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基于BIM理念的规划监督测绘数据挖掘分析

更新时间:2016-07-05

规划监督测绘数据是规划行政主管部门行政审批的数据支撑依据,数据内容涵盖基底面积、容积率面积、总建筑面积、竖向标高等内容,成果资料包括建设工程竣工规划验收测量成果汇总表、规划验收测量平面位置关系图、立面图、竣工规划测量地形图等内容。从成果形式看,规划监督的成果尚停滞在二维层面,展示途径单一,直观性差、专业性强,拓展应用水平不高,成千上万的规划监督测绘数据在项目审批结束后被闲置在档案室。大数据时代即将到来,建设单位、规划行政主管部门、物业管理等单位对规划监督测绘数据提出了更高的应用要求, 集成化、信息化、一体化、可视化管理模式的需求日益突出。BIM(Building Information Modeling)是目前比较热门的信息化、模拟化、虚拟现实化运作方式,BIM主要包括两大核心理念: 通过一个综合协同的多维仿真数字化、可视化平台,使得这些信息服务于建筑工程的规划、设计、施工、运营乃至拆除的全过程;能够在综合数字环境中保持信息共享和不断更新,即在各种工程信息之间创建实时的、一致性的关联关系,对平台中信息的任何更改,可以在其他关联的地方反映出来,使得建设单位、政府管理机构、设计单位、施工单位甚至用户都可以清楚全面地了解项目进程。

BIM源于建筑工程,但BIM理念非建筑工程独有,BIM理念的本质就是优化设计流程、控制质量和简化管理,从而提高质量,降低成本,这无疑也是测绘行业未来发展的必然趋势。本文基于BIM理念针对规划监督测绘数据挖掘展开研究,其本质就是通过新技术融合提升项目效率和成果应用水平,响应“十三五”规划绿色发展的要求。

1 规划监督测绘数据挖掘

1.1 数据挖掘

数据挖掘可以定义为“从数据库的大量数据中揭示出隐含的、先前未知的、潜在有用的信息的非平凡过程”,它是数据库知识发现的核心,数据库知识发现的过程具体步骤如下(见图1):①数据清洗;②数据集成;③数据转换;④数据挖掘;⑤模式评估;⑥知识表示。典型的数据挖掘系统结构如图2所示。

图1 数据库知识发现的过程

图2 典型的数据挖掘系统结构

数据挖掘从空间数据中提取用户感兴趣的空间模型与特征、空间与非空间数据的普遍关系及其它一些隐含在空间数据库中的普遍的数据特征; 数据挖掘的功能有概念描述、关联分析、分类和预测、聚类分析、演化分析等功能。利用数据挖掘技术可以获得多种知识,在许多情况下,用户并不知道数据库中存在哪些有价值的知识,因此一个数据挖掘系统应该能够同时发现多种模式的知识,以便满足用户的需要。

“一带一路”战略是我国对于沿线国家的和平倡导,更是支持沿线国家共同发展的重要规划。而在此过程中,文化输出是极为重要的方式,也是消解双方芥蒂的有效途径。以传统文化为载体,加强我国与沿线国家的文化互动,是传递合作信息乃至包容态度的必要方式。中华五千年文明中文化载体不胜枚举,武术便是其中极为重要的一项。而武术与其他文化呈现方式最大的区别在于表现力更为突出,交际功能犹在。自古以来我国便有以武会友的民族传统,而武术中也蕴含了我国传统文化的内涵,是增强国际交流时可以借助的有效载体,是在跨文化交际中极为重要的文化枢纽,对于“一带一路”战略的文化包容具有重要的支持作用。

1.2 规划监督测绘数据挖掘

2)对于规划行政主管部门而言,日照分析成果可从侧面验证建筑审批方案的科学性、合理性,为后续的项目审批提供经验借鉴。

图3 新型管理模式

通过平台建设建立动态的、关联性强的集成化、信息化、一体化、可视化管理平台,这个信息平台把规划监督数据、物业管理数据及后续用户数据关联在一起,关联模式如图13所示。

图4 规划监督测绘数据挖掘

2 实践应用

某次具体攻击流程如下图2所示,由QQ账号构造电子邮箱,由电子邮箱寻找到某用户在SNS中因为共享性需求所留下的信息(比如为了获得另一用户共享的资料而留下邮箱)。从而把特定目标与一个SNS用户建立了联系。

