寒區(qū)高速公路路線三維設(shè)計優(yōu)化研究

于洋 石振武 王奇 張洪瑞

摘 要：為突破二維平面在寒區(qū)高速公路選線設(shè)計中的局限性，將GIS的空間數(shù)據(jù)分析和BIM的三維可視化功能相結(jié)合以實現(xiàn)路線三維設(shè)計優(yōu)化的新框架。依托寒區(qū)高速公路—鶴伊高速，首先通過GIS數(shù)據(jù)采集及規(guī)范化處理獲取高精度地理數(shù)據(jù)模型，再將其集成到BIM平臺上獲取三維地理信息模型，最后借助BIM技術(shù)進行分區(qū)域選線應(yīng)用，實現(xiàn)科學(xué)高效的寒區(qū)路線規(guī)劃。研究結(jié)果表明，利用GIS地理數(shù)據(jù)和BIM技術(shù)生成的深挖路基與隧道模型，從安全和經(jīng)濟方面進行方案對比分析，綜合結(jié)果與設(shè)計方意見一致；與水槽實驗?zāi)M結(jié)果對比，驗證了BIM技術(shù)可通過洪水模擬分析對涉水工程不同方案的合理性進行評估；利用該框架對復(fù)雜交叉路口進行交通模擬分析，得到的交通數(shù)據(jù)可為公路工程建設(shè)指標(biāo)的確定提供參考數(shù)據(jù)?；贕IS與BIM等信息化技術(shù)對鶴伊高速公路路線三維設(shè)計的應(yīng)用研究，能夠形成示范性成果為后續(xù)寒區(qū)工程選線優(yōu)化提供借鑒。

關(guān)鍵詞：公路工程；GIS；BIM；路線設(shè)計；三維模型

中圖分類號：U412.32 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8023（2023）06-0188-08

Research on 3D Design Optimization of Freeway Route in Cold Regions

YU Yang， SHI Zhenwu， WANG Qi， ZHANG Hongrui

（1.School of Civil Engineering and Transportation， Northeast Forestry University， Harbin 150040， China; 2. Heilongjiang

Transportation Planning Design and Research Institute Group Co.， Ltd， Harbin 150000， China;

3.Heilongjiang Jiaotou Highway Construction Investment Co.， Ltd， Harbin 150000， China）

Abstract：To break through the limitations of two-dimensional plane in the optimization of highway route design in cold regions， a new framework is proposed that effectively combines the spatial data analysis of GIS with the 3D visualization function of BIM to achieve 3D route design optimization. This paper relies on the cold zone freeway He-Yi， firstly obtaining high precision geographic data model through GIS data collection and normalization processing， then integrating it into the BIM platform to obtain 3D geographic information model， and finally using BIM technology for sub-regional route selection application to achieve scientific and efficient cold zone route planning. The research results show that the deep excavation roadbed and tunnel models generated by using GIS geographic data and BIM technology are compared and analyzed from both safety and economic aspects of the scheme， and the comprehensive results are consistent with the designer's opinion. The comparison with the simulation results of water tank experiments verifies that BIM technology can evaluate the rationality of different schemes of water-related projects through flood simulation analysis. The traffic simulation analysis of complex intersections using this framework and the traffic data obtained can provide reference data for the determination of road construction indexes. The research on the application of GIS+BIM information technology to the three-dimensional design of He-Yi freeway route can form exemplary results to provide reference for the optimization of the subsequent cold region project selection.

Keywords：Highway engineering; GIS; BIM; route design; 3D model

收稿日期：2023-04-18

基金項目：黑龍江省自然科學(xué)基金項目（YQ0202G001）；黑龍江省博士后科研啟動金項目（LBH-Q21054）；黑龍江省交通運輸廳科技項目（20181215）。

第一作者簡介：于洋，碩士研究生。研究方向為工程經(jīng)濟與項目管理和道路工程技術(shù)。E-mail： 2451518132@qq.com

*通信作者：石振武，博士，教授。研究方向為工程經(jīng)濟與項目管理和道路工程技術(shù)。E-mail： shizhenwu@126.com

引文格式：于洋，石振武，王奇， 等. 寒區(qū)高速公路路線三維設(shè)計優(yōu)化研究[J]. 森林工程， 2023， 39（6） ：188-195.

YU Y， SHI Z W， WANG Q， et al. Research on 3D design optimization of freeway route in cold regions[J]. Forest Engineering， 2023， 39（6） ：188-195.

