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摘要：
本文首先分析了施工場地動態可視化管理，其次對系統開發的關鍵技術進行了一定的闡述，以期為水利水電工程施工可視化管理系統的有效應用提供參考依據。
關鍵詞：
水利水電工程；施工管理；可視化
1前言
對于水利水電工程施工可視化管理系統，能夠實現可視化技術與管理科學的有效結合，從而實現工程場地布置及其動態變化過程的可視化管理目標，并且還可形象的、直觀的展示項目施工進度，進而為工程施工組織設計與管理提供全面的、迅速的信息支持與有力的分析工具，能夠為工程施工管理提供有利的輔助，本文對該系統的設計思想、主要功能與部門關鍵技術進行了相應的分析。
2施工場地動態可視化管理
2.1施工場地可視化布置
在采用GIS技術的基礎上，對施工場地三維數字建模及可視化。通過建筑實體模型化輸入工具，能夠實現施工場地各類建筑物與設施的空間可視化布置目的，通常涉及水工建筑物、生產設備與生活辦公設施等，并且還可輸入或是鏈接對象的信息，例如所屬標段、單位工程等屬性信息以及有關的影像資料、圖紙等多媒體信息等。此外，其還能夠查詢場地面積與生產系統生產情況、存料量等。
2.2工程信息可視化查詢
對于空間信息查詢模式，主要涉及圖形—屬性雙向查詢、條件查詢與熱連接查詢，通過信息查詢，能夠及時獲得所需要的信息。此外，還可以任意比例瀏覽工地地圖、建筑物圖形信息等多媒體信息等。
2.3施工場地三維動態演示
工程施工可視化管理系統能夠依據項目施工進度計劃，對施工現場布置的時空演變過程進行模擬，并且還可推演某一時間段施工場地的場景，實時生成動畫，顯示出施工系統的三維可視化表現與實時施工信息，盡量早的發現其中存在的問題，對項目場地進行合理的規劃，最大限度的減少由于交叉作業等導致的場地擁堵、窩工等現象，確保施工的協調有序進行。
2.4施工進度可視化管理
工程施工可視化管理系統不僅能夠實現一般計劃管理軟件功能，并且還可構建建筑實體數字模型，并且還能夠與施工進度計劃進行良好的銜接，構建施工對象、施工工序的時間對應關聯，以動態的方式形象的展現出工程進度計劃，系統可實現功能主要涉及以下方面：①施工進度控制數據輸入、查詢與修改。②編制施工進度計劃表，并且還可以多種形式顯示，主要包括橫道圖、網絡計劃等不同形式。③依據新的條件數據對進度計劃進行及時的修改與合理的調整。④依據工程項目施工實際情況編制相對應的進度表，通過比較實際進度與進化進度，探索出合理的修正或是補救的方式。⑤能夠依據項目工期目標要求，及時優化工程進度。⑥可按照工程進度實況，預測工程施工變化趨勢，為管理人員的管理決策提供幫助。⑦該系統可依據計劃管理人員的需求，輸出規范化的進度計劃的橫道圖、網絡圖以及施工強度、工程投資曲線圖等，并且還能夠以圖表或報表的形式輸出。
2.5施工圖文資料管理系統
依據項目施工檔案管理規范化需求與實際要求，通過計算機技術、可視化技術等在水利水電施工中的應用研究成果，研究開發施工圖文資料管理系統，主要功能為：①統一的分類編號建設項目文件、施工文件等資料，以更好的滿足檔案管理工作需求。②可實現各類檔案的編輯、登記等目標。③能夠實現檔案借閱、移交、銷毀等管理的程序化目的。④可滿足圖文資料信息及有關實物之間的動態鏈接，并且還能深化對有關實物的認知，同時還能夠檢查有關資料的完整性。
3系統開發的關鍵技術
3.1施工場地三維數字建模及可視化
3.1.1數字地形三維建模
數據建模是GIS的基本功能，能夠構建真實的、質量較高的、能夠反映工程施工系統靜態與動態時空信息的三維數據模型，可促進工程施工可視化管理目標的實現。同時，三維地形模型不僅具有可視化功能，還可對其進行空間分析與操作。所以，通過采取適宜的模型，可構建三維地形模型。數據地形模型能夠描述地面特征的空間分布的有序數值陣列。地形模型有多種構造方式，不規則三角形網絡模型（TIN）與規則格網模型（GRID）是常采用的方式。其中，不規則三角形網絡模型（TIN）是通過分散的地形依據一定的規則形成的一系列不相交的三角形網，其能夠充分體現出地形高程變化細節，能夠在地形較復雜的環境中使用。由于水利水電工程所處地區的地形較復雜，該項目采用TIN模型建立工程地形DTM，具體實現過程為：通過現場測量、既有地形圖數字化或是攝影測量等方式，獲得離散的高程數據點。轉換、查錯、簡化離散高程數據。采用Delaunay三角形法構建TIN模型。
