基于BIM模型道路的可视化应用

李凌宇 蒋明敏 闫亚光 左咏梅

Road Visual Application Based on BIM Model

LI Ling-yu JIANG Ming-min;

YAN Ya-guang ZUO Yong-mei

摘要：本文为了深化BIM在工程项目设计阶段的应用，应用Civil3d与Infraworks等其他软件搭建平台，针对BIM可视化在道路的应用进行建模。本文提出的新型可视化协同设计方法对于招投标阶段更直观的观看模型，以及设计阶段节约设计成本，减少了设计时间，减少返工时间节省资源控制成本，为山区路桥可视化协同设计提供了有效的技术支撑。

Abstract： In order to deepen BIM's application in the engineering project design phase， other software platforms such as Civil3d and Infraworks are used to model the application of BIM visualization in the road. The new visual collaborative design method proposed in this paper provides an effective technical support for the visual collaborative design of mountain road bridge to save design cost， reduce design time， reduce the cost of resource control， and provide effective technical support for the visual collaborative design of mountain road bridge.

关键词：BIM;建模;可视化;协同设计

Key words： BIM;modeling;visualization;collaborative design

中图分类号：TU17                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）32-0203-02

0  引言

作为现代信息技术发展的产物，BIM技术的出现和应用给高速公路建设带来了深刻改变，伴随着BIM技术应用的不断深入与发展，BIM技术也在不断的完善。

BIM（Building information modeling）简称是建筑信息模型，以三维信息技术为基础，是集成项目各个阶段的相关信息于一体的三维信息模型，便于工程各方参与试用，并以该为模型为基础进行项目规划、设计、施工和运营管理形象直观的展示了项目的设计效果，模拟施工流程，施工可视化，使得项目设计、施工、管理、运营、维护都在可视化状态下进行，提高了工程效率和质量，减少了设计时间，减少返工时间，控制成本[1]。它所推崇的协同设计是指：项目开展初期通過各个参与方的介入，在这个平台不断修改与完善设计，并达到各方都认同的最合理方案。

1  BIM技术的发展

三维BIM（BIM-3D）模型集成了建筑工程项目所有的几何、物理、功能和性能的信息是以三维信息技术为基础。综合建筑工程项目的各种相关信息建立的数据模型，对建筑工程项目的实体与功能进行可视化、数字化展示。四维BIM（BIM-4D）则是在三维BIM的基础上加上了时间这个维度使得静态的模型可随时间的流动进行动态的研究。随着信息技术的发展，增加变更索赔的可行性，提供成本信息、合同管理信息和合同预警信息，减少因合同管理错误导致成本控制失误和利益损失的可能性。避免不必要的人力、物力浪费。

BIM技术贯穿工程项目的各个阶段，是建筑全生命周期的枢纽，同时BIM技术的所搭载的各种软件，是建筑各个阶段不同专业搭建三维协同可视化平台。Golparvar-fard，mani[2]等人，将BIM技术与影像技术相结合，将三维可视化模拟的最优成果作为实际施工的指导依据。Lapierre.A、Cote.P[3]等人提出了数字化城市的构想，认为实现数字化城市的关键在于能否将BIM技术与地理信息系统GIS（Geographic Information System）相结合。Brian Gilligan，John KunzBrian Gilligan，John Kunz等人在研究建筑虚拟设计建造技术在欧洲领域市场的应用时，发现工程项目在实施中，技术组织上还存在一定的问题。

2  BIM技术在高速公路可视化方向的优势

在BIM技术的支持下，建立各种三维模型，有利于实现建筑对象的三维显示。这种鲜明的 “逼真”效果可以模拟施工前的成品，更有利于发现问题进而对设计进行优化。

在以往的施工过程中，一般以“二维”CAD平面施工图为指导，缺乏施工项目的立体感和直观性，尤其是图纸容易被省略和设计不当。从而在后续的施工中造成返工或变更施工，对工程造成无谓的损失。在今后由于BIM技术的引入，不仅可以通过三维图形直观地表达设计成果，还可以数字化地表达建筑构件的物理结构和功能特征。BIM模型可视化可以将一个接近三维虚拟模型的建筑在人们眼前可视化[4]。

