一位基層科研工作者的“BIM技術(shù)+航道”錘煉之路

BIM項(xiàng)目讓我對(duì)整個(gè)行業(yè)有了更深的理解。接下來，我們會(huì)有意識(shí)地往更深的地方探索，并嘗試將大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進(jìn)科學(xué)都融合到航道中。”日前，在接受記者采訪時(shí)，榮獲2020年“長航局科技創(chuàng)新中青年領(lǐng)軍人才”榮譽(yù)稱號(hào)的郭濤透露道。

郭濤是長江航道規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院BIM技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用團(tuán)隊(duì)(簡稱“BIM團(tuán)隊(duì)”)的負(fù)責(zé)人。在長江航道BIM技術(shù)研發(fā)及推廣實(shí)施過程中，在沒有任何成功經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有成果可借鑒的情況下，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)歷平臺(tái)選型、方案設(shè)計(jì)、需求分析、功能開發(fā)、開展試點(diǎn)工作等階段，突破航道工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、管理、維護(hù)等各階段應(yīng)用中存在的BIM技術(shù)難點(diǎn)，成功為航道整治工程插上科技“雙翼”。

從無到有

鍛造完整設(shè)計(jì)體系

回首不忘來時(shí)路，一路風(fēng)雨一路歌。

航道整治工程的一大特點(diǎn)是與地形緊密結(jié)合，或者隨地形起伏，這一特點(diǎn)和建筑、水利等其他行業(yè)有很大區(qū)別，決定了團(tuán)隊(duì)不能照搬照抄其他行業(yè)的BIM設(shè)計(jì)方法，必須靠自己研究確定適合航道工程的設(shè)計(jì)流程和方法。

“對(duì)于BIM，雖然我們團(tuán)隊(duì)一開始都是零基礎(chǔ)。”郭濤回憶道，“但我們從‘什么是BIM’的基本概念學(xué)起，逐步掌握了多款BIM相關(guān)軟件。”

摸著石頭過河，中間的過程自然不會(huì)是一帆風(fēng)順。

郭濤告訴記者，開發(fā)參數(shù)化部件時(shí)，經(jīng)常遇到做到某一步，忽然出現(xiàn)一片感嘆號(hào)的情況。這時(shí)，就要像編程一樣細(xì)心排查錯(cuò)誤，反復(fù)多次調(diào)試、測(cè)試。

“在GIS平臺(tái)進(jìn)行不同測(cè)量比尺不同坐標(biāo)系的高程數(shù)據(jù)融合時(shí)，我們一開始沒有掌握GIS數(shù)據(jù)格式、坐標(biāo)系相關(guān)知識(shí)。團(tuán)隊(duì)就通過第三方軟件GlobalMapper提取等高線、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換進(jìn)行中轉(zhuǎn)處理。”郭濤舉例，“這樣雖然暫時(shí)將數(shù)據(jù)融合起來，但步驟很多，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。后來通過網(wǎng)上搜索學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)，翻閱幫助文檔，找到了效率比較高的方法，操作步驟大幅減少，測(cè)量數(shù)據(jù)疊加融合的效果也不錯(cuò)。”

縱斷面提取、Dynamo交叉設(shè)計(jì)、模型文件導(dǎo)出、物體運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫等問題和痛點(diǎn)，每天擺在郭濤與團(tuán)隊(duì)面前的，都是一串待解決問題的列表。

然而，郭濤始終堅(jiān)信，遇到困難不退縮，方法總比困難多。在他的帶領(lǐng)下，團(tuán)隊(duì)也對(duì)解決技術(shù)問題有保持著興趣和熱情。

在施工組織設(shè)計(jì)時(shí)，為了理解實(shí)際的工程施工進(jìn)度，團(tuán)隊(duì)去整治中心找來了燕子窩工程的施工日志，對(duì)著幾千個(gè)施工網(wǎng)格和一天天的日志記錄，把整治建筑物模型按照施工網(wǎng)格拆分成密密麻麻的數(shù)千個(gè)單體模型，然后按日期一一排列，用動(dòng)畫的形式還原了整個(gè)施工過程。“所以后來再做施工模擬動(dòng)畫的時(shí)候，心里面就有底了。”郭濤笑著說。

從主要到次要，從易到難，BIM團(tuán)隊(duì)把遇到的問題和痛點(diǎn)都在實(shí)踐過程中一一解決了。在郭濤的帶領(lǐng)下，BIM團(tuán)隊(duì)通過不斷地摸索嘗試，建立了護(hù)灘、護(hù)岸、筑壩等整治建筑物參數(shù)化部件庫，建立了材質(zhì)庫，制定了材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、文件命名標(biāo)準(zhǔn)、交付標(biāo)準(zhǔn)等，開發(fā)了航道整治工程BIM設(shè)計(jì)工具箱，最后形成了完整的航道整治工程BIM設(shè)計(jì)體系。

從有到優(yōu)

與時(shí)俱進(jìn)提升技術(shù)

數(shù)月前，記者來到長江航道整治工程首個(gè)生態(tài)固灘專項(xiàng)工程——鳊魚灘生態(tài)固灘工程，發(fā)現(xiàn)灘上草長鶯飛、風(fēng)景如畫。不久前，長江中游新洲至九江河段航道整治二期工程(以下簡稱“新九二期”)順利通過交工驗(yàn)收。該工程的順利完工也是BIM團(tuán)隊(duì)技術(shù)支持的生動(dòng)實(shí)踐。

“和其他研究院比較，我們最初跟著他們跑，現(xiàn)在已經(jīng)追趕上他們。從近期情況看，我們?cè)趶?fù)雜結(jié)構(gòu)精細(xì)化建模和效果展示等方面還要超過他們。這些成果應(yīng)用在新九二期、蕪裕段、武安段等整治工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，取得了較好的效果，也得到了上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可。”郭濤自豪地表示。

