基于BIM技術(shù)的數(shù)字化道路設(shè)計(jì)課程探索研究

哈 娜

(遼寧省交通高等專科學(xué)校道橋系 遼寧 110122)

一、研究現(xiàn)狀及意義

BIM技術(shù)最早起源于美國。隨著BIM技術(shù)的應(yīng)用與推廣，國內(nèi)也逐漸開始進(jìn)行BIM的相關(guān)研究。2017年12月，《交通運(yùn)輸部辦公廳關(guān)于推進(jìn)公路水運(yùn)工程BIM技術(shù)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》中指出，建筑信息模型(Building Information Modeling(以下簡稱BIM)技術(shù)是基于現(xiàn)代信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展融合而成的建筑信息應(yīng)用技術(shù)，利用數(shù)字技術(shù)存儲(chǔ)和傳遞建筑結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征，并以3D模式直觀表述，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)、運(yùn)營管理信息傳遞共享和工作協(xié)同，促進(jìn)工程建設(shè)項(xiàng)目全程信息化。在此背景下，我校利用BIM技術(shù)在道路建設(shè)實(shí)踐過程中的明顯優(yōu)勢(shì)，將其應(yīng)用于道路設(shè)計(jì)數(shù)字化課程教學(xué)中。它不僅能夠促進(jìn)現(xiàn)代化教學(xué)手段的應(yīng)用，同時(shí)也為BIM技術(shù)拓寬了應(yīng)用方向。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，教學(xué)設(shè)計(jì)內(nèi)容可視化；

第二，教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)深化和創(chuàng)新；

第三，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力。

綜上所述，我校以BIM技術(shù)現(xiàn)階段在道路建設(shè)方面的實(shí)踐應(yīng)用為基礎(chǔ)，結(jié)合道路設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，構(gòu)建數(shù)字化教學(xué)課程設(shè)計(jì)體系。這為高職院校道路設(shè)計(jì)教學(xué)指明了新的方向，也為學(xué)生在道路設(shè)計(jì)方面的學(xué)習(xí)奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。

二、研究內(nèi)容及目標(biāo)

我校應(yīng)用BIM技術(shù)開展數(shù)字化道路設(shè)計(jì)課程研究，具體內(nèi)容如下：

(一)地形處理模塊。應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行道路地形處理模塊教學(xué)，教師以二維地形為基礎(chǔ)，應(yīng)用軟件操作指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行模型創(chuàng)建、編輯等，可以使學(xué)生掌握不同方法創(chuàng)建地形模型、編輯地形模型的各種屬性以及掌握處理地形的一般方法。

(二)道路平面設(shè)計(jì)模塊。首先，教師應(yīng)用BIM技術(shù)道橋軟件，結(jié)合實(shí)際道路設(shè)計(jì)工程案例，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行道路的平面設(shè)計(jì)；其次，在道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的基礎(chǔ)上，教師再應(yīng)用軟件對(duì)學(xué)生進(jìn)行主線的車道邊線、路肩線、環(huán)道、匝道等內(nèi)容的教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生完成平面線的創(chuàng)建和編輯，使學(xué)生掌握導(dǎo)入數(shù)據(jù)方法、平面線創(chuàng)建工具以及各種修改編輯工具的操作與應(yīng)用。[1]

(三)豎曲線設(shè)計(jì)模塊。教師應(yīng)用案例教學(xué)數(shù)據(jù)構(gòu)建豎曲線設(shè)計(jì)模塊，可以使學(xué)生完成主干道路線、交叉口路線以及立交交通樞紐(匝道、環(huán)道和入口道路)路線等內(nèi)容的創(chuàng)建。在教學(xué)過程中，教師要讓學(xué)生掌握縱斷線幾何數(shù)據(jù)導(dǎo)入方法、豎曲線創(chuàng)建工具操作以及豎曲線修改編輯工具的操作，從而完成豎曲線設(shè)計(jì)模塊的教學(xué)。

(四)橫斷面設(shè)計(jì)模塊。教師應(yīng)用BIM技術(shù)道橋軟件進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)模塊教學(xué)，可以通過介紹多種橫斷構(gòu)件組裝方式，讓學(xué)生了解橫斷模板的約束和各種橫斷構(gòu)件形式，從而創(chuàng)建橫斷構(gòu)件，并增加約束條件，完成橫斷面設(shè)計(jì)模塊教學(xué)。

