赵建虎 尹左民
德州市公路工程总公司 山东省德州市 253000
摘要：公路工程设计BIM系统则较好地解决了BIM设计软件的弊端，为高速公路BIM正向设计提供了较好的技术支撑。该系统针对公路设计全周期，基于BIM和互联网等技术提供一整套全流程、全专业的数字化、信息化、智能化的公路工程设计与管理的集成式解决方案。本文对公路工程BIM技术发展路径进行分析，以供参考。
关键词：公路工程；BIM技术；发展
引言
随着国民经济的快速发展，“互联网+”的概念正式提出后便迅速发酵。各行各业都试图利用互联网思维来促进行业发展，公路工程行业也不例外。然而随着BIM技术的不断发展及公路工程的不断深化，两种技术单纯地相结合已经无法满足公路工程的发展需要，多技术相结合的理念逐步发展。在这样的背景下，BIM+GIS技术的理念便应运而生。
1 BIM技术
建筑信息模型是指通过构建建筑物的三维模型，并将相关信息数据内嵌入模型中来实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。它不是数字信息的简单集成，而是数字信息的一种应用，可以用于设计、构造和管理的数字方法。BIM技术是一种基于三维数字技术的工程数据模型，它集成了建设项目的各种相关信息，是工程项目设施的物理和功能特征的数字表达。它可以完整描述工程对象，并在工程生命周期不同阶段管理资源，并提供自动计算、查询、组合和拆分的实时工程数据，工程项目的所有参与者均可使用。BIM技术具有单一的工程数据源，支持工程生命周期内的信息创建管理及全局数据共享等功能。
2公路工程特征与设计阶段BIM应用需求
总的来说，道路建设项目规模很大，包括大量不规则的数字地质和地形模型，这些模型考虑到了复杂的环境因素，例如道路沿线的气候、水文、地质和地形，从而增加了额外信息的数量。与其他建筑项目相比，道路工程设计存在显着差异。BIM技术为道路设计阶段的所有参与者提供了模拟和分析工具，再加上道路工程的专业特性，使得BIM技术在设计阶段变得更加必要。(1)三维检查二维设计，提高设计精度。在道路工程设计中，反向工程主要用于:首先打印，然后成型；二维工程图设计通常会由于不可避免的人为因素而产生大量错误和遗漏，从而导致设计变更和成本增加，以及错误和缺陷的检查。(2)快速估算技术计算，优化资源配置。根据不同的施工情况和道路工程质量要求，投资从几亿元到几十亿元不等，施工过程涉及大量土地，如何保持挖方与填方平衡，合理的土地规划是阶段要考虑的因素 BIM技术有助于有效避免传统测量方法产生的错误、根据设计方案的要求快速对设计过程中的工作量进行预算、为预算工程材料分配资源以及控制施工成本。 (3)3D视觉呈现，降低通信成本。三维可视化可以有效地弥合项目参与者之间的沟通差距，因为对传统建筑设计的理解存在差异，从不同角度理解设计意图，并提高科学和决策效率。(4)提供多专业数字结果，确保数据在整个应用程序生命周期中的安全性。道路工程设计结果通过三维设计信息模型传递和传递到运行和运营阶段，从而在整个设计周期中实现信息协同，并促进道路工程向BIM应用的发展。
3公路工程BIM技术发展路径研究
3.1起步阶段
设计院内部相继成立BIM中心或组建BIM团队，负责相关BIM课题的研发与工程实践。但由于此阶段公路工程行业内的质量控制仍以传统设计规范为主，而且设计成果的交付形式以设计文件为主，只有部分示范工程要求提交数字化成果，实现公路BIM模型的数字化交付。综上所述，本阶段公路工程设计行业总体呈现二维设计与三维设计并存、二维设计为主的显著特点。公路BIM模型在设计阶段更多的是起辅助设计作用，设计单位充分利用BIM模型的可视化优势，在项目前期阶段促进工程各参与方理解设计方案，提高总体设计质量，减少施工图设计阶段出现大的设计方案变更，有效控制设计周期。
3.2高速发展阶段
本阶段公路行业内各省级公路勘察设计院均具备了一定的三维设计生产力，有技术储备的大型设计单位开始在部分工程项目中探索实现正向设计，有更多的辅助工具帮助设计人员实现基于三维模型生成二维的设计图纸。各单位的BIM中心逐步由科研单位向管理单位转型，开始制定企业级标准，管控三维设计的工作流程和质量。公路BIM模型的数字化交付平台较为成熟，市场内会形成2-3家成熟的平台类产品，大型公路工程项目的建设单位在设计招标阶段，会明确要求设计单位实现实物工程和数字工程的双产品交付。公路BIM模型基本实现了从设计阶段向施工阶段交付，有效避免了施工阶段重新翻模的现象，减少了大量重复劳动和社会资源的浪费。
3.3成熟阶段
通过十多年的信息技术发展和进步，公路工程信息化的水平得到了高速发展。公路行业内各大中型设计企业均具备正向设计能力，二维设计图纸在工程设计行业已消失殆尽。各单位的BIM中心已完成历史使命，逐渐退出历史舞台。设计院内部均已建设完备的基于三维正向设计的QHSE管理体系。公路BIM模型的数字化交付平台成熟规范，中国数字化高速公路网已搭建完成并初具规模。大型公路工程项目在招投标阶段，对数字化工程建设均已提出明确的要求，设计单位在设计阶段要进行全生命期的规划，充分考虑运维阶段的信息需求，国内的大型公路设计单位，均已构建完备的企业级公路工程构件库，形成企业核心竞争力。
4 BIM正向设计
4.1利用BIM＋GIS技术建立地形模型
首先，使用卫星遥感技术（RS）与地理信息技术（GIS）对设计路线两侧5km区域的地形进行三维建模，并在三维的地形曲面上辅助以卫星影像（DOM）；其次，在大场景地形曲面内部设计路线两侧330m范围内，使用先进的Lidar机载激光雷达测量技术，沿拟定线位两侧各500m范围采集地面散点坐标、高程数据，以此保证在公路设计时的局部设计精度。
4.2利用BIM技术进行高填深挖路段设计
将总体信息导入路基系统，对路基边坡、防护及排水进行参数化设计，实时更新参数化BIM模型，便于设计人员查看与对比。对支挡进行参数化设计，相较于二维图纸能更直观地表达设计意图。
4.3自动生成二维图纸
利用公路BIM设计系统可以一键自动生成dwg格式及对应的pdf版图纸并成册，图纸包括工程可行、初步设计、施工图等各个阶段的图纸。一键出图前，需先进行图纸设置和图册设置，其中图纸设置可完成出图风格和出图比例设置工作，图册设置是通过图册编辑，完成图纸名称、文件名称、图号等信息的统一管理。在完成通用图纸设置及图册设置后，即可进行图纸的一键出图。图纸一键出图既可以实现所有图册的一次性集中出图，也可实现某条线路的单册图纸出图。
结束语
我国BIM技术起步相对较晚且发展速度较为缓慢，目前在公路设计方面，仍然以传统设计为主。本文通过BIM技术和互联网等技术提供了一整套全流程、全专业的数字化、信息化、智能化的公路工程设计与管理的集成式解决方案，从而使我国的BIM技术迈向了更成熟的阶段。
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