交通基础设施领域的BIM技术应用

2018-09-14中交第二公路勘察设计研究院有限公司冯鹏程田甜陈中治

中国公路 2018年16期

关键词：交通公路领域

文/中交第二公路勘察设计研究院有限公司冯鹏程田甜陈中治

进入21世纪，BIM作为一种新技术正在掀起一场建筑业的信息化革命，并逐步扩展到交通基础设施领域。

国内外BIM技术在交通领域的应用现状

国外BIM技术在交通领域的发展

BIM最早由美国提出并应用，随后逐渐扩展到英国、北欧、澳大利亚、日本、韩国等发达国家。这些国家结合自身实际，通过制定行业管理办法、编制相关BIM标准、组建研发联盟机构等不同方式，积极探索BIM技术在本国工程建设项目中的应用。

英国是全球BIM应用增长最快且成效最为显著的国家之一，主要得益于英国政府的强制性要求。2011年5月，英国内阁办公室发布了政府建设战略文件，其中有整个章节是关于建筑信息模型(BIM)的。这章明确要求，到2016年，政府要求全面协同3D-BIM，并将全部的文件以信息化管理。除政府的强势推动之外，英国各民间团体组织也发挥了积极力量，英国标准学会（BSI）等机构不断制订/修订配套的BIM标准和文件。由此可见，英国的BIM技术推广不仅是深入的，而且是全范围、全领域的。

国内BIM技术在交通领域的发展

2004年，Autodesk公司在中国的AutoCAD2005产品发布会上，首次在中国提出BIM技术。“十一五”期间，BIM进入国家科技支撑计划重点项目。2016年7月至今，交通运输部先后下发了《关于实施绿色公路建设的指导意见》《关于打造公路水运品质工程的指导意见》《交通运输部办公厅关于印发推进智慧交通发展行动计划（2017-2020年）的通知》等一系列文件，均要求在项目中采用BIM技术。

2017年9月交通运输部下发的《关于开展公路BIM技术应用示范工程建设的通知》中明确在项目设计、施工、运维不同阶段BIM的应用，同时确定第一批公路BIM示范项目；2017年12月《交通运输部办公厅关于推进公路水运工程BIM技术应用的指导意见》明确，到2020年要初步建立相关标准体系，明显提升BIM技术应用的深度、广度、设计能力，有效推进BIM基础平台建设，复杂项目实现BIM技术进行项目管理及养护决策等一系列要求。

在行业政策发布的同时，国内多个省市先后提出了关于推进BIM技术应用的文件，推动BIM在本区域内的发展。如上海发布了《关于进一步加强上海市建筑信息模型技术推广应用的通知》，广东发布了《关于开展建筑信息模型BIM技术推广应用工作的通知》，北京发布了《民用建筑信息模型设计标准》等。

在标准制订方面，清华大学BIM课题组于2011年12月发布了《中国建筑信息模型标准框架研究》。2012年1月，住房和城乡建设部开始制定国家BIM标准，该系列标准分为3个层次和5本标准。除国标外，在制造业、市政行业和铁路行业，也发布了相应的行业标准，一些发达地区也制定了相应的地方标准。在交通基础设施领域，交通运输部也开始制定公路行业标准，在2018年内发布公路标准的征求意见稿。在政府的主导和相关团体、机构的推动下，中国正在交通基础设施领域掀起一场BIM技术研究和应用的热潮。

BIM技术在交通领域的研发与应用

中交第二公路勘察设计研究院有限公司依据自身经验将交通基础设施领域的BIM模型分为环境模型和工程模型。环境模型包含项目区域的地形、地物和地质模型，工程模型则包含工程本身如路基、桥梁、隧道、交通工程、互通等众多专业的模型。

应用先进的勘测手段建立环境模型

在交通基础设施领域，BIM的基础首先是环境模型的搭建，中交第二公路勘察设计研究院有限公司的BIM技术团队（简称“BIM研发团队”）根据不同区域范围有针对性地选择勘测手段搭建环境模型。在野外大范围环境中，采用激光扫描技术完成地形数据采集。以直升机或汽车为搭载平台，集成激光雷达、全球定位系统、数字影像等先进技术手段，安全、快速、准确、密集获取高精度三维地表信息，获取的信息可直接应用于构建地表三维模型。

在建筑物密集区域，则可采用无人机倾斜摄影完成地形、地物的数据采集。通过在无人机上搭载多台相机，从正摄和其他4个倾斜角度采集影像数据，实现地物模型分离，形成地形、地物三维模型。

将地形、地物模型与依据地质勘察资料而创建的地质模型融合，再叠加路网、水网等地理信息，最终形成环境模型。

研发作业工具参数化构建工程模型

通过长期的应用实践，BIM研发团队结合交通基础设施领域的专业特点，研究出了多款作业工具，以实现参数化构建工程模型。如在公路工程领域，团队研发出了路线和桥梁专业BIM自动建模软件，其在继承传统设计软件的专业流程基础之上，实现了参数化设计，并输出图纸与BIM模型。这种方式不仅能解决效率问题，同时更能保证模型与设计信息的一致性，能较好地适应设计生产的需要。

除常规工程模型外，研发团队还针对特殊结构类工程模型，在通用建模软件上结合工程特点进行二次开发，实现参数化建模。如在隧道工程方面，结合隧道工程特点，按照施工工法分类，分别建立了钻爆法和盾构法隧道工程构件库，并开发了辅助建模软件；在轨道交通方面，结合城市轨道交通的特点，按照建筑、结构、暖通、给排水、电气、系统六大专业，分别建立工程族库，并开发了辅助建模软件。

在我国西部地区，桥梁通常要跨越高深峡谷，峡谷中的风对桥梁安全是一大威胁。针对这种情况，BIM技术可以通过建立分析模型，在设计阶段模拟出大桥的抗风能力。

纬地交通工程软件中的BIM技术及应用

数字化的成果交付

公路与城市道路作为带状工程，往往里程长，组成元素种类多，且数量大，如某山区高速公路全长约300公里，桥隧比45%，互通式立交25处，项目区域范围1000余平方公里，基础数据达到200G以上，工程规模巨大。为了实现这类项目的交付，BIM研发团队研发了基于互联网的模型集成平台——BIM云平台，该平台能够融合多源数据、支持通用数据格式，并能实现大体量BIM成果轻量化远程使用。另外，值得一提的是，该平台结合正在编写的公路行业BIM标准，从公路工程构件分类出发，结合自身特点，提出了更细化更具操作性的数据结构形式，平台执行的标准更加符合工程应用需求，同时也具备良好的前瞻性。以BIM云平台为依托，不仅能集成“GIS+BIM”，同时实现了模型信息的关联存储与统计，模型相关的工程信息，如几何尺寸、材料型号、设计技术、产品性能等均可在云平台中体现，从而实现工程项目的数字化交付。

施工、运营阶段的BIM应用

BIM技术贯穿项目的设计、施工、运营所有阶段，前一阶段的BIM模型数据为后一阶段的工作开展提供数据支持。BIM作为信息存储载体，可在施工、运营阶段的应用发挥重要作用。在设计成果数字化交付的基础之上，BIM研发团队将BIM云平台的BIM模型构件与工程建设管理系统中的工程对象相关联，实现BIM模型与建设管理数据的互联互通，建设管理系统可根据需要随时调取BIM云平台中的数据用于施工期的项目管理，BIM云平台也可以将建设管理系统中的项目管理信息、文件存储、整合，并交付项目运营阶段，以实现BIM技术在项目全寿命周期中的应用。