0 引言

公路選線設(shè)計通常指依據(jù)公路的使用任務(wù)及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，與實際水文地質(zhì)環(huán)境條件相結(jié)合，從全局出發(fā)、細節(jié)入手，綜合全盤地選擇合理的公路路線。隨著我國交通公路網(wǎng)的日益完善，寒區(qū)高速公路的建設(shè)正不斷推進，而寒區(qū)選線環(huán)境往往更為復(fù)雜，以二維為主的傳統(tǒng)設(shè)計，普遍存在勘察難度大、設(shè)計效率低、缺乏全域視角帶來的平縱指標(biāo)結(jié)合不周密等難題，加大了路線設(shè)計難度。因此，在智慧交通時代到來的大背景下，將數(shù)字三維模型運用到公路選線設(shè)計中，考慮利用無人機航測技術(shù)結(jié)合GIS數(shù)據(jù)處理手段，綜合BIM平臺的優(yōu)勢來進行寒區(qū)高速公路選線方案設(shè)計是公路勘察設(shè)計的全新方法。

BIM作為一種適應(yīng)于規(guī)劃、設(shè)計、運營于一體的數(shù)字化技術(shù)，與GIS空間分析功能相結(jié)合的應(yīng)用已具備一定研究基礎(chǔ)。國外學(xué)者最早在2004年開始嘗試將BIM數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化為3DGIS模式的幾何語義和信息，目前兩者之間數(shù)據(jù)語義轉(zhuǎn)換的研究已為BIM+GIS技術(shù)在實際工程案例中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。在國內(nèi)，BIM+GIS技術(shù)的集成最先被應(yīng)用于城市軌道交通建設(shè)中，袁紅等對城市中心型軌道站點的規(guī)劃、建筑和施工的空間整體設(shè)計作了前期探索；吳祥龍等以具體的城市軌道交通項目為例，研究并證明了開發(fā)多源數(shù)據(jù)的BIM選線設(shè)計平臺能夠大幅提升設(shè)計效率；此外，劉少鵬等利用BIM與GIS數(shù)據(jù)集成提出了橋隧設(shè)計的全過程方法，隨著智慧交通發(fā)展，推廣應(yīng)用BIM+GIS技術(shù)在交通運輸領(lǐng)域成為研究熱點。在公路工程領(lǐng)域，BIM+GIS技術(shù)已進一步應(yīng)用于公路三維模型的創(chuàng)建、施工安全及建造成本等運維管理中，王偉等以延崇高速公路磚樓特大橋工程為例，驗證了在方案變更時利用參數(shù)化建模能有效提高施工效率與施工安全；趙月平等構(gòu)建了基于BIM+GIS的公路工程施工預(yù)算管理系統(tǒng)以實現(xiàn)對公路工程施工進度、預(yù)算和成本評價等功能；李德宏等開展了從參數(shù)化建模到施工信息管理再到模型交互方法的研究，為BIM技術(shù)在帶狀工程中的全壽命周期運用提供了技術(shù)支撐。但在選線設(shè)計層面，運用GIS+BIM集成技術(shù)進行高速公路路線優(yōu)化的研究還處于起步階段。

綜上所述，當(dāng)前公路工程領(lǐng)域的GIS與BIM的集成應(yīng)用研究，還存在如下問題：1）以往研究多專注于兩者數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換問題，作為BIM三維展現(xiàn)基礎(chǔ)的GIS數(shù)據(jù)精度問題未形成規(guī)范性解決方法；2）當(dāng)前應(yīng)用以模型創(chuàng)建為主，多展示宏觀基本形態(tài)，體量大、參數(shù)少，尚未有效利用GIS數(shù)據(jù)發(fā)揮出BIM技術(shù)在微觀層面的應(yīng)用價值；3）現(xiàn)階段BIM+GIS大多基于概念模型來為施工和運維管理作服務(wù)，鮮有翔實、深入地分區(qū)域選線具體方案分析。因此，依托選線特點突出的寒區(qū)高速公路實例，借助GIS與BIM技術(shù)對高速公路路線三維設(shè)計優(yōu)化展開研究顯得十分必要。

