BIM+GIS信息化管理平台在高速公路工程中的应用

　　摘要:在数字化转型赋能产业升级的背景下，公路建设管理领域亟需通过智能化革新破解传统管理模式的数据孤岛、协同低效等痛点，搭建新型工程管理范式。BIM技术作为工程数字化建设的核心支撑，凭借信息一体化集成与全生命周期数据流通能力，已在大型土建工程中得到充分验证。本文以徐州区域高速公路项目为依托，研发基于BIM+GIS的信息化管理平台，明确平台“两纵四横”总体架构，采用微服务架构、轻量化BIM图形引擎等关键技术，构建涵盖协同管理、BIM驾驶舱、进度管理等12个功能系统的模块化体系，实现项目核心业务动态监测、多方协同与决策优化，强化质量与进度管控，推动计量智能化，为公路工程数字化管理提供实践支撑与技术参考。

　　关键词：BIM;GIS;信息化平台;高速公路

　　0 引言

　　随着数字化转型不断推动产业结构升级，公路工程建设管理也逐步向智能化、信息化方向发展，对现代工程管理模式提出了更高要求。为进一步提升综合交通基础设施建设水平，亟需借助先进数字技术构建高效、协同的工程管理体系[1]。BIM技术作为工程数字化应用的重要支撑，以三维信息模型为载体，实现工程数据的集成与共享，能够贯通项目规划、设计、施工及运营等全生命周期的信息流转过程，从而提升工程建设全过程的可视化、精细化和协同管理能力[2]。相比传统公路工程管理模式中普遍存在的信息分散、协同效率不足等问题，BIM技术凭借参数化建模和多源数据融合等优势，在众多大型基础设施工程中已展现出较高的应用价值与技术成熟度。[3]。本文以徐州区域高速公路项目为依托，自主研发基于BIM+GIS的信息化管理平台，实现项目核心业务的动态监测与决策优化，通过多源异构数据融合架构，保障各参建主体在统一数字空间内高效协同开展工作。

　　1信息化平台总体架构

　　在BIM项目管理平台的架构设计中，本文围绕数据共享与协同管理展开研究，旨在提升BIM技术在工程建设领域的实际应用水平。系统整体技术框架以BIM模型和数据库平台为基础，通过协同化管理方式，实现各参建单位之间的信息联通与业务协同。平台功能覆盖工程项目全生命周期，包含多源数据采集、数据分类整合、云端存储及智能分析等内容，并在此基础上构建多维度的项目管理评价体系，以提高工程管理的数字化与精细化水平。系统开发阶段建立了完善的需求反馈机制，结合现场调研和用户需求分析，对平台功能进行针对性优化与定制。整体架构采用“两纵四横”的设计思路，其中“四横”主要由数据源层、数据库核心层、业务逻辑层以及应用交互层构成，“两纵”指标准化规范体系与信息安全运维保障，具体系统架构如图所示。

　　
图：信息化平台总体架构示意图

　　2信息化平台开发关键技术

　　信息化平台的关键开发技术主要包括以下四方面，支撑平台稳定运行与功能落地：

　　(1)基于微服务架构的系统开发技术：为适应信息化平台各类业务子系统的集成需求，并满足项目规模扩大后的快速部署要求，平台采用微服务架构与前后端分离的开发模式，对系统功能进行模块化拆分，从而增强平台的扩展能力与部署效率[4]。

　　(2)轻量化BIM图形引擎的数据可视化技术：依托OpenGL与WebGL等图形技术构建轻量化三维引擎，实现BIM模型在浏览器端免插件在线展示，并支持施工现场多源数据的融合呈现与联动查询，提高数据展示的直观性与交互性[5]。

　　(3)融合多种通信协议的物联网数据接入技术：针对施工现场不同类型物联网设备的通信差异，平台兼容多类通讯协议，实现扬尘、噪声监测、人员定位等实时数据的统一采集、集中存储与标准化处理，为后续数据分析与智能应用提供稳定的数据基础[6]。

　　(4)视频AI赋能的安全隐患识别技术：结合建筑工地实际场景训练AI识别模型，部署至AI服务器后，通过现场监控实时识别安全隐患，及时触发告警，助力提升工地安全管理效率。

　　3信息化平台功能介绍

　　3.1 功能架构

　　针对公路工程多维度业务场景，该平台采用模块化架构模式进行设计，将业务功能拆解为质量管控、进度管理、计量支付等12个功能系统，包含60余个功能组件，其功能架构具体如图2所示。