(五)三維路廊創(chuàng)建模塊。在之前模塊創(chuàng)建的基礎(chǔ)上，教師要進(jìn)行廊道模塊創(chuàng)建教學(xué)。在工程案例的基礎(chǔ)上，教師要熟悉路廊導(dǎo)入、創(chuàng)建、超高加寬、剪切等內(nèi)容的教學(xué)，使學(xué)生掌握廊道創(chuàng)建的步驟、操作方法等，從而完成道路設(shè)計(jì)內(nèi)容的教學(xué)。

(六)動(dòng)畫漫游設(shè)計(jì)模塊。在創(chuàng)建的道路設(shè)計(jì)模型基礎(chǔ)上，教師應(yīng)用BIM技術(shù)相關(guān)軟件，讓學(xué)生開展自學(xué)、互助學(xué)習(xí)模式，對(duì)整個(gè)道路模型進(jìn)行導(dǎo)入、渲染、動(dòng)畫設(shè)計(jì)等匯總。

我校以道路設(shè)計(jì)人才為培養(yǎng)目標(biāo)，以提升數(shù)字化教學(xué)為重要任務(wù)，推進(jìn)BIM技術(shù)在道路設(shè)計(jì)課程中的應(yīng)用與實(shí)踐，具體如下：

第一，以BIM技術(shù)為載體，數(shù)字化教學(xué)為基礎(chǔ)，綜合高職院校道橋?qū)I(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，提升學(xué)生的專業(yè)技能。同時(shí)，我校以雙高子項(xiàng)目道橋與城市軌道BIM實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)為背景，對(duì)BIM技術(shù)的數(shù)字化道路設(shè)計(jì)課程體系進(jìn)行研究。

第二，通過開發(fā)數(shù)字化道路設(shè)計(jì)課程體系，將數(shù)字化教學(xué)運(yùn)用于實(shí)訓(xùn)培訓(xùn)基地中BIM技術(shù)道路設(shè)計(jì)的教學(xué)管理。這樣能夠促使學(xué)生逐步完成學(xué)習(xí)任務(wù)，讓學(xué)生在保證高質(zhì)量、高水平完成課程教學(xué)任務(wù)的基礎(chǔ)上，能夠應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)行道路設(shè)計(jì)實(shí)踐學(xué)習(xí)。[2]

三、技術(shù)路線

第一步：資料整理及軟件操作學(xué)習(xí)，包括文獻(xiàn)綜述和研究的理論基礎(chǔ)。

第二步：采用模塊化設(shè)計(jì)BIM技術(shù)道路設(shè)計(jì)數(shù)字化教學(xué)內(nèi)容。

第三步：進(jìn)行道路設(shè)計(jì)數(shù)字化教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用，以道橋系BIM研究中心為依托，組織系里各專業(yè)學(xué)習(xí)好、感興趣的15名學(xué)生進(jìn)行具體實(shí)踐教學(xué)。

第四步：整理教學(xué)資料，形成數(shù)字化教學(xué)資源，匯編成講義，以備后續(xù)教學(xué)應(yīng)用。

四、特色與創(chuàng)新

我校在雙高子項(xiàng)目“道橋與城市軌道BIM實(shí)訓(xùn)中心建設(shè)”的基礎(chǔ)上，應(yīng)用BIM技術(shù)道橋軟件Bentley，構(gòu)建道路設(shè)計(jì)數(shù)字化教學(xué)資源。其創(chuàng)新之處主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，堅(jiān)持融合創(chuàng)新。將BIM技術(shù)的創(chuàng)造性和領(lǐng)先性用于道路設(shè)計(jì)數(shù)字化教學(xué)中，形成數(shù)字化教學(xué)資源為廣大師生服務(wù)，課題融合先進(jìn)技術(shù)的現(xiàn)代化教學(xué)手段；

第二，開發(fā)具有道橋?qū)I(yè)特點(diǎn)的BIM道路設(shè)計(jì)數(shù)字化教學(xué)資源，分析其應(yīng)用實(shí)踐教學(xué)效果，為高職教育信息化發(fā)展和BIM在路橋?qū)I(yè)的應(yīng)用開拓更為廣泛的發(fā)展空間；

第三，構(gòu)建模塊化道路設(shè)計(jì)教學(xué)體系。我們分析道路設(shè)計(jì)內(nèi)容展開模塊化教學(xué)設(shè)計(jì)，結(jié)合BIM技術(shù)，使模塊分解具備參數(shù)的特點(diǎn)，更加有利于課程的整體學(xué)習(xí)。

五、總結(jié)

我校在道路設(shè)計(jì)課程中應(yīng)用BIM技術(shù)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的可視化，還增強(qiáng)了學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力，儲(chǔ)備了數(shù)字化教學(xué)資源。同時(shí)也為企業(yè)輸送高質(zhì)量人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。