本研究依據(jù)寒區(qū)高速項目案例實際情況，整理了該項目路線設(shè)計的重難點，提出了解決GIS數(shù)據(jù)不規(guī)范的技術(shù)方法，通過設(shè)計數(shù)據(jù)采集流程，對航測數(shù)據(jù)進行矢量化修正，擇優(yōu)選取理想算法進行網(wǎng)格濾波數(shù)據(jù)處理以精確控制誤差。同時，借助數(shù)據(jù)集成平臺Infraworks將獲取的高精度GIS數(shù)據(jù)集成應(yīng)用到BIM軟件中，在三維地理信息模型中發(fā)揮BIM技術(shù)優(yōu)勢進行局部選線設(shè)計，把控全局路線合理性的同時將眾多因素進行分路段選線應(yīng)用，最終參考既得有效數(shù)據(jù)實現(xiàn)基于GIS+BIM技術(shù)的路線方案的選擇與優(yōu)化，具體處理流程如圖1所示。與傳統(tǒng)選線相比，該方法既保留了GIS在傳統(tǒng)路線設(shè)計中的空間分析功能，又具有BIM三維模型可視化智能分析的優(yōu)勢，集成應(yīng)用能夠使設(shè)計數(shù)據(jù)更準(zhǔn)、效率更高，最終形成綜合性高、可行性強的寒區(qū)路線設(shè)計方案。

1 項目概況

1.1 工程概況

鶴伊高速位于小興安嶺腹地北部，設(shè)計全長164 km，沿線山地重丘起伏綿延，跨越松花江左岸一級支流湯旺河，穿越我國北部季凍區(qū)、密林區(qū)、高山區(qū)，自然區(qū)劃為I2區(qū)，屬于典型的寒區(qū)高速公路。

1.2 選線重難點

1）山高林密，地形地勢復(fù)雜，經(jīng)過地區(qū)多為次生林、塔頭地和濕地等生態(tài)敏感區(qū)，人工勘察地形難度高且數(shù)據(jù)量級低，無法全面精準(zhǔn)反映復(fù)雜地形情況。

2）凍土區(qū)域豐富，地質(zhì)情況復(fù)雜，途徑區(qū)域有低山緩坡濕地、河谷濕地、季節(jié)性凍土和島狀多年凍土等，土質(zhì)含水率高，經(jīng)過反復(fù)凍融結(jié)構(gòu)易失穩(wěn)，布線方案受凍土影響大。

3）多次穿越湯旺河，屬于封凍性河流，其徑流主要靠降水（雨、雪）和凍融冰雪補給，具有明顯的季節(jié)性，所經(jīng)區(qū)域地勢較低極易引發(fā)流水聚集。

4）沿線經(jīng)濟區(qū)域眾多、礦產(chǎn)資源豐富，路線布置處分布有大量水庫、畜牧區(qū)、煤石礦和油井等，對其交通預(yù)測難度增大。

綜上所述，該項目選線情況復(fù)雜、國內(nèi)參考樣例不足，本研究應(yīng)用GIS+BIM的前沿技術(shù)手段，選取設(shè)計難度高且爭議較大的路段對寒區(qū)公路路線三維設(shè)計優(yōu)化進行了探究。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)采集

本研究利用無人機搭載三維激光掃描儀和多光譜高清攝像機，對鶴伊高速線路地形進行全域數(shù)據(jù)采集。在航測過程中，保證60%側(cè)面重疊，80%正向重疊，在密林區(qū)將重疊率提高至85%以上，通過平均分散地面控制點（GCPS）的方式，保證幾何精度和地理參考精度滿足項目要求，本項目航測參考以投影坐標(biāo)系CGCS 2 000（China Geodetic Coordinate System 2 000）為準(zhǔn)。

2.2 數(shù)據(jù)分析

2.2.1 數(shù)據(jù)影像分析

通過Metashpe軟件處理保存為多通道（單頁）TIFF文件的多光譜圖像，并確保每幅圖像都有足夠精準(zhǔn)的有理多項式系數(shù)（RPC）數(shù)據(jù)。處理步驟包括：對齊照片、構(gòu)建密集云、構(gòu)建DEM、構(gòu)建正交圖像，在正波輸出過程中，其余光譜帶一同處理，形成與源圖像通道相同的多光譜正波輸出。2.2.2 植被指數(shù)計算及矢量成果修正

通過航測技術(shù)采集的地理信息數(shù)據(jù)，往往是對原地形的無差別采集，為剔除小興安嶺腹地大量植被對原始地貌影響，利用植被指數(shù)用以分析植被覆蓋率，并計算不同光譜通道操作結(jié)果。植被指數(shù)包含歸一化植被指數(shù)（NDVI，式中用N表示）、增強植被指數(shù)（BVI）、綠色歸一化植被指數(shù)（GNDVI）等。本研究計算采用歸一化植被差異指數(shù)（NDVI）是一種無量綱指數(shù)，反應(yīng)植被覆蓋的可見光和近紅外反射率之間的差異，公式如下

