基于BIM 的高速公路信息化養(yǎng)護管理

文 / 湖南省高速公路集團有限公司張家界分公司 羅易寧 鄧韜 張攀 湖南省張家界市審計事務中心 向武鴻

引言

公路養(yǎng)護與管理的信息化發(fā)展具有重要意義。很多發(fā)達國家的高速公路養(yǎng)護管理都會采取信息化技術，通過信息技術進行養(yǎng)護數(shù)據(jù)的收集和分析，建立完善的養(yǎng)護管理方案。

我國的公路養(yǎng)護管理信息化進程相對較慢，在進行追根溯源、數(shù)據(jù)跟蹤等方面還存在許多問題，特別是在信息處理與共享方面，無法做到對信息的及時和充分利用。養(yǎng)護管理高速公路養(yǎng)護不只是保障路況的一種手段，更要提高對科技信息化的重視程度。

高速公路養(yǎng)護管理主要包括收集與保存各類信息、及時更新公路技術狀況、制定維修養(yǎng)護方案。目前，在對高速公路運營與管理質量的評估中，多數(shù)是通過工程師的經(jīng)驗來進行決策，不同工作人員對于相同問題的評估存在著一定的差距。所以，養(yǎng)護管理在精準性、真實性方面仍存在缺陷，特別是難以達成對多個變量的分析與預測。

盡管將信息化技術整合到公路養(yǎng)護與管理中具有廣闊的應用前景，但仍然存在一些亟待解決的問題：比如，識別特定的參數(shù)集，超越簡單的元素/材料標識符，使集成更準確和完整；靈活的維護工具的細化，讓用戶能更改和更新項目的約束條件；維護計劃的自動化，提高BIM 平臺和分析工具之間的雙向信息交互效率。

高速公路養(yǎng)護管理中BIM 技術的優(yōu)勢及實用價值

構建以BIM 技術為基礎的養(yǎng)護管理其實就是信息構建、應用的過程，整個過程中BIM 模型都會將有效信息向相關單位進行動態(tài)傳遞，實現(xiàn)信息共享，使養(yǎng)護管理指標更高效的達成。在養(yǎng)護實施過程中，利用BIM技術能夠在模型中實現(xiàn)虛擬場景的構建，同時也能夠以此為重要基礎，實現(xiàn)養(yǎng)護管理模式的不斷優(yōu)化。

利用BIM 技術能夠非常方便的建立養(yǎng)護數(shù)據(jù)庫，準確統(tǒng)計、科學計算養(yǎng)護工程量和成本使用情況，依據(jù)數(shù)據(jù)庫建立養(yǎng)護工程方案和實施決策，養(yǎng)護過程和結果能夠可視化，能優(yōu)化災害應急搶險預案。

具體來講，利用數(shù)據(jù)庫，能夠對已獲取的信息進行分類與預處理。實施過程中的組織、設備和設施的管理、交通狀況等有關信息，都能為后續(xù)養(yǎng)護管理工作的有序進行提供幫助。除了建設過程中所獲取的BIM 信息外，參與養(yǎng)護與管理的技術人員也可以通過收集的數(shù)據(jù)來動態(tài)地優(yōu)化模型，提高工作效率。

同時，在信息技術的持續(xù)性發(fā)展中，公路技術狀況檢測與分析方法也在不斷優(yōu)化，如車載掃描儀、智能識別方法等等。當前不斷涌現(xiàn)的智能化檢測方式不僅能為公路養(yǎng)護與管理的信息化提供條件，也能夠提升養(yǎng)護工作的安全性。

利用BIM 技術的可視化特點，養(yǎng)護管理人員能夠更準確、快速地發(fā)現(xiàn)病害及其嚴重程度，有針對地制定維護計劃，甚至可以在模型中進行整個過程和結果地模擬，分析養(yǎng)護措施的合理性，從而提升養(yǎng)護質量和安全性。

高速公路養(yǎng)護管理模式中BIM技術的應用

BIM 信息系統(tǒng)的建立

BIM 模型能借助移動終端以及監(jiān)控設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集、信息動態(tài)反饋，從而實現(xiàn)可視化、智能化養(yǎng)護管理模式。系統(tǒng)能3D 顯示高速公路各個構件并實時更新分析數(shù)據(jù)，如圖1所示。

以BIM 技術為基礎的養(yǎng)護管理模式，憑借設計、監(jiān)測以及養(yǎng)護集成數(shù)據(jù)系統(tǒng)，使養(yǎng)護與管理成為一個有機整體。利用模型的構建，可以對構件相關屬性開展可視化管理，也能夠通過直觀、生動的形式獲得更完整的認知。

