橋梁信息管理中的三維技術(shù)及應(yīng)用

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摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，現(xiàn)代化信息技術(shù)已在各個(gè)行業(yè)都得到了應(yīng)用。三維技術(shù)在橋梁信息管理中的作用也越來(lái)越重要。橋梁工程是一個(gè)周期長(zhǎng)和施工復(fù)雜的大型系統(tǒng)工程，所以橋梁建設(shè)進(jìn)度需要在施工之前制定。在施工過(guò)程中，工程進(jìn)度需要根據(jù)多方面的因素進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)在橋梁施工中還存在著施工技術(shù)之間的交叉作業(yè)，施工技術(shù)在橋梁施工過(guò)程中相互制約和相互聯(lián)系。因此，這就涌現(xiàn)出了大批的動(dòng)態(tài)施工信息，這就需要對(duì)這些施工信息進(jìn)行管理，而采用三維技術(shù)對(duì)橋梁信息進(jìn)行管理，能使得橋梁施工效率得到提高，從而保證橋梁質(zhì)量。在橋梁信息管理中使用三維技術(shù)，可以讓橋梁信息管理更加完善。

關(guān)鍵詞：橋梁建設(shè)；信息管理；三維技術(shù)；信息化

隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，衡量一個(gè)地區(qū)的生活水平和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要指標(biāo)就是交通發(fā)展情況，而周期長(zhǎng)、投資大和管理復(fù)雜的橋梁建設(shè)工程是重點(diǎn)控制的交通運(yùn)輸項(xiàng)目。由于橋梁施工信息管理極為復(fù)雜，加上橋梁在生活運(yùn)輸中的重要性，所以要使用能夠提高項(xiàng)目管理質(zhì)量和效率的信息化管理技術(shù)。①隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，橋梁施工信息可以通過(guò)三維技術(shù)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行全面展示。通過(guò)將現(xiàn)代的4D施工管理理論加入到橋梁信息管理中。把施工信息添加到橋梁三維模型的載體中，對(duì)橋梁的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，為橋梁工程管理提供準(zhǔn)確及時(shí)有效的信息支持。

1橋梁信息管理

橋梁施工成本管理、施工質(zhì)量管理和施工進(jìn)度管理都屬于橋梁信息管理的內(nèi)容。橋梁施工成本管理是對(duì)橋梁工程建造初期的籌備直到橋梁竣工所需要的各種花費(fèi)，對(duì)橋梁成本信息加以管理有利于減少建造成本。施工質(zhì)量管理是對(duì)橋梁施工過(guò)程中施工人員的技術(shù)性和安全性以及橋梁建造質(zhì)量加以管理。橋梁施工進(jìn)度管理是橋梁相關(guān)的管理人員對(duì)橋梁籌備到橋梁竣工時(shí)期之間的工程狀態(tài)都有著明確的了解，對(duì)施工進(jìn)度的管理能夠保證橋梁建設(shè)能夠在既定的時(shí)間內(nèi)完成。

2橋梁信息管理系統(tǒng)存在的問(wèn)題

2.1傳統(tǒng)的橋梁信息展現(xiàn)形式無(wú)法滿足當(dāng)前橋梁建設(shè)需求在我國(guó)傳統(tǒng)橋梁施工現(xiàn)場(chǎng)中，常常使用靜態(tài)的網(wǎng)絡(luò)圖、表格和文字的形式對(duì)橋梁建設(shè)信息進(jìn)行展示和管理。由于橋梁施工過(guò)程非常復(fù)雜，所以往往在施工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多的變故，在傳統(tǒng)的橋梁信息管理的情況下，②需要大量的人員和時(shí)間對(duì)這些信息進(jìn)行收集、整理和加工，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，還要對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行重復(fù)的核對(duì)。傳統(tǒng)的橋梁信息管理往往是采用人工傳遞的方式實(shí)現(xiàn)信息交流，導(dǎo)致信息的安全性不能得到有效保證，而且還需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間來(lái)對(duì)信息加以審查。施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)橋梁建設(shè)材料等物質(zhì)容易造成損害，這就導(dǎo)致了橋梁施工信息的準(zhǔn)確性和有效性難以得到保證，從而降低橋梁施工管理水平。

