基于BIM3D模型的公路勘察協(xié)同設(shè)計應(yīng)用研究

楊得鴻

摘 要：在公路工程建設(shè)中，公路勘察設(shè)計質(zhì)量，直接影響到工程的建設(shè)質(zhì)量，隨著科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)通過對公路勘察設(shè)計質(zhì)量進行研究，對公路勘察設(shè)計技術(shù)特點進行分析，建立3D模型，按照設(shè)計要求，采用衛(wèi)星監(jiān)測、3D激光測量技術(shù)，進行3D可視化設(shè)計，在可視化設(shè)計平臺下，實現(xiàn)施工圖協(xié)同設(shè)計，有效提高公路勘察設(shè)計的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：BIM3D模型；公路勘察；協(xié)同設(shè)計；應(yīng)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(jīng)濟形勢也在發(fā)生新的變革，現(xiàn)代化的交通建設(shè)已經(jīng)開啟，隨著信息化程度的不斷應(yīng)用，高速公路的發(fā)展也需要朝著智能化、綠色化、信息化發(fā)展，這就對高速公路的勘察設(shè)計提出了巨大的挑戰(zhàn)。本文主要通過對BIM模型技術(shù)在公路勘察中的特點及協(xié)同設(shè)計進行研究，通過具體實例闡述BIM3D模型在公路勘測中的應(yīng)用情況。

1 公路勘察的BIM技術(shù)特點

1.1 可視化特點

公路BIM模型技術(shù)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(gòu)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(xiàn)公路勘察中的相互溝通與決策的可視化。

1.2 可協(xié)調(diào)特點

由于公路設(shè)計過程中，各專業(yè)之間的設(shè)計師可能存在溝通不暢或不充分，導(dǎo)致各專業(yè)之間出現(xiàn)沖突，出現(xiàn)一些問題，采用BIM可以有效規(guī)避這樣問題的發(fā)生，BIM協(xié)調(diào)性服務(wù)可以通過協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)，避免各專業(yè)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(shè)計中，存在許多現(xiàn)實障礙，導(dǎo)致公路模型或現(xiàn)實中不好操作的事物。但是BIM可以結(jié)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(yōu)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(fù)雜的具體情況下，通過各種優(yōu)化工具，對各種具體問題進行分析優(yōu)化。

1.5 可出圖性特點

BIM具有很強的糾錯性能，在模擬、協(xié)調(diào)、優(yōu)化后，設(shè)計中存在的問題及錯誤會及時被消除掉，并將出現(xiàn)的問題及時報告出來，并修改方案。

2 勘察設(shè)計階段BIM協(xié)同設(shè)計要求

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

2.1 統(tǒng)一模型空間坐標系統(tǒng)

在空間坐標的使用上，應(yīng)該做好DEM、公路設(shè)計三維模型、交通附屬設(shè)施等的統(tǒng)一工作。具體在設(shè)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(xiàn)有的設(shè)計習(xí)慣，也要包括模型的碰撞檢測分析結(jié)構(gòu)以及后期的運營管理。

2.2 保證對現(xiàn)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(yǎng)護方面的要求，應(yīng)該通過對現(xiàn)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(shù)滿足精度上的要求。

2.3 模型的可視化管理

在信息內(nèi)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(yīng)的軟件對BIM應(yīng)用做出進一步的開發(fā)。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(chǔ)，可以根據(jù)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(yōu)勢。

2.4 專業(yè)BIM的協(xié)同設(shè)計

BIM項目設(shè)計完成后，應(yīng)該對整個項目設(shè)計流程進行優(yōu)化，具體要以數(shù)據(jù)共同使用為核心，通過建立數(shù)據(jù)模型交付標準、數(shù)據(jù)共享以及數(shù)據(jù)更新等條件完成相關(guān)工作。在同樣的硬件配置條件下，BIM的應(yīng)用效果跟操作者的使用熟練程度有很大關(guān)聯(lián)。因此，為保證協(xié)同設(shè)計的順利進行，在保證硬件基礎(chǔ)設(shè)備質(zhì)量的基礎(chǔ)上，應(yīng)該不斷提高人員素質(zhì)，提高BIM模型的使用效率。

3 基于BIM3D模型的公路勘察協(xié)同設(shè)計的具體應(yīng)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(shè)互通13座，其公路的特點是交通流量比較大，建筑形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工難度大。項目采用了車載激光3D測量技術(shù)，對道路基礎(chǔ)設(shè)施信息、道路構(gòu)造物等信息進行獲取，同時對公路BIM的可視化進行應(yīng)用。公路BIM應(yīng)用地表數(shù)據(jù)采集信息如表1所示。

在整個建立模型過程中，DOM數(shù)據(jù)和激光點云采用的平面坐標系是一致的。具體通過使用數(shù)字正射影像、地表激光點云等建立DEM模型，從而建立設(shè)計路線的對比和選擇。通過在特定平臺下的DEM模型導(dǎo)入，可以完成BIM3D可視化處理。設(shè)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(xié)同設(shè)計，最終提高了公路勘測設(shè)計質(zhì)量，為公路改建提供重要便利條件。

4 結(jié)語

本文通過對BIM技術(shù)在公路勘察設(shè)計中的應(yīng)用進行研究，發(fā)現(xiàn)BIM技術(shù)的應(yīng)用可以有效提高公路勘察設(shè)計的質(zhì)量。通過對BIM的技術(shù)特點進行分析，建立公路勘察BIM的3D模型，BIM技術(shù)的各項應(yīng)用可以有效地指導(dǎo)現(xiàn)場施工。根據(jù)精細模型數(shù)據(jù)，進行公路3D可視化設(shè)計，有效提高了公路勘察的設(shè)計質(zhì)量，改善了公路的施工情況。

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