BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的應(yīng)用研究

谷昀霖

（六盤水市規(guī)劃設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，貴州六盤水 553000）

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民的生活水平越來越高，各種基礎(chǔ)設(shè)施也越來越完善。在這樣的大環(huán)境下，市政道路建設(shè)的需求越來越大，市政道路的設(shè)計也越來越復(fù)雜。BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的運(yùn)用，對提高設(shè)計效率、提高設(shè)計水平具有十分重要的作用，因此，BIM技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用也是十分必要的。然而，隨著社會、經(jīng)濟(jì)、科技的不斷發(fā)展與成熟，BIM技術(shù)必將得到不斷的發(fā)展與完善。BIM技術(shù)是當(dāng)前道路設(shè)計中的一項(xiàng)重要技術(shù)，它將仿真技術(shù)、可視化技術(shù)相結(jié)合，是一種全新的工程信息技術(shù)，因此，本文對BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的應(yīng)用創(chuàng)新進(jìn)行簡單的探討。

1 BIM技術(shù)的概述

1.1 BIM的概念

BIM是一種以三維數(shù)字化技術(shù)為核心的建筑信息模型，它是一種基于工程數(shù)據(jù)的信息模型。BIM可以將建筑工程的功能特征和設(shè)施的實(shí)體進(jìn)行數(shù)字化表示。BIM具體表現(xiàn)形式有兩種：①BIM可以將特定的建筑工程和設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲到BIM系統(tǒng)中，并將它的物理和非物理性質(zhì)都寫得清清楚楚。該系統(tǒng)還包括了各種專業(yè)的未處理數(shù)據(jù)，具有豐富的智能數(shù)據(jù)信息模型；②BIM還可用作動詞，表示與工程有關(guān)的數(shù)據(jù)建模，如數(shù)據(jù)的分享、交換等[1]。

1.2 BIM技術(shù)特征

①3D參數(shù)化。BIM技術(shù)是一種基于工程參數(shù)的3D建模技術(shù)，它可以利用三維建模的相關(guān)參數(shù)，對建筑物的各項(xiàng)性能進(jìn)行仿真和分析。②信息化。BIM技術(shù)具有信息化特征，它可以根據(jù)不同的參數(shù)來描述建筑單元，而傳統(tǒng)CAD的對象是點(diǎn)、線、面等幾何要素，BIM技術(shù)則是以窗、柱、墻、梁等結(jié)構(gòu)部件為對象，可以用信息化、參數(shù)化的方法模擬出構(gòu)件的實(shí)際屬性。③BIM技術(shù)不僅可以描述多種建筑的三維幾何信息，而且還可以描述建筑結(jié)構(gòu)的拓?fù)潢P(guān)系，并將建筑對象的名稱、材料、結(jié)構(gòu)類型等納入BIM技術(shù)中；對施工過程、工程量、運(yùn)營維護(hù)信息等信息進(jìn)行了詳細(xì)的說明。④開放交互。開放交互特性主要是指基于BIM技術(shù)的IFC工程基礎(chǔ)分類標(biāo)準(zhǔn)，在此標(biāo)準(zhǔn)下，其他支持BIM的軟件也能從BIM中讀出相關(guān)的數(shù)據(jù)[2]。

2 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計中的作用

2.1 充分表現(xiàn)設(shè)計意圖

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM技術(shù)在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并應(yīng)其自身良好的三維數(shù)據(jù)建模逐漸代替了二維模型的設(shè)計，徹底解決了二維模型的設(shè)計中出現(xiàn)的各種不良問題。因此，在市政道路的設(shè)計中，運(yùn)用BIM技術(shù)可以更好地展現(xiàn)出城市道路建成后的效果，并可以直接發(fā)現(xiàn)問題，有助于設(shè)計者更好地改進(jìn)城市道路的設(shè)計。

