创造性思维方法
信息化专家李云贵一语道出我国建设领域信息化的现状：“目前，国内建筑行业的软件开发企业在应用需求策划、资金投入、分析设计方法、核心技术、项目管理等多方面的信息的交换与共享是由人工完成的。效率低下，还导致了工程项目要花更长的时间才能设计和建成，成本流失严重……” 因此及时组织实施“建筑业信息化关键技术研究与示范”项目研究是一项十分重要又十分紧迫的工作。通过引入标准，可以集中精力在自己擅长的领域做出精品，这样才能真正占领市场并得到发展。
我国建设行业的信息化现状主要表现在如下方面：
１．产业基构的离散特性
建筑工程项目的实施，往往涉及到政府部门、业主、规划、设计、施工、监理、材料、设备供应商等多个方面。众多参与各方独立，甚至不在同一地域，为了一个建设项目组合在一起，协同工作。因此，在组织结构、管理模式存在很多的不同，信息系统的相互孤立，以及对工程建设的不同专业理解、对相同信息的不同表达形式等都导致了大量分布式工程数据，最终使各方难以交流、数据也就无法共享，大大阻碍了建筑业生产效率。
２．信息交换手段落后
目前，建筑行业信息交换的自动化程度很低，主要表现在：
（１）建筑生命期不同阶段之间的“信息断层”
（２）建筑业专用应用软件中的“信息孤岛”
（３）交流过程中的信息损失
３．缺少统一的信息交换标准
目前，建设领域还没有遵循统一的数据定义和描述规范，都是系统自定义的数据格式来描述和保存系统处理的结果。
４．建筑业的信息化平台环境落后
在我国，在规划、设计阶段广泛使用的技术是２Ｄ－ＣＡＤ，也有部分应用３Ｄ－ＣＡＤ，但现有应用系统的开发都是基于几何数据模型，只能传递工程的几何数据，而相关的勘探、结构、材料及施工等工程信息仍无法直接交流，也无法实现设计－施工－管理的一体化。
因此，实现建筑工程生命周期各阶段信息的集成和共享，成为建筑业信息化水平提高亟待解决的重要问题。因此，国家建设部组织了“十五”重点科技计划“建筑业信息化关键技术研究与示范”，其中，“基于国际标准ＩＦＣ的建筑设计及施工管理系统研究”介绍了信息标准、信息集成以及信息的共享方面。
一份来自英国的报告表明，建筑项目成本大约有３０％损失在工程建设
环节的信息交流上。因此，如何解决信息交换与共享的问题成为建设领域聚
焦的问题，而基于此问题应运而生的信息系统让这些担心成本流失的人们
松了口气……
基于IFC标准的
建筑工程4D施工管理系统
□施恭
喷嘴设计１．系统研制和开发
以国家体育场工程为例，采用分步实施、版本升级的策略，研发了针对建
筑设计及施工管理的系统：４Ｄ－ＧＣＰ－ＳＵ２００４、４Ｄ－ＧＣＰＳＵ２００５、４Ｄ－ＧＣＰ－
ＳＵ２００６。
２．系统主要功能：
（１）提供了ＩＦＣ文件解析器和ＩＦＣ标准数据接口引擎，可支持设计和施工阶段以及与其他应用系统之间的信息交换和共享，为面向当前我国建设领域信息化的实际需求，解决建筑设计与施工阶段的信息断层和信息流失问题，探索了理论、技术和手段。
（２）系统提供了基于Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ网络环境的４Ｄ可视化工作平台，可支持工程项目的各管理部门和多参与方的信息交换，实现了４Ｄ施工管理的网络化。
（３）可读取其他ＣＡＤ系统输出的ＩＦＣ文件生成３Ｄ模型，直接导入Ａｕｔｏ－ＣＡＤ、ＣＡＴＩＡ、３ＤＳＭＡＸ等系统生成
３Ｄ模型，还可利用系统的建模工具在ＡｕｔｏＣＡＤ中建模，为解决３Ｄ建模工作量大、效率低问题提供了有效的方法。
（４）具有工程流水段划分、ＷＢＳ创建功能和ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＰｒｏｊｅｃｔ引擎接口，实现了系统中ＷＢＳ结构与Ｐｒｏｊｅｃｔ任务的相互链接。通过系统的ＷＢＳ编辑器和工序模版，自定义ＷＢＳ节点，即可完成Ｐｒｏｊｅｃｔ进度计划的创建，大大提高了工作效率。
