基于 BIM 的水利工程测绘数据集成与可视化管理研究

一、引言

水利工程规模大、周期长，涉及海量测绘数据。传统管理模式下，数据分散、信息孤岛等问题突出，制约工程建设与管理效率。BIM 技术作为数字化管理工具，能整合工程全生命周期信息，实现测绘数据集成与可视化，为水利工程管理带来新契机。研究其在水利工程中的应用，对提升工程质量、降低成本、提高管理效率意义重大。

二、BIM 技术概述

2.1BIM 技术原理

BIM 以三维数字模型为载体，集成工程全生命周期几何、物理、功能及管理信息。通过参数化建模，精确定义工程对象属性与关系，全面反映水利工程实际情况。

2.2BIM 技术在工程领域的应用优势

BIM 打破信息壁垒，实现设计、施工、监理、运营等多方信息集成共享，提升协同效率。其三维可视化与模拟分析功能，可直观展示工程各阶段状态，优化设计、预判施工风险、辅助运营调度。同时，支持各专业协同设计施工，减少冲突与重复劳动，保障工程质量与进度。

三、基于 BIM 的水利工程测绘数据集成

3.1 数据集成框架构建

以 BIM 模型为核心，构建水利工程测绘数据集成框架。地形测绘数据经无人机倾斜摄影、三维激光扫描采集后，通过点云处理与建模技术，转化为 BIM 模型中的地形表面，为工程布局提供地理基础。地质勘察数据依据钻探、物探资料，在 BIM 模型中分层构建地质实体，直观展现地层结构与岩土特性，辅助基础设计。水文监测数据通过传感器实时采集，借助物联网技术经数据接口接入 BIM 平台，与水利设施建立逻辑关联，实现水位、流量等参数的动态展示。同时，建立统一的数据标准与编码体系，对各类型数据中的工程对象进行唯一性编码，规范存储格式与更新规则，确保多源数据在 BIM 模型中精准关联、高效整合。

3.2 多源数据融合方法

采用 IFC 标准解决非 BIM 格式数据的兼容性问题，利用 IFC 数据转换工具，将 CAD、GIS 等格式数据的几何与属性信息，映射至 BIM 软件可识别格式，实现数据无损传输。基于语义网技术构建语义关联机制，深入分析地形、地质、水文数据间的逻辑关系，通过定义统一语义模型，明确数据元素的概念、属性及关系，在语义层面链接分散数据。例如，查询地形数据时，可自动关联显示对应地质结构与水文特征，使 BIM 模型不仅呈现几何形态，更蕴含语义信息，为工程决策提供全面支持，显著提升数据协同效率与利用价值。

四、基于 BIM 的水利工程测绘数据可视化管理

4.1 三维可视化展示

利用 BIM 技术构建水利工程三维模型，通过材质赋予、光影渲染等处理，逼真呈现大坝、渠道、电站厂房等设施的空间布局与结构细节。地形测绘数据以三维地形表面融入模型，借助颜色渐变、等高线标注直观展现地貌起伏；地质勘察数据通过创建分层实体模型与剖面剖切功能，清晰展示地下岩土层分布；水文数据则通过动态流线、水位色阶等可视化方式，实时呈现水流路径与水位变化。工程人员可通过旋转、缩放、剖切等交互操作，从多视角观察工程全貌，快速掌握地形、地质与工程设施的空间关系，为设计方案优化、施工交底提供直观依据。

4.2 实时数据监测与分析

在水利工程关键部位部署水位、流量、位移、应力等传感器，实时采集监测数据并通过物联网传输至 BIM 平台。平台将实时数据与模型中预设的设计参数、历史数据进行对比分析，运用数据分析算法与阈值判断机制，当水位超警戒值、结构位移异常时，自动触发声光报警、短信推送等预警功能。例如，在水库大坝监测中，一旦坝体渗流数据偏离正常范围，系统立即生成预警信息并定位异常区域，辅助管理人员快速判断风险，及时制定应急方案，实现水利工程运行状态的动态监控与安全预警，有效提升工程运维管理的智能化水平。

五、应用案例分析

5.1 项目概况

某大型水利枢纽工程总库容达 28 亿立方米，涵盖混凝土重力坝、地下电站、船闸等复杂设施，坝址区地形起伏剧烈，地质条件包含断层破碎带与岩溶发育区。为解决传统测绘数据管理效率低、协同难的问题，项目引入 BIM 技术，构建覆盖全生命周期的测绘数据管理体系。

5.2BIM 技术应用过程与成果

项目前期采用无人机倾斜摄影与三维激光扫描技术，获取高精度地形数据，结合地质钻探数据，构建含地形、地质结构的三维 BIM 模型。设计阶段，多专业基于同一 BIM 平台协同设计，通过碰撞检测优化大坝与电站的空间布局，减少设计变更 23% 。施工阶段，将 BIM 模型与进度管理软件关联，利用 BIM5D 技术实时监控施工进度与质量，通过可视化交底使施工效率提升 18% 。运营阶段，在大坝关键部位部署 120 余个传感器，将位移、渗流等监测数据实时接入 BIM 平台，实现结构安全动态可视化分析，预警响应时间缩短至 5 分钟内。

六、基于 BIM 的水利工程测绘数据集成与可视化管理面临的挑战及对策

6.1 技术标准与规范不完善

当前水利工程 BIM 应用缺乏统一标准，不同地区、单位的数据格式、建模规则差异显著。例如，部分项目采用地方 GIS 数据标准，与 BIM 通用的 IFC 格式无法直接兼容，导致地形测绘数据难以高效集成；模型精度分级、信息交付标准的缺失，使得设计、施工阶段的数据衔接混乱。对此，需由行业协会牵头，联合科研机构、软件厂商与大型企业，制定涵盖数据采集、模型构建、信息交换全流程的技术标准。

6.2 数据安全与隐私保护问题

水利工程测绘数据涉及国家水资源战略布局与基础设施安全，一旦泄露将造成严重后果。某流域水库群 BIM 管理平台曾因未对监测数据加密，导致水位数据被恶意篡改，影响防洪调度决策。为此，需构建“端-管-云”全链路安全体系：在数据采集端采用硬件加密芯片，确保原始数据安全；传输过程中运用国密 SM4 算法加密，配合虚拟专用网络（VPN）防止数据窃取；云端部署访问控制权限分级系统，结合区块链技术实现数据操作可追溯。同时，制定数据泄露应急响应预案，定期开展攻防演练，提升风险应对能力。

七、结论

基于 BIM 的水利工程测绘数据集成与可视化管理，革新了传统管理模式，在实际应用中成效显著。尽管面临标准、安全、人才等挑战，但通过针对性策略可逐步解决。未来，BIM 技术与新技术融合，将推动水利工程智慧化管理迈向新高度。

参考文献

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[3]向姝，刘松，邸国辉.顾及细节特征的水利BIM 模型轻量化方法与应用[J].测绘与空间地理信息，2025，48（3）：187-190.

作者简介：龙健（1987.11）性别：男、民族：汉，籍贯：山东省滕州市现供职单位全称：山东鸿禹工程监理咨询有限公司职称：副高级学历：本科研究方向：测绘专业。