2.2 較強(qiáng)的模擬分析能力

BIM技術(shù)在很多方面都有很大的好處，尤其是在設(shè)計的早期，可以將整個項(xiàng)目的效果展現(xiàn)出來，讓設(shè)計師們在最短的時間內(nèi)完成自己的設(shè)計，從而達(dá)到最好的效果。為城市規(guī)劃工作者提供借鑒和分析。通過對城市道路規(guī)劃設(shè)計中的缺陷進(jìn)行及時調(diào)整，使其更好地發(fā)揮其應(yīng)有的功能[3]。

2.3 較高協(xié)調(diào)性

隨著科技的進(jìn)步和城市化的加速，單純的平面模型已無法適應(yīng)城市的高速發(fā)展，二維模型的設(shè)計在建成后，很容易產(chǎn)生問題，導(dǎo)致城市道路的建設(shè)不盡如人意。隨著公路的修建，平面模型的效果并不是很好，在復(fù)雜的立交、高低起伏的路段中，往往會出現(xiàn)一些錯誤，影響到項(xiàng)目的正常進(jìn)行。然而，BIM技術(shù)在城市道路建設(shè)中的應(yīng)用，使城市道路建設(shè)得到了極大的發(fā)展。通過對BIM技術(shù)的分析，使其在城市道路設(shè)計中具有很好的應(yīng)用前景。

2.4 多領(lǐng)域協(xié)調(diào)工作

城市建設(shè)的快速發(fā)展為城市道路的建設(shè)提供了有力的支撐，但城市道路的規(guī)劃設(shè)計越來越困難，傳統(tǒng)的平面規(guī)劃模式已無法滿足這種需求。因此，在傳統(tǒng)的平面規(guī)劃中，城市的發(fā)展速度并不能很好地體現(xiàn)出來，城市道路的規(guī)劃也越來越復(fù)雜，各種方案對模型的設(shè)計和分析都越來越嚴(yán)格，很容易忽視一些小問題，使得城市道路的設(shè)計難以做到完美的統(tǒng)一，從而在設(shè)計中產(chǎn)生一些問題。因此，在城市道路設(shè)計中，設(shè)計人員往往要花費(fèi)大量時間來進(jìn)行檢測和糾正，這會極大地影響到城市道路的設(shè)計效率。然而，BIM技術(shù)的運(yùn)用，可以有效地解決上述問題，實(shí)現(xiàn)多個部門的協(xié)同工作，同時也能提高各個環(huán)節(jié)的工作效率，真正做到了高質(zhì)量、高效率的設(shè)計工作[4-5]。

3 BIM技術(shù)的優(yōu)勢與阻力

隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，在城市道路建設(shè)中，往往會出現(xiàn)大量的地下管線，但往往因?yàn)樾畔⒉蝗?，?dǎo)致工程中出現(xiàn)重大事故，BIM技術(shù)在我國的運(yùn)用，可以很好地解決這個問題，但也存在著一定的問題?？偟膩碚f，BIM技術(shù)與項(xiàng)目管理的融合，類似于一個完整透明的資料共享機(jī)制，為項(xiàng)目參與各方提供了一個查找資料和信息的平臺，提供了一個協(xié)同管理的平臺。這是BIM技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)施工管理模式的最大不同，即BIM技術(shù)可以使得施工參與各方更加清晰及明確地得到工作分配、組織，能夠有效解決傳統(tǒng)施工過程中管理效率不高、技術(shù)交流困難的問題[6]。

3.1 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

3.1.1 解決傳統(tǒng)的二維管線綜合設(shè)計不合理問題

利用BIM技術(shù)，可以很好地解決城市道路設(shè)計中需要人工解決的管網(wǎng)交叉問題，利用三維建模的方法，可以很好地避開管道，同時也可以對其他管網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，使得各個部門之間的聯(lián)系更加緊密，通過共享BIM技術(shù)模型的數(shù)據(jù)，可以讓所有的問題都在一個系統(tǒng)中得到解決，十分的方便[7]。