　　3.2.平台功能介绍

　　3.2.1协同管理

　　(1)功能介绍

　　本平台整合了建设单位、设计单位、施工单位、监理单位及检测单位等各类参建单位，形成数字化协同网络。平台采用多级权限矩阵机制，实现不同单位，不同角色与操作权限的精确匹配，从而支撑各参建单位实时协作。平台内嵌业务追溯功能，确保建设各环节的数据留痕、信息透明与共享，其核心应用效能体现在多维度：在信息共享上，建立多源异构数据融合机制，从根源降低信息传递误差;实时更新层面，依托平台技术实现信息即时同步，确保持有数据的真实性与及时性;版本控制中，提供全流程版本迭代管控，确保项目各环节始终基于最新版本信息开展工作;文档管理方面，依托集中式文档系统，实现项目文件的高效存储、精准检索与便捷共享;而在任务分配与追踪上，通过系统化任务分配与追踪功能，赋能项目团队实现工作任务的精细化、高效化管理，协同管理模块组织架构管理示意图如图3所示。

　　(2)应用效果

　　为进一步验证协同管理模块的实际应用效果，对平台投入使用前后的协同效率进行统计分析。结果表明，平台通过统一数据接口、权限矩阵管理及业务协同机制，有效降低了信息传递误差与重复沟通频率，提高了项目组织协同效率，平台协同管理应用效果统计结果如表1所示：

　　表1 协同管理应用效果统计表
 

指标名称	应用前	应用后	提升效果
文件平均流转时间	2.8天	1.9天	提升32%
协同审批平均耗时	3.6天	1.6天	提升56%
问题反馈响应时间	27h	10h	提升63%

　　3.2.2BIM驾驶舱

　　(1)功能介绍

　　BIM驾驶舱汇聚了各类BIM模型，如道路、桥涵、建筑、环境数据模型等，共同构成工程全专业三维模型。在此基础上，融合多源物联网设备采集数据与各类工程管理信息，全面展示项目整体建设过程中涉及的多种汇总指标，覆盖质量管控、进度跟踪、安全监测、计量管理等多个业务场景及其不同维度的统计结果，为工程调度与指挥决策提供科学依据，驾驶舱示意图如图4所示。

　　(2)应用效果

　　BIM驾驶舱通过融合BIM模型、物联网设备及工程管理数据，实现了工程现场数字化集中展示。相比传统人工统计模式，平台在数据汇总效率、现场监管覆盖率以及管理决策及时性方面均得到显著提升，BIM驾驶舱应用效果统计结果如表2所示：

　　表2 BIM驾驶舱应用效果统计表
 

指标名称	应用前	应用后	提升效果
数据汇总耗时	5h	2.7h	提升45%
管理决策响应时间	11h	2.1h	提升81%
现场监管覆盖率	58%	87%	提升50%

　　3.2.3进度管理

　　(1)功能介绍

　　进度管理涵盖每日进度报表、形象进度计划统计、进度对比分析及可视化展示等功能，以“编制-审核-执行-分析-调整”的全闭环管控为核心，实现工程进度精细化管理。系统支持导入Project、Excel格式的年、月、周进度计划，结合BIM+GIS技术实现施工进度立体化、可视化呈现。在施工初期，人员、机械等方面的不确定因素容易引发进度失控。依托平台的进度监测与预警功能，管理人员能够及时发现施工进度滞后的原因，并据此制定针对性的施工调整方案。该模块结合BIM技术实现施工进度的三维可视化展示，通过工序报验数据对模型进行颜色标识，直观反映各施工区域的完成情况，从而提升工程进度管理的可视化与精细化水平，相关进度管理功能组件如图5至图7所示。

　　(2)应用效果

　　通过平台进度预警与三维可视化管理功能，实现了施工进度动态纠偏。相比传统二维计划管理模式，平台能够更加直观地反映实际施工状态，提高项目整体进度管控能力，进度管理应用效果统计结果如表3所示：

　　表3 进度管理应用效果统计表
 

指标名称	应用前	应用后	提升效果
计划执行匹配度	56%	89%	提升59%
滞后问题平均发现时间	4.6天	2天	提升57%
周计划完成率	71%	89%	提升18%
施工协调效率	68%	90%	提升22%

　　3.2.4质量管理

　　(1)功能介绍

　　质量管理模块基于EBS与WBS分解，实现分项工程与BIM模型的自动关联。能够支持分项工程与BIM 模型形成一对多、一对一或多对一的映射关系，施工单位上传质量检查资料并发起线上审批，从而建立质检资料与工程构件之间的双向追溯能力。该平台功能模块还构建了隐患闭环处理机制，可按照问题类型、区域、负责单位等多种维度，自动生成质量分析报表，并以构件级精细化管理替代传统粗放模式，依托标准库自动监督验收，资料缺失即判定不合格。管理人员通过质量看板掌握项目状况、快速检索资料，现场人员借助移动端标准化报验，减少人为滞后与差错，平台全程留痕也让质量责任清晰可查，质量管理界面如图8-9所示。

　　(2)应用效果

　　质量管理模块通过BIM构件与质量资料关联，实现了工程质量问题全过程闭环管理。平台应用后，质量问题整改效率及资料完整性均得到明显提升，质量管理应用效果统计结果如表4所示：

　　表4 质量管理应用效果统计表
 

指标名称	应用前	应用后	提升效果
质量问题整改周期	5.3天	3.5天	缩短34%
资料缺失率	11.5%	5.5%	降低52%
工序一次验收合格率	93%	97%	提升4.3%
问题追溯效率	63%	90%	提升43%

