BIM 技术在公路勘察设计中的应用

周 锋

（中国公路工程咨询集团有限公司，北京 100089）

公路勘察设计是公路工程项目立项、建设的重要基础。通过科学地对公路进行勘察，全面掌握公路的实际情况，这无论是对于公路的设计还是建设都具有积极的影响。BIM 技术作为一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，为现代工程设计带来了极大的便利。BIM 技术在公路勘察设计中的应用，可以实现公路工程的可视化，有效提升公路勘察设计的效果与质量。总而言之，加强BIM 技术在公路勘察设计中的应用研究具有深远的影响。

1 工程概况

某地区为了满足社会民众日常出行需求，拟新建乡道公路，该项目设计全长17.5km，设计道路等级为三级，行车设计时速为50km/h。由于该拟建项目区内交通十分不便，加上缺乏完善的基础资料支持，导致公路在设计阶段存在较多的问题。为了保证设计方案的可靠性与准确性，在公路勘察设计阶段需通过BIM 技术的应用来完成勘察测量工作。

2 公路勘察设计与BIM 技术特点

2.1 公路勘察设计

公路勘察设计是公路地质信息管理、公路建设的重要环节与基础。传统公路勘察设计工作主要是利用CAD 二维模型建构地质的信息，这种技术虽然有其优势与成效，但是相对于BIM 技术，不但在形式方面显得比较单一，同时可视化表现得比较差。在这种情况下将BIM 技术应用到公路勘察设计中，不仅能够完整、准确地存储与处理现场的勘察数据，还能实现公路勘察结构的可视化，无论是对于提升公路勘察设计工作质量还是推动公路勘察设计工作的发展都有着积极的影响。

2.2 BIM 技术及其特点

2.2.1 BIM 技术

建筑信息模型（BIM）是指以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，建立建筑模型，继而通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。随着在实践中的应用与发展，BIM 技术已经形成了一套标准的执行体系，并得到了来自国内外相关部门的肯定。我国不仅针对BIM 技术标准构建的必要性做出了系统性的研究，也对当前国际标准体系进行了深入的探索，并且进一步深了BIM 技术的定义化：既能在建筑工程整个建设过程中提供详细的共享信息以及数据资源，又能为施工中各个环节中的决策提供基本的信息数据支持[1]。

2.2.2 BIM 技术特点

相对于传统的公路勘察设计技术，BIM 技术不仅具有绝对的优势，还具有鲜明的特点，主要表现在可视化、协调性、可模拟性、可优化性、可出图等几个方面，具体如下所述：

（1）可视化。BIM 技术可以将勘察数据经过处理后直观呈现出来，实现了整个公路勘察过程的可视化，这不但有利于数据信息的管理，而且根据BIM技术形成的效果图与相应的数据图表之后可以增强设计人员与勘察人员的交流与互动，使公路设计、工程决策更加科学与合理。

（2）协调性。公路建设项目中，如果设计师、勘察人员沟通不充分，不仅会导致各专业之间出现冲突与矛盾，还会为工程施工与工程质量带来严重的影响。而BIM 技术本身就具有协调性的特点，促进各个专业之间的相互交流与互动，进而有效避免各专业之间出现矛盾与问题。

（3）可模拟性。BIM 技术具有可模拟性，在实际公路勘察设计工作中以工程实际设计目标为基础，模拟现实中的建筑物及环境。所以在公路勘察设计工作中利用BIM 技术可以模拟周围环境，以便更加科学、合理地制定工程施工方案[2]。

（4）可优化性。借助BIM 可视化的优势，直观获取公路项目规划、物理以及几何等重要的公路勘察数据信息，当发现任何问题或缺陷时直接利用BIM 技术进行优化处理，保证设计与施工规划工作的科学性与合理性。

（5）可出图。BIM 技术在公路勘察设计中的应用，除了上述几个特点之外，还可以进行碰撞检查与修改设计，形成碰撞检查报告以及修改方案，在提升公路勘察设计质量方面发挥着关键的作用。

3 BIM 技术在公路勘察设计中建模分析

3.1 BIM 技术三维模型建模分析

BIM 技术在公路勘察设计中的应用主要是在设计阶段就开始介入，利用相应的勘察数据构建三维模型，进一步为公路设计、公路选线等提供相应的数据资料支持。借助BIM 技术的三维模型建模实现可视化，强化公路建设中各方主体之间的互动与交流，从而在满足建设要求的基础下实现设计工作效率的全面提升。当前，我国公路勘察设计中BIM 技术的应用尚在探索阶段，所以无法直接完成全部用途的公路三维模型，在实际工作中仍然需要通过分级建模来实现三维模型建模，才能完成设计目标[3]。

3.2 BIM 技术选线设计

BIM 技术在公路勘察设计中的应用，表现为通过构建DEM 模型后可以直观呈现出拟建公路周围的自然环境、地形地貌等，同时反映出拟建公路区域内的地质情况，为公路选线设计提供更加全面与准确的数据支持。此外，BIM 通过构建三维模型不仅直观呈现出公路路线的总体规划，而且在模型中可以重点突出服务区、桥梁以及隧道等，这在全面提升公路勘察设计的合理性与准确性上意义非凡[4]。

