邓仁豪
抚州赣东公路设计院清远分院 511500
摘要：我国道路建设的发展速度和发展进程决定着我国运输行业的发展空间，还有我国人们的出行质量。新时期社会经济持续发展背景下，公路作为基础的交通运输通道，其对区域化经济发展有重要影响。而公路设计作为公路建设基本构成，国家对公路设计信息化需求逐渐增加，仅采用传统设计方式不能满足社会发展需求。BIM技术是数字信息化设计当中的重要手段，将其应用到道路工程设计中，可大大提高道路设计水平。
关键词：BIM；公路设计；应用
引言
我国道路建设自改革开放发展至今，其建设技术和建设规模已经遥遥领先其他发展中国家，为我国基础建设的不断完善贡献力量。在公路设计中，使用BIM技术可以对整个工程项目进行模拟分析，有效的消除设计缺陷问题，以保证后续施工可以顺利的进行。当前我国桥梁工程设计中应用BIM技术还处于初期阶段，应该加强研发和应用，从而可以提升整体技术水平。
1BIM技术
BIM是指建筑信息模型（BuildingInformationMolding），其理论基础主要来源于制造行业集CAD，CAM于一体的计算机集成制造系统CIMS（ComputerIntegratedManufacturingSystem）理念和基于产品数据管理的PDM与STEP标准的产品信息模型。BIM除了对工程对象进行3D几何信息和拓补关系的描述，还包括完整的工程信息描述，如结构类型、建筑材料等设计信息；成本质量、材料资源等施工信息；安全性能、材料耐久性能等维护信息；对象之间的逻辑关系信息等。在我们设计行业，BIM技术可实现三维建模、实现不同专业之间的信息共享、实现虚拟设计和智能设计、实现设计的碰撞检测、工程量自动统计甚至造价分析等。
2BIM在公路设计中的应用
2.1建立公路工程BIM模型
公路设计过程中，首先要根据工程的设计情况来建立BIM模型，其要达到数据精确度的要求，能够深入的了解施工环节的具体情况，可以使得公路工程项目的施工顺利进行。利用该模型掌握各个方面的信息，应用也更加的方便快捷。目前的公路工程BIM技术应用实践中，需要通过多种软件联合应用材料满足要求，但是这些软件的施工还不具备互通性，只能通过自身的软件来出施工图，不能满足设计和施工的实际工作需要。且各个结构部件都有自己的信息模型，利用BIM技术能够进行各个部件的参数化模型的建立和应用，使得工程项目施工可以顺利的进行。在公路工程设计中应用BIM技术建模之后，通过模型的计算分析，主要是针对局部模型计算和整体模型计算。在局部模型计算环节，可以充分的使用前期的建模成果来进行，从而可以更好的缩短工作的时间。在整体建模的过程中，可以将公路工程中的整体结构信息和相应的图形数据联合应用，但是还应该注意到桥梁工程所存在的特殊性，结合当前的计算能力，进行公路工程的进一步优化设计，然后可以确定公路的整体模型，使得公路的互联和数据传输得到有效的加强，使得模型数据计算效率得到，与能够满足公路工程的正常使用需要。
2.2BIM+GIS
公路工程的设计主要依赖施工区域的原始地形、地貌数据，而传统CAD二维图纸设计中，针对部分长线条带宽道路，往往需要测绘支持，开展实地测绘，费时费力，测试完成后还需要以大量测绘点支持，制作地形图，设计完成需要对应设计人员有较强的空间想象力和理解能力，稍有差池，设计效果就不理想。此外，公路工程设计若遭遇大规模拆迁征地，将会出现大量不可控因素。某城市某段公路立交段设计中，按照项目特性及建设要求，采取无人机倾斜摄影方式获取实地数据，控制主线带宽左右各300m幅度，局部的工点位置也保证500m的幅度。以五镜头倾斜相机，沿线路设置满足1∶2000的控制点位。
由于项目带状的特性影响，无人机采集到各项图片数据后，若直接采取空三分析建模，成功率较大，故采取重建大师软件计算数据，完成空三处理，构建出多角度的三维真实虚拟模型。该案例项目的施工复杂区域位于某互通立交，该立交和附近一高速相交汇，在枢纽区域以无人机摄影测量技术获取了高清的图像数据，简单处理后以GIS平台对当地状况以虚拟模型方式还原，再接国家84坐标系进一步控制模型误差，将最终的高度误差控制在“米”的级别，平面的误差控制在分米级别以内，实现数据的理想化精度处理，构建了实景模型。以无人机倾斜摄影测量可及时勘查现场地貌，为后续拆迁征地提供数据佐证，也可及时生成高清地貌数据，为其他设计工作提供有力依据。以BIM+GIS的技术应用，达到减少设计阶段的人工成本，也为后续的数字设计交付数据奠定基础。
2.3工程量统计
在公路设计中，建立公路的模型之后，可以通过BIM技术进行工程量数据的准确计算。在BIM模型之下进行工程各项信息的全面分析和掌握，然后通过读取的信息来计算出工程量数据，然后以工作人员所需要的方式展示出来。公路工程建设，如果对于有些模型做出了必要的调整，其相应对材料信息会发生改变，确保各项数据也会发生变动，以保证数据精确度。因此，对于公路工程的成本预算来说，计算方式要按照要求进行工程量的计算，然后将材料统计和定额实现完美结合，消除不规范的问题，保证各项数据达到要求。
2.4BIM实际应用
1.平面设计，在总体设计子系统中平面的设计支持导线法、线元法。可根据情况分别采用不同的设计方法完成路线的布设；对于复杂线形设计的，也可将导线法与线元法穿插使用。设计时人机交互性很强，并可直观的发现公路路基边坡和周边环境的关系，减少路线调整的工作量。2.纵断面设计，总体设计子系统支持动态交互式纵断面设计。可实时修改变坡点的位置、标高、竖曲线半径、切线长、外距等参数。平面和纵断可实现双窗口同步显示。根据地形填挖的高差情况，可按桩号添加桥梁、隧洞、涵洞等构造物，并设计构造物的相关参数。3.横断面设计，总体设计子系统内置了不同设计速度下所对应的路基标准横断面，设计时可以直接调用内置的标准横断面模板，亦可根据实际项目进行标准横断面的定制。
2.5建立环境模型的要点
公路工程设计阶段要建立环境模型，其间主要利用计算机技术取得三维点云数据，再根据CAD地形图的矢量化特点，进行测算和数据分析，以确保其符合公路工程地面情况，在此基础上建立三角网格地形模型。然后，要借助航拍及卫星等手段，对比航拍照片、卫星照片与三角网格地形模型，以达到重叠为止，这样能够充分保证地面状况、地质地况真实、清晰，根据实际需要，为环境模型添加相关内容，完善环境模型板块，尤其是地面实际分布的铁路、公路以及已有规划区。地形因素会影响公路工程设计和施工，加上公路工程的空间跨度大，使得公路工程设计具有一定的难度。因此，在建立环境模型时，人们可以利用倾斜测量与激光点云，将地质地貌数据添加到环境模型中。设计阶段充分考虑地质地貌因素的影响，可以为施工阶段规避地质地貌因素的影响做好准备。
结语
随着我国公路事业的逐步发展和进步，BIM技术应用逐步被业内所重视，应用范围非常广泛，也取得了非常好的效果。在公路工程中应用BIM技术，能够全面提升设计方案的水平，并且能及时发现设计的缺陷并加以改正，以更好的促进公路工程整体水平的提升，满足现代化交通的运行需要，实现人类社会的可持续发展。
参考文献
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