基于BIM3D模型的公路勘察協同設計應用研究

楊得鴻

摘 要：在公路工程建設中，公路勘察設計質量，直接影響到工程的建設質量，隨著科學技術的應用，BIM技術通過對公路勘察設計質量進行研究，對公路勘察設計技術特點進行分析，建立3D模型，按照設計要求，采用衛星監測、3D激光測量技術，進行3D可視化設計，在可視化設計平臺下，實現施工圖協同設計，有效提高公路勘察設計的質量。

關鍵詞：BIM3D模型；公路勘察；協同設計；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.113

近年來我國高速公路新增里程不斷增加，國家經濟形勢也在發生新的變革，現代化的交通建設已經開啟，隨著信息化程度的不斷應用，高速公路的發展也需要朝著智能化、綠色化、信息化發展，這就對高速公路的勘察設計提出了巨大的挑戰。本文主要通過對BIM模型技術在公路勘察中的特點及協同設計進行研究，通過具體實例闡述BIM3D模型在公路勘測中的應用情況。

1 公路勘察的BIM技術特點

1.1 可視化特點

公路BIM模型技術在公路勘察中具有可視化特點，通過可視化我們可以看到公路構件之間全過程的互動，通過可視化可以有效地展示效果圖與報表，同時可以實現公路勘察中的相互溝通與決策的可視化。

1.2 可協調特點

由于公路設計過程中，各專業之間的設計師可能存在溝通不暢或不充分，導致各專業之間出現沖突，出現一些問題，采用BIM可以有效規避這樣問題的發生，BIM協調性服務可以通過協調數據，避免各專業之間問題的碰撞與沖突。

1.3 可模擬性特點

BIM模型具有可模擬性能，由于在公路勘察設計中，存在許多現實障礙，導致公路模型或現實中不好操作的事物。但是BIM可以結合施工組織計劃，模擬實際施工，從而制定出合理的施工方案。

1.4 優化性特點

BIM模型可以勘察到公路的具體實際信息，包括公路的幾何、物理等，在復雜的具體情況下，通過各種優化工具，對各種具體問題進行分析優化。

1.5 可出圖性特點

BIM具有很強的糾錯性能，在模擬、協調、優化后，設計中存在的問題及錯誤會及時被消除掉，并將出現的問題及時報告出來，并修改方案。

2 勘察設計階段BIM協同設計要求

BIM設計貫穿于公路模型建立的整個過程，勘察設計只是其中的一個重要階段。此階段性BIM的組成部分應該包括路線、橋梁、隧道、交通工程等多個專業組成。因此在對2DCAD模型進行轉換時，已經達成可視化協作基礎。在具體實現公路勘察設計階段BIM協同設計時，應該參考以下條件：統一模型空間坐標系統、保證道路模型的建模精度、模型的可視化管理以及專業的協同設計。

2.1 統一模型空間坐標系統

在空間坐標的使用上，應該做好DEM、公路設計三維模型、交通附屬設施等的統一工作。具體在設計過程中，對于工程野外勘測使用的平面坐標系和高程坐標系既要包括中國公路現有的設計習慣，也要包括模型的碰撞檢測分析結構以及后期的運營管理。

2.2 保證對現有道路模型的建模精度

就目前而言，公路改建項目對測量精度的要求越來越高，中國公路項目在施工以及養護方面的要求，應該通過對現有路面三維模型幾何精度的控制保證能夠滿足施工圖紙的精度要求。具體在我國項目中可以使用三維激光測量技術滿足精度上的要求。

2.3 模型的可視化管理

在信息內容的含量上，BIM模型包含的幾何、屬性信息比CAD更加廣泛。同時還可以使用相應的軟件對BIM應用做出進一步的開發。信息組織對象包含項目的所有幾何、屬性信息，同時以分級模型為基礎，可以根據實際需要更加便捷、高效、豐富地完成信息的三維可視化展示，這種特點也是BIM3D模型在公路勘察中的重要優勢。

2.4 專業BIM的協同設計

BIM項目設計完成后，應該對整個項目設計流程進行優化，具體要以數據共同使用為核心，通過建立數據模型交付標準、數據共享以及數據更新等條件完成相關工作。在同樣的硬件配置條件下，BIM的應用效果跟操作者的使用熟練程度有很大關聯。因此，為保證協同設計的順利進行，在保證硬件基礎設備質量的基礎上，應該不斷提高人員素質，提高BIM模型的使用效率。

3 基于BIM3D模型的公路勘察協同設計的具體應用

以某高速公路改擴建工程為例，該高速公路改建線路里程約300km，其沿線設互通13座，其公路的特點是交通流量比較大，建筑形式結構復雜，施工難度大。項目采用了車載激光3D測量技術，對道路基礎設施信息、道路構造物等信息進行獲取，同時對公路BIM的可視化進行應用。公路BIM應用地表數據采集信息如表1所示。

在整個建立模型過程中，DOM數據和激光點云采用的平面坐標系是一致的。具體通過使用數字正射影像、地表激光點云等建立DEM模型，從而建立設計路線的對比和選擇。通過在特定平臺下的DEM模型導入，可以完成BIM3D可視化處理。設計人員通過對載入信息的處理，能夠完成對路面信息的獲取，在可視化平臺的作用下，完成了施工圖紙的協同設計，最終提高了公路勘測設計質量，為公路改建提供重要便利條件。

4 結語

本文通過對BIM技術在公路勘察設計中的應用進行研究，發現BIM技術的應用可以有效提高公路勘察設計的質量。通過對BIM的技術特點進行分析，建立公路勘察BIM的3D模型，BIM技術的各項應用可以有效地指導現場施工。根據精細模型數據，進行公路3D可視化設計，有效提高了公路勘察的設計質量，改善了公路的施工情況。

參考文獻：

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