時(shí)和計(jì)劃進(jìn)度；

64、基于所述加權(quán)后的進(jìn)度同步結(jié)果，結(jié)合實(shí)時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)、環(huán)境數(shù)據(jù)和bim模型的更新信息，并進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)公式：

65、

66、生成調(diào)整后的施工進(jìn)度計(jì)劃，其中，mg表示環(huán)境適應(yīng)性調(diào)整系數(shù)，ng為效率基準(zhǔn)值，rg代表調(diào)整后的施工進(jìn)度計(jì)劃，qg為進(jìn)度同步結(jié)果。

67、基于3dgis+bim的道路施工管理方法，所述基于3dgis+bim的道路施工管理方法基于上述基于3dgis+bim的道路施工管理平臺(tái)執(zhí)行，包括以下步驟：

68、s1：基于3dgis和bim的數(shù)據(jù)，初始化地理標(biāo)記，根據(jù)地形和建筑特征進(jìn)行路徑搜索，結(jié)合地形變化與建筑數(shù)據(jù)調(diào)整施工路徑，匹配實(shí)地條件，優(yōu)化路徑并匹配施工需求，得到施工路徑方案；

69、s2：通過(guò)所述施工路徑方案，利用bim模型對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析，評(píng)估關(guān)鍵結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，標(biāo)識(shí)潛在風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域，更新和優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)管理策略，生成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架；

70、s3：基于所述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，結(jié)合3dgis實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)管理策略，響應(yīng)環(huán)境變化和項(xiàng)目需求更新，采用動(dòng)態(tài)管理方法優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)，創(chuàng)建實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)策略；

71、s4：利用所述實(shí)時(shí)風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)策略，動(dòng)態(tài)配置人力和材料資源，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和施工進(jìn)度調(diào)配資源，結(jié)合3dgis的空間分析進(jìn)行資源配置優(yōu)化，生成資源配置方案；

72、s5：基于所述資源配置方案，利用3dgis和bim技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控施工進(jìn)度，對(duì)比計(jì)劃與實(shí)時(shí)進(jìn)度，調(diào)整施工計(jì)劃并匹配實(shí)時(shí)變化，更新進(jìn)度計(jì)劃，建立調(diào)整后的施工進(jìn)度計(jì)劃。

73、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果在于：

74、本發(fā)明中，通過(guò)采用3dgis與bim數(shù)據(jù)深度整合，通過(guò)位置標(biāo)記器的初始化和路徑搜索，不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)地形和建筑模型信息的實(shí)時(shí)更新，還精確調(diào)整施工序列，這種策略提升施工計(jì)劃的適應(yīng)性和準(zhǔn)確性，包括在復(fù)雜地理環(huán)境下，能夠有效避免常規(guī)方法因信息滯后而導(dǎo)致的施工錯(cuò)誤和延誤。通過(guò)bim模型對(duì)建筑結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)分析，結(jié)合3dgis監(jiān)測(cè)的環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整，風(fēng)險(xiǎn)管理的精確性和實(shí)時(shí)性顯著增強(qiáng)，有助于及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)情況，減少潛在的安全事故和成本超支。資源配置方面，通過(guò)空間分析和資源利用率分析，優(yōu)化人力和物資的配置，這不僅提高資源的使用效率，還確保施工質(zhì)量和速度，通過(guò)實(shí)時(shí)進(jìn)度監(jiān)控和bim模型信息的動(dòng)態(tài)更新，調(diào)整后的施工進(jìn)度計(jì)劃更為精確，有效同步現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與計(jì)劃目標(biāo)，從而提高項(xiàng)目的整體執(zhí)行效率和成功率。