（５）将ＷＢＳ节点及其进度信息与相应的３Ｄ构件实体相链接，自动生成工程项目的４Ｄ模型，并与人力、材料、设备、成本、场地等资源信息相集成，还可扩展工程属性，形成多维信息管理。
澜沧江大桥
猫课堂实录（６）可通过Ｐｒｏｊｅｃｔ或４Ｄ图形界面，对施工进度进行调整和控制，使进1864评价
度计划和实际进度既可以用甘特图或网络图表示，又可以用动态的３Ｄ图形展现出来，实现了施工进度的４Ｄ动态管理和施工过程的可视化模拟。系统还提供了任意ＷＢＳ节点或３Ｄ流水段及构件施工状态和工程信息的实时查询、多套施工进度方案的对比和分析、实际进度与计划进度的追踪和分析等功能。
（７）通过一个可设置多套定额的资源模版，自动计算任意ＷＢＳ节点或３Ｄ流水段及构件的工程量，以及相对施工进度的人力、材料、机械消耗量和预算成本，并可进行工程量完成情况、资源计划和实际消耗等多方面的统计分析，实现了施工资源的４Ｄ动态管理。
（８）通过系统提供的一系列工具可进行３Ｄ施工场地布置，并自动定义施工设施的４Ｄ属性。点取任意设施实体，可查询其名称、类型、型号以及计划设置时间等施工属性。使场地布置与施工进度相对应，形成４Ｄ动态的现场管理。
（９）自主开发的ＯｐｅｎＧＬ图形平台，提供了视图变换、图形控制以及４Ｄ图形管理功能，增强了４Ｄ动态模拟效果，较好解决了大型、复杂工程３Ｄ模型显示效果和运行速度的瓶颈问题。
（１０）系统为基于组建的开放系结构，具有很好的复用性和可维护性。系统通过进度管理引擎接口，能够与不同的计划管理软件相连接。
（１１）提供了较强的个性化服务，可根据不同的工作内容呈现相应的工作界面、结合图形图标及工作向导等，使系统易学易用。
４Ｄ施工管理系统在国家体育场工程的近两年的应用表明：系统作为施工指挥平台，提高了项目承包部管理者、各参与方之间的有效交流和沟通；通过直观、准确、动态地模拟施工方案，可比较多种施
工方案的可实施性，为钢结构吊装方案的选定提供了决策支持；应用系统精确计划和控制每月、每周、每天的施工进度和操作，动态地分配所需要的各种资源和场地空间，可减少或避免工期延误，保障资源供给；对工程施工进度和场地布置进行可视化模拟，可及时发现并调整施工中的冲突和问题，提高工程的准确性；４Ｄ施工管理过程中，通过３Ｄ施工模型的工程信息扩展、直观的３Ｄ实体信息查询，提高了施工信息管理的效率。
此外，相对施工进度对工程量及资源、成本的动态查询和对比分析，有助于全面把握工程的实施和进展，同时整个工程的４Ｄ可视化模拟还有助于提高施工安全。对于提高施工管理水平和工作效率取得了显著效果。
另外就４Ｄ－ＧＣＰＳＵ系统本身而言，这是我国第一个具有自主知识产权的基于ＩＦＣ标准的建筑工程４Ｄ施工管理系统，不仅填补了我国在这方面的空白，而且与国外同类系统相比，在技术水平和实用性方面都具有优势，尤其通过国家体育场工程的率先应用和检验，为系统的进一步推广和应用奠定了良好的基础。
３．实际应用情况
利用系统的多种建模方式，准确、完整地建立了国家体育场工程的桩基结构，钢筋混凝土看台结构和钢网架结构的３Ｄ模型。
根据工程进展和实际需要，在系统中创建了桩基工程、钢筋混凝土看台和工程和钢网架工程的详细ＷＢＳ和全套Ｐｒｏｊｅｃｔ进度计划，记录了完整的实际施工进度，并实现了４Ｄ管理系统与外部软件的同步关联和双向信息反馈。
对施工进度进行控制、信息的实时查询、计划和实际进度的对比分析以及整个施工过程中的４Ｄ可视化模拟等。
系统录入了北京市建筑工程预算定额数据，可相对施工进度，查询任意指定的ＷＢＳ结点或３Ｄ施工段及构建的工程量及人力、材料、机械的计划用量和预算成本，还可查询相应的实际消耗量，进行相关的对比分析。己二腈
系统还建立了工程的３Ｄ施工场地布置，可随施工进度进行场地布置的可视化模拟和施工设施的信息查询。
此外，系统方便了各个管理部门之间的协同合作，实现了数据共享。
４．经济及社会效益
