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基于BIM3D模型的公路勘察协同设计应用研究

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杨得鸿

摘要：在公路工程建设中，公路勘察设计质量，直接影响到工程的建设质量，随着科学技术的应用，BIM技术通过对公路勘察设计质量进行研究，对公路勘察设计技术特点进行分析，建立3D模型，按照设计要求，采用卫星监测、3D激光测量技术，进行3D可视化设计，在可视化设计平台下，实现施工图协同设计，有效提高公路勘察设计的质量。

关键词：BIM3D模型；公路勘察；协同设计；应用

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

近年来我国高速公路新增里程不断增加，国家经济形势也在发生新的变革，现代化的交通建设已经开启，随着信息化程度的不断应用，高速公路的发展也需要朝着智能化、绿色化、信息化发展，这就对高速公路的勘察设计提出了巨大的挑战。本文主要通过对BIM模型技术在公路勘察中的特点及协同设计进行研究，通过具体实例阐述BIM3D模型在公路勘测中的应用情况。

1公路勘察的BIM技术特点

1.1可视化特点

公路BIM模型技术在公路勘察中具有可视化特点，通过可视化我们可以看到公路构件之间全过程的互动，通过可视化可以有效地展示效果图与报表，同时可以实现公路勘察中的相互沟通与决策的可视化。

1.2可协调特点

由于公路设计过程中，各专业之间的设计师可能存在沟通不畅或不充分，导致各专业之间出现冲突，出现一些问题，采用BIM可以有效规避这样问题的发生，BIM协调性服务可以通过协调数据，避免各专业之间问题的碰撞与冲突。

1.3可模拟性特点

BIM模型具有可模拟性能，由于在公路勘察设计中，存在许多现实障碍，导致公路模型或现实中不好操作的事物。但是BIM可以结合施工组织计划，模拟实际施工，从而制定出合理的施工方案。

1.4优化性特点

BIM模型可以勘察到公路的具体实际信息，包括公路的几何、物理等，在复杂的具体情况下，通过各种优化工具，对各种具体问题进行分析优化。

1.5可出图性特点

BIM具有很强的纠错性能，在模拟、协调、优化后，设计中存在的问题及错误会及时被消除掉，并将出现的问题及时报告出来，并修改方案。

2勘察设计阶段BIM协同设计要求

BIM设计贯穿于公路模型建立的整个过程，勘察设计只是其中的一个重要阶段。此阶段性BIM的组成部分应该包括路线、桥梁、隧道、交通工程等多个专业组成。因此在对2DCAD模型进行转换时，已经达成可视化协作基础。在具体实现公路勘察设计阶段BIM协同设计时，应该参考以下条件：统一模型空间坐标系统、保证道路模型的建模精度、模型的可视化管理以及专业的协同设计。

2.1统一模型空间坐标系统

在空间坐标的使用上，应该做好DEM、公路设计三维模型、交通附属设施等的统一工作。具体在设计过程中，对于工程野外勘测使用的平面坐标系和高程坐标系既要包括中国公路现有的设计习惯，也要包括模型的碰撞检测分析结构以及后期的运营管理。

2.2保证对现有道路模型的建模精度

就目前而言，公路改建项目对测量精度的要求越来越高，中国公路项目在施工以及养护方面的要求，应该通过对现有路面三维模型几何精度的控制保证能够满足施工图纸的精度要求。具体在我国项目中可以使用三维激光测量技术满足精度上的要求。

2.3模型的可视化管理

在信息内容的含量上，BIM模型包含的几何、属性信息比CAD更加广泛。同时还可以使用相应的软件对BIM应用做出进一步的开发。信息组织对象包含项目的所有几何、属性信息，同时以分级模型为基础，可以根据实际需要更加便捷、高效、丰富地完成信息的三维可视化展示，这种特点也是BIM3D模型在公路勘察中的重要优势。

2.4专业BIM的协同设计

BIM项目设计完成后，应该对整个项目设计流程进行优化，具体要以数据共同使用为核心，通过建立数据模型交付标准、数据共享以及数据更新等条件完成相关工作。在同样的硬件配置条件下，BIM的应用效果跟操作者的使用熟练程度有很大关联。因此，为保证协同设计的顺利进行，在保证硬件基础设备质量的基础上，应该不断提高人员素质，提高BIM模型的使用效率。

3基于BIM3D模型的公路勘察协同设计的具體应用

以某高速公路改扩建工程为例，该高速公路改建线路里程约300km，其沿线设互通13座，其公路的特点是交通流量比较大，建筑形式结构复杂，施工难度大。项目采用了车载激光3D测量技术，对道路基础设施信息、道路构造物等信息进行获取，同时对公路BIM的可视化进行应用。公路BIM应用地表数据采集信息如表1所示。

在整个建立模型过程中，DOM数据和激光点云采用的平面坐标系是一致的。具体通过使用数字正射影像、地表激光点云等建立DEM模型，从而建立设计路线的对比和选择。通过在特定平台下的DEM模型导入，可以完成BIM3D可视化处理。设计人员通过对载