BIM在城市道路設(shè)計中的應用探討

鄭博文 董士凱

（中交公路規(guī)劃設(shè)計院有限公司浙江分公司，浙江 杭州 310000）

當前城市化發(fā)展進程不斷加快，各基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越完善，能夠更好地滿足當前人們生產(chǎn)生活需要。在城市建設(shè)中道路系統(tǒng)十分關(guān)鍵，城市道路設(shè)計復雜性越來越高，人們在道路設(shè)計方面要求也更為嚴格。以往城市道路設(shè)計以平縱橫二維圖像顯示城市道路三維空間分布情況，很少結(jié)合道路地形、周邊建筑和景觀等內(nèi)容，同時很少建立三維模型，多數(shù)為局部和靜態(tài)性內(nèi)容。將BIM技術(shù)應用在城市道路設(shè)計中，不僅能夠健全三維模型，同時還能夠?qū)⑿畔⒐蚕?、模型分析等相互結(jié)合，更好地滿足道路設(shè)計系統(tǒng)科學性要求，本文就此展開了研究分析。

1 BIM技術(shù)特點

1.1 可視化

BIM技術(shù)具備視化特點，能夠為設(shè)計人員提供直觀、形象設(shè)計圖像，將原有的二維圖像轉(zhuǎn)換為三維圖像，使道路設(shè)計結(jié)果得到保障。城市道路設(shè)計過程中還需要綜合多個方面因素分析考慮，使各元素綜合協(xié)調(diào)性得到保證，從可視化角度出發(fā)。實現(xiàn)對城市道路設(shè)計各個環(huán)節(jié)的相互銜接，建立完善的信息反饋體系，發(fā)揮信息可視化優(yōu)勢，確保設(shè)計方案科學性。

1.2 協(xié)調(diào)性

當前城市道路設(shè)計復雜性有明顯提升，在具體設(shè)計過程中不僅要做好項目要求分析，同時還需要對其他專業(yè)內(nèi)容有充分考慮，確保城市道路設(shè)計與周邊景觀環(huán)境相互協(xié)調(diào)，在滿足基礎(chǔ)功能需要的同時最大限度降低對周邊環(huán)境的影響和干擾。道路正式設(shè)計前，還需要加強與其他單位信息的共享和溝通，分析彼此意見，使設(shè)計方案協(xié)調(diào)性得到保證，找到其中可能存在的問題和隱患，使其得到處理和解決。BIM技術(shù)應用在城市道路設(shè)計中，還可以綜合多個方面因素分析考慮，研究建設(shè)過程中可能出現(xiàn)的問題，制定相應解決方案，使城市元素協(xié)調(diào)性得到保證，滿足工程質(zhì)量和效率提升的需要。

1.3 優(yōu)化性

城市道路設(shè)計在不斷優(yōu)化和完善，必須要綜合多個方面信息分析考慮，做好各個環(huán)節(jié)分析，使存在的問題得到有效解決和處理。必須要確保整個設(shè)計有足夠?qū)嵱眯?，更好地滿足城市建設(shè)綜合要求。分析以往經(jīng)驗可發(fā)現(xiàn)，道路設(shè)計結(jié)果主要受到信息、施工和時間等因素影響，BIM技術(shù)的應用能夠同時實現(xiàn)對不同影響因素優(yōu)化，使道路設(shè)計信息可靠性得到保證，優(yōu)化復雜項目。

2 利用BIM進行城市道路設(shè)計

BIM技術(shù)應用在城市道路設(shè)計中，在設(shè)計內(nèi)容方面，有地面模型、隧道、管線、橋梁、軌道交通等，且各個元素之間存在密切聯(lián)系。想要實現(xiàn)對不同元素的協(xié)調(diào)設(shè)計，可以利用分割-歸并理念，根據(jù)實體特點建立模型，按照要求對其拼接整合處理，打造一個完整的模型系統(tǒng)。

城市道路系統(tǒng)三維模型的建立，首先要做好各方面測量，建立地面三維模型，在原始測量數(shù)據(jù)方面，其包含三維地形圖以及數(shù)字影像圖等，將三維地形圖作為坐標系統(tǒng)獲取坐標信息數(shù)據(jù)。數(shù)字影像圖在實際應用中利用遙感、衛(wèi)星等技術(shù)獲取相應數(shù)據(jù)，利用專業(yè)軟件進行圖像處理，確保所獲取的圖像能真實反映地形地貌。之后結(jié)合道路周邊環(huán)境因素建立徑流區(qū)域、高壓線路等，高壓線路模型建立需要明確高壓塔位置、線路類型等；在房屋建筑模型方面，包含樓層高度、樓層數(shù)等內(nèi)容。徑流區(qū)域模型的建立還需要將河流常水位等納入其中。