N=（N－R）/（N+R）。 ????（1）

式中：N為光譜中近紅外區(qū)域的反射率；R為光譜中紅色區(qū)域的紅光反射率。

在成果文件矢量層中指定具有邊界形狀的區(qū)域，并按光柵變化規(guī)則進行轉(zhuǎn)換計算，根據(jù)NDVI計算值，對矢量文件進行定值修正。

2.2.3 GIS數(shù)據(jù)濾波修正

網(wǎng)格濾波是一種處理三維表面數(shù)據(jù)的技術(shù)手段，主要依據(jù)象元鄰域內(nèi)的眾數(shù)值替換象元的原理，可以將質(zhì)量參差不齊的GIS數(shù)據(jù) “噪聲”象元進行平滑的預(yù)處理操作。因鶴伊高速途徑區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，形成的成果數(shù)據(jù)存在大量冗余，經(jīng)象元糾正、網(wǎng)格濾波等方式進行修正和校對，可以生成更為精準(zhǔn)的數(shù)字地面模型。通過獲取GIS數(shù)據(jù)實際情況，篩選出現(xiàn)行應(yīng)用較廣泛的濾波算法有距離加權(quán)法、一階導(dǎo)數(shù)濾波和高斯低通濾波，比較研究各自優(yōu)缺點，高斯低通濾波能夠依據(jù)鶴伊高速選線地址的地勢情況保留異常高值和異常低值，而對于一些零散的干擾則基本濾去，屬于效果比較理想的一種濾波算法。本研究采用高斯低通濾波算法。

高斯低通濾波是通過對整個S×T的數(shù)據(jù)域進行加權(quán)平均，每一計算點的值均由其自身及領(lǐng)域內(nèi)的其他值加權(quán)平均得到。其計算公式如下

式中：S、T為計算點區(qū)位距離；W（i，j） 為各點權(quán)重值；α為自定義常量。

在數(shù)據(jù)處理過程中，依照計算公式將高斯低通濾波算法轉(zhuǎn)換成代碼，對接到QGIS軟件平臺中，完成GIS數(shù)據(jù)的濾波修正，導(dǎo)出tif文件，得到了更為規(guī)范的GIS數(shù)據(jù)圖，如圖2—圖3所示，從而有效控制了因地理環(huán)境、無人機差速、天氣和信號干擾等不穩(wěn)定因素引起的誤差。

2.3 GIS+BIM集成模型建立

經(jīng)過規(guī)范化處理的GIS數(shù)據(jù)可以更精確地加載地質(zhì)、凍土區(qū)、自然保護區(qū)、河谷地帶和行政區(qū)劃等矢量數(shù)據(jù)，通過將GIS矢量文件導(dǎo)入BIM軟件，轉(zhuǎn)換成具有拓?fù)潢P(guān)系的曲面圖形文件，本研究利用通用的BIM道路設(shè)計軟件Civil 3D，基于曲面圖形文件創(chuàng)建道路放坡模型，如圖4所示，利用Dynamo（Revit軟件內(nèi)嵌可視化編程工具）工具創(chuàng)建橋梁方案模型，如圖5所示。

當(dāng)前，主流設(shè)計軟件在BIM與GIS數(shù)據(jù)融合轉(zhuǎn)換方面已相當(dāng)成熟，本研究選取歐特克公司開發(fā)集成性較強的平臺軟件Infraworks進行數(shù)據(jù)模型發(fā)布與集成，將GIS數(shù)據(jù)和BIM模型發(fā)布至Infraworks云平臺，如圖6所示，按格式分類存儲，在集成應(yīng)用和模擬演示時可隨用隨取，依據(jù)鶴伊選線特點，重點通過土石方統(tǒng)計、洪水模擬和交通模擬對不同路段路線規(guī)劃進行模擬分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土石方統(tǒng)計

鶴伊高速在K52+000—K62+000段經(jīng)過豐林林場，由于地形限制會穿越2個山包，于K57+800—K58+194處山體高度約30 m，山體高度既可采取深挖方案又滿足隧道穿行方案要求，路線方案的設(shè)計將直接影響項目總工程造價。借助BIM技術(shù)快速生成道路模型、邊坡放坡范圍、模擬土石方開挖與回填，對2種路線規(guī)劃方案的工程量、地質(zhì)條件等實際情況快速預(yù)估，以選擇最優(yōu)方案。

