桥梁精细化管理论文提纲

论文题目：基于GIS和BIM的桥梁健康监测数据集成与分析

摘要：随着许多新技术如3S技术（遥感技术、地理信息系统、全球定位系统）、无线传输技术、计算机技术、BIM技术的飞速发展,融合新技术新方法的桥梁结构健康监测正朝着多元化、智能化、精确化、集群化等多元集合的方向发展。如今我国桥梁建设已经到了开始重视桥梁养护的阶段,许多重大桥梁结构都建立了健康监测系统以确保桥梁的安全运营,但由于监测规模和资金投入等因素,仍然有许多中小桥梁未能安装有效的监测系统或监测手段单一,信息数据利用率低,表达不直观等问题。组件式GIS技术是地理信息系统（Geographic information System,GIS）同组件技术的结合,不仅使其拥有GIS原有的特性外,还具有小巧灵活、价格便宜,易于开发及高度的可伸缩性及扩展性等优势。建筑信息模型（Building Information Model,BIM）是一种对建筑数字化表达的方式,可包含项目从开始到结束的所有信息数据,其数据结构（空间模型数据、属性参数数据）可以作为三维GIS的重要数据来源,BIM技术和GIS技术的集成将使二者优势互补,为桥梁健康监测可视化、精细化管理奠定基础。论文的主要研究工作如下:（1）阐述了 GIS技术和BIM技术相结合所涉及到的CityGML标准和IFC标准的架构体系、基本概念。结合GIS和BIM技术,以组件式GIS软件SuperMapiObjects.NET9D建立桥梁健康监测二三维一体化管理平台,阐述了平台架构体系,设计了平台的功能模块。（2）基于本桥梁健康监测平台,建立了一种以Revit族快速搭建桥梁模型的建模框架。分析了模型在BIM和GIS中几何、物理等方面的属性关联机制,阐述了桥梁BIM模型同SuperMap GIS结合的理论基础,研究了桥梁模型在三维监测场景中空间信息的表达方法。并以此框架建立的10×40m的小箱梁桥模型为例,实现了桥梁空间病害监测信息在三维场景中的可视化展示。（3）平台实际应用于牡丹江红岭高架桥监测项目中,负责其监测信息可视化展示及预警功能。根据红岭高架桥长期温度、应变、挠度实测数据分析结果,建立了考虑季节温度变换的时变多元线性回归拟合模型,用以提取和预测监测指标中的温度效应,进而实现了监测过程中的动态预警机制。

关键词：桥梁健康监测;组件式GIS;BIM;集成管理

学科专业：防灾减灾工程及防护工程

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题背景与意义

1.2 GIS和BIM对结构健康监测系统的支持作用

1.2.1 GIS对监测系统的支持作用

1.2.2 BIM对监测系统的支持作用

1.3 GIS+BIM的国内外研究进展

1.4 本文研究内容

2 GIS和BIM集成下桥梁健康监测平台的构建

2.1 引言

2.2 融合GIS和BIM可视化研究的相关技术标准

2.2.1 城市地理标记语言——CityGML标准

2.2.2 工业基础类——IFC标准

2.3 桥梁健康监测平台的开发环境与总体架构设计

2.3.1 平台的设计目的与原则

2.3.2 GIS开发工具的选择

2.3.3 平台开发技术与环境

2.3.4 平台总体架构设计

2.4 平台功能设计

2.4.1 信息管理模块

2.4.2 数据分析模块

2.4.3 预警管理模块

2.4.4 三维监测模块

2.4.5 权限设置模块

2.5 本章小结

3 桥梁空间位置监测信息的可视化研究

3.1 引言

3.2 桥梁BIM数据同SuperMap GIS的集成方法

3.2.1 桥梁BIM模型的建立

3.2.2 桥梁BIM模型的IFC表达

3.2.3 基于LOD的桥梁BIM与SuperMap GIS数据集成

3.2.4 三维数据同SuperMap GIS的集成方法

3.3 桥梁空间病害信息的可视化表达

3.3.1 桥梁几何形状表达

3.3.2 桥梁物理信息表达

3.3.3 桥梁空间位置信息表达

3.3.4 桥梁空间病害信息可视化展示

3.4 本章小结

4 桥梁健康监测项目应用实例分析与预警研究

4.1 引言

4.2 工程概况

4.2.1 桥梁有限元模型建立

4.2.2 有限元模型计算结果

4.2.3 监测方案

4.3 桥梁健康监测平台功能模块应用展示

4.3.1 平台监测主界面

4.3.2 模型中心模块

4.3.3 数据中心模块

4.3.4 预警中心模块

4.3.5 管理中心模块

4.4 桥梁长期监测指标中的温度效应分离

4.4.1 影响桥梁结构温度作用的因素

4.4.2 桥梁结构温度作用的分类和特点

4.4.3 温度作用自变量的确定

4.4.4 温度效应分析与时长确定

4.4.5 温度效应分离及计算结果

4.5 动态预警设置

4.5.1 预警体系设置

4.5.2 预警设置及展示

4.6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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