2.2施工管理信息化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)值化程度低傳統(tǒng)信息傳遞的時(shí)空阻礙在通信和信息技術(shù)的普及下大大減少。橋梁施工信息是橋梁工程施工管理的基礎(chǔ)。由于只有受過(guò)專業(yè)訓(xùn)練的人員才能對(duì)傳統(tǒng)的橋梁工程信息的表現(xiàn)形學(xué)科探索式進(jìn)行無(wú)障礙的解讀，所以橋梁施工信息的傳遞受到嚴(yán)重制約。橋梁施工信息的管理人員要想對(duì)施工信息不受時(shí)空限制地加以準(zhǔn)確有效的控制，就必須要準(zhǔn)確和全面地對(duì)橋梁施工信息進(jìn)行掌握。橋梁信息管理人員長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)對(duì)施工信息管理信息化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化的重要性并沒(méi)有形成很深刻的認(rèn)識(shí)，仍然使用傳統(tǒng)的橋梁信息管理方式，從而導(dǎo)致了橋梁施工中沒(méi)有廣泛應(yīng)用三維技術(shù)，管理效率和質(zhì)量不盡如人意。隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普及，橋梁信息管理也開(kāi)始接納并采用了三維技術(shù)。將三維技術(shù)加入到橋梁信息管理中，提高了橋梁建設(shè)施工效率。

3三維技術(shù)的應(yīng)用

3.1三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)而產(chǎn)生的一種集中了微電子技術(shù)、仿真、測(cè)量與傳感和計(jì)算機(jī)的虛擬環(huán)境。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)共有四個(gè)特性，分別是自主性、交互性、存在感和多感知性。在橋梁信息管理中，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的關(guān)鍵使用技術(shù)包括以下幾個(gè)方面：（1）通過(guò)利用CAD圖紙、掃描或者是對(duì)橋梁周邊環(huán)境進(jìn)行拍照來(lái)獲取橋梁建模數(shù)據(jù)。三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立的橋梁三維模型不僅僅是在外觀上符合真實(shí)的要求，在橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)也符合真實(shí)的要求。（2）現(xiàn)實(shí)用戶和三維橋梁之間的信息交互能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)和鍵盤的操作來(lái)完成，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠把橋梁建設(shè)直觀地展現(xiàn)在我們面前。（3）橋梁動(dòng)態(tài)的健康監(jiān)測(cè)，可以利用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中的數(shù)據(jù)分析和傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)識(shí)別和檢測(cè)技術(shù)、傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。橋梁信息管理可以利用三維虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建一個(gè)具有真實(shí)感的三維世界，讓橋梁建設(shè)人員對(duì)橋梁建設(shè)有一個(gè)完整的把握。橋梁三維可視化的基礎(chǔ)是基于三維的橋梁管理，目前橋梁信息管理的新道路就是通過(guò)三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來(lái)對(duì)橋梁信息進(jìn)行管理，這種三維技術(shù)和橋梁信息管理相結(jié)合的手段在橋梁信息管理中具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

3.2三維構(gòu)建化模型與數(shù)據(jù)管理技術(shù)之所以橋梁信息管理比較困難，其中一個(gè)原因就是各個(gè)組成部分的功能各不相同。利用三維技術(shù)可以把整個(gè)橋梁的不同構(gòu)件進(jìn)行逐個(gè)構(gòu)建，然后在把這些構(gòu)建拼接成一個(gè)完整意義上的橋梁。橋梁的各個(gè)部分可以通過(guò)三維構(gòu)件化快速定位到三維場(chǎng)景中，橋梁組件結(jié)構(gòu)的三維設(shè)備模型都可以通過(guò)數(shù)據(jù)管理技術(shù)和三維構(gòu)件化模型生成來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)橋梁組件的空間結(jié)構(gòu)和三維模型都可以采用特殊的結(jié)構(gòu)定義。③地圖和建筑物在三維場(chǎng)景中的比例尺可以不相同，不同的物體在同一個(gè)三維場(chǎng)景中可以使用不同的比例尺。依托系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)不僅僅具有易于查詢、顯示、觀察和讀取等特點(diǎn)，而且不同用戶對(duì)模型的不同要求也能得到滿足。建筑空間、設(shè)備設(shè)施、道路和建筑物的三維模型數(shù)據(jù)和現(xiàn)實(shí)世界都是1:1的比例，不過(guò)不同模型的比例尺是可以出現(xiàn)在同一個(gè)工作空間的，矢量數(shù)據(jù)是實(shí)現(xiàn)這一要求的最好選擇。橋梁的各種非圖形數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)都可以采用參數(shù)建模工具進(jìn)行處理，進(jìn)而可以轉(zhuǎn)換成三維的動(dòng)態(tài)展示，然后再將相應(yīng)的參數(shù)指定給用來(lái)創(chuàng)建特定設(shè)備或者是建筑的構(gòu)建。