結(jié)合GIS地理數(shù)據(jù)，通過參數(shù)化設(shè)定，創(chuàng)建了融合地質(zhì)、地物、地形的深挖邊坡道路模型和隧道模型，對深挖方案（圖7）與短隧道方案（圖8）進行對比分析。

通過土石方統(tǒng)計模擬結(jié)果可知，對深挖方案進行土石方量統(tǒng)計得，該處挖方量為3 356. 533 m，填方量為11. 657 m，開挖土質(zhì)較好，可用作附近填方路基回填土，利用率高，造價成本較低。對短隧道方案進行空間分析時，隧道方案里程較短，且距離下一座隧道僅1.2 km，在行車過程中容易造成明

暗頻繁交替現(xiàn)象，對行車安全造成不利影響，建設(shè)成本高。同時，根據(jù)BIM模型區(qū)域標(biāo)識，隧道方案的凍融土層厚度約為2.5 m，容易引起隧道上方土層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、洞頂滲水等問題。綜合設(shè)計方意見，基于行車安全和經(jīng)濟建設(shè)方面考慮，深挖設(shè)計方案更具優(yōu)勢，與利用BIM技術(shù)的土方統(tǒng)計方案結(jié)論一致。

3.2 洪水模擬

本項目在K91+000—K105+000段左右逢山，山間為湯旺河水系，受地勢及氣候影響，七八月份冰雪消融伴隨雨季來臨，湯旺河將迎來為期45 d的主汛期，洪水速度高達18～22 m/s。根據(jù)實際情況，通過BIM技術(shù)對該路段2種不同設(shè)計方案的區(qū)域水線狀況、洪水位高度和淹沒范圍進行模擬，以更精準(zhǔn)、高效地確定公路線型的位置、排水構(gòu)造物的形式及規(guī)模等。

在Infraworks軟件中利用淺水方程模型進行洪水模擬，使用定義的降雨和潮汐變化參數(shù)，該模型可準(zhǔn)確地預(yù)測并模擬內(nèi)陸或海岸洪水，并結(jié)合洪水的水力演算提供水位參數(shù)值。本次模擬選取路線A、B兩處跨河方案，采用洪水單流入方式，類型設(shè)置為靜態(tài)流，即流入為固定且一致的速率，流速（Q）為100 m/s；流出設(shè)置采用分布式曼寧值，河道區(qū)域默認(rèn)系數(shù)采用0.02，其余區(qū)域采用0.035，設(shè)置模擬地形三角網(wǎng)節(jié)點間距為20 m，確保精度的同時，提高模擬效率，進行時長為6 h的模擬。

A、B兩處均設(shè)計采用10孔、每孔30 m布孔形式，雙幅分離式、圓形墩柱式下部結(jié)構(gòu)，A處橋梁與河道交叉角度為20°，橋梁下部與水流方向平行，通航凈空8.5 m，B處其角度為45°，橋梁下部與路線成正交角度布設(shè)，通航凈空8.2 m。從洪水模擬分析圖9—10可以直觀看出，A線位橋梁對水流干擾較小，未因橋梁布設(shè)，對河道水流形成明顯干擾；B線位橋梁結(jié)構(gòu)對水流流速造成較為明顯的干擾，在河道上游出現(xiàn)明顯壅水現(xiàn)象，下游形成紊流。同時，通過梯度色度值獲取A、B兩處橋梁對水文影響的結(jié)果，對應(yīng)得到不同時段河道中心橋墩處的壅水高度，形成分析折線，如圖11所示，反映出A方案壅水高度相較B方案在全時段內(nèi)平均差值低0.506 m。通過對比水槽實驗?zāi)M結(jié)果，可以看出A、B兩處主河道的墩柱所對應(yīng)的紊動能趨勢，如圖12所示，同一時刻不同水位處A方案紊動能數(shù)值低于B方案，差值在0.001～0.011 m/s，與BIM洪水模擬結(jié)果相符。

3.3 交通模擬

本研究于K15+000處與鶴崗至苔青方向的二級路相交，該處被交公路的路基寬度為12 m，雙向兩車道，設(shè)計速度為60 km/h，相交處為直線段，路線兩側(cè)為重要的實業(yè)區(qū)與經(jīng)濟帶，交通形式復(fù)雜，交通量難以預(yù)測。因此，通過BIM技術(shù)對該路段多處交叉路口，以及不同時段交通量進行實況分析，以驗證路線規(guī)劃建設(shè)指標(biāo)的合理性，使線路在保證行車暢通的情況下更加經(jīng)濟合理。

