BIM技術(shù)在道路系統(tǒng)規(guī)劃中的應用
——以株洲楓溪生態(tài)城綜合交通規(guī)劃為例

范宇杰

（上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海市200125）

1 概述

BIM是BuildingInformationModeling的簡稱，中文名為“建筑信息模型”，指包含建筑物全部信息的電腦模型，模型內(nèi)的各類數(shù)據(jù)將在建筑物全生命周期，包括設計、建造、維護、管理等環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。BIM是美國公司Autodesk在2002年率先提出，后逐漸擴展到歐美、日本、新加坡等發(fā)達國家，2002年后，國內(nèi)逐漸開始接觸BIM的理念和技術(shù)。BIM雖然在國外如火如荼，在國內(nèi)卻對其認知不夠。簡單地說，BIM是一種需要BIM專業(yè)人士用專業(yè)的BIM工具提供全新的虛擬設計和建造的專業(yè)服務系統(tǒng)工程。正如孫家廣院士所述“BIM是支持工程項目整個生命周期或整個產(chǎn)業(yè)鏈的業(yè)務模型與數(shù)據(jù)模型的集合，它不僅只是一項信息化的工作”[1]。

本文以株洲楓溪生態(tài)城綜合交通規(guī)劃項目為應用實例，運用BIM相關(guān)軟件，包括VISUM、CIVIL 3D（簡稱 C3D）、Infroworks（簡稱 AIW）等軟件對該綜合交通規(guī)劃中的道路系統(tǒng)規(guī)劃內(nèi)容進行研究，快速得到不同方案的工程數(shù)據(jù)，從而向決策者快速傳達不同方案的設計意圖及成果，得到最優(yōu)化的方案，提高工作效率，并為后續(xù)工作的開展提供有力的支撐。

2 工程概況

楓溪生態(tài)城位于株洲城區(qū)東南邊緣，作為蘆淞區(qū)“三城一中心”戰(zhàn)略的重要組成部分，空間區(qū)位條件良好。楓溪生態(tài)城旨在形成“一灣（濱江）、兩港（楓溪新、老港）、五園（楓溪公園、天池公園、伏波公園、商公園和濕地公園）、多組團（丘陵山體及城市干道阻隔）”的空間結(jié)構(gòu)（見圖1、圖2）。

圖 1 蘆淞區(qū)“三城一中心”戰(zhàn)略圖

圖 2 株洲“一城一帶一港”格局

結(jié)合生態(tài)城的建設目標，提出綜合交通規(guī)劃交通結(jié)構(gòu)目標：內(nèi)部出行小汽車不高于25%，公交不低于35%，其他非機動車出行不低于40%。

楓溪生態(tài)城背靠湘江、曲尺山和沖天丘陵，加上伏波余脈，從北、東、南三面相圍，形成了“三脈夾兩谷，三面云山一面江”的格局，內(nèi)部地貌豐富，有江、溪、塘、濕地，有谷、嶺、田、平原?，F(xiàn)狀生態(tài)城尚未有大規(guī)模的開發(fā)建設，基本保持了原有的自然生態(tài)環(huán)境。

3 BIM應用實例

由于BIM相關(guān)軟件對計算機處理能力要求較高，考慮到整個楓溪生態(tài)城12.9km2的研究區(qū)域較大，因此減小研究區(qū)域，選取典型區(qū)域：由規(guī)劃天池路、江灣路、濱江路、新楓溪港組成的圍合區(qū)域約0.91km2，對該圍合區(qū)域利用BIM技術(shù)進行道路系統(tǒng)規(guī)劃研究（見圖3）。

圖3 研究區(qū)域示意圖

3.1 交通評價

根據(jù)《株洲楓溪生態(tài)新城控制性詳細規(guī)劃及城市設計》中所提出的楓溪生態(tài)城基礎路網(wǎng)及道路規(guī)模，利用VISUM11.0軟件進行區(qū)域交通需求預測，支撐路網(wǎng)容量是否能夠滿足生態(tài)城未來的交通出行需求。

如圖4所示，經(jīng)預測結(jié)果分析，規(guī)劃路網(wǎng)情況下，至遠期（2030年）生態(tài)城路網(wǎng)服務水平良好。

3.2 曲面建模

利用CIVIL3D2013軟件，創(chuàng)建研究區(qū)域原始曲面，利用地圖中的散點標高，生成初步曲面，利用C3D軟件自帶的糾錯功能檢查曲面標高[2]，對錯誤高程糾正后，得到用作分析的基礎地形曲面（見圖 5、圖 6）。

