BIM—搶險救災的黑科技

文/四川省交通運輸廳交通勘察設計研究院 黎宇陽 朱明 徐益飛

BIM技術在應對重大自然災害交通運輸應急救援中發揮重要技術保障作用，在災情顯示、高效決策、快速聯動等方面發揮突出比較優勢，大大提升了應急決策指揮的科學性和準確性，為搶險救災贏得了寶貴的時間，其先進性、實用性和可靠性經歷了實戰的檢驗。

左圖：利用BIM技術生成的九寨溝地震災情顯示圖

右圖：利用BIM技術生成的地震前后地形地貌對比圖

2017年8月8日21時19分，四川阿壩州九寨溝縣（北緯33.20度，東經103.82度）發生7.0級地震，震源深度20公里。地震給當地造成了巨大的人員和財產損失，同時引發的次生地質災害，給抗震救災增大了難度。快速及時摸清震區情況、制定救災方案、打通生命通道，是緊急救援、救治傷者、減小損失的前提。技術人員運用BIM技術，快速搭建震區三維模型，直觀展示震區路網構成與地質災害情況。為快速做出救災決策提供依據，為災后救援“黃金72小時”爭分奪秒。BIM模型信息的完備性、關聯性、協同性在防災減災方面的應用，除了能減少由自然災害造成的損失外，還將為預防地質災害產生的損失帶來積極影響。

第一時間復原震區情況

在傳統形式的抗震救災中，救援決策中心往往缺乏直觀的現場情況。按圖索驥般的救援模式往往浪費寶貴的救援時間。導致求援一線與后方指揮的信息不暢通、不對稱，也容易造成資源的浪費、降低救援效率。

九寨溝地震發生后，BIM技術人員第一時間通過獲取震區數字高程（DEM）與Google影像，快速搭建震區三維BIM模型。在地震發生幾個小時后，震區地形地貌就清晰直觀地展現在救災大屏幕之上。

組圖：與人工測繪相比,機載激光雷達掃描最大的優勢就是在不阻斷道路的前提下,完成繪制，同時能保證工作人員的安全。

建立好基礎模型后，BIM技術人員通過收集災區相關路網、地形圖、地震垮塌工點、正射影像、震中位置、附近活動斷裂帶等相關資料，在震后第二天，建立了包括災區所有干線公路共500多公里的路網BIM模型，其中包括災區相關路網、地震垮塌工點、震區周圍主要關注點位置、塔藏斷裂帶、岷江斷裂帶等信息。同時，根據搶險救災前方反饋的救援點及公路次生地質災害點等相關信息，實時動態修正災區公路BIM模型，為搶險各方第一時間準確掌握災區公路情況提供強有力的技術支撐。

建立“九寨溝地震災情顯示系統”

傳統的BIM模型建好后只能在高性能的計算機上運行，這為多方協調聯動、人員組織、快速救援決策設置了瓶頸。技術人員基于WebGL框架，以省測繪局提供的國家高分二號衛星震后影像和空軍航拍影像等數據為基礎，開發出“九寨溝地震災情顯示系統”，通過搭建私有云平臺發布服務，實現網頁端及移動端實時在線查看地形、影像及災情，以協同工作模式及時更新最新災情調查數據。該系統集成了震前、震后的BIM模型數據，可實時聯動地方查看現場情況，通過前后對比，清晰直觀了解震區災情。用戶只需在有普通互聯網的環境下，通過登錄用戶賬號，即可在PC端或移動端實時了解震區情況，該系統可供交通運輸廳及相關救援單位實時在線查詢，為道路搶通保通工作提供了有力的基礎支撐。

持續為災后重建提供技術支持

BIM技術不僅能為抗震救災前期工作提供直觀的三維模型，幫助救災單位和個人準確的判斷震區形勢，做出精準及時的救災判斷，還能在后續救災工作中持續發揮重要作用。

隨著搶險救災的推進，技術人員利用機載激光雷達掃描技術，高精度測繪川主寺至九寨溝段震后公路沿線地形。作為一種主動航空遙感裝置，機載三維激光雷達測量可實現地面三維坐標和影像數據同步、快速、高精確獲取，并快速、智能化實現地物三維實時、變化、真實形態特性再現。震后不久，技術人員就已完成7條航線，飛行里程約70公里，覆蓋20個公路災損點、30平方公里。此次航測將獲取高精度三維激光點云、高分辨率數碼影像以及經過數據處理獲取的高清正射影像（DOM），數字線劃圖（DLG），數字高程模型（DEM），數字表面模型（DSM）等道路數據，相比傳統人工測量具有省時、省力、精度高，一次采集、多元生成等優點，航測成果將及時用于災區公路沿線地質災害監測、處治和BIM三維實景建模，技術人員通過結合機載激光雷達掃描技術與遙感技術，進一步完善修正BIM模型，真實反映震區道路沿線的現狀，為進一步鞏固搶通保通成果、合理布局救援力量、加快謀劃災后恢復重建提供有力的高新技術支撐。

24小時內交底

2017年8月6日15時45分國道213線川汶段阿壩州茂縣石大關舊關樓發生大型高位山體崩塌，導致交通完全中斷。技術人員連夜奔赴現場，開展無人機航測及地質災害隱患調查工作。石大關處于震區范圍，受地震影響較大。

國道213線川汶段不僅為川西北阿壩地區重要的交通要道，也是此次抗震救災的重要生命通道。如何快速提出設計方案、打通生命通道，成為此次抗震救災的重點和難點。技術人員在前日準備工作的基礎上，立即展開二次勘察測繪工作，并迅速完成空三加密、立體測圖等工作，生成測區數字正射影像和數字地表模型。并根據現場勘察資料和航測數據，迅速建立了石大關高位崩塌模型和應急保通方案BIM模型，會同設計部門基于模型反復推演，初步確定了應急搶險方案和6個永久性治理設計方案。

方案匯報會上，技術人員通過虛擬現實技術（VR）向四川省交通運輸廳相關領導與會審專家展示石大關高位崩塌實景模型和BIM模型。三維直觀且目標準確的現場模型讓參會專家第一時間了解設計方案，并與技術人員共同制定快速搶險方案，提出了內側設置鋼波紋管、外側開挖便道的搶險應急方案，利用模型定線，確定鋼波紋管線位位置和設置長度，并于當日下午即交付結構設計方案，次日，石大關高位崩塌緊急治理設計施工圖送達施工現場進行技術交底。

石大關高位崩塌應急搶險工作，是四川省首次將航空攝影測量、BIM、地理信息系統（GIS）和虛擬現實（VR）技術綜合運用于公路應急搶險工作中，BIM技術在這次搶險救災中發揮了重要的作用，大大提升了決策的科學性和準確性，也為抗震救災爭取了寶貴的時間，極大地提升了交通運輸應急決策的效率和科學性。

BIM技術應用正經歷著一場質的變化，綜合應用的深度和廣度不斷擴展。同時，該技術在搶險救災過程當中，也將發揮越來越重要的作用。在地質災害的監測預報、震害防御、搶險救災應急、制定救災方案與重建等領域還有巨大的發展空間。隨著無人機航測、遙感（RS）、GIS、VR、大數據、人工智能等技術的一體化研究，BIM技術在搶險救災領域的實時性和實用性將有顯著的提高。