Civil3d与Infraworks的可视化协同设计：

由于Civil3d在地形设计方面比其他软件更好一些，可以利用地形的等高线创建地形曲面，此外Civil3d的各对象之间是动态联系的，修改一点与之相关的等高线和纵断面都会自动更改，因此选用Civil3d软件。

Infraworks在道路桥梁的信息表达上相对于其他软件具有操作难度低、与场地贴合可以，并可以放置斑马线，灯，车辆，河流树木等装饰物，因此选用Infraworks软件。

3  BIM技术在高速公路可视化设计的实际应用

3.1 Civil3d创建三维数字化地形

以实现工程项目周边地形三维可视化为目标，首先要利用测绘单位所提供的高程数据（等高线），生成地形。将测绘单位给的数据提出等高线，利用Civil3d中可以用等高线创建三角形地形曲面的功能。创建地形曲面。利用对象查看器，可以查看地形曲面，除去不符合实际高程范围的点，重新生成新的符合实际地形的地形曲面。

创建路线。选择路线创建工具，更改路线名称，路线样式改为道路中线。根据图纸采用交点法画出高速公路的中线。选择路线布局工具，将所给的交点坐标输入到键入命令框。然后选择添加自由缓和曲线，改变缓和曲线类型为BOSS型，选择相应的图元与之对应的半径、前缓和曲线和后缓和曲线。

创建道路纵断面。选中我们创建好的道路中线，选择曲面纵断面图，将地形曲面添加到纵断面列表，然后选择在纵断面图中绘制，至此，创建完成地形纵断面。选择纵断面创建工具，在布局工具中，根据图纸创建变坡点，修改所对应的变坡点桩号和高程并修改半径，至此高速公路纵断面图完成。

偏移路线和过渡段的建立。如图1，选中道路，选择偏移路线修改偏移量与路线样式，根据图纸创建我们的偏移路线。选择要加宽的路线，设置加宽区域与加框参数。

创建装配。修改装配名称与装配类型，根据图纸选择相应的装配构件，并修改部件特性，车道名称、宽度、坡度及其代码进行修改。

创建道路。选择我们的高速公路中线，选择道路。修改纵断面、装配及目标曲面，修改起点桩号与终点桩号、频率及目标映射。

道路曲面的创立。因为每一个道路都要创建一个道路曲面，将指定代码添加到道路曲面中，之后将要素线的代码添加到道路曲面中，最后创建道路边界和渲染材质。

最后将道路曲面和地形曲面粘合生成新的曲面，如图2所示，输出IMX（曲面文件）与SDF（道路线文件）文件。

3.2 Autodesk Infraworks可视化设计

打开Infraworks，点击模型生成器，截取我们要的大致范围，生成地形，将IMX文件导入进去，选择xian80坐標系。

选择相应的样式模板，如果没有符合我们的样式模板，我们可以自行创建。最后我们可以添加相应的车辆，使其效果更佳逼真，还可以制作巡游视频，以达到展示成果的效果。

4  结论与展望

本文以Civil3d建模软件为基础，联合Infraworks软件进行了可视化协同设计：利用Civil3d中等高线生成地形曲面，创建出项目精确定位的三维地形曲面。最后将模型导入Infraworks完成了工程外部可视化协同设计[5]。

实现了Civil3d Infraworks的新型可视化设计方法，使得设计人员可以更加快捷，精确地完成设计及后期优化，缩短设计周期，减少返工节约成本。

本文聚焦于可视化协同设计研究，实际案例主要围绕前期建模、规划展开，基于BIM可视化施工。

参考文献：

[1]杨骐麟，文志彬，杨万理，吴龙旺，王宁，王广俊.一种基于BIM的可视化协同设计新方法[A].第二届全国BIM学术会议文集.广州.2016.

[2]杨东旭.基于BIM技术的施工可视化应用研究[D].2013.

[3]邓朗妮，马晋超，郭亮，黄晓霞，罗日生.基于BIM模型的可视化仿真应用[J].广西科技大学学报，2016.

[4]苏伟胜.浅析BIM技术在高速公路项目管理中的应用[A].行业管理，2017.

[5]从俊林.BIM技术在桥梁施工阶段的可视化应用[J].2018.

作者简介：李凌宇（1993-），男，河北石家庄人，研究生，研究方向为防灾减灾。