他告訴記者，信息化是一項(xiàng)需要投入大量資金的工作，如何在單位實(shí)際發(fā)展需求與信息技術(shù)間架起一座橋梁，需要深度思考，而不是唯技術(shù)論。

為了讓BIM技術(shù)的價(jià)值更加充分地體現(xiàn)在工程中應(yīng)用中，滿足日新月異的需求，保持技術(shù)的與時(shí)俱進(jìn)，團(tuán)隊(duì)開始嘗試將BIM技術(shù)向工程建成以后的運(yùn)營維護(hù)階段延伸。“我們大量調(diào)研，保持對(duì)行業(yè)應(yīng)用、本行業(yè)科研技術(shù)更新的敏感度，反復(fù)思考在工程應(yīng)用中BIM技術(shù)的落地。”郭濤說。

團(tuán)隊(duì)從2017年開始謀劃和探索技術(shù)可行性，開發(fā)基于“BIM+GIS”的維護(hù)分析平臺(tái)和基于“BIM+Unity3D”的三維展示平臺(tái)。目前，兩個(gè)平臺(tái)已初步搭建完成，項(xiàng)目“內(nèi)河航道整治工程BIM關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用”也榮獲中國航海學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

維護(hù)分析平臺(tái)的重點(diǎn)就在于搭建BIM數(shù)據(jù)庫。如今，在郭濤的帶領(lǐng)下，BIM團(tuán)隊(duì)已初步搭建空間數(shù)據(jù)庫，也完成了太平口、戴家洲等4個(gè)河段數(shù)據(jù)的入庫。“未來兩年將逐步實(shí)現(xiàn)長江干線400多處整治建筑物BIM數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和入庫。”郭濤透露。

從優(yōu)到精

突破核心技術(shù)難題

如果說，從無到有是堅(jiān)持，從有到優(yōu)是追趕，那么從優(yōu)到精便是超越。

隨著長江航道市場(chǎng)由相對(duì)封閉轉(zhuǎn)向?qū)ν忾_放，在BIM應(yīng)用方面，越來越多競爭者都要進(jìn)入長江航道市場(chǎng)。這也對(duì)BIM團(tuán)隊(duì)提出了更高的要求。

在郭濤的帶領(lǐng)下，BIM團(tuán)隊(duì)以典型水道航道整治工程維護(hù)管理階段示范應(yīng)用為突破，已經(jīng)驗(yàn)證了航道整治工程維護(hù)管理階段BIM+GIS技術(shù)應(yīng)用的可行性，實(shí)現(xiàn)航道整治建筑物的觀測(cè)分析、損毀分析、演變趨勢(shì)分析等，推動(dòng)航道工程全壽命周期信息化管理的技術(shù)變革，并實(shí)現(xiàn)了長江航道新開工整治工程BIM技術(shù)應(yīng)用率100%。

但郭濤并不滿足于此，“針對(duì)長江航道要素眾多、變化頻繁等特點(diǎn)，突破制約航道要素智慧預(yù)判的核心技術(shù)難題，探索三維場(chǎng)景下預(yù)測(cè)信息的智能化應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)長江航道養(yǎng)護(hù)管理和信息服務(wù)智慧化，全面建成交通強(qiáng)國的必要支撐。”

“大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術(shù)讓我看到了新的方向。”郭濤告訴記者，他將結(jié)合航道水沙數(shù)學(xué)模型，探索機(jī)器學(xué)習(xí)在航道條件預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)、航道整治建筑物損毀預(yù)測(cè)分析、疏浚量預(yù)測(cè)分析等方面的應(yīng)用研究，使兩者互為參照、依托，不斷優(yōu)化完善預(yù)測(cè)分析模型，實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)手段新突破、預(yù)測(cè)精度新提升，為智能航運(yùn)監(jiān)管和服務(wù)提供形勢(shì)預(yù)測(cè)、決策輔助，提升航運(yùn)社會(huì)公共服務(wù)的智能化水平。

“習(xí)近平總書記勉勵(lì)我們科技工作者，弘揚(yáng)優(yōu)良傳統(tǒng)，堅(jiān)定創(chuàng)新自信，著力攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合，勇于攀登科技高峰，為把我國建設(shè)成為世界科技強(qiáng)國作出新的更大的貢獻(xiàn)。”郭濤的聲音沉穩(wěn)而堅(jiān)定，“未來，我將結(jié)合研究院在航道數(shù)學(xué)模型、航道演變跟蹤分析等方面的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，以自主研發(fā)的BIM技術(shù)應(yīng)用能力為依托，以智慧交通、大數(shù)據(jù)、人工智能等前沿信息化應(yīng)用為方向，研究航道要素信息的智慧預(yù)判與智能化應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國戰(zhàn)略提供堅(jiān)強(qiáng)支撐。”

BIM技術(shù)在施工過程中的應(yīng)用可全面提升工程造價(jià)行業(yè)效率與信息化管理水平，優(yōu)化管理流程，高效率、高精準(zhǔn)度的完成工程量計(jì)算工作，有利于加強(qiáng)全過程成本控制，做好設(shè)計(jì)變更應(yīng)對(duì)，方便歷史數(shù)據(jù)積累和共享，對(duì)于項(xiàng)目造價(jià)管理工作而言有諸多優(yōu)越性。更多精彩內(nèi)容可關(guān)注環(huán)球網(wǎng)校，也可點(diǎn)擊下方免費(fèi)下載領(lǐng)取學(xué)習(xí)資料。