浅谈BIM技术在市政道路设计中的应用

李展杰

摘 要：随着我国城市化进程的不断加快，市政道路作为城市主要设施，其功能及服务被广泛关注。而市政道路设计建设的质量的好坏直接影响到城市的发展。本文对BIM技术在市政道路设计中的应用进行了探讨。

关键词：BIM技术；市政道路；设计；应用

一、BIM

BIM（Building information modeling/Building information model）是指建筑信息建模/建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，进行建筑模型的建立，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化，协调性，模拟性，优化性和可出图性五大特点。当今工程BIM应用中不再只局限于建筑工程本身，而是把BIM技术当作一种理念引申到市政道路工程。

二、BIM应用与市政道路设计的优势

1、明确表达设计意图

传统二维设计方式因为要把复杂的三维空间展平到二维空间中，所以不可避免导致一些数据的丢失，使设计成果不能明确表达设计意图，甚至出现多意性理解。

BIM方式的设计成果因为是一个三维数字化的信息模型，就是工程完成后应该成为的样子，所以真实地表达了设计意图。并且子模型和属性划分得越细，设计意图就表达得越充分和唯一。另外，BIM工具的一大特性就是能很容易设计自定义参数组件，所以能描述清楚非常复杂的问题。

这个问题在越复杂的工程中表现得越突出，也正因如此。复杂度更高的高端机械制造业、建筑业更早地关注了该问题，并使用了类似的解决方案。以前道路工程因为三维空间复杂度相对较低，并且各工程之间的相似性很大，以至于业主、设计、施工、监理各方能够靠经验进行理解，问题不大。但随着社会发展，城市范围内高架互通之类的复杂工程越来越多（它们也更能体现设计院的核心价值），创造性工程会越来越多，给排水工程也出现了越来越多的异性复杂构造物，传统二维设计手段也就力不从心了。

2、强大的分析和模拟能力

这是BIM的一大显著优势，因为设计阶段就能直观看到工程完成后的样子，可以在此基础上进行方案论证和调整。对于设计人员来说，有问题可以及时发现；对于业主来说，和心理预期有偏差也能及时知道，这样就可以把问题消灭在萌芽阶段。在传统二维设计模式中，对于复杂工程往往需要三维建模以明确表达设计意图，这个过程是手工的且代价大时效性差，并且方案调整后需要重新进行。而在BIM模式中，设计成果就包含三维模型，设计调整则同时调整三维模型，自动而高效。

另外因为BIM模型包含了丰富的信息，能为专业的分析模拟提供尽可能多的数据支撑，从未得到精确的结论，使方案论证、施工交底等变得高效。

3、提高协同能力

随着目前市政工程项目规模越来越大，设计难度越来越高，设计内容越来越细，三两个人完成一个项目已不现实，这就需要多专业人紧密协作。这样的协作不只是不同专业之间的，同一专业内部也需要，这就要求使用设计工具必须有协同能力，而这也正是BIM的强项。

在传统二维设计模式中，不同设计人员之间的协作主要靠分图层拷贝粘贴或引用实现，也有部分院经历了协同设计系统，但多是采用类似的上述方式实现，只不过是把图形或文件集中存储到服务器上并加以权限控制罢了。采用这种方式通常只能解决较低层次的协同问题，对于更精细的协同力不从心。例如，需要把一条路的每段边坡、每个平交口、每座互通立交分给不同的人去做。在传统二维模式中，这些高耦合的工作往往很难并行，因为作为主要设计成果的平面图由很多相互关联的线条和文字组成，仅仅把所有人的成果合并起来就是非常困难和易错的。

在BIM解决方案中，这个问题迎刃而解。因为基于BIM的设计过程可以看作是对信息模型的搭建过程，这个模型有很多子模型（如Brevity的“族”）组成，这些子模型之内高内聚，之间低耦合，并且子模型之间的耦合是明确的（即某个子模型会影响到哪些其他子模型是明确的），所以很容易合并，并且能立即发现冲突情况。因为子模型之间的低耦合性，它们可以分配给不同的人负责设计，从而实现协同。

除了设计单位内的协同，采用BIM还能实现不同社会分工部门之间的大协同，从而达到最好的综合社会效益，这里不再展开。

三、BIM在鸿业市政软件中的应用

鸿业科技从2008年开始启动BIM产品线建设，在建筑领域，在REVIT平台上推出了涵盖建筑、给排水、暖通、电气等专业的设计软件；在市政领域，推出了道路设计软件立得，以及排水、燃气、热力、电力电信管线设计系统管立得。这些全新产品开发过程中BIM理念得以充分贯彻，并融合了鸿业科技二十多年工程设计件软开发经验，面向中国客户、完全适应中国本地化设计习惯。下面以路立得为例简要进行说明。

1、设计过程即3D信息模型搭建过程

在路立得中，道路模型被细分成了几十种子模型，有些子模型又由更精细的子模型组成，例如桥梁又由主梁、盖梁、墩、系梁、承臺、桩等十多种子模型组成。设计成果中细至每个边坡、每个桥墩都是不同的子模型，在设计过程中对这些子模型进行设计和搭建，并且可以随时再调整参数。

2、符合国内习惯

国外BIM软件在国内使用的一大阻力是设计习惯不同，路立得融入了传统设计模式，把多数建模操作融入到设计流程中，特别是对于简单项目，设计流程和传统完全相同。

国外BIM软件在国内使用的另一大阻力是不能提供符合国内习惯的出图，路立得充分考虑了这个问题，提供完全符合国内习惯的平面分图、纵断设计图、道路用地图、高程数据图、超高加宽图、横断面图等，以及多种标注和各种表类。

3、协同支持

因为BIM理念的贯彻，软件中充分考虑了协同处理，一方面是同一软件内部不同设计人员之间的协同，另一方面是和其他软件的协同。

在软件内部协同上，不同的设计人员可以同时设计不同的子模型，最后通过数据文件或导入导出合并模型。并且目前基于数据库存储和协同的工作也已经起步，完成后将提供基于离线和在线两种模式的协同设计方法。

在和其他软件协同方面，目前主要通过LandXML和FBX、SKP、DWG等数据文件进行，可以和Autodesk Civil3D、InfraWorks、3dMax，以及Google Skyetchup等软件交换信息和模型数据。和公司其他软件的协同则更充分，例如管立得软件可以直接从路立得的模型中得到每根管子、每个井所在的道路板块位置和高程等数据，最终的设计模型也可以合并起来。

结 语：我国城市建设目前还飞速发展期，还在走短平快的路，精工慢活的创造性项目占比重还比较小，所以表面上看对BIM的需求还不是很迫切。但随着城市发展由量向质的转变，再加上项目基数大，需要的精品项目会越来越多，对BIM的需求会越来越大。

BIM是设计理念的一次飞跃，正在引发工程设计领域的又一次革命，虽然暂时会有一些阻力，但设计走向BIM是必然趋势，作为相关方要把握住这个机会。

参考文献：

[1] 张相庭 张连生 刘德龙.浅谈市政道路设计实践以及探析[M].北京：中国建筑工业出版社，2007（12）.

[2] 蒋志琳 王志刚.城市市政道路设计的方法及相关思路分析[J].中国高新技术企业，2012（18）.

[3] 毛廷轩 张文华 李洁莹 等.浅谈市政道路设计实践及探析[J].广东交通职业技术学院学报，2012（06）.