OpenRoads Designer在河道三維正向設(shè)計(jì)的應(yīng)用

潘濤

（上?？睖y設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200434）

0 引言

目前，數(shù)字化、信息化已經(jīng)成為新時(shí)代各行各業(yè)發(fā)展的主流。2018 年以來，水利部在水利信息化建設(shè)上多次提出發(fā)展要求，并出臺(tái)了水利行業(yè)BIM 應(yīng)用指導(dǎo)意見和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，全力推進(jìn)BIM 在水利工程的應(yīng)用。響應(yīng)國家政策與行業(yè)發(fā)展需要，BIM 技術(shù)在水利工程領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，特別是水閘、泵站、船閘、水電站等單體工程，相關(guān)軟件較為成熟，已經(jīng)基本滿足設(shè)計(jì)的需要。但在河道、堤防等復(fù)雜線性工程方面，BIM 技術(shù)應(yīng)用推廣速度滯緩[1，2]。

由于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)出圖已經(jīng)能夠滿足目前國內(nèi)設(shè)計(jì)院業(yè)務(wù)上的需要，加上BIM 正向設(shè)計(jì)尚不成熟，國內(nèi)各設(shè)計(jì)單位在河道方面的BIM 推廣應(yīng)用持觀望態(tài)度。BIM 正向設(shè)計(jì)的不成熟主要體現(xiàn)在：無專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件、缺乏相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與交付標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)習(xí)成本較高、前期標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)置工作復(fù)雜等[3，4]。本文以吳淞江工程（上海段）蘇州河西閘工程河道部分為例，探索OpenRoads Designer（簡稱ORD）在河道正向設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，深度挖掘其優(yōu)勢，打通三維設(shè)計(jì)與二維出圖的流程。

1 工程概況

吳淞江為黃浦江最大支流，流經(jīng)江蘇省和上海市，歷史上是太湖排水入海的重要通道，吳淞江工程是解決太湖流域水利問題的一項(xiàng)重要民生工程[5]。蘇州河西閘位于蘇州河與藻溫藻浜交匯口以東，是吳淞江工程的有機(jī)組成部分，其建設(shè)對統(tǒng)籌洪澇矛盾、保障上海市中心城區(qū)的防洪排澇安全、保障蘇州河成為上海建設(shè)“卓越的全球城市”的代表性空間和標(biāo)志性載體新使命等均具有重要意義。項(xiàng)目主要工程內(nèi)容包括新建蘇州河西閘和蘇州河（溫藻藻浜～蘇州河西閘段）河道工程。

該工程河道段起點(diǎn)為蘇州河與溫藻藻浜的交叉口，終點(diǎn)為蘇州河西閘，河道總長2.08 km，其中新、改建護(hù)岸2.64 km。對該段河道進(jìn)行疏浚，河口寬度維持現(xiàn)狀，底高疏浚至-2.0 m，底寬不小于30.0 m。

2 正向設(shè)計(jì)總體思路

ORD 是Bentley 公司旗下一款專業(yè)的道路設(shè)計(jì)BIM 軟件，廣泛應(yīng)用于道路、地下管線、給排水設(shè)計(jì)等[6]。從軟件的功能來看，適用于長距離線性工程的三維設(shè)計(jì)，因此可以變相地用于河道三維設(shè)計(jì)中。

該工程運(yùn)用ORD 軟件進(jìn)行河道正向設(shè)計(jì)總體思路如圖1 所示，主要包括以下內(nèi)容。

圖1 河道正向設(shè)計(jì)流程圖

1）基礎(chǔ)資料收集。進(jìn)行河道三維建模前，需收集工程范圍內(nèi)地形地質(zhì)三維模型、設(shè)計(jì)河道中心線、規(guī)劃藍(lán)線。

2）河道三維模型建立。使用ORD 軟件進(jìn)行三維建模，建模主要分為地形模型導(dǎo)入、河道中心線導(dǎo)入、符合工程實(shí)際的材料定義、橫斷面模板設(shè)計(jì)、廊道生成、現(xiàn)狀護(hù)岸線控制。

3）生成圖紙及工程量。在最終模型中進(jìn)行平面分幅圖、典型斷面圖、河道套繪圖出圖，利用軟件工程量生成功能，進(jìn)行項(xiàng)目工程量統(tǒng)計(jì)。

4）拓展應(yīng)用。運(yùn)用ORD建模成果可進(jìn)一步進(jìn)行動(dòng)拆遷統(tǒng)計(jì)、三維實(shí)景模型展示、方案比選等。

3 正向設(shè)計(jì)操作流程

3.1 導(dǎo)入地形

ORD 中生成地形模型的方法有很多，如導(dǎo)入TXT 文件創(chuàng)建地形、通過篩選方式創(chuàng)建地形、利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)創(chuàng)建地形、導(dǎo)入其它文件創(chuàng)建地形等。由于地勘專業(yè)已提供工程范圍內(nèi)地形的.tin文件，該項(xiàng)目采用導(dǎo)入其他文件的方式創(chuàng)建地形模型。

3.2 定義河道中心線及設(shè)計(jì)護(hù)岸線

ORD 軟件生成廊道的基礎(chǔ)是需創(chuàng)建廊道基線，對于該工程而言，廊道基線即為設(shè)計(jì)河道中心線，可從通過導(dǎo)入ASCII 文件創(chuàng)建，也可以直接在模型中進(jìn)行繪制。