3.3 平面設計

圖4 交通需求預測評價

圖5 研究區(qū)域基礎曲面圖

圖6 研究區(qū)域曲面高程熱力圖

對上位規(guī)劃中提出的研究區(qū)域路網(wǎng)線位進行檢查發(fā)現(xiàn)：濕地四路和天池路相交道路交角小于45°，不滿足規(guī)范要求，需進行調(diào)整；楓溪路的規(guī)劃線位與計劃保留的山體相交，道路線形應避開。圖7為研究區(qū)域路網(wǎng)線路糾錯圖。

圖7 研究區(qū)域路網(wǎng)線路糾錯圖

基于以上情況，利用C3D軟件中的道路繪制工具，在滿足規(guī)范要求的前提下，對不合理線形進行調(diào)整，如圖8所示。

圖8 調(diào)整后研究區(qū)域路網(wǎng)線位

3.4 斷面設計

在斷面設計時，考慮與實際地形的關(guān)系，進行道路斷面設計。沿江路緊鄰湘江，在設計時，需考慮一定的景觀功能，因此，將局部路段設計成如圖9、圖10所示的高差斷面，即慢行板塊與機動車板塊不在同一平面，慢行通道更加注重景觀性，利用C3D的橫斷面裝配功能及縱斷面實時調(diào)整功能，將機動車道及慢行通道進行不同的橫斷面及縱斷面設計，以實現(xiàn)如圖9、圖10所示的縱、橫斷面設計要求。

圖9 沿江路橫斷面設計（單位：m）

圖10 沿江路縱斷面設計

3.5 豎向規(guī)劃

在C3D中對道路豎向的高程點及豎向坡度進行校核，如圖11所示。根據(jù)上位規(guī)劃《楓溪新城產(chǎn)業(yè)研究報告》提出的研究區(qū)域道路豎向高程，利用C3D中的要素線功能，將道路中心線轉(zhuǎn)換成要素線，并將上位規(guī)劃中的高程點賦值給要素線，從而利用觀察窗口核查高程點間的坡度是否滿足規(guī)范的要求，最終經(jīng)查驗，所有高程點均符合規(guī)范的要求，無需調(diào)整。

圖11 研究區(qū)域高程點校核

3.6 節(jié)點規(guī)劃

利用C3D軟件，對交叉口進行精細化渠化規(guī)劃設計，避免了以往交叉口忽略渠化設計而造成的后期用地局限，交叉口處展寬道路紅線，提前預留交叉口渠化拓展的空間，為后續(xù)設計提供支持。圖12為濕地西路-天池路交叉口規(guī)劃設計。

圖12 濕地西路-天池路交叉口規(guī)劃設計

3.7 三維漫游

為了更直觀地展示研究區(qū)域的規(guī)劃路網(wǎng)與區(qū)域控詳規(guī)中所提城市設計的關(guān)系，利用AIW軟件，將C3D中完成的模型轉(zhuǎn)換導入AIW軟件，結(jié)合谷歌地圖，使曲面與地圖貼合，使之形成更為形象直觀的地形曲面。利用AIW軟件的模型庫，以城市設計為基礎增加相關(guān)地塊及建筑，并通過AIW軟件進行三維漫游錄像（見圖13）。

4 特點總結(jié)

基于以上實例的應用分析體驗，與傳統(tǒng)手段相比，通過BIM技術(shù)進行類似的道路系統(tǒng)規(guī)劃，不僅能夠提高工作效率，同時能夠保證規(guī)劃的科學性、準確性、和延續(xù)性。表1為BIM手段與傳統(tǒng)手段在設計中的比較。

圖13 研究區(qū)域AIW設計

5 結(jié)語

BIM設計是設計行業(yè)的發(fā)展趨勢。Civil3D具有直觀、精確、高效等優(yōu)點；VISUM能夠通過計算機代替人工實現(xiàn)大量繁瑣的計算，從而完成交通需求預測仿真的工作；AIW能夠直觀便捷地在三維環(huán)境下建立實景模型。在當今對設計成果要求越來越高的今天，設計周期越來越短的工作環(huán)境下，BIM技術(shù)在保證準確性的前提下極大地提高了設計工作者的效率。

盡管BIM設計有著諸多優(yōu)勢，但是目前對計算機處理器要求較高、軟件本身較不穩(wěn)定、軟件間兼容性及軟件功能的整合等問題，依然是急需解決和完善的問題。

表 1BIM手段與傳統(tǒng)手段在設計中的比較

參考文獻：

[1]郭洪江,淺議BIM在公路設計中的應用 [J].黑龍江交通科技，2011（9）：314-316.

[2]郭陽洋.Civil3D軟件在場地平整設計中的應用[J].中國市政工程,2013（4）：60-63.