3.1.2 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互用

一個城市的發(fā)展，并不是單純的修建和發(fā)展市政設(shè)施，而是要將整個城市的基礎(chǔ)設(shè)施統(tǒng)一起來，但由于傳統(tǒng)的規(guī)劃都是單獨(dú)的，所以往往會出現(xiàn)新的道路，這對城市的發(fā)展是有很大的影響的。利用BIM技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了城市各方面的信息共享，實(shí)現(xiàn)了各個項(xiàng)目之間的無縫銜接，避免了城市地下管線和市政道路之間的矛盾。

3.2 BIM應(yīng)用的阻力

3.2.1 設(shè)計理念的轉(zhuǎn)變

采用BIM技術(shù)，就是要拋棄傳統(tǒng)的設(shè)計流程，讓設(shè)計者對新的軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)，這會對設(shè)計者造成很大的影響。而BIM技術(shù)也是從二維到三維的轉(zhuǎn)變，這種思維上的飛躍，讓設(shè)計師們很難接受，甚至比電腦上的繪圖更難。再加上BIM技術(shù)的應(yīng)用比較復(fù)雜，對剛接觸到BIM技術(shù)的人來說，難免會有一些抗拒。

3.2.2 將增加現(xiàn)階段普通項(xiàng)目的工作量

經(jīng)過長期使用傳統(tǒng)的二維設(shè)計模式，設(shè)計師們已逐漸形成了一套模式化的運(yùn)作模式，然而，要運(yùn)用BIM技術(shù)，設(shè)計者必須不斷地更新和完善各種信息，同時，由于不同的預(yù)算資料的投入，也超過了傳統(tǒng)的模式，這就導(dǎo)致了設(shè)計者對資料的需求嚴(yán)重不足。此外，在BIM完成后，還要在BIM上添加相應(yīng)的二維模型，這就使得設(shè)計者的工作變得更為繁重。

3.2.3 社會動力不足

BIM技術(shù)在城市道路工程中的應(yīng)用還很薄弱，目前BIM技術(shù)主要是在設(shè)計院中使用，但由于施工單位害怕麻煩，一般不會采用，同時，由于設(shè)計變更引起的經(jīng)濟(jì)損失，建筑公司也不愿意承擔(dān)，因此，他們只能依照傳統(tǒng)的設(shè)計圖紙來進(jìn)行施工。

3.2.4 缺乏標(biāo)準(zhǔn)

目前，BIM技術(shù)還處于城市建設(shè)和設(shè)計的初級階段，尚無完整的規(guī)范體系。這就造成了在實(shí)際應(yīng)用中難以達(dá)到統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對此，除了設(shè)計者自己要加大資料的運(yùn)算外，還應(yīng)將有關(guān)的規(guī)范統(tǒng)一起來。此外，BIM技術(shù)并不是一個軟件的問題，要求多個專業(yè)的軟件協(xié)作，而現(xiàn)在，由于缺少規(guī)范的數(shù)據(jù)，因此，難以實(shí)現(xiàn)多種信息的共享，使得BIM技術(shù)難以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

4 BIM技術(shù)在市政道路建設(shè)中的具體應(yīng)用措施

4.1 在地形圖處理中的應(yīng)用

在城市道路工程的設(shè)計中，我們必須對實(shí)際的地圖進(jìn)行處理，而這些數(shù)據(jù)的處理將直接影響到整個工程的設(shè)計。通常，城市市政工程的地形圖，都是由設(shè)計單位提供的，有二維和三維兩種地形圖的。而在平面圖中，通常將高程設(shè)定為0，并在其周圍標(biāo)出實(shí)際高度。而三維地形圖本身的標(biāo)高則是真實(shí)的高程，因此在進(jìn)行三維地圖的加工時應(yīng)注意以下的一些問題。