選擇該路段唯一的單喇叭互通A/D/E 3條匝道匯流處為交通模擬對象，其中A匝道為雙向兩車道，設(shè)計速度為60 km/h，D/E匝道為單向單車道，設(shè)計速度為40 km/h。以預(yù)測特征年2025年，年平均日交通量預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)為依據(jù)，經(jīng)推算得鶴崗至伊春方向預(yù)測交通量為4 294 PCU/h，鶴崗至哈爾濱方向預(yù)測交通量為5 233 PCU/h，為交通模擬提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。在Infraworks軟件中模擬不同時段各種車輛行車的通暢性，如圖13—圖14所示。

得到交通模擬分析報表見表1，該報表明確反映出各類車輛在行經(jīng)路段所用時長，從而得到平均行車速度，由表1可以看出，大型車輛行駛速度約在30 km/h，中型車輛行駛速度約為37 km/h，小型客車行車速度約為42 km/h，與設(shè)計速度差值范圍為-10～2 km/h。

通過交通模擬結(jié)果分析得到，以2030年預(yù)測交通量為基礎(chǔ)的情況下，該項目設(shè)計路線建設(shè)規(guī)模基本滿足車輛運行要求，但考慮到黑龍江省經(jīng)濟總體水平不高，正處于建設(shè)發(fā)展期，交通量預(yù)測彈性系數(shù)將略高于應(yīng)用值，因此建議提高道路建設(shè)指標(biāo)。本路段交通模擬情況與實際設(shè)計指導(dǎo)要求基本吻合，驗證了在復(fù)雜交叉路口利用BIM技術(shù)進行交通模擬實現(xiàn)路線規(guī)劃的可行性。

4 結(jié)論

本研究以寒區(qū)高速公路鶴伊高速為案例，探究了GIS與BIM技術(shù)在寒區(qū)高速公路路線方案三維設(shè)計中的應(yīng)用，研究結(jié)果表明如下。

1）提出的GIS數(shù)據(jù)修正方法能有效進行地理空間數(shù)據(jù)整合，通過數(shù)據(jù)影像分析、GIS數(shù)據(jù)的矢量成果及濾波修正，不僅控制了航測技術(shù)下的GIS數(shù)據(jù)精度，也保留了數(shù)據(jù)的真實有效性，減少了傳統(tǒng)寒區(qū)高速路線規(guī)劃設(shè)計數(shù)據(jù)的誤差，有利于提升公路選線的設(shè)計質(zhì)量。

2）在土石方統(tǒng)計中，利用BIM技術(shù)建立深挖路基與短隧道方案，結(jié)合GIS技術(shù)進行空間分析快速得到深挖路基方案挖方量為3 356. 533 m，與隧道方案相比預(yù)計降低約0. 9億元建設(shè)成本，同時可直觀全面地對比不同方案地質(zhì)條件等信息，能夠有效提升選線設(shè)計的效率與質(zhì)量。

3）利用GIS與BIM集成模型對涉水工程進行洪水模擬，針對2組交叉角度相差25°的橋梁模型方案進行模擬對比分析，其橋梁上游壅水高度平均差值為0. 506 m，與傳統(tǒng)水槽實驗紊動能差值范圍0. 001～0. 011 m/s的分析結(jié)論一致，故模擬結(jié)果提供的洪水水位、淹沒范圍和壅水高度等數(shù)據(jù)能夠作為設(shè)計參考，以降低決策風(fēng)險，提高選線設(shè)計的安全性和科學(xué)性。

4）借助BIM技術(shù)對復(fù)雜交叉路段進行交通模擬，交通模擬分析報表明確得到了各類車輛在行經(jīng)路段的平均行車速度與設(shè)計速度的差值范圍為-10～2 km/h，反映出該段路線的預(yù)設(shè)交通量趨于飽和狀態(tài)，依據(jù)地區(qū)交通運輸行業(yè)的發(fā)展需求應(yīng)提高道路建設(shè)指標(biāo)，這為此類場景下交通設(shè)計提供了更精確的數(shù)據(jù)參考，利于改進路線規(guī)劃設(shè)計中交通數(shù)據(jù)的處理效率。

【參 考 文 獻】

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