3.3 BIM 技术在公路勘察设计中的具体应用

在确定公路选线设计之后，利用BIM 技术自动生成中等细节程度的三维模型。在利用BIM 技术构建三维模型时，可以从现有的标准数据库中选择道路模型的外观以及细节等详细信息，而且以项目设计的实际需求、建设目标、项目所在地的地形地貌等合理构建三维模型，使模型更加符合公路勘察设计的要求与目标。

同时，BIM 技术在公路勘察设计应用过程中，要针对重要或者特殊的道路结构构建三维模型，构建时重点突出细节、层次以及特殊性，而且在三维模型构建时可以适当增加其他工程设施的模型，以此形成良好的对比与交流，这样既充分发挥了BIM 技术在公路勘察设计中应用优势，又使得公路勘察设计更加合理与全面[5]。公路勘察设计中可以利用BIM 技术的优势，在三维模型构建过程中适当增加公路的属性信息，如公路的路面铺装施工工艺、路面施工材料等，这可以帮助公路建设项目中各方主体通过三维模型获取到更多的信息，更进一步完善公路的勘察设计，为后续的设计与施工提供有力的支持。

此外，针对当前BIM 技术在公路勘察设计中的应用现状，要注重BIM 技术应用质量的提升，具体而言：首先，注重BIM 技术协同平台的建设。要想实现BIM 技术的优化与完善，必须通过基于数据库存储技术与互联网信息技术建设协同平台，为BIM 技术在不同专业领域中的应用提供支持；其次，以实际情况为出发点，制定科学合理的BIM 技术发展规划。BIM 技术实际应用过程中通过结合公路勘察设计的实际需求与情况制定长远规划，不仅可以提升工作质量，而且能加快BIM 技术在项目中的集成应用；最后，要注重BIM专业人才与团队的培养。在实践工作中一方面要注重通过实践工作来培养专业人员的专业素养与专业能力；另一方面要通过高密度、高水平的BIM 技术的专项培训工作帮助专业人员在不断的学习过程中实现自身能力提升的同时推动BIM 技术的研发与应用，从而提升公路勘察设计质量。

4 BIM 技术的数据建模方法

公路勘察设计工作中，主要勘察内包含公路建设所在地的地形、地貌、土质结构以及主要的构筑物，公路勘察设计主要是针对新建公路与改扩建公路两种类型[6]。虽然当前BIM 技术在公路勘察设计中的应用仅局限于前期的设计工作，无法为后续的施工建设提供必要的支持，但是可根据实际情况通过重复建模来解决相关问题，为后续的施工提供重要的数据参考与理论支持。BIM 技术三维模型的构建数据来源主要是现场勘察数据与公路三维模型标准库。所以，构建公路三维模型时不仅要依靠完善的勘测技术，还要借助计算机CAD 设计技术。

BIM 技术的数据建模时可以从以下几种途径获取信息数据：

（1）通过高分辨率的卫星测量。借助高分辨率的卫星测量是构建三维模型的重要信息来源之一，同时随着现代科学技术的发展，还可以借助遥感卫星影像技术获取到地质结构、地质灾害等详细的数据信息，通过构建地质灾害三维模型，帮助公路设计人员更加直观地获取到丰富的资质信息资料，提升公路设计质量。

（2）航拍测量。这项技术主要是借助无人机技术来采集地面信息，其测量精度能够满足BIM 技术构建三维模型的需求，但是航拍测量在覆盖面方面存在局限性。

（3）三维激光测量。这项测量技术主要是以汽车、飞机等为载体开展勘察工作，优势在于具有较强的灵活性与机动性，比较符合BIM 技术构建三维模型的要求。

此外，BIM 技术在公路勘察设计中的应用还需要注重协同设计要求。BIM技术在公路勘察设计中的应用涉及多个专业，既包含路线、交通工程，也包含了桥梁、隧道等专业，所以在实际设计过程中需要协同设计，满足建设要求[7-9]。在实际勘察设计阶段，要以三维模型为基础，通过以下几个方面的协同来完成设计工作：①坐标系统的统一；②保证既有道路模型的建模精度；③强化三维模型构建的可视化管理；④强化各专业的BIM 的协同设计。通过这几方面的强化既可以帮助专业技术人员更好地掌握BIM 技术，同时也能在最大程度上发挥BIM 技术在公路勘察设计中的应用优势。

5 结束语

综上所述，文章通过结合实际案例对BIM 技术在公路勘察设计中的应用分析与研究，发现BIM 技术相对于传统的技术不仅可以实现设计的可视化管理，而且为各专业的设计人员提供了更加准确、全面、直观的信息数据支持，切实强化了各专业设计人员的交流与互动，从而真正提升了公路勘察设计质量。未来，相关工程人员应深入研究、持续探索，深化BIM 技术在公路勘察设计中的应用，为促进公路工程行业的创新发展提供技术支持。