基于BIM+GIS技术的道路选线系统设计与应用研究

2021-10-13张翔

黑龙江交通科技 2021年9期

张翔

(山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西太原 030000)

早在2017年我国交通运输部就确立了进一步提高公路工程设计水平的基本目标，基于这一目标，公路工程设计过程中鼓励和督促相关设计人员借助BIM技术开展设计工作，尤其是在初步设计过程中应对BIM与GIS技术予以统筹应用，做好方案研究及论证，从而提高方案比选过程的针对性及全面性。为切实满足以BIM为基础的设计要求，需设计一套以BIM和GIS为基础的综合系统平台。

1 系统设计

1.1 总体设计

该综合系统的开发语言以C语言为主，现以DEM数据为依据，并结合高分辨率影像进行三维环境的创建，然后根据地理位置坐标进行BIM模型的建立，并通过对三角网的建立得到填缝模型，利用填缝模型使地形和BIM模型之间实现无缝叠加，最终得到一体化的模型，利用该模型能进行土方计算和数字化采集，并能实现数字化交付。

1.2 子系统设计

(1)快速建模。该子系统的作用在于提供三维定线模型，使各物体均实现构件化，同时能对模型进行自动编码。

(2)三维选线。通过人工交互，在三维场所当中进行道路定线，并通过对路线横纵断面的适当调整，得出选线方案，同时对工程量进行实时计算，并生成相应的统计表。

(3)路线优化。综合系统通过对人工智能算法的应用对路线进行优化，在所选总体方案当中根据约束条件优化某些细部方案，在确定最优方案后，将其提供给设计人员，采用这样的方式，除了能提高方案精确性，还能起到减少成本与保证设计质量的重要作用。

(4)综合评价。综合系统在GIS与实时模型等先进技术的支持下，能对地形数据与模型信息进行动态传递，由此建成一个包含经济、技术与社会环境三个重要指标的结构层，然后借助AHP法进行结构模型的建立，采用模糊一致性方法对不同方案对应的优属度进行计算，以此形成评价系统，对各方案进行综合评价，为最终方案的确定提供可靠参考依据。

2 系统应用

2.1 在可研阶段中的应用

在可研阶段通过对该综合系统的应用，确定各项约束条件，采用计算机进行最优方案的比选，并将其提供给设计人员，确定经济合理且技术可行的路线走向。在确定了具体的走廊带以后，需对钻孔信息与地质区域图等实施矢量化，并剖析地质三维模型，为下一步选线工作的进行提供可靠参考依据。通过对BIM与GIS两项技术的应用，可在完成路线定线的基础上实现方案比选，找出最佳路线，此外还能进行BIM模型的创建，为后续设计阶段的工作奠定良好基础。

2.2 在初步设计阶段中的应用

对于初步设计，它是处在方案设计与施工图设计两个阶段之间的设计工作，主要是对方案设计实施的细化处理。在该设计阶段当中，对BIM模型进行不断推敲与完善，同时积极配合其它专业的模型实施核查设计，同时借助BIM软件开展模型的一致性检查。

2.3 在施工图设计阶段中的应用

施工图设计是整个设计工作的重要环节，也是综合系统应用的主要环节，在这一阶段中对该系统的应用包含以下内容。

(1)对路线进行优化设计，即在BIM与GIS两项技术的支持下，对路线方案实施优化。借助人工智能在综合系统中开展纵断面的优化，同时生成相应的三维模型及设计成果。在以BIM与GIS为基础的系统支撑下，能获得路线对应的平纵图。

(2)对桥梁进行优化设计，即在BIM与GIS两项技术的支持下，对桥梁方案实施优化，完成优化后可得到桥梁中复杂程度较高部位的剖面图，能为后续的结构设计工作提供可靠参考指导，保证设计成果质量。

(3)建立地质模型。借助自主研发而成的算法，如IMSL等，对区域范围内的地形地质进行实时剖切，进而生成该设计阶段需要参考和使用的地质模型。

(4)对互通式立交的匝道进行深化设计。通过对基于BIM的正向设计方法的应用，对匝道平纵断面进行适当的调整，基于三维层面使立交布线达到准确性要求，同时实时观察匝道的实际衔接情况与和地形之间的相交情况。

(5)建立路桥和桥梁对应的BIM模型。借助三维选线技术能建立以GIS为核心的选线模型，此时自主开发插件可以和REVIT等软件实现无缝对接，此时采用软件方可自动生成模型，在插件的支持下，能使采用软件得出的模型和GIS模型保持一致，并能对模型包含的各类物体进行构件化处理，最后完成自动编码。

(6)图纸生成。通过对该综合系统的应用，能生成十分精确且可行的图纸，如横断面图和分析表等，其中，横断面分析表如表1所示。

(7)碰撞检查。在项目设计过程中，施工图设计为重要工作阶段，是衔接设计与施工的重要桥梁，该阶段根据施工图，正确表达项目基本设计意图，得出相应的设计成果，为之后的现场施工作业提供可靠参考依据。

(8)工程量的计算与复核。首先进行数据信息采集，并对工程信息模型包含的几何与非几何数据进行适当的调整；然后对模型进行校验，确定其准确性与完整性能否达到要求；最后即可自动生成工程量统计清单。

(9)结构分析。这项工作需要借助BIM技术来完成，首先，将BIM模型转换成结构分析模型；然后在结构分析模型的支持下进行结构性能分析，并根据分析结果开展相应的设计，如抗震性能分析与设计、抗风性能分析与设计和抗火性能分析与设计；完成结构分析与计算后，将结果存储在模型或以BIM为基础的系统平台当中，以供后续工作随时取用。