城市軌道交通BIM建模中坐標轉換相關問題的探討

楊閃閃

摘 ?要：在城市軌道交通工程開展期間，BIM建模受到了廣泛的應用，不過從實際情況來看，還有著一些缺陷，其中表現(xiàn)為BIM建模坐標系和工程圖紙坐標系不相符，針對于此種現(xiàn)象，就需要制定出有關的對策。在文章中，以某項城市地鐵結構內的BIM模型舉例說明，提出了相應的坐標轉換方式，把地方坐標系轉換成BIM模型內的地理坐標系，在確定定位的基礎上達到地鐵建設環(huán)節(jié)信息化和可視化的目的，從根本上確保城市軌道交通安全開展。

關鍵詞：城市軌道交通;BIM建模;坐標轉換;相關問題

中圖分類號：U239.5 ? ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）01-0072-02

Abstract： During the development of the urban rail transit project， BIM modeling has been widely used， but from the actual situation， there are still some defects， such as the inconsistency between the BIM modeling coordinate system and the engineering drawing coordinate system. in view of this phenomenon， it is necessary to work out the relevant countermeasures. In this paper， taking the BIM model in the subway structure of a certain city as an example， the corresponding coordinate transformation method is put forward， and the local coordinate system is transformed into the geographical coordinate system in the BIM model， so as to achieve the purpose of informationization and visualization of subway construction on the basis of positioning， and fundamentally ensure the safety of urban rail transit.

Keywords： urban rail transit; BIM modeling; coordinate transformation; related problems

在城市軌道交通工程建設期間，包含的規(guī)模較大，自身具備周期性長的特征，各項專業(yè)之間的協(xié)調工作量非常高，再加上地鐵工程受到相關因素的影響，一直發(fā)生工程變更現(xiàn)象，使得工作效率較低，質量受到了影響。而在城市運行進程加快的背景下，城市軌道交通運行進程加快，軌道交通建設工程提出的要求極高，一般是多條線同期進行規(guī)劃和建設，建設階段還劃分為先后，這樣的話，便增加了投資方管理的難度。所以，就需要明確存在的問題，從根本上提高城市軌道交通運行效率和質量。

1 城市軌道交通工程

城市軌道交通作為城市和城市公交運行的基礎，屬于運輸客流的關鍵，其中，城市軌道交通項目是否在規(guī)定期限內完成并且實施，對于城市居民日常出行、正常工作和滿意程度有著直接的影響。對于城市軌道交通工程來講，屬于一項綠色交通工具，本身有著能耗小并且污染性低等一系列的特征，有利于加快城市運行進程，通過開展城市軌道交通項目施工作業(yè)來加快城市的運行進程，解決城市中心人口密度比較大的現(xiàn)象。從中看出，城市軌道交通屬于未來城市交通規(guī)劃和建設的主流趨勢，可以提高市民出行效率，減少空間，增強生活質量。

2 BIM建模中的坐標轉換情況

當前階段，社會領域對城市軌道交通工程的關注度極高，而BIM技術的應用，為實現(xiàn)該項目標提供了良好的支持。BIM技術是以三維可視化為根本的設計方式，重復性利用相關的信息，通過詳細地探究促使工作安全開展。

坐標系作為測量和繪圖的依據，一般是由坐標原點、坐標軸指向和單位長度進行明確定義的。在城市軌道交通運行期間，包含的要點是非常多的，大體上涉及到了地理坐標系、空間直角坐標系和地方坐標系等多方面。其一，地理坐標系，該種類型的坐標系是采取三維球面對地理表面位置進行探究的，目的是經由經緯度來應用地球表面點位。其二，高斯平面坐標系，采取橫切橢圓柱投影方式創(chuàng)建規(guī)范性的平面直角坐標系統(tǒng)，將中央子午線和赤道的交點作為一項坐標原點，其中，中央子午線的投影是縱坐標軸Y，而赤道的投影則是橫坐標軸Y。其三，地方坐標系操作原理是處于局部區(qū)域內構建平面控制網的過程中，根據實際情況，投影到具體選定面內，或者是應用地方子午線為中央子午線的一項直角坐標系。

