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BIM在公路勘察设计中的应用研究

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：贾万万

[导读] 摘要：当前我国公路工程的建设及实践证明能够有效带动当地社会经济的发展，提高区域资源整合能力，而公路工程跨越的地区，范围广，不同地区的自然环境特点，会影响到最终设计方案，所以在进行公路工程建设初期需要进行时间很长的实地勘察工作，以确保能得到当地的实际数据，并将这些数据落实反映到设计中。

        湖北广交工程勘察设计有限公司湖北武汉 430056
        摘要：当前我国公路工程的建设及实践证明能够有效带动当地社会经济的发展，提高区域资源整合能力，而公路工程跨越的地区，范围广，不同地区的自然环境特点，会影响到最终设计方案，所以在进行公路工程建设初期需要进行时间很长的实地勘察工作，以确保能得到当地的实际数据，并将这些数据落实反映到设计中。经过数10年的发展，尤其是在进入新时期以来，工作效率成为了决定同行企业之间竞争的一个重要环节。随着行业发展，企业越来越看重新技术在改变原有工作模式上发挥的效果，在公路勘察设计过程中引入BIM技术，可以提高整个设计的信息化智能化，并且保障最终完成的准确性，在公路工程建设行业已经有了多次使用的经验，未来也会是公路工程勘察设计工作的重要参与方。
        关键词：BIM；公路勘察设计；应用
        引言
        为了使得公路勘察设计成果可读性更强，采用现代化的建筑信息模型技术（BIM技术）十分有必要的。BIM技术是一种新的工程建设理念，在建筑工程方面应用较多，但在公路勘察设计领域的应用才逐渐起步，且在实际应用中仍然存在很多的问题。比如缺乏公路勘察设计所需要的完整系统框架、缺乏适用于现场作业流程的落地解决方案等，这就使得BIM技术的数字化协同管理思想并未能够在公路勘察设计充分体现出来。近年来，国内相关学者针对BIM技术在公路勘察设计的应用提出了部分解决方案，但是这些方案仅仅处于构思阶段，并未能产生实际的效益。因此，研究BIM理念在提升公路勘察设计质量方面的应用具有十分重大的意义。
        1公路勘察设计及BIM技术特点
        勘察设计是公路地质信息管理的一项重要环节。当前，在公路勘察设计过程中，主要通过CAD二维模型建构地质信息，该方式形式单一、可视化表现较差。将BIM技术应用在公路勘察设计中，可以储存和处理现场勘察数据，实现公路勘察结果的可视化。具体优势表现在以下几方面：
        （1）可视化。BIM技术在公路勘察中的应用，可以实现公路构件的可视化，也可以实现整个公路勘察过程的可视化。应用BIM技术形成的效果图生成报表，可以为公路勘察设计人员互动沟通、科学决策提供重要依据，而此过程也可以实现可视化。
        （2）可协调性。在公路建设过程中，如果各专业设计师沟通不充分，可能会引发各专业之间的冲突，对公路建设产生不利影响。BIM技术具有可协调性特点，可以协调各专业之间的工作，避免专业之间出现碰撞问题。
        （3）可模拟性。BIM具有可模拟性，可以根据施工组织设计，模拟现实中的建筑物。因此，可以利用这一特点，模拟公路工程中的建筑物以及周围环境，以便科学、合理地制订公路工程施工方案。
        （4）优化性。通过构建BIM模型，可以获得公路规划、物理以及几何等公路勘察指标，可以利用BIM的各种优化工具，结合公路勘察指标，对公路工程复杂问题进行优化。
        （5）可出图。在公路勘察设计过程中，利用BIM技术能够完成可视化展示、模拟、协调以及优化，还能够进行碰撞检查以及修改设计，形成碰撞检查报告以及修改方案。
        2公路BIM三维模型建模分析
        当前公路工程勘察设计项目主要分为新建公路和改扩建公路。勘测对象一般是当地的实际地形和改扩建工程中既有桥梁隧道道路的构造物数据信息。虽然在当前技术限制下想要建立一个满足后期BIM应用全部需求的三维模型较为困难，但是从业人员仍然可以分级建模的方式来完成各施工过程间的模型使用需求，尽可能减少重复建模的情况，保证模型信息能够延续使用，减少在建模过程中需要投入的时间避免由于频繁变更而导致模型信息前后冲突的情况出现。

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公路BIM模型主要是源于测量人员和设计人员的实地勘测即公路三维模型库中的相应信息，利用现有的勘测技术和计算机CAD技术，建立公路走廊带的三维模型。而关于地形信息的采集，当前可以使用的方式很多，例如，高分辨率的卫星测量、航空摄影测量、三维激光测量，都能够高效进行相应的数据采集和整理任务，大幅度缩减了信息采集所需要投入的时间。除此之外，对于低空对地测量，目前设计人员也可以采用直升机、无人机等方式进行。在实际的设计过程中，设计人员往往会将多种信息采集方式相结合，对不同地区不同数据特点的信息分类进行采集，选择最适合的采集方式，完成信息获取最大程度地还原公路所处地区的实际自然参数，确保建模准确。
        3BIM在公路勘察设计中的应用
        3.1概况概况
        某公路改建工程线路全长191 km，其沿线存在互通17座，该路段不仅交通流量比较大，而且其路况也比较复杂，同时在改建过程中需要采取横向分期以及纵向分段方式来进行施工建设，对公路的勘察设计技术提出了很高的要求，因此决定利用三维激光技术来进行勘察测量并通过BIM模型的构建，为该公路勘察设计提供技术支撑。
        3.2实践应用
        该公路在勘察设计工作中采取了机载三维激光测量技术来采集数据的采集测量，全面准确了获取该公路地表的三维数据，且将数据精度严格控制在勘察设计标准允许的范围内。同时根据不同路段的情况，也适当结合车载设备进行三维激光测量，从而为构建BIM模型提供了更加准确的道路基础设施以及相关构造物的数据信息。在本次勘察设计工作中采用统一平面坐标系来对所有的DOM以及点云数据进行处理，同时将国家1985高程基准作为激光点云高程坐标。在经过正射影像以及对地表高密度点云数据的处理分析后，可以根据所采集的DOM以及点云数据按照不同比例尺要求来进行DEM多级分辨率模型的构建，从而为公路工程的线路选择以及不同设计方案的对比分析提供数据基础。同时原公路工程的路面以及相关桥梁的点云模型也被涵盖在BIM精细模型中。设计人员可以在AutoCAD条件下共享彩色且分辨率为0.2 m的DOM模型和BIM三维模型，在模型中可以有效集成该类的设计数据。此外，还可以利用Bently平台导入所有比例尺条件下的DEN模型，并可立体化呈现相关数据。这样公路设计人员就可以在详细设计时根据不同的路线桩号来获取相关的地形以及原路面数据，并自动进行既有车道标线的提取，从而直接自动完成三维横断面地面线的生成工作，为横断面的设计提供了便利条件。而且以BIM精细模型为基础，并结合Bently平台和HighwayLas等设计软件，也可以十分便捷地完成该公路改建设计方案。BIM模型还为设计成果的展示以及共享提供平台基础，也可以直接在CAD软件中导入设计方案。
        结语
        综上所述，BIM在公路勘察设计中的应用，能够实现可视化以及协同化，为各专业设计人员提供全面、丰富、直观的信息数据，有利于各专业人员充分沟通，并作出科学、合理的决策，保证公路工程勘察工作的顺利进行，对促进我国公路勘察行业的发展具有重要意义。
        参考文献：
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