BIM+GIS 融合在城市给排水工程施工中的协同应用

作者简介：李汝佳（1987.02—），女，汉族，山东青岛人，本科，中级工程师，主要研究方向为给排水工程施工方面。999Sep148··第42卷第期2026年月ITREPORT2,No.,2026齐，实现不同来源数据的统一空间。利用编码规则和属性映射规则，建立BIM构件模型几何、工艺、质量参数与GIS属性表的计算对应关系，使模型既具有构件细节，又具有地理环境语义承载［1］。模型层主要建立地理模型、构件模型、时空模型这三类结构，实现地上—地下、结构—环境、静态—动态的综合表示。GIS主要实现城市级三维底图、空间环境等表示；BIM主要实现管线构件级信息表示；施工进度、传感器监测等时序信息与模型联动建立4D/5D时空模型，为施工组织仿真、风险研判做准备。服务层是架构的核心引擎，通过模型服务、数据服务、空间分析服务、仿真服务等模块，实现模型加载、轻量化处理、构件查询、空间冲突检查、地形分析、施工工序模拟及沉降风险监控等；数据接口服务将现场监测设备、水位计、流量计、RTK定位装置等物联网设备的数据实时上传到模型中，施工现场情况在数字空间中实时显示。应用层能够提供施工组织优化、放样定位、质量追溯、安全预警、物料管理、进度控制等全过程业务，施工人员在移动端完成巡检、拍照、验收，数据随即写入GIS坐标点并与BIM构件绑定，实现现场作业与数字模型的实时同步。终端层由PC管理端、移动现场端和可视化大屏实现多场景协同，使管理与决策、现场施工、监理审查在同一时间、空间模型内完成。整体架构在数据治理体系和协同机制的支撑下运行，通过标准化的数据规范、统一的权限体系和模型版本管理机制确保数据质量、模型一致性与流程可追溯性，从而推动城市给排水工程施工实现以模型驱动的精细化管理和跨专业协同。图1BIM+GIS融合的技术体系架构图2BIM+GIS融合推动的施工管理模式变革2.1从碎片式管理走向全要素、全过程集成管理城市给排水施工长期依赖图纸、表格和人工汇总，信息分散在设计院、施工单位、监理和材料供应各环节，形成典型的碎片化管理格局。BIM+GIS通过统一的空间与时间，将道路红线、地形、既有管线、交通导改、BIM构件统一到一个模型中，使施工组织、工序安排、质量控制、安全监控都集中到一条完整的数据链上。隐蔽工程影像、测量数据、焊缝检测、水压试验等信息可即时回写至构件属性表，使现场数据与模型持续同步。材料进场、设备到场与监测信息等动态信息也纳入统一流程，实现人、机、料、法、环，项目管理的全过程、全流程，使项目管理从人工驱动向数字驱动转变［2］。2.2从二维静态信息走向三维时空动态表达二维图无法体现地下空间的真实关系，难以表达多管线交叉、交通疏解、地层变化等因素。BIM+GIS综合应用3D地理底图+构件级模型，打造出具有漫游、剖切、分析的城市地下空间，使净距校核、基坑关系、风险点可视化呈现。进度计划与构件相关联构成4D时序模型，使任何施工偏差均可从三维场景中找到对应的位置。沉降、水位、位移等传感器数据以时间序列输入模型，使现场状态具备动态表达能力。依托三维时空表达，管理者可以预判冲突、模拟组织、评估风险，使施工组织从静态图纸时代迈入可推演、可验证的动态决策阶段。2.3从经验决策走向数据驱动的智能决策给排水施工中道路占道、深埋管线安装和基坑安全等关键环节常依赖经验判断，容易造成误判与风险滞后。BIM+GIS通过模型、监测数据与分析算法等建立量化决策模型。GIS给出地形、道路、交通、地质环境信息，BIM给出构件材料、坡度、高程等工艺信息，物联网提供沉降、水位、应力等实时数据，所有信息叠加在同一个模型中，能自动识别净距差、基坑变形趋势或进度资源差，也可根据规则库或预测模型给出施工排水、迁改路线或支护方式等建议，使经验决策转化为数据推演，增强决策的可靠性、可控性。