（1）當(dāng)我們在軟件中開啟圖形管理模式時，除了標(biāo)高之外的點(diǎn)，我們必須做逆向選擇和凍結(jié)。

（2）在軟件中找到一個可以創(chuàng)建曲面的選項(xiàng)，并在對話框中正確地選取圖層的名字和類型。

（3）在開啟曲面數(shù)形對話框時，先選取對應(yīng)的自訂圖案，再用鼠標(biāo)右擊選定所選圖形物件；他按照任務(wù)面板上的提示，選擇了高度。

（4）還需要通過查看器來查看表面的設(shè)計，這樣才能更好地完善三維地圖的設(shè)計。

4.2 在道路建模中的應(yīng)用

城市道路的設(shè)計是一項(xiàng)很專業(yè)的工作，而且整個過程也很煩瑣，這就要求設(shè)計師們在不斷地使用大量的資料，同時，還包含了地形、建筑物等方面的設(shè)計資料。在充分分析了地形數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用BIM技術(shù)建立了道路模型，利用具體的數(shù)據(jù)，可以將每個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)都表示出來。此外，采用BIM技術(shù)進(jìn)行道路規(guī)劃，也可以將正常的高度和坐標(biāo)直接顯示在圖紙上，這樣就可以看到各種數(shù)據(jù)了。同時，還能及時、高效地解決這些數(shù)據(jù)中的問題。在城市道路建設(shè)中，可以按照系統(tǒng)的提示，進(jìn)行科學(xué)、合理的布置。另外，三維道路模型可以用多種色彩來表達(dá)真實(shí)的地形變化，同時也可以將道路附近的商業(yè)建筑、工業(yè)建筑等建筑的形狀、高度等進(jìn)行三維建模，從而對道路的地形進(jìn)行更直觀的分析，從而提高道路的設(shè)計精度和可行性。

4.3 在道路縱、橫斷面設(shè)計中的應(yīng)用

常規(guī)的平面規(guī)劃軟件在城市道路縱斷面的設(shè)計中，往往是先對原有路面進(jìn)行文檔處理，然后根據(jù)拉坡線的變化，使之符合實(shí)際情況。然而，在將BIM技術(shù)運(yùn)用到道路設(shè)計中時，可以利用三維表面生成相應(yīng)的平面文檔。在某些情況下，BIM技術(shù)模型會根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，使設(shè)計者在某種程度上減少工作量，使整個工作效率得到真正的提升。

5 BIM技術(shù)在市政道路設(shè)計應(yīng)用中的價值

5.1 技術(shù)具有較強(qiáng)的模仿能力

BIM技術(shù)在城市道路的設(shè)計中的運(yùn)用，具有強(qiáng)大的仿真運(yùn)算能力，可以模擬城市的道路，使人們可以直觀地看到道路設(shè)計中的不合理和不科學(xué)的問題，并及時地加以處理，以確保城市道路的現(xiàn)代化。另外，通過BIM技術(shù)，可以對公路工程的地形圖、斷面部門等進(jìn)行科學(xué)的分析，并依據(jù)公路的實(shí)際承載能力，進(jìn)行長期的發(fā)展，以確保城市的經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

5.2 呈現(xiàn)高度精確的工程量計算結(jié)果

將BIM技術(shù)運(yùn)用到城市道路工程的設(shè)計中，可使公路項(xiàng)目的前期準(zhǔn)備工作得到有效地推進(jìn)，并可通過對全項(xiàng)目的三維仿真操作設(shè)計來進(jìn)行試驗(yàn)，其次，通過對所測試的工程路面施工資料的分析，得到準(zhǔn)確的城市道路施工資料，為保證施工期間的資源合理使用提供了可靠的工程設(shè)計參考資料。

6 結(jié)語

總之，隨著我國社會和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑工程的規(guī)模越來越大，運(yùn)用BIM技術(shù)可以很好地滿足各種工程的設(shè)計需求，確保工程質(zhì)量。通過對BIM技術(shù)在城市道路設(shè)計中的應(yīng)用，指出BIM技術(shù)可以為城市道路設(shè)計提供良好的參考依據(jù)，有助于解決城市道路設(shè)計中出現(xiàn)的問題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，此外，由于其本身具有良好的計算能力和良好的仿真性能，使其在實(shí)際應(yīng)用中得到了很好的應(yīng)用。