图5 龙归城保障房社区效果图

2.1 精确构建数字三维模型

数字三维模型使得人们对城市景观现状和规划设计的描述摆脱基于二维地图和三维实物模型的表现方式,代之以计算机辅助的三维立体表现形式,建筑物三维建模流程如图6所示。

图6 建筑物三维建模流程

精细建模与体块建模结合的方式提升了建模效率(见图9),形成的三维成果可以为日照分析、建筑方案验证服务,但后续的多元化应用存在一定的局限性(如物业管理很难精确到“户”等),在时间和经费允许的条件下,采用精细模型建模方式更为合理。

1)提出一整套激光点云与影像采集、配准、滤波、分类、量测及可视化技术方法和流程,如图7、图8所示。

这一类型的作品大多以工笔画为主,因为工笔所讲究的细腻的笔触,丰富的色彩,精致的表现语言有力地概括了少数民族服饰的艺术审美与内涵,例如魏恕的《京族渔女》正是刻画了这样一位身着本民族服饰的少女,她面露微笑,头戴高帽,自然垂落的帽巾包裹住脸颊,一副典型的京族渔家少女形象,她端坐在画前,深情地望向远方,画面以红黑白三色为主,但清新自然,优美淡雅,画家通过对真实人物的提炼,将其艺术化,我们仿佛可以想到模特坐在画前时那种优雅的心境,我们被人物形象所打动,同时也被画面之外的遐想空间所吸引。

2)注重协同创新,形成一套多传感器一体化、数据一体化、功能一体化的新兴测绘装备。

图7 基于CORS和ICP算法的地面激光扫描系统

图8 获取的点云数据

点云获取之后,结合建筑竣工图,建立三维模型,导入到3DMAX中进行贴图和数据整理,充分利用3DMAX在纹理、材质和灯光方面的建模优势,通过对高清影像渲染得到高质量的建筑纹理。体块模型建模基底轮廓线基于1∶500地形图中建筑物的基底轮廓线直接生成,并与地形图保持一致,基底的几何形状及建筑高度,通过拉伸等方法制作模型,纹理用单色表示。

综合考虑技术先进性和可行性,采用精细模型建模与体块模型建模结合的方式,建立三维模型。精细模型建模采用基于CORS和ICP算法的地面激光扫描仪快速测量地形的方法获取点云数据,该方法将GPS天线与扫描仪同轴连接,以车辆为载体静态360°扫描,基于CORS采用GPS-RTK同步测量扫描仪的站心大地坐标。该方法具备下列优点:

图9 精细建模与体块建模结合的三维模型

2.2 日照分析

采用光影三维规划会商系统针对三维模型进行日照分析,模拟分析建筑物在不同时间、不同时段、不同方向所受到的光照影响。选取其中一栋建筑物南侧(如图10所示)为分析样例,分析其在春分、夏至、秋分、冬至早上6:00时至下午18:00时的日照覆盖率(如图11、图12所示)。

1)对于建设单位和准业主而言,光照是反映住房是否“宜居”的一个重要指标,日照分析成果可以为准业主选房提供可视化决策依据;

通过聚类分析,聚焦建设单位、规划行政主管部门、物业管理等单位关注热点,多角度、多手段、多层次提升数据应用效率。规划监督测绘处于建筑竣工阶段,基于BIM理念,依托新型测绘技术和多源数据,建立动态的、关联性强的集成化、信息化、一体化、可视化管理平台,管理模式如图3所示。

阳光是一种宝贵资源,日照分析对于建设单位和规划行政主管部门的意义不同:

图10 日照分析面选取

图11 春分、夏至、秋分、冬至12时日照情况

图12 春分、夏至、秋分、冬至日照分析结果

用户可以根据需要在日照分析系统选择分析对象、选定时间得出分析对象的日照覆盖率情况,使用便捷,可视化程度高,成果形象直接。

曲兴田等[45]针对阿基米德螺旋线轨迹加工过程中由于弹性接触变化和投影行距变化导致加工表面不均匀的现象,引入了重叠率的概念,以量化去除区域接触变化,并在此基础上提出了等重叠率螺旋线抛光轨迹规划方法,进行非球面加工仿真。仿真结果表明该方法有效改善了传统的螺旋线抛光轨迹并获得更好的加工精度。