2.4从单专业管理走向跨专业协同与共享给排水工程与道路、通信工程、电力工程、燃气工程、城市管理部门紧密相关，传统资料分散、版本不同步，沟通成本高、冲突频发。BIM+GIS建立三维协同统一平台，使各专业在同一坐标体系内开展工作。现状管线普查成果、道路、排水模型可统一显示在底图上，任何模型变更自动推送至相关专业，实现实时同步［3］。施工单位可看到其他专业设施的位置，避免盲挖；监理可在模型上查看工序质量和记录；业主可实时查看进度、安全、风险趋势。跨专业数据共享和流程协作使管理模式从分段向一体化发展，大大减少返工，提高协作度。3城市给排水施工中BIM+GIS融合的实施路径3.1建立统一数据标准在给排水施工阶段推进BIM+GIS融合，数据标准的意义并不体现在技术完整性上，而体现在能否支撑现场高频、反复的管理行为。施工过程中，模型数据、探测成果、测量复核、监测记录和验收资料不断叠加，如果坐标基准、构件编号和属性口径存在差异，信息很快会在关键节点失效。统一数据标准的核心在于形成稳定的数据锚点，使构件在不同系统和阶段中保持唯一性与可追溯性，从而支撑后续的质量绑定、风险分析和进度核验［4］。在某老城区雨污分流改造工程中，新建管线约6km、检查井180余座。项目初期叠加设计模型与既有管线成果时，井位平均偏移约0.4m，两处放样出现明显冲突。通过统一坐标转换参数并固化到平台，同时建立以“道路桩号+系统类型+序号”为核心的构件编码规则，将管线拆分为400余个可管理对象，隐蔽工程影像与试验记录按编码自动挂接。标准实施后，现场复测偏差控制在0.1m以内，质量资料的构件绑定率由不足70%提升至**90%**以上，数据开始具备连续使用价值。999Sep149··第42卷第期2026年月ITREPORT,No.,2023.2搭建融合平台融合平台在施工阶段的作用，并不取决于模型显示是否精细，而取决于能否嵌入真实的施工决策过程。给排水工程中频繁出现的导改调整、交叉开挖和工序穿插，对平台提出了同时具备空间分析与过程跟踪能力的要求。平台需要把GIS的空间关系计算与BIM的构件级管理结合起来，使进度、质量和安全信息都能在具体位置和具体对象上展开，而不是停留在汇总层面。在前述工程中，平台以GIS底图加载道路红线和导改分区，并叠加轻量化BIM模型，形成可按桩号定位的施工场景。施工高峰期同时开启10余个作业面，移动端日均回传记录约200条，包括隐蔽影像、测量复核和完成量填报。进度模块按构件统计，当月计划铺设管线2.1km，平台识别的实际完成量为1.95km，并将偏差定位到具体桩号段。安全模块接入20个沉降与水位监测点，期间触发预警6次，其中一次累计沉降超过30mm，通过平台迅速调整降水与支护措施，避免了风险扩大。平台在运行中逐步成为现场协调与决策的共同依据。3.3构建全过程业务流程BIM+GIS融合在施工阶段真正发挥作用，依赖的不仅是数据与平台，更在于业务流程是否围绕模型重新组织。若设计交底、施工实施、隐蔽验收、质量签认仍沿用原有分散流程，模型只能作为事后汇总工具，难以介入关键决策。全过程业务流程的重构，实质是将施工活动拆解为可被模型识别和记录的节点，使进度、质量与安全控制具备统一载体。在该雨污分流工程中，项目以构件为最小管理单元重组流程。每段管线从“放样完成—沟槽开挖—管道安装—闭水试验—回填”形成固定流程链，移动端必须在完成当前节点并上传影像与测量数据后，方可进入下一道工序。平台统计显示，首月共形成构件级流程记录380余条，其中隐蔽工程验收在线完成率达到87%。