　　3.2.5计量管理

　　(1)功能介绍

　　该平台的计量管理模块依托BIM技术构建，将质检资料、工程量清单、工序验收记录及现场影像资料等信息与对应的BIM模型进行关联，为各工程构件建立完整的全过程追溯档案。系统根据预设的计量触发条件，并结合资料提交情况，自动判断是否具备计量条件;对于符合要求的构件，可自动生成中间计量数据，并同步匹配相关证明文件。计量结果能够按照统一模板自动输出电子报表，支持监理、审计及建设单位在线协同审批，同时实现电子签章与全过程操作留痕，从而有效减少超量计量、重复计量以及提前计量等问题的发生。该模块从多维度实现应用优化：效率上，借助自动化触发与批量处理，中间计量生成效率提升30%，并减少25%人工操作环节;数据层面，构建BIM构件与多类工程数据动态关联网络，通过多源数据融合校验与权限控制保障数据统一合规，线上计量支付流程如图10-11所示。

　　(2)应用效果

　　基于BIM构件关联与自动计量触发机制，平台有效提升了计量业务自动化水平，减少了传统人工核算误差，提高了工程计量管理的规范性与准确性，计量管理应用效果统计结果如表5所示：

　　表5 计量管理应用效果统计表
 

指标名称	应用前	应用后	提升效果
中间计量平均耗时	6.5天	3.5天	缩短46%
计量数据错误率	2.1%	0.1%	降低95%
计量审批周期	15天	5天	提升67%

　　3.2.6AL视频监控

　　(1)功能介绍

　　在施工现场部署视频AL监控设备，形成覆盖全场的可视化感知网络。项目管理办公室及项目部可通过监控大屏实时查看各监控点位的分布情况及现场画面，实现对施工现场安全管理措施落实情况的动态监管。系统具备视频实时预览、图像存储、录像回放、AI智能识别以及异常告警推送等功能，可及时发现现场异常情况，提高施工安全管理的智能化与信息化水平。其中，AI识别能够精准检测安全帽佩戴、反光衣穿着、烟雾及明火等隐患与违规情形，具体如图12所示。

　　(2)应用效果

　　AI视频监控系统基于智能识别算法，对施工现场违规行为进行实时监测与自动预警。相比传统人工巡检模式，系统在隐患发现效率与安全监管覆盖范围方面具有明显优势，AL视频管理应用效果统计结果如表6所示：

　　表6 AL视频管理应用效果统计表
 

指标名称	应用前	应用后	提升效果
安全巡检人工投入	11.5%	5.5%	降低52%
安全监管覆盖范围	86%	97%	提升13%
安全事故发生率	1.5%	0.1%	提升93%

　　4结语

　　本文围绕公路工程数字化管理需求，以徐州区域高速公路项目为实践载体，完成了基于BIM+GIS的信息化管理平台的研发与应用，系统解决了传统公路工程管理中协同不畅、数据分散、管控粗放等突出问题。平台通过科学的“两纵四横”总体架构设计，融合微服务、IoT数据接入、AI视频识别等关键技术，实现了工程全生命周期数据的整合与高效利用，其协同管理、进度管控、质量追溯、智能计量等核心功能，经实践验证可显著提升项目管理效率与管控精度，有效降低管理成本与争议风险。

　　该平台的成功应用，不仅为徐州区域高速公路项目提供了高效的数字化管理解决方案，也为同类公路工程的智能化转型提供了可复制、可推广的实践经验，助力推动公路建设管理领域向数字化、精细化、协同化方向发展。未来，可进一步深化AI技术与平台的深度融合，拓展多项目协同管理功能，优化数据挖掘与分析能力，持续完善平台性能，使其更好地适配现代化综合交通体系建设的多元需求，为公路工程高质量发展注入更强的数字化动力。

　　参考文献

　　[1]王巍.高速公路信息化与智能化管理[J].中国科技期刊数据库 工业A, 2024(002):000.

　　[2]张业,张震,袁玉卿.BIM在高速公路全生命周期中的应用[J].公路, 2025, 70(4):285-292.

　　[3]刘鑫.基于BIM技术的高速公路施工管理研究[J].科技创新与应用, 2025(8).

　　[4]瞿家繁.基于微服务架构的高速公路监控管理系统设计[J].中国交通信息化, 2020(6):3.DOI:10.13439/j.cnki.itsc.2020.06.008.

　　[5]吴桂胜,陈汛,岑超宏,等.全过程工程咨询数字化管理需求分析及应用[J].土木建筑工程信息技术, 2025, 17(3):69-73.[5]蔡加强,姚阿娜.数字化建造项目中BIM技术的实施策略及面临的挑战[J].四川水泥, 2024(4):29-31.

　　[6]赵文丁,陈荣序,宋朝.基于BIM的建管养一体化平台应用研究[J].价值工程, 2025(18).DOI:10.3969/j.issn.1006-4311.2025.18.049.