浅谈BIM在市政道路设计中的应用

程佳

CHENG Jia

（中国市政工程西北设计研究院有限公司）

(CSCEC AECOM Consultans Co., Ltd.)

1 BIM概述

BIM（Building Information Modeling）是指建筑信息模型，是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。

BIM能够应用于工程项目规划、勘察、设计、施工、运营维护等各阶段,实现建筑全生命期各参与方在同一多维建筑信息模型基础上的数据共享，为产业链贯通、工业化建造和繁荣建筑创作提供技术保障；支持对工程环境、能耗、经济、质量、安全等方面的分析、检查和模拟，为项目全过程的方案优化和科学决策提供依据；支持各专业协同工作、项目的虚拟建造和精细化管理，为工程行业的提质增效、节能环保创造条件。

随着计算机信息技术的不断进步，BIM设计方法与理念已经深入到土木工程行业的各个阶段。建设部也明确要求到2020年末，建筑行业甲级勘察、设计单位以及特级、一级房屋建筑工程施工企业应掌握并实现BIM与企业管理系统和其他信息技术的一体化集成应用。

2 BIM在道路设计中的应用

BIM可以通过一系列设计软件协同合作来实现，在众多BIM软件中，AUTODESK及BENTLEY两大平台软件应用的最为广泛，而AUTODESK平台凭借着早期AUTOCAD在行业内打下的扎实基础，已成为各大设计院的首选。其中，Infraworks、Civil 3D、Recap360、Raster Design及3dmax Civil View等A平台BIM基础设施设计软件，已被广泛应用到道路设计工作中，其具体应用流程如下。

2.1 结合GIS的多元化基础数据处理

在道路设计中，分析原始地形数据是设计的第一步骤，然而传统的地形数据仍停留在二维平面中，无法直观的表达地形地貌。通过Civil 3D处理后的地形图，可以建立起系统的三维模型，并在此基础上进行高差，坡度等分析（见图1）。软件自带的Geotechnical及river模块，能使地勘及水利数据集中呈现在三维模型中。此外，结合Raster软件，能使通过GIS软件获得的航拍图片矢量化，并直接附着于处理好的三维地形中，从而达到实景呈现。

图1 通过Civil 3D处理后的三维模型图

图2 三维实景图

其次，在项目前期投标或方案阶段，往往会出现地形图等基础资料缺失的情况，令项目无从开展。通过Infrawoks，使用自带的模型创建工具或者处理网络获取的不同精度GIS数据，能够实现快速实景建模，并以此为基础进行设计（见图2），从而顺利的推进项目。

2.2 建立动态道路模型

市政道路设计往往包括道路、桥梁、给排水等众多专业，基础资料众多，因此方案变更、条件变换等情况不可避免，这就导致很多工作需要从头再来，浪费大量时间。CIVL 3D可以使道路的平、纵、横设计动态连接，任意一点的设计修改，都会联动到与此相关联的其他内容上，自动进行更新，省去了大量的重复工作。由于图纸和标注将始终处于最新状态，设计人员可以集中精力去优化设计。

2.3 工程量精确计算分析

在完成道路模型的建立后，Civil 3D利用其强大的曲面数据计算能力，能快速有效地计算出道路的土方量，自动生成土石方量表。同时，从建立好的道路模型中提取出工程材料信息，生成路面工程量表。

2.4 快速有效的生成施工图纸

在以往设计工程中，设计人员需要花费大量时间对各种图纸进行优化，以完善图纸信息。通过Civil 3D预先建立好的标签集，可以迅速的完成的各个图纸标注，并且将错误率降低为零。同时，通过前期设置好的代码集，可以智能的控制图纸中各个元素的颜色、线宽、填充样式等属性。

2.5 多专业协同工作

道路设计师将完成设计成果传递给建筑、桥梁及给排水等专业。相关设计人员可以在其基础上，利用Civil 3D及Revit软件进行各自专业的设计。各专业的设计数据可以无损传递与共享，最大限度减少错、漏、碰、缺等设计质量通病，提高设计质量和效率。

2.6 设计成果快速呈现

对于以往的设计过程，在的设计任务完成后，往往需要寻找第三方公司，对设计成果进行建模。而CIVIL 3D的设计成果，可以轻松的在3dmax civil view模块中进行处理，包括道路材质及交通标志标线的添加，最终转入到Infraworks中进行设计成果的最终呈现。

因此，整个道路设计流程可以归纳为，利用Infrawoks进行前期模型搭建及方案设计，在基础资料完善后进行数据更新，并将成果导入Civil 3D进行方案深度优化，最终形成施工图文件，再利用3dmax civil view进行道路附属部件的添加，最终再次返回Infrawoks进行成果展示。

3 BIM在道路设计中的未来发展

3.1 软件二次开发

对于部分道路工程项目，道路横断面及边坡条件较为复杂，Civil 3D内置的标准部件无法解决这些问题，这时候通过软件自带的部件编辑器，经过简单的编译，便可以生成满足各种条件道路部件。同时通过Autodesk提供了包括 LISP、COM、ObjectARX、.NET等多种形式的API，可以让相关人员使用C#、VB.NET等任意一种语言进行二次开发，完善功能。

3.2 点云与云计算的应用

AUTODESK基础设施BIM平台具有强大的点云数据处理功能，结合现今无人机及航拍技术的发展，能够最大限度的还原现状地形地貌。在最新版本的Infraworks中，已提供云计算功能，根据设计师输入的设计条件，云端服务器进行智能平纵布线，简化了设计流程，极大的缩短了设计周期。

4 BIM在道路设计中的存在的问题

4.1 本地化程度较低

现有的BIM软件，集成了欧美等国家的设计规范与样例，并且已经十分成熟。但是BIM在中国发展时间较短，缺乏相应的规范图集。国内现有开发的本地化包较为简单，使用体验较差，没有统一的标准，需要设计人员按照自己的习惯去摸索。

4.2 行业重视度不足

BIM在国内建筑行业的应用与普及十分广泛，以至于大家对BIM的理解大多集中在REVIT系列建筑类设计软件。基础设施行业的BIM往往被忽视，这与同软件相应的本地化程度不足有一定关系，也同行业的开放度及重视度有一定关系。

5 总结

BIM技术在工程中的应用十分广阔，作为道路设计行业，应当处分抓住信息网络高速发展的机遇，深入系统研究基础设施类BIM软件，尽早BIM技术理念运用到实际生产中去，为设计院所节约大量人力物力成本，同时能同各方有效的控制项目的整个生命周期。

[1] 冀程.BIM技术在轨道交通工程设计中的应用[J].地下空间与工程学报，2014（S1）：1663-1668.

[2] 红克.BIM技术在城市道路与管道协同规划设计中的应用[J].城市道桥与防洪，2013（11）：37-39+12.