淺談BIM在市政道路設計中的應用

程佳

CHENG Jia

（中國市政工程西北設計研究院有限公司）

(CSCEC AECOM Consultans Co., Ltd.)

1 BIM概述

BIM（Building Information Modeling）是指建筑信息模型，是以建筑工程項目的各項相關信息數據作為基礎，通過數字信息仿真模擬建筑物所具有的真實信息，通過三維建筑模型，實現工程監理、物業管理、設備管理、數字化加工、工程化管理等功能。

BIM能夠應用于工程項目規劃、勘察、設計、施工、運營維護等各階段,實現建筑全生命期各參與方在同一多維建筑信息模型基礎上的數據共享，為產業鏈貫通、工業化建造和繁榮建筑創作提供技術保障；支持對工程環境、能耗、經濟、質量、安全等方面的分析、檢查和模擬，為項目全過程的方案優化和科學決策提供依據；支持各專業協同工作、項目的虛擬建造和精細化管理，為工程行業的提質增效、節能環保創造條件。

隨著計算機信息技術的不斷進步，BIM設計方法與理念已經深入到土木工程行業的各個階段。建設部也明確要求到2020年末，建筑行業甲級勘察、設計單位以及特級、一級房屋建筑工程施工企業應掌握并實現BIM與企業管理系統和其他信息技術的一體化集成應用。

2 BIM在道路設計中的應用

BIM可以通過一系列設計軟件協同合作來實現，在眾多BIM軟件中，AUTODESK及BENTLEY兩大平臺軟件應用的最為廣泛，而AUTODESK平臺憑借著早期AUTOCAD在行業內打下的扎實基礎，已成為各大設計院的首選。其中，Infraworks、Civil 3D、Recap360、Raster Design及3dmax Civil View等A平臺BIM基礎設施設計軟件，已被廣泛應用到道路設計工作中，其具體應用流程如下。

2.1 結合GIS的多元化基礎數據處理

在道路設計中，分析原始地形數據是設計的第一步驟，然而傳統的地形數據仍停留在二維平面中，無法直觀的表達地形地貌。通過Civil 3D處理后的地形圖，可以建立起系統的三維模型，并在此基礎上進行高差，坡度等分析（見圖1）。軟件自帶的Geotechnical及river模塊，能使地勘及水利數據集中呈現在三維模型中。此外，結合Raster軟件，能使通過GIS軟件獲得的航拍圖片矢量化，并直接附著于處理好的三維地形中，從而達到實景呈現。

圖1 通過Civil 3D處理后的三維模型圖

圖2 三維實景圖

其次，在項目前期投標或方案階段，往往會出現地形圖等基礎資料缺失的情況，令項目無從開展。通過Infrawoks，使用自帶的模型創建工具或者處理網絡獲取的不同精度GIS數據，能夠實現快速實景建模，并以此為基礎進行設計（見圖2），從而順利的推進項目。

2.2 建立動態道路模型

市政道路設計往往包括道路、橋梁、給排水等眾多專業，基礎資料眾多，因此方案變更、條件變換等情況不可避免，這就導致很多工作需要從頭再來，浪費大量時間。CIVL 3D可以使道路的平、縱、橫設計動態連接，任意一點的設計修改，都會聯動到與此相關聯的其他內容上，自動進行更新，省去了大量的重復工作。由于圖紙和標注將始終處于最新狀態，設計人員可以集中精力去優化設計。

2.3 工程量精確計算分析

在完成道路模型的建立后，Civil 3D利用其強大的曲面數據計算能力，能快速有效地計算出道路的土方量，自動生成土石方量表。同時，從建立好的道路模型中提取出工程材料信息，生成路面工程量表。

2.4 快速有效的生成施工圖紙

在以往設計工程中，設計人員需要花費大量時間對各種圖紙進行優化，以完善圖紙信息。通過Civil 3D預先建立好的標簽集，可以迅速的完成的各個圖紙標注，并且將錯誤率降低為零。同時，通過前期設置好的代碼集，可以智能的控制圖紙中各個元素的顏色、線寬、填充樣式等屬性。

2.5 多專業協同工作

道路設計師將完成設計成果傳遞給建筑、橋梁及給排水等專業。相關設計人員可以在其基礎上，利用Civil 3D及Revit軟件進行各自專業的設計。各專業的設計數據可以無損傳遞與共享，最大限度減少錯、漏、碰、缺等設計質量通病，提高設計質量和效率。

2.6 設計成果快速呈現

對于以往的設計過程，在的設計任務完成后，往往需要尋找第三方公司，對設計成果進行建模。而CIVIL 3D的設計成果，可以輕松的在3dmax civil view模塊中進行處理，包括道路材質及交通標志標線的添加，最終轉入到Infraworks中進行設計成果的最終呈現。

因此，整個道路設計流程可以歸納為，利用Infrawoks進行前期模型搭建及方案設計，在基礎資料完善后進行數據更新，并將成果導入Civil 3D進行方案深度優化，最終形成施工圖文件，再利用3dmax civil view進行道路附屬部件的添加，最終再次返回Infrawoks進行成果展示。

3 BIM在道路設計中的未來發展

3.1 軟件二次開發

對于部分道路工程項目，道路橫斷面及邊坡條件較為復雜，Civil 3D內置的標準部件無法解決這些問題，這時候通過軟件自帶的部件編輯器，經過簡單的編譯，便可以生成滿足各種條件道路部件。同時通過Autodesk提供了包括 LISP、COM、ObjectARX、.NET等多種形式的API，可以讓相關人員使用C#、VB.NET等任意一種語言進行二次開發，完善功能。

3.2 點云與云計算的應用

AUTODESK基礎設施BIM平臺具有強大的點云數據處理功能，結合現今無人機及航拍技術的發展，能夠最大限度的還原現狀地形地貌。在最新版本的Infraworks中，已提供云計算功能，根據設計師輸入的設計條件，云端服務器進行智能平縱布線，簡化了設計流程，極大的縮短了設計周期。

4 BIM在道路設計中的存在的問題

4.1 本地化程度較低

現有的BIM軟件，集成了歐美等國家的設計規范與樣例，并且已經十分成熟。但是BIM在中國發展時間較短，缺乏相應的規范圖集。國內現有開發的本地化包較為簡單，使用體驗較差，沒有統一的標準，需要設計人員按照自己的習慣去摸索。

4.2 行業重視度不足

BIM在國內建筑行業的應用與普及十分廣泛，以至于大家對BIM的理解大多集中在REVIT系列建筑類設計軟件。基礎設施行業的BIM往往被忽視，這與同軟件相應的本地化程度不足有一定關系，也同行業的開放度及重視度有一定關系。

5 總結

BIM技術在工程中的應用十分廣闊，作為道路設計行業，應當處分抓住信息網絡高速發展的機遇，深入系統研究基礎設施類BIM軟件，盡早BIM技術理念運用到實際生產中去，為設計院所節約大量人力物力成本，同時能同各方有效的控制項目的整個生命周期。

[1] 冀程.BIM技術在軌道交通工程設計中的應用[J].地下空間與工程學報，2014（S1）：1663-1668.

[2] 紅克.BIM技術在城市道路與管道協同規劃設計中的應用[J].城市道橋與防洪，2013（11）：37-39+12.