在城市軌道運行期間，可以采取創(chuàng)建地鐵結構BIM模型的方式對地鐵建設方案進行改進和優(yōu)化，強化地鐵建設環(huán)節(jié)中的安全管理力度，降低不良事故和安全隱患出現(xiàn)的概率。對于BIM建模人員來講，應當結合工程圖紙中的具體地方坐標來定位結構模型，具體落實到以地理坐標系為主的GIS地球模型內，地方坐標系和地理坐標系之間的轉換精度直接影響著地鐵鐵路各項工點結構模型連接的準確性，經由上述兩個環(huán)節(jié)來達到轉換坐標的目的。第一項步驟，把地方坐標系轉換成高斯平面坐標系。第二項步驟，采取高斯-克呂格的方式計算出地理坐標系。

3 高斯投影反算公式

在上述公式內，L表示為起點經度，L0是中央子午線精度，tf=tanBf，？濁2f=e2cos2B，e屬于橢球第一偏心率，Mf=a（1-e2（1-e2）（1-E2sin2Bf）-3/2，a是橢圓長半軸，？濁2F=et2cos2B;NF=a（1-e2sin2BF）-3/2。

4 城市軌道工程中的應用

BIM技術屬于一項復雜的信息化系統(tǒng)，在具體設計期間，施工方和運維方需要加深交流，以此使信息處于項目全周期運行中合理的應用，而將建筑信息模型應用到城市軌道交通工程中，可以使項目設計、建造以及決策等工作處于可視化狀態(tài)中實施，加深相關人員對于具體現(xiàn)象的了解，減少誤差出現(xiàn)。本文以某項城市軌道工程舉例說明，要想滿足地鐵建設信息化和現(xiàn)代化的管理要求，需要創(chuàng)建標準的BIM模型，采取合理的方式來提升地鐵建設環(huán)節(jié)的安全性，從而確保整體質量。

對于BIM模型進行創(chuàng)建的過程中，主要是處于GIS地球模型基礎上實施的，以地理坐標系為基本的定位坐標系，地鐵施工圖紙內的定位坐標是以任意坐標系為主，而采取何種方式把圖紙坐標系轉換成GIS地球模型中的地理坐標系，是BIM建模期間需要重點探究的一項問題。應用合理的方式轉變地方坐標，將其轉換成地理坐標，基本流程圖如下所示：

（1）此項地鐵線路南北長度大約是473km，從11個控制點內經由圖紙內獲取地方坐標，通過手持GPS獲得地理坐標，從已知控制點內來看，可以選擇4個公共點為訓練樣本，對四參數值進行計算，剩下的7個點則是當成檢驗樣本。具體訓練樣本數據表格如表1所示。

（2）計算四參數。結合上表中的相關數據，采取高斯-克呂格投影方式將其轉換成高斯平面坐標系，借助MATLAB獲取四個參數值。具體如表2所示。

（3）地方坐標轉高斯平面坐標;使用已經獲取的四參數值來計算出7個檢驗樣本的高斯平面坐標，如表3所示。

5 結束語

從以上論述來看，在本篇文章中，引進了合理的轉換方式進行工作，經由此種方式轉換而成的地理坐標出現(xiàn)誤差的概率非常小，可以達到高精度轉換不同坐標系的目的，而BIM建模者還可以依照圖紙給出的兩車站和相同區(qū)間內的中心里程點區(qū)域坐標，轉換成和GIS地理模型要求相符合的經緯度坐標，加深車站和區(qū)間之間的聯(lián)系性，從中看出，該種方式可以有效應用到BIM建模坐標轉換過程中存在相關問題的分析環(huán)節(jié)中，提升整體效果，全面解決BIM建模坐標和施工圖紙不相符的現(xiàn)象，其有著極高的應用效果和價值。

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