[发明专利]基于BIM和GIS的航道整治建筑物维护分析方法

权利要求书

1.一种基于BIM和GIS的航道整治建筑物维护分析方法，其特征在于，它包括如下步骤：

步骤1：构建整治建筑物BIM模型，对于设计或施工期已有BIM模型的整治建筑物，直接进行BIM模型数据对接，实现整治建筑物BIM模型信息的完整传递；对于没有BIM模型的整治建筑物，则需重新进行BIM设计，得到整治建筑物BIM模型；

步骤2：集成整治建筑物地形观测资料，收集整治建筑物BIM模型设计过程中依据的地形测图和工程竣工测图，收集历史多个时期对整治建筑物进行的观测资料，观测资料包括整治工程竣工时的整治建筑物地形高程测图、整治工程竣工后多个选定时间点的整治建筑物地形高程测图、当前的整治建筑物地形高程测图；

步骤3：进行整治建筑物损毁分析，通过自动识别整治建筑物BIM模型的外边界范围，确定整治建筑物损毁分析的地理范围；选取整治工程竣工时的整治建筑物地形高程测图和当前的整治建筑物地形高程测图，在整治建筑物BIM模型的外边界范围内，通过三角网格地形分析方法对河床冲淤进行分析，冲淤分析结果中，整治工程竣工时的整治建筑物地形高程测图与当前的整治建筑物地形高程测图相比地形曲面凸起的部分即为地形淤积部位，整治工程竣工时的整治建筑物地形高程测图与当前的整治建筑物地形高程测图相比地形曲面凹陷的部分即为地形冲刷部位；结果分析：地形淤积部位，默认工程达到了预期效果，判断建筑物没有损毁，地形冲刷部位，则认为工程没有达到预期效果，判断建筑物在冲刷部位损毁了，冲刷的体积即是整治建筑物的损毁体积；

步骤4：航道演变分析，首先设定航道演变分析的基础数据和各类边界条件，基础数据包括水道范围内的航道初始地形和地形三角网格，边界条件包括水道范围内的航道演变分析起止地理范围、航道演变分析起止日期、航道出入口水流量以及航道水文泥沙边界条件；对所述边界条件利用压力耦合方程组的半隐式方法和基于有限体积格式的HLLC算法进行演变计算，得到预测的航道地形高程曲面数据，并通过航道地形高程曲面与水流表面高程数据的差值计算，得到航道水深变化情况；

步骤5：航道整治建筑物修复等级评估，首先，构建评估指标体系，评估指标体系采用层次分析法，第一层指标包括整治建筑物指标和航道条件指标，其中，建筑物指标包括建筑物空间尺度、建筑物损毁量两项；第二层指标，航道条件指标包括航道维护尺度指标、预测航道尺度变化指标，第一层指标中，整治建筑物指标是分析建筑物自身的内部指标，航道条件指标是指整治建筑物所在航道的外部指标，建筑物空间尺度是指建筑物自身的几何尺寸，以反映建筑物的体量；建筑物损毁量是指通过建筑物损毁分析得到的损毁量结果，以反映建筑物损毁程度；第二层指标中，航道维护尺度指标是指整治建筑物所在航道的维护尺度条件；预测航道尺度变化指标是指通过航道演变分析得到的航道水深条件变化结果，然后，明确第一层和第二层各个指标的权重，指标权重采用专家调查法确定；

最后，采用层次分析法计算得到各层指标分值，整治建筑物指标分值为建筑物损毁量占建筑物空间尺度总量的百分比，航道条件指标分值为预测航道尺度变化量占航道维护尺度量的百分比，对两项指标分别乘以权重并求和，得到最终评估分值。

2.根据权利要求1所述的基于BIM和GIS的航道整治建筑物维护分析方法，其特征在于：所述步骤5后还包括步骤6：基于GIS平台提出护滩、筑坝、高滩守护三种典型整治建筑物BIM模型构建方法，并根据整治建筑物BIM模型设计参数形成修复方案。

3.根据权利要求1所述的基于BIM和GIS的航道整治建筑物维护分析方法，其特征在于：所述步骤1中对于没有BIM模型的整治建筑物，则需重新进行BIM设计的设计方法有两种：一种是基于BIM商业软件直接设计，另一种是基于GIS平台利用护滩、筑坝、高滩守护三种典型整治建筑物BIM模型构建方法设计。

4.根据权利要求3所述的基于BIM和GIS的航道整治建筑物维护分析方法，其特征在于：护滩、筑坝、高滩守护三种典型整治建筑物BIM模型构建方法设计的流程为：首先选择设计地形；然后选择模型类型，即在护滩、筑坝和高滩守护中选择；然后绘制建筑物路线；然后输入整治建筑物BIM模型设计参数，然后明确整治建筑物BIM模型材质，最后按选择的地形、模型类型、建筑物路线、BIM模型设计参数和BIM模型材质生成整治建筑物BIM模型，并将整治建筑物BIM模型在GIS平台中呈现和计算土方量。

5.根据权利要求1所述的基于BIM和GIS的航道整治建筑物维护分析方法，其特征在于：所述整治建筑物水下地形扫测图的数据类型为点文本数据，整治建筑物陆上航拍高程测图的数据类型为DEM格栅数据，整治建筑物人工手动测量图的数据类型为CAD测图数据。