利用3D数字化设计数据进行公路建设-案例研究-09数字交付的质量控制
2018-05-15   点击:

【摘要】3D数据输入与计划不符,且没有合适的LOD。原始的地面测量数据不再准确地反映出作为设计基础的地面条件。缺乏对数据进行良好管理的流程和基础设施。其后果是重复审查数字数据,在施工后重新收集原始地面数据,重新创建数字设计数据,并小心管理不兼容的专有系统之间的数据交换。专有系统之间的数据交换将是一个持久的挑战,直到数据模式差距已经关闭,软件供应商 . . .

数字化交付引入了强大的3D数据质量控制实践的新需求。在所研究的项目中遇到的最繁琐的过程之一是3D数据质量管理。案例研究遇到的许多问题来自以下几点:

---3D数据输入与计划不符,且没有合适的LOD。
---原始的地面测量数据不再准确地反映出作为设计基础的地面条件。
---缺乏对数据进行良好管理的流程和基础设施。
其后果是重复审查数字数据,在施工后重新收集原始地面数据,重新创建数字设计数据,并小心管理不兼容的专有系统之间的数据交换。

专有系统之间的数据交换将是一个持久的挑战,直到数据模式差距已经关闭,软件供应商以统一的方式实施更新的数据模式。有两个选择来解决这个挑战。首先是制定详细的程序来支持施工人员管理过程。其次是避免完全使用建筑伙伴进行数据交换来共享一组共同的3D数据,称为记录模型。(8)对记录模型方法的共同关注包括以下内容:

---3D数据可能会改变,无论是合法还是非法。
---3D数据不反映合同文件中传达的设计意图。
---使用由承包商创建或管理的3D数据时,业主代表未提供独立审核。
解决这些问题的一种方法是让设计人员对施工中使用的数据进行认证,并将3D数据合并到规范中工作控制部分中定义的合同文件中。(38)这使得设计者可以更好地控制工作的结构,但是消除了施工验船师验证设计符合现场地面条件的步骤。图103显示了这种预构建质量控制如何适用于传统和数字交付工作流程。
 

该图显示了比较传统和数字交付流程的流程图。 在传统中,验船师进行测绘,设计师进行设计,施工验船师进行放样,承包商进行施工,检查员进行验证。 对于数字交付,这些步骤是相同的??,除了施工验船师而不是放样将对施工中使用的3D数据执行质量控制。
图103:流程图。传统和数字交付流程的比较。

所有交付阶段都有内部质量管理流程,这些流程依赖于从前一阶段接收质量信息。准备施工布置是在设备动员之前发现和解决潜在问题的最后机会,并且问题的成本和进度影响会升级。无论布局是使用传统的放样过程还是使用通过AMG实时访问的3D数据来执行,该过程基本上都是相同的:首先验证控制; 其次,验证原始地面; 第三,确保设计意图在合同条款下是可以构建的。这包括物理特征(如斜坡,曲线长度和位置)以及材料和其他数量。

数字交付对测量员,设计师,施工测量员和承包商的影响相对较小,他们都以新的方式使用他们熟悉的工具和数据。但是,实时验证对检查员来说是一个重大变化。3D数据和现场勘测设备不是传统的检测工具。而且,现场勘察方法对检查员来说是新的。鉴于检查通常不涉及专业调查员,因此有必要提供监督以确保正确使用工具来捕获有意义的数据。安全性和效率优势以及收集更多易耗,透明,准确和可重复测量的机会使实时验证值得支持。

预防质量控制

施工前质量控制首先需要审查调查数据,以确定与控制准确性和原始地面数据有关的风险的概率和严重程度。下一步是检查3D数据的完整性和LOD。

调查数据
案例研究表明,调查数据是原始设计数据的可用性和建设问题根源的重要因素。I-35无粘结混凝土覆盖层和南方高速公路项目在动员后收集了原始的地面调查数据。这意味着AMG的数据是在施工过程中创建的。犹他州和弗吉尼亚州的项目都与原始调查数据有关。在犹他州,根源不够准确,地形数据收集不够精确。在弗吉尼亚州,由于缺乏元数据,无法解释这些问题。弗吉尼亚项目遭受了三周的停止工作条件,而犹他州项目并未因为承包商致力于寻找解决方案开始工作而被推迟。

这些经验对实施质量控制流程以识别,管理或避免影响施工质量,物料数量和进度计划的潜在问题的机会具有指导意义。对于承包商和业主代表合作伙伴使用相同数据的情况,他们在施工期间能够非常快速地修改,审阅和接受新的数字化设计数据。

控制和原始地面验证应该在最终计划之前还是在出租之后进行是有争议的。一方面,如果设计师在最终设计之前就对任何必要的更改作出反应并生成输出结果,则更容易。另一方面,该过程是承包商的施工前风险识别和管理的重要组成部分,特别是当设计不在地面坐标中时。如果承包商承担原始地面验证的全部责任,那么在不引起延误的情况下采取纠正措施可能为时已晚,或者可能会失去控制业主有利数量的机会。因此,可能最好是在承包商,设计师和驻地工程师参与的前期进行施工。