3.1.2三維地形模型的可視化
地形可視化目標主要通過DTM實現，所構建的地形模型主要采用OpenGL生成、顯示三維圖形。所謂地形模型的映射，主要是將DTM轉化成OpenGL的計算模型，即為OpenGL的幾何建模。OpenGL可提供點、線與多邊形等基本建模原語，可將地形模型數據表述為點形的、線形的、多邊形的原語序列。所以，TIN數據結構的DTM可直接采用OpenGL三角形面片原語描述。三維地形應當合理的顯示出來，并且還要做好投影變換與視口變換操作。其中，對于投影變換，通常包含透視投影與正射投影，由于透視投影與人員觀察客觀世界的方式相類似，所以透視投影更加適用于地形模擬。視口變換主要目的在于將三維空間坐標映為計算機屏幕上的二維平面坐標。
3.2地物實體三維建模
在完成了三維地形數字建模之后，需要對水工建筑物、輔助設施等地物實體建模，以一般的幾個建模不同，地物實體數字模型需要反映其屬性信息。對于幾何圖形及其屬性的對應關系，可通過GIS的空間數據組織結構構建。依據地物對象屬性，可分別采用點、線、面、體等4類圖形數據結構描述。其中，地形測量點屬于點屬性，道路能夠表現為一定粗度的線，水面等則可以面表示，壩體、涵洞、閘室等建筑物實體均為體屬性。在實際運用過程中，僅重視建筑物幾何形狀的描述，所以應采用基于面表示的面片結構與邊界描述的建筑物三維數據結構，并且還可真實反映出工程施工動態過程，在數據結構中，不僅需要表述幾何特征與屬性，還需要全面體現出時間特征。此外，對于建筑物與設施的實體建模，可通過面向對象的參數化建模方式進行，即為采用相關幾何關系組合一系列以參數控制的特征部件構造整體建筑物。例如壩體可通過布置參數與斷面參數的方式確定。其中，對于布置參數，通常涉及中軸線布置參數、彎曲段的擬合精度等；對于斷面參數，主要表現為斷面尺寸參數等。在確定了上述參數之后，應按照幾何約束與拓撲關聯，通過相對應的計算模塊計算出各各段起止橫斷面輪廓的控制坐標點，然后再依據點以及一定的順序，生成壩體的三維曲面體模型。
3.3地形動態挖填方法
在工程施工動態過程中，地形填挖具有關鍵性作用，在實際施工中，不僅需要對地形開挖進行綜合的考慮，還需要做好局部地形的填筑施工，例如施工長度、骨料生產平臺等，此類填挖作業具有時間性，并且還會隨著工程施工動態發生。從本質上來看，地形填挖是對數據地形模型的修改，并且可采用TIN表示DTM，由此可知，地形填挖即為對TIN模型的修改。在實際應用過程中，地形填挖操作可采用以下方式實現：①定義能夠保證與地形原始TIN相交的足夠大的開挖（填筑）初始形體面。②將其轉換為TIN模型。③對該項TIN與原始地形TIN進行填挖計算，以生成相交邊界。④在原始地形TIN上，沿著相交線切除填挖初始形體面涉及的地形區域。⑤以相交線為接線，在初始填挖形體TIN中切除多余的開挖邊坡。⑥合并兩個修正之后的TIN，形成經填挖后新的地形DTM。上述填挖計算原理為面與面求交的圖元布爾計算，通過對兩個曲面的交集進行一定的計算，可獲得填筑區域表面積以及填挖體的工程量。
4總結
綜上所述，通過計算機可視化管理技術的合理應用，并且有效結合項目實際情況，在水利水電工程施工管理過程中運用GIS技術，能夠為施工提供直觀的、形象的管理工具，促進工程數據可視化形象表現目標的實現，為施工分析與決策提供有效的依據。
作者：韋金立 單位：廣西河池水利電力建筑工程處
參考文獻
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