在城市道路系統(tǒng)方面，在施工階段道路填挖處理后其形態(tài)會發(fā)生明顯改變，想要降低各方面因素對建設(shè)效果的影響，必須要堅持一定的原則做好道路空間形態(tài)以及地形拼接計算，尤其重視道路范圍路基及邊坡設(shè)計。在包含隧道、橋梁等結(jié)構(gòu)道路工程方面，如果未做好邊坡設(shè)計，同樣會給地形帶來較大影響。另外，在外部因素所致地形改變問題得到解決和處理后，針對道路主線、隧道、橋梁等展開三維設(shè)計，將各個要素模型和共享模塊相互結(jié)合，實現(xiàn)對城市道路系統(tǒng)三維模型的優(yōu)化和完善。

3 城市道路設(shè)計中BIM技術(shù)應用方向

3.1 道路縱橫斷面設(shè)計

在道路縱斷面設(shè)計方面，需要做好地面文件編制，對拉破線適當調(diào)整，確保其滿足道路設(shè)計要求。將BIM技術(shù)應用在道路縱斷面設(shè)計方面，還可以在三維地形設(shè)計方面，利用曲面創(chuàng)建縱斷面方式生成地面線。在具體設(shè)計過程中如果需要對道路中心修改和處理，系統(tǒng)還會自動生成地面線并更新，提高設(shè)計效率，緩解設(shè)計人員壓力和負擔。設(shè)計過程中如果有問題出現(xiàn)，還可以利用編輯縱面形狀命令，實現(xiàn)對各類參數(shù)的調(diào)整和修改，在橫斷面設(shè)計時，可利用專業(yè)軟件建模，點擊道路菜單，輸入數(shù)據(jù)，之后插入中心線，利用軟件完成裝配，使其與設(shè)計要求相結(jié)合，添加其他裝配等。

3.2 道路中心線應用

城市道路設(shè)計中道路中心線設(shè)計十分關(guān)鍵，為了使道路中心線設(shè)計科學性和合理性得到保證，必須要在設(shè)計階段做好各方面因素的控制，結(jié)合相關(guān)規(guī)定適當調(diào)整圓曲線：長度、半徑等。首先在道路系統(tǒng)中插入中心線，之后對城市道路中心展開綜合性分析和規(guī)劃，同時將中心線插入三維地形圖，再利用三維地形圖轉(zhuǎn)化中心線，在線路菜單選項中創(chuàng)建線路，選擇相應中心線，對話框中輸入線路名稱，最終完成繪制。

3.3 地形圖設(shè)計處理

城市道路設(shè)計工作的開展參考的地形圖有兩種不同形式，分別為二維地形、三維地形，其中二維地形高程為0，需要在邊上做好實際標高標注。三維地形的標高即是其實際高程。道路設(shè)計中參考三維地形圖，打開圖層處理器，選擇除高程點外其他圖層并凍結(jié)。創(chuàng)建曲面對話框，明確曲面的類型和名稱，在曲面樹形菜單中編輯自定義工具欄，選擇圖像對象并添加，全選高程點并按回車鍵，完成曲面創(chuàng)建。

4 BIM在城市道路設(shè)計中的應用前景

當前BIM應用在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中主要集中在鐵路和建筑業(yè)方面，城市道路中的應用尚處于初期發(fā)展階段，未來BIM在城市道路設(shè)計中的應用可考慮一下幾個方向：第一，城市綜合管廊，BIM技術(shù)應用在城市綜合管廊建設(shè)運營方面屬于長期性工作，能夠為全壽命策劃、施工以及管理等提供重要參考和指導；第二，城市快速路，城市快速路中一般包含較多的橋梁隧道，BIM技術(shù)應用在結(jié)構(gòu)物設(shè)計施工指導方面發(fā)揮重要價值和作用；第三，城市交通規(guī)劃，BIM技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)等相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)對城市交通各類行為的準確分析，促進城市交通向著智能化、科學化方向發(fā)展；第四，城市公共交通，將城市公共交通作為一個整體，BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對公共交通的統(tǒng)籌規(guī)劃和一體化設(shè)計，促進城市公共交通的綜合性發(fā)展。

5 結(jié)語

當前人們在城市道路設(shè)計方要求越來越高，不僅體現(xiàn)在建設(shè)工期方面，在建設(shè)品質(zhì)方面同樣有嚴格要求。BIM技術(shù)應用在城市道路設(shè)計中能夠使城市道路設(shè)計效率和質(zhì)量有明顯提升，促進工程設(shè)計領(lǐng)域發(fā)展，擁有廣闊發(fā)展前景。尤其在城鎮(zhèn)化快速發(fā)展過程中，BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計中應用力度有明顯增大，能夠更好地支撐我國工程設(shè)計發(fā)展進步。