在高速公路設計、施工、運營等不同環(huán)節(jié)中，除了相應的屬性數(shù)據(jù)外，還包含許多其他數(shù)據(jù)：如地形環(huán)境、影像資料等等。而這些數(shù)據(jù)的格式存在著一定的差異。因此，在BIM 模型建立中，需將其設為可定義數(shù) 據(jù)的導入接口。另外，在參數(shù)化建模過程中，模型管理也很重要。應將道路、橋梁設施的信息與BIM 模型科學銜接。只有采取此方式，才能夠達成對不同資源信息的全面整合，將不同資源信息科學利用，建立完善的文件關聯(lián)體系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的共享。

以BIM 技術為基礎，可以讓此項工作的開展更加順暢，能夠運用大量的數(shù)據(jù)信息構建三維圖像。并且，此方式在遠程監(jiān)控領域也可發(fā)揮更好的效果，讓養(yǎng)護由被動變?yōu)橹鲃?，即在發(fā)生問題之前就開展科學防控，將信息資源的作用最大限度的發(fā)揮。

應用于數(shù)據(jù)采集與處理

BIM 系統(tǒng)可以將工程實體空間的各種信息數(shù)據(jù)采集、儲存，利用計算機達成深度分析與運算，獲得所需結果并將結果信息化。

以往運用GIS 系統(tǒng)，僅僅是將環(huán)境數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，簡單地開展對外形、尺寸等測量，獲得的只是表面數(shù)據(jù)，內部信息的獲取相對較少。GIS 更傾向于開展對不同信息的查詢與管理。

而BIM 技術可以實現(xiàn)GIS 系統(tǒng)的科學運用，通過當前以及今后研發(fā)的數(shù)據(jù)采集終端，進行全面養(yǎng)護信息數(shù)據(jù)的處理與共享，從而實現(xiàn)BIM 技術與GIS 數(shù)據(jù)的全面融合，將其作為核心實現(xiàn)更為完善的養(yǎng)護管理模式的構建。并且，能夠盡可能地建立以預防性養(yǎng)護為主的養(yǎng)護管理決策模型，為公路的高效管理提供技術支撐。

在養(yǎng)護管理工作的實施中，應選擇更合理的檢測方法。也就是說，需要將全景影像采集設備、GPS 導航設備等有效整合，建立更完善的檢測終端。通過此檢測終端，能夠更高效地進行數(shù)據(jù)采集，并及時對數(shù)據(jù)進行處理。

另外，在養(yǎng)護與管理工作中，還需要實現(xiàn)利用三維圖像直觀獲取高速公路的具體病害位置，花費最少的時間實現(xiàn)相應養(yǎng)護維修方案的制定與實施，提升工作成效。

若想利用BIM 技術完成這一工作目標，需要科學應用移動測量系統(tǒng)、高清數(shù)字攝像等，更好地獲取有效信息。系統(tǒng)將全部數(shù)據(jù)處理完成后，應將其與路面的正射影像相聯(lián)系，通過高速公路實際的病害特點明確具體特征。

并且，發(fā)揮系統(tǒng)的自動識別功能，進行路面相關病害問題的發(fā)現(xiàn)與信息反饋。同時，依據(jù)所搜集的數(shù)據(jù)構建立體圖像。

應用于維護方案的制定

在BIM 技術的運用中，可以將發(fā)現(xiàn)的病害通過終端記錄上傳到相應模塊之中，包括時間、位置、類型等等。當養(yǎng)護管理系統(tǒng)實現(xiàn)對有關信息的接收之后，能夠以極快的速度在三維全景模型之中展現(xiàn)。利用此方法，可以高效處理編碼混亂等相關問題。

相關養(yǎng)護管理人員可以通過對模型的觀察，快速獲取發(fā)現(xiàn)的問題和對應的位置。并且，在實現(xiàn)對軟件的二次開發(fā)中，可以將病害的成因和嚴重程度進行處理與分析，能夠在最短的時間內形成科學、合理的養(yǎng)護維修方案，提升養(yǎng)護與維修效率。

結語

對于高速公路而言，養(yǎng)護管理工作十分重要。由于當期所運用的管理模式的多樣性、系統(tǒng)性等問題，導致我國養(yǎng)護管理工作存在效率低、管理效果差、決策科學性不佳等問題。

所以，相關部門應及時更新養(yǎng)護管理理念，進一步完善養(yǎng)護管理工作的信息化，利用BIM 技術能夠有效實現(xiàn)養(yǎng)護管理模式的優(yōu)化，建立更完善的信息資源庫，為高速公路養(yǎng)護管理提供更多的數(shù)據(jù)支持，有效推動我國高速公路養(yǎng)護管理的信息化發(fā)展。