筛选和排序过程可以用来确定项目是否存在建设问题的高风险,或者风险事件是否会对项目产生重大影响。一旦理解了风险和影响,Designer可以采取适当的缓解措施。设计师应在收到原始地面测量数据后立即查看原始地面测量数据,并在完成最终设计之前重新访问数据,以便在设计过程中收集并融合其他数据。

元数据
原始地面调查数据附带的元数据描述了为项目坐标赋予意义的过程,方法和空间参考信息。在没有元数据的情况下,施工验船师可能能够使用项目控制表和所在控制器成功构建项目。但是,如果移动或不可恢复的控件存在任何问题,则需要元数据能够重新建立控件。图104说明了确定项目控制是否存在高风险的过程。
 

这个图形包含了一个流程图,用于确定项目控制风险的过程。 它从接收映射开始。 如果没有收到完整的元数据,则标记高风险。 如果是,则审查控制元数据和叙述报告以确定控制精度是否合适。 否则,高风险被标记。 如果是这样,地形调查将进行审查并结转。
图104:流程图。元数据风险识别。

设计只能和现有的数据一样好。主要控制形成地形图的基础。因此,控制精度必须适合施工活动,以在原始地面测量中实现必要的网络准确性。随机错误从主要控制到次要控制积累到地形数据收集。水平和垂直基准分别建立。对于垂直控制,一致的局部精度比网络精度更重要。垂直控制可以使用建立基准的单个基准关闭的数字电平回路进行设置。在基准测试中,关闭错误比网络准确性更重要。

元数据对于能够将施工数据投影到其他空间投影上也很重要,例如将信息合并到全州数据库(例如3D公用事业数据库或其他地理空间资产管理系统)中。

地形网络精度
地形精度将影响与硬表面或固定特征和材料数量的搭接。对于混凝土覆盖层或CTAB等部分深度施工,或者必须与现有道路等固定特征(要么设置路缘或增加车道)相结合的施工,需要非常高的网络精度才能使设计具有意义。然而,对高地形精度的需求并不一定是统一的。混凝土覆盖层和CTAB施工需要高度的网络精度来赋予材料数量的含义。车道加宽和路边改造只需要在设计与现有特征相关的位置具有高网络精度。

地形调查通常将采集的数据与各种工具和方法融合在一起。应该在叙述报告中提供地形调查的起源,使设计师能够验证是否达到了适当的网络准确性。对于新建筑,地形精度只会影响土方和坡度限制,因此精度较低是可以接受的。对于拓宽和部分深度施工而言,设计师需要了解地形测量的局限性,以便他们能够管理不确定性,或者在必要的情况下,在困难的联系中请求补充测量。

衡量地形调查数据收集的年龄与网站环境的动态变化很重要。地形调查可能非常精确,但如果条件发生了变化,它将会过时。图105显示了识别地形测量不够准确的风险的工作流程。
 

此图包含确定地形测量不够准确的风险所涉及的工作流程的流程图。 它从审查地形调查叙述报告开始,以确定调查起源是否清楚。 否则,它被标记为高风险。 如果是,则确定在施工前是否收集数据超过3年。 如果是,数据被标记为高风险。 如果不是,则确定数据是否是数据融合的结果。 如果否,则审查全局准确性。 如果是,则检查是否按特征区分准确性。 如果否,则被标记为高风险。 如果是,则对项目特征进行审查。
图105:流程图。地形测量的风险识别。

地形测量精度的问题通常会产生很大的影响,如下所示:

---当设计不能绑在地上时延迟。
---需要从网站导入或导出材料时,成本超支。
---几何改进的次优方法导致材料体积更大或几何校正更少。
图106显示了一个评估地形测量精度不足的影响的工作流程。需要注意的是,更精确的数据收集方法要么收集数据(如RTS)要么处理它(如静态激光雷达)的成本要高得多。确定何时收集数据以及在收集数据之前需要花费多少设计才是风险管理问题。幸运的是,现代参数化建模工具意味着设计可以快速更新以响应新的地形数据。
 

该图包含一个流程图,描述了用于预测地形测量精度不足可能存在的影响的工作流程。 它从审查施工活动开始。 如果全面建设,则应审查进度风险。 如果没有全深度施工,有几何改进,这是沥青摊铺,而且在城市设置,那么它应该被标记为高影响数据。 如果没有全深度施工,有几何改进,这是沥青摊铺,并且不在城市环境中,那么影响可能很小。 如果没有完全的深度施工,没有几何改进,也没有具体铺路,那么应该审查进度风险。 如果没有全深度构造,则没有几何改进, 
图106:流程图。地形测量影响评估。

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