根據(jù)河道工程項(xiàng)目的特點(diǎn)，河道中心線一般由規(guī)劃專業(yè)提供，故該項(xiàng)目直接提取二維文件中河道中心線的坐標(biāo)、轉(zhuǎn)彎半徑、轉(zhuǎn)角等信息，通過導(dǎo)入ASCII 文件創(chuàng)建河道中心線，賦予其-2.00 m高程并設(shè)為激活縱斷面。創(chuàng)建完成的河道中心線如圖2。

圖2 河道中心線

3.3 橫斷面模板

創(chuàng)建橫斷面模板為該項(xiàng)目三維建模最重要的部分，其直接影響最終三維模型的展示效果。通過廊道-模板-創(chuàng)建模板，進(jìn)行橫道面模板的設(shè)計(jì)。

該項(xiàng)目共設(shè)計(jì)5 種護(hù)岸形式：A 型、B1 型、B2型、B2（掌心湖）型和C 型護(hù)岸。以河道中心線為廊道基線，共有4 種左右岸組合：B1+A 型、B1+C型、B1+B2 型和B1+B2（掌心湖）型。

為保證模型的材料屬性符合河道工程的實(shí)際特點(diǎn)，并方便最終工程量統(tǒng)計(jì)，在創(chuàng)建橫斷面模板前需要進(jìn)行特征定義文件的創(chuàng)建。

3.4 生成廊道

根據(jù)河道中心線及橫斷面模板，按照樁號(hào)生成廊道（護(hù)岸）。通過創(chuàng)建點(diǎn)控制，將橫斷面模板中護(hù)岸參考點(diǎn)控制到已經(jīng)生成的設(shè)計(jì)護(hù)岸線上。另需說明的是，在后續(xù)出圖過程中發(fā)現(xiàn)，若按規(guī)劃提供的設(shè)計(jì)護(hù)岸線生成模型，新建護(hù)岸存在偏離現(xiàn)狀護(hù)岸的現(xiàn)象，這與工程實(shí)際不符，因此，該項(xiàng)目根據(jù)地形模型重新擬合護(hù)岸線，進(jìn)行護(hù)岸控制，最終三維模型如圖3—4 所示。

圖3 三維模型總覽

圖4 三維模型局部

3.5 出圖

該項(xiàng)目三維出圖包含3 部分。

1）平面分幅圖，出圖步驟：命名平面圖邊界→生成圖紙→在視圖視口中隱去不需要的圖層→進(jìn)行尺寸及文字標(biāo)注→在圖紙視口中引用圖框→添加圖紙說明→生成PDF 圖紙。

2）典型護(hù)岸斷面圖，出圖步驟：命名典型斷面圖邊界→生成圖紙→材料圖案填充→進(jìn)行尺寸及文字標(biāo)注→在圖紙視口中引用圖框→添加圖紙說明→生成PDF 圖紙。

3）河道套繪圖，出圖步驟：設(shè)置Drawing model及Sheet model→創(chuàng)建Cross section start seed file→創(chuàng)建出圖種子文件→命名套繪圖邊界→生成圖紙→進(jìn)行尺寸及文字標(biāo)注→在圖紙視口中引用圖框→添加圖紙說明→生成PDF 圖紙。

3.6 計(jì)算工程量

ORD 軟件可在元素組件工程量或者組件數(shù)量工具中提取工程量，其中元素組件工程量可選多個(gè)廊道，但無法生成挖填方工程量；組件數(shù)量只可選擇一個(gè)廊道，但可生成挖填方工程量。該工程采用組件數(shù)量工具生成工程量表。

4 結(jié)語

綜合研究成果，基于ORD 進(jìn)行河道正向設(shè)計(jì)是可行的，且在很多方面相較于二維設(shè)計(jì)存在優(yōu)勢：1）河道三維模型可以更好地展示設(shè)計(jì)意圖，相比傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)更好地指導(dǎo)施工。2）定義好出圖種子后，可批量出河道套繪圖，尤其對于長距離河道，極大地提高了出圖效率與準(zhǔn)確性。3）軟件自帶的工程量統(tǒng)計(jì)功能，可以更加方便快捷準(zhǔn)確地提取工程量。4）工程設(shè)計(jì)內(nèi)容與地形模型直接交互，在設(shè)計(jì)過程中可及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)護(hù)岸線擬合不準(zhǔn)確的情況等。

雖然ORD 進(jìn)行河道正向設(shè)計(jì)存在優(yōu)勢，但由于該軟件本身是一款道路設(shè)計(jì)軟件，在運(yùn)用到河道設(shè)計(jì)中仍存在一些問題：1）橫斷面出圖時(shí)，會(huì)出現(xiàn)河底、邊坡或樁長過大的情況，目前軟件無法對剖切出的模型進(jìn)行打斷或者刪除處理。2）對于不規(guī)則岸線，ORD 需利用點(diǎn)控制的命令進(jìn)行護(hù)岸的擬合，對于圓弧段或者較曲折段，擬合效果不佳。3）目前存在無法實(shí)現(xiàn)二維設(shè)計(jì)中直接生成河道中心線、設(shè)計(jì)護(hù)岸線等控制點(diǎn)坐標(biāo)問題。4）無法直接對標(biāo)注的文字進(jìn)行拖拽，導(dǎo)致在標(biāo)連續(xù)小長度標(biāo)注時(shí)存在文字重疊問題。5）標(biāo)十字坐標(biāo)、高程、添加二維綠化、指北針等功能，目前需要二次開發(fā)。因此，為盡快推廣BIM 技術(shù)在河道設(shè)計(jì)方面應(yīng)用，設(shè)計(jì)單位急需提高自身軟件二次開發(fā)能力或與Bentley 軟件公司合作，解決目前正向設(shè)計(jì)過程中所遇問題，使得ORD 軟件更好地為河道設(shè)計(jì)服務(wù)。