自１９９６年起，４Ｄ－ＧＣＰＳＵ系统先后在北京嘉里中心、北京华威小区１３＃、１４＃号楼、香港新机场货运仓储中心、香港理工大学第六期扩建工程等十多个实际工程中应用，对于提高这些工
程项目的施工水平和工作效率，起到了显著的推动作用，取得了较好的经济和社会效益。中建一局四公司在北京嘉里中心应用ＧＣＰＳＵ进行施工进度管理，曾获中建科研进步奖。承担香港新机场货运仓储中心工程施工的香港金门公司，将该工程
项目应用４Ｄ－ＧＣＰＳＵ进行４Ｄ施工管理的成果，介绍给香港工业界，引起了业内的关注。
国家体育场是一个超大型工程，结构形式新颖，工期紧张，涉及众多工程参与方，使该工程的施工管理面临巨大的挑战。应用高新技术辅助施工管理是该工程顺利进行的必要保障。体育场工程主要由基础工程、混凝土看台工程、钢结构工程这三个主要部分组成，传统的
２Ｄ施工图纸很难表现钢结构极其不规则的外形和杆件
间的连接关系，使工程师读懂施工图纸变得十分困难，也给钢结构的施工提出了挑战。因此，４Ｄ－ＧＣＰＳＵ系统结合国家体育场工程的实际需求，通过深入研究，不断完善和逐步升级，系统已经达到了正式应用的水平。
４Ｄ－ＧＣＰＳＵ系列系统适应我国建筑施工管理的实
际需要，可用于各种建筑工程的施工项目管理，尤其适用于大型、复杂工程，还可推广到道路、桥梁、水利以及设备安装等其他工程管理，具有广阔的应用前景，可产生较大的社会、经济效益。
５．关键词：
ＩＦＣ：国际协同工作联盟ＩＡＩ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＡｌｌｉａｎｃｅ－ｆｏｒＩｎｔ
ｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ）制定的ＩＦＣ（ＩｎｄｕｓｔｒｙＦｏｕｎｄａｔｉｏｎＣｌａｓｓｅｓ）标准是国际工程建设事实上的工程数据交换标
准，并已经被接受为国际标准（ＩＳＯ）。将ＩＦＣ标准作为基础标准，可以有效解决我国目前普遍存在的工程建设信
息交换与共享不畅问题。
４Ｄ：数字高程模型（ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ，缩写ＤＥＭ）是在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格
网点的平面坐标（Ｘ，Ｙ）及高程（Ｚ）的数据集。ＤＥＭ的格网间隔应与其高程精度相适配，并形成有规则的格网系列。根据不同的高程精度，可分为不同类型。为完整反映地表形态，还可增加离散高程点数据。
数字线划地图（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｎｅＧｒａｐｈｉｃ，缩写ＤＬＧ）是现有地形图要素的矢量数据集，保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，全面地描述地表目标。
数字栅格地图（ＤｉｇｉｔａｌＲａｓｔｅｒＧｒａｐｈｉｃ，缩写ＤＲＧ）是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。每一幅地形图在扫描数字化后，经几何纠正，并进行内容更新和数
据压缩处理，彩地形图还应经彩校正，使每幅图像的彩基本一致。数字栅格地图在内容上、几何精度和彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。
数字正射影像图（ＤｉｇｉｔａｌＯｒｔｈｏｐｈｏｔｏＭａｐ，缩写
ＤＯＭ）是利用数字高程模型（ＤＥＭ）对经扫描处理的数
字化航空像片，经逐像元进行投影差改正、镶嵌，按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像，具有精度高、信息丰富、
直观真实等优点。
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