与以往集中补录资料相比，验收时间平均前移4~6天，工序衔接冲突明显减少，流程开始成为现场管理的主线，而非事后整理的附属环节。3.4推进物联网数据接入在高密度城区施工环境中，仅依靠人工巡查难以及时捕捉风险演变过程，物联网数据的接入为BIM+GIS融合提供了持续感知能力。但其关键不在于监测点数量，而在于数据是否真正参与施工判断。只有当监测数据与具体构件、具体空间位置和施工阶段形成关联，才能改变“监测独立运行”的传统模式［5］。为避免数据接入后停留在“可看不可用”，需同步建立阈值口径、采样频率、预警分级与处置闭环。沉降、水位等指标若缺乏统一统计周期与触发规则，预警易出现“同点多报”或“关键时段漏报”。将监测点与施工节点绑定后，预警不仅提示数值异常，还能提示其对应的工序背景与可能诱因，从而使处置具备针对性。项目在关键路段布设沉降、水位等监测点20个，数据通过平台自动关联至对应桩号段与构件。施工高峰期共触发预警6次，其中一次位于交叉口作业区，累计沉降达到32mm，超过设定阈值。平台将异常位置直接标注在三维场景中，并关联正在进行的回填工序，现场随即调整降水强度并延缓转序。后续监测显示，该点沉降速率由5.6mm/d降至1.5mm/d。监测数据不再只是安全记录，而成为施工组织调整的直接依据。3.5培育复合型技术团队BIM+GIS融合在施工现场的落地效果，很大程度上取决于团队是否具备跨专业理解与协同能力。若模型由少数技术人员维护，而施工、监理和管理人员仅作为使用者，数据链条容易在现场执行环节中断。复合型团队的培育，并非要求人人掌握复杂建模技能，而是形成对“模型—业务—数据”关系的共同理解。在该工程中，项目设立模型负责人，由其与施工技术负责人形成固定协作关系，负责将施工工序、质量控制点转化为模型规则。同时，对一线管理人员开展简化培训，重点放在构件查询、移动端填报和影像定位上。平台运行两个月后，现场管理人员日均主动提交记录约200条，模型相关问题反馈减少30%以上。监理单位开始直接在平台中完成验收核查，业主例会也以模型为主要讨论依据。随着角色边界逐渐模糊，模型不再被视为“信息化工具”，而成为多方协同的共同工作界面。为强化持续运行能力，项目将每周一次的“数据例检”纳入例会流程，抽查不少于50条记录的构件匹配率、时间戳完整性与影像定位准确性，并由模型负责人出具修正清单。经过两轮例检，隐蔽影像的可用率稳定在90%左右，现场人员对平台的依赖度随之提升。随着角色边界逐渐模糊，模型不再被视为“信息化工具”，而成为多方协同的共同工作界面。4结语BIM+GIS融合正在推动城市给排水施工从传统经验式管理迈向以数字模型为核心的智能化运行方式。不同专业之间原本分散的技术链条逐渐汇聚到统一的时空模型之中，使施工管理具备更加清晰的逻辑结构和计算基础。模型驱动、数据贯通和实时感知逐步成为施工组织的新常态，为施工安全管控、资源配置优化和工程质量提升释放出更大的管理潜力。参考文献：［1］陈平胜,吴学深.基于市政给排水设计的现代数字信息化技术分析［J］.黑龙江科学,2023,14(20):142-144+147.［2］孔德静.基于GIS技术的城市给排水系统规划勘测优化［J］.城市建筑空间,2025,32(S1):209-211.［3］李昌军.BIM技术助力建筑给排水工程设计施工的应用［J］.建材发展导向,2025,23(20):124-126.［4］刘占磊,管考稳,崔鹏翔.建筑工程给排水管道安装施工技术要点剖析［J］.中华建设,2025(06):139-141.［5］赵篷,田磊.基于BIM技术的给排水工程信息化施工管理模式研究［J］.石化技术,2025,32(04):363-364.999Sep150