本文以广州市龙归城保障房规划监督项目为应用实例,龙归城保障房项目是广州的大型保障性住房示范小区,是落实省委战略部署、建设“幸福广东”的重要内容,也是打造“幸福广州”的重要举措。该项目建筑面积约108万m2、占地面积约为34.6万m2,是广州市目前为止建筑规模最大的保障房项目,项目基于BIM理念针对规划监督测绘数据进行挖掘分析,示范意义重大,如图5所示。

2.3 多元化应用

规划监督测绘的数据仓库由建设工程竣工规划验收测量成果汇总表、规划验收测量平面位置关系图、立面图、竣工规划测量地形图、建筑竣工图等数据组成,采用三维建模技术手段建立数字三维模型。为了提升效率,可采用“地形图+竣工图+精确点云”的模式快速建模,为日照分析和多元化应用奠定基础。日照分析可为准业主选房提供可视化决策依据,并从侧面验证建筑设计方案的科学性、合理性,同时把规划监督成果与三维成果集成融合,为后续物业管理、用户信息录入提供衔接端口,实现集成化、信息化、一体化管理新模式,以满足规划行政主管部门、建设单位、物业管理部门及其他管理部门的多方应用需求。规划监督测绘数据挖掘模式如图4所示。

图13 多源数据融合集成

将成果汇总表、规划验收测量平面位置关系图、立面图、竣工规划测量地形图等竣工验收资料与三维模型集成,在小区居民入住之后,将居民个人信息和物业管理系统纳入到三维模型集成体系中,建立一个“动态、多源、多维化”的数据库管理系统,实现各类数据的信息采集、存储、检索、分析、输出和交换功能,以满足规划主管部门、建设单位、物业管理部门及其他管理部门的多方应用需求:

黄河下游移动式不抢险潜坝可以作为永久性控导工程或用于修建临时抢护工程,为河道整治工程建设提供了一种可供选择的新坝型。该潜坝布置为顺河道治导线的透水桩形式,为实现导流桩坝的简便拼装、拆卸和移动,达到不抢险运用,设计采用预应力钢筋混凝土管桩、预制钢筋混凝土连接销轴和连系帽梁有机组合的装配式结构,管桩外径0.5 m、内径 0.25 m、净间距 0.3 m,设计桩长15 m。

①规划行政主管部门:将建设工程竣工规划验收测量的面积计算图、平面位置关系图、立面图、地形图等竣工验收成果与三维模型集成(如图14、图15所示),实现对传统成果形式的颠覆,摒弃传统资料用点、线、符号等简单元素表示某元件的理念,采用面向对象的数据表达形式来描述项目的每一个组成部分,这样的模型承载的信息比平面图要丰富得多,并且更加形象生动。

图14 竣工验收数据与三维模型集成

图15 竣工平面图与三维模型集成

②物业管理部门:将三维模型集成系统与后期物业管理系统对接,并以“户”为最小单元,将住户信息与系统进行捆绑集成,实现物业管理的传统二维向多维转变,并且可根据需要对系统进行升级改造,以满足人们对可视化、协调性、模拟性、可出图性成果的需求。

“猪家兄弟,快来救我!”顺着呼救声望去,是花鸡被黄鼠狼叼着了。大猪哥想跑上前救花鸡,老母猪立马拽住了儿子:“不去,管咱家屁事!”母猪一家继续悠闲游逛。所幸花鸡命大,守门犬追上来,打跑了黄鼠狼。

③其他管理部门等:由于集成的BIM包括三维数字模型、用户信息、楼层分布等重要信息因素,三维数字模型具有可量测空间距离的特点,以消防部门为例,及时了解着火点与最近消防栓之间的空间位置信息(如图16所示)对于快速优化救援方案具有重要意义。

图16 着火点与最近消防栓距离分析示意图

3 结束语

BIM理念的本质是优化设计流程、控制质量和简化管理,从而提高质量,降低成本,这无疑也是测绘行业未来发展的必然趋势。本文融合多源数据,采用包括地面三维激光扫描技术在内的新方法,实现集成化、信息化、一体化管理新模式,以满足规划行政主管部门、建设单位、物业管理部门及其他管理部门的多方应用需求,对类似项目具有示范意义。

她讲自己的倒霉事,还把自己给逗乐了。这个女生也太呆萌了。他突然很想保护她,想让她的运气配得上她的乐观。

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王天应
《测绘工程》 2018年第3期
《测绘工程》2018年第3期文献

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