3.3空間數(shù)據(jù)處理與共享技術(shù)一般處理空間數(shù)據(jù)的方法，是將不同類別的數(shù)據(jù)分層分類到不同類別的空間，每一類的信息或者是每一類的專題都存放在不同的層中。這樣在進(jìn)行空間分析或者是數(shù)據(jù)維護(hù)的時(shí)候都比較方便。數(shù)據(jù)的分層是按照數(shù)據(jù)屬性來(lái)分的，每一個(gè)屬性的數(shù)據(jù)安放在每一層中，或者可以把某些具有特定作用的不同類型的數(shù)據(jù)安排在同一層中。目前對(duì)數(shù)據(jù)的管理都是將屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分開(kāi)來(lái)管理的，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)建立連接的方式是通過(guò)唯一的內(nèi)碼來(lái)連接的。這種分層管理數(shù)據(jù)的方式在剛開(kāi)始時(shí)看起來(lái)具有一定的條理性，但是一旦到了使用的時(shí)候或者是仔細(xì)分析的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)這種方式建立的屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)之間的連接比較弱，屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系很容易脫節(jié)，同時(shí)把屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)分別安放在不同的系統(tǒng)中，很容易就造成了管理混亂和系統(tǒng)資源浪費(fèi)。④三維技術(shù)中的地理信息技術(shù)對(duì)這一問(wèn)題提供了一系列的解決方案，主要采取的是在同一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)的思路，這個(gè)思路的根本就是實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)域中的屬性數(shù)據(jù)的共享。近幾年來(lái)，地理信息系統(tǒng)廠商在解決空間數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的方法就是采取這個(gè)思路，隨著相關(guān)研究的深入，目前空間數(shù)據(jù)之間的共享和處理已經(jīng)不再困難。

3.4基于空間位置定義的信息管理技術(shù)空間坐標(biāo)和空間位置的關(guān)系是通過(guò)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行表達(dá)的，空間數(shù)據(jù)對(duì)于不同對(duì)象能夠定義他們的從屬關(guān)系。帶空間屬性的應(yīng)用數(shù)據(jù)就是對(duì)空間數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。橋梁構(gòu)件的位置可以通過(guò)屬于三維技術(shù)的信息管理技術(shù)進(jìn)行三維空間的定義，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)三維技術(shù)對(duì)橋梁信息管理的作用。⑤對(duì)三維要素的數(shù)據(jù)模型，可以通過(guò)具有較高精確度的矢量數(shù)據(jù)對(duì)橋梁的外部和內(nèi)部的構(gòu)建進(jìn)行定義，這樣不僅能很好地判別圖形特征，而且也便于對(duì)存儲(chǔ)空間的坐標(biāo)進(jìn)行管理。以建筑物為參照標(biāo)準(zhǔn)的三維對(duì)象，對(duì)數(shù)據(jù)的精確度的要求并不是很高，只要能夠滿足三維實(shí)體的方式表達(dá)就行。三維數(shù)據(jù)要能夠很好地結(jié)合市場(chǎng)主流開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，同時(shí)和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也要結(jié)合在一起，并且一定要是能夠方便定義的數(shù)據(jù)。三維技術(shù)的信息管理技術(shù)在建立三維場(chǎng)景上使用的是分層組織，具體是將每個(gè)場(chǎng)景根據(jù)三維場(chǎng)景層次化的特點(diǎn)劃分成和空間一一對(duì)應(yīng)的物體，這樣對(duì)物體的控制就是對(duì)這些空間的控制和管理。

4結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)橋梁信息管理的研究，可以看出在橋梁信息管理中使用三維技術(shù)對(duì)橋梁信息管理有著很重要的作用。依托三維技術(shù)的建模技術(shù)，可以為橋梁的施工建設(shè)構(gòu)建一個(gè)可視化的信息管理系統(tǒng)；依托三維技術(shù)對(duì)橋梁工程進(jìn)行施工建設(shè)，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁施工信息和橋梁的構(gòu)建信息之間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，能夠在橋梁施工時(shí)提供準(zhǔn)確有效的橋梁施工信息，來(lái)幫助橋梁信息管理人員高效工作。

注釋

①馮秋生.基于三維的橋梁管理[J].中國(guó)科技縱橫,2011(9):78-79.

②鄧厚雄,李麗.淺談CAD三維技術(shù)在鋼結(jié)構(gòu)橋梁中的應(yīng)用[C].2012中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)大會(huì)論文集,2012(4):217-220.

③陳琳.3DSMAX技術(shù)在橋梁建模中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊,2015.14(12):149-151.

④靳金鑫.基于三維圖形技術(shù)的橋梁數(shù)字化應(yīng)用研究[D].武漢理工大學(xué),2012(11):59-60.

⑤郭林森.基于計(jì)算機(jī)三維技術(shù)的數(shù)字化建筑表現(xiàn)藝術(shù)的分析與研究[D].南昌大學(xué),2006(2):113-114.

作者：蹇捷 單位：重慶市城投路橋管理有限公司