可视化工程建设管理

Visual management of civil engineering

（可视化工程建设管理）

【摘 要】

本文提出一种新的工程建设管理模式：可视化工程建设管理，并对该模式下的工程建设管理做出相应的定义、并就该类工程建设管理的基本特征、基本工作流程、典型应用形式、以及相关的支持技术，和该技术目前的发展状况和发展前景等作出相应的阐述。

【关键词】

0 引言：

对工程项目建设的可视化要求，自古就有,例如，北宋李诫在《营造法式》中绘制大量工程图样, 书中所谓的地盘图、正样图、侧样图,也既现在的建筑的平面、立面、剖面图，这些其实质可理解为古代人类对工程建设可视化的一种最初的需求。实际上，只要技术经济上可能，对工程项目建设的可视化要求是往往最迫切的，由于建设项目的固有的单一性，不可重复，不可逆转性等特点，项目的决策者只要有可能，都希望在项目实施前，看到项目是如何建成的，建成后又是什么样的，是否符合自己的要求，以便作出最恰当的决策。在计算机技术出来前，人们是通过手工绘制效果图，透视图等，表现将要建成的建筑物。到现代，随着计算机技术，特别是计算机图象技术的飞速发展，实现建设项目的可视化更加容易，表现方式越来越多，因而对建设项目的可视化要求也越来越高，越来越多。

但由于对现代技术发展迅速程度认识的局限性，以及观念的限制，目前对可视化技术在工程建设管理中起到作用的认识程度和实际应用范围基本上都是片面和局部的，一般的着重点在于解决个别独立问题，如在建筑方案竞赛中，做一个效果图，目的争取方案中标；在一个吊装施工或钢架拼装施工中，电脑模拟一个吊装或拼装方案，目的是论证该方案的可行性等等，虽然上叙的这些实例具有局限性，但这些都充分说明可视化工程建设管理作为一种管理理念已经在工程建设管理的局部开始萌芽。而本文的目的是将可视化工程建设管理作为一种工程建设方面的管理理念整体提出来，并作相应的阐述。

1 可视化工程建设管理的定义

简单的讲，可视化工程建设管理就是在工程建设周期内，将管理对象数据化后，采用一定形式存储，并通过使用这些数据形成相应的可视化形态来进行工程建设管理。

其中，工程建设周期在不同的工程管理系统中,其周期定义是不一致的，例如对于建设项目而言，指的是项目生命周期。而对施工企业而言，其周期是施工企业生命周期。而城市工程建设管理则是城市生命周期。

定义中的管理对象包括建设过程，建设投入物，产出物等。

定义中的管理对象具有以下特征，

一是均为可数据化的对象，例如，建筑物可以通过专业人员采用CAD建模，再加以光线，材质等以DWG或其他格式的数据形式存储，当然也可采用MAYA等其他工具将其数据化；施工过程可以通过录像设备摄录后，以AVI、MPEG、MPG、DAT等格式形式数据化；施工中机械产生的噪音可以通过数字录音设备直接记录为相应的数据。

二是同一须数据化对象在被数据化时采用的方法不是唯一的，例如，施工过程可以是现场录像，也可采用模拟形成；施工中机械产生的噪音可以通过现场数字录音记录，也可采用同类施工机械已经有的录音数字化。

三是对象数据化时与对象是否在现实中已经存在或已经发生是无关的，例如，施工中梁的吊装过程并未发生，但可以通过模拟来形成。再如，建筑物并未实际建设完成，但建筑物基本数据已经形成，并可据此形成虚拟的建筑物的效果图等。施工现场某时间段的施工并未到来，但其产生的噪音可以通过该施工段需要的所有施工机械产生的噪音来合成施工现场的噪音数据。

对象数据化主要有两种方式，第一种方式是虚拟现实，使用根据已经有的条件，按要求，依据一定的规律推导得出的数据，将对象数据化，主要是适用于那些数据化时还未出现，未存在、未发生的对象，在数据化时采用。这一类对象由于是虚拟的现实，实际上可能不会发生，或不会如此发生，因此会随边界条件动态变化。第二种方式是现实虚拟，根据已经存在的实际物体，正发生的过程等通过量测摄等手段记录得来的数据，将对象数据化，这些数据是不可变的。适用于数据化时已经存在的，正发生的对象。

数据存储形式指两方面，一方面是指存储用的数据结构，如文档文件通常采用word文件格式，图形采用dwg格式，影像采用MPEG/MPG/DAT格式，声音采用mp3格式等等，这些主要随软件不同而不同，通常要求是通用性，交互性好，易传输。另一方面是数据存储位置，在一个管理系统中，通常数据存储采用集中存储，各局部易地多个备份。

使用数据包括直接使用数据，和加工数据后使用等，例如，要看见现场实际生产情况，可通过直接播发远程监控系统采集来的现场数据来观看。就是直接使用数据。而施工单位根据设计方提供的数据，再结合自己生产要素性能等数据，模拟施工过程片段则属于加工使用数据。而施工单位将模拟施工片段以DVD或其他可视化格式存储，并交建设单位观看申查，则建设单位变为直接使用数据了。

形成的可视化形态是指基于视觉的仿真，可被直接观察到，并能依据观察到的结果作出判断或指导下一步实际动作，这些可视化形态包括录像，实时影像，过程模拟影像、照片，各类图表，文字等等。

定义中的工程建设管理包括两方面的管理及其相互转化，一方面是对实际工程建设的管理，另一个是对数据化后形成的可视化工程建设进行的虚拟管理。虚拟管理的可视化工程建设边际条件和实际工程建设一致，可视化工程建设过程是可再现的，且在实际工程建设实施前，其过程不是唯一的，各过程可以比选，比选的结果可运用于实际工程建设，而实际工程建设实施后，又成为可视工程建设的边际条件。两种管理交替进行，相互验证补充。

2 可视化工程建设管理的最基本特征

可视化工程建设管理的的最基本特征在两个可视，第一个可视是指项目实施前的全面预可视，第二个可视是指项目实施中的实时可视。

第一个可视实际是指在项目本阶段实施前，各种关于本阶段的实施方案，实施后的结构，产成品已经通过各种技术手段，在虚拟的建设管理中通过可视化管理已经完成，或者结果已经可视。在这里，要指出的是，当然，在目前的一些项目管理中，在实际项目实施前，也可看到部分实施后的结果和过程，但这些都是片面的、局部的，而不是全面的。全面的预可视，通常包含两个方面，一方面指整个工程建设全过程的虚拟可视，例如，对于某高层建筑，依据施工组织设计，在某个具体时间，其主体土建建设到哪层，其空间高度是不同的，当然其效果是不同的，外表装修到某层，其效果也是不一样的，因此每一时间点，其可视形态是不同的,全面的可视就是在其建设的每一时间点，都有对应的可视形态，在虚拟管理系统中，其可视形态是时间的函数。另一方面是指建设的主要、关键或是对周围环境影响重大的工序、工艺，要实现虚拟可视，并且是多方案比选后的虚拟可视。

第二个可视实际是指项目实施中，各个正实施的工作面的实际情况，或者已经完成的施工成果现正表现的状况，这个可视主要通过现场监控技术来收集到的影像结构数据来实现，也就是建设项目范围内实施的全面的施工现场监控，这个可视包括为项目建设生产主要设备、半成品基地的监控。

以上所述的最基本特征，也是区分传统的工程建设管理和可视化工程建设管理的最根本的区别点。凡是能实现这两个可视化管理，也就本文提出的可视化工程建设管理，否则则不是。