BIM+GIS技術(shù)在城市道路建設(shè)中的應(yīng)用研究

茍 源 芳

(攀枝花學(xué)院土木與建筑工程學(xué)院，四川 攀枝花 617000)

1 概述

BIM是Building Information Modeling的簡(jiǎn)稱。從字面意思看就是:建筑信息模型。BIM是一個(gè)完備的信息模型，能夠?qū)⑷こ添?xiàng)目在全生命周期中的各個(gè)階段的工程信息、過(guò)程以及資源都集中在一個(gè)模型里，使工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、管理建設(shè)的每個(gè)階段的有關(guān)人員都能從中得到他們所需要的相應(yīng)的信息，并且這些信息是及時(shí)可靠的。同時(shí)在BIM模型中的信息是可以得到共享的，以及可以針對(duì)每個(gè)施工階段進(jìn)行模擬分析，使得項(xiàng)目的各個(gè)參與方都能夠同時(shí)獲得資源并及時(shí)做出改正，且具有三維可視化等特點(diǎn)[1]。

GIS是英文單詞Geographic Information System的縮寫(xiě)，英文直接翻譯過(guò)來(lái)為地理信息系統(tǒng)，是一種處理地理空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。GIS不僅僅具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)、顯示、編輯等功能，同時(shí)還具有管理、分析、處理輸出以及應(yīng)用的功能，它是一種可以用來(lái)輸入、儲(chǔ)存、查詢、管理、分析顯示地理位置數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

BIM與GIS的巧妙結(jié)合可以為城市的道路建設(shè)提供一種全新的數(shù)字化、可視化、可量化的管理工具，同時(shí)也是推動(dòng)城市道路建設(shè)從傳統(tǒng)的微觀管理方式向現(xiàn)代化、智能化、宏觀化管理方式邁進(jìn)，從而可以大大提升管理效率，縮短設(shè)計(jì)周期，提高城市道路建設(shè)的針對(duì)性、有效性。

2 BIM+GIS技術(shù)在城市道路建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)

BIM模型具備直觀的3D可視化效果、碰撞檢查、對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行模擬等功能，近年來(lái)，在國(guó)家相關(guān)政策的強(qiáng)力助推下，全國(guó)各個(gè)建筑行業(yè)都在積極學(xué)習(xí)BIM技術(shù)，并且在道路建設(shè)中的應(yīng)用也逐漸趨于常態(tài)化，同時(shí)GIS具有公共的地理定位基礎(chǔ)，具有采集、管理、分析和輸出多種地理空間信息的能力，其系統(tǒng)以分析模型驅(qū)動(dòng)，具有極強(qiáng)的空間綜合分析能力和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)能力，并能產(chǎn)生高層次的地理信息，隨著GIS理論的完善和技術(shù)的發(fā)展，GIS的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣。BIM與GIS的巧妙結(jié)合，可以同時(shí)展示微觀與宏觀數(shù)據(jù)，運(yùn)用在城市道路的建設(shè)中將使道路建設(shè)更加趨于完美化。下面就對(duì)BIM+GIS技術(shù)應(yīng)用在城市道路建設(shè)中的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行分析。

2.1 具有可視化

我國(guó)傳統(tǒng)的工程建設(shè)的設(shè)計(jì)方法是來(lái)源于圖紙的，然而圖紙所表達(dá)出來(lái)的內(nèi)容是靜態(tài)的、死板的終極狀態(tài)，缺乏連續(xù)的建筑施工呈現(xiàn)，不利于設(shè)計(jì)師更清晰直觀的理解。然而B(niǎo)IM設(shè)計(jì)的核心為三維設(shè)計(jì)，在整個(gè)道路建設(shè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，使用全專業(yè)的BIM模型，能夠碰撞檢查和設(shè)計(jì)糾錯(cuò)出城市道路建設(shè)中的不足，其設(shè)計(jì)效果均是可視化的。相對(duì)于傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)城市道路建設(shè)之間，以及設(shè)計(jì)城市道路建設(shè)與城市道路周邊人行車輛等安全問(wèn)題、周邊建筑物環(huán)境之間的交互關(guān)系把握更加清晰準(zhǔn)確，使設(shè)計(jì)方案的表達(dá)、溝通更加直觀；GIS能提供三維可視化的整體空間BIM分析，使城市道路建設(shè)的空間數(shù)據(jù)的圖形表達(dá)與屬性數(shù)據(jù)的空間分析有了很大的提高，為城市道路修建設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)直觀和理性的工具[2]。

例如：城市道路勘察的設(shè)計(jì)是一個(gè)從宏觀設(shè)計(jì)到微觀設(shè)計(jì)的過(guò)程，首先要確定好線路的基本走向，然后再依據(jù)城市房屋建筑的位置，對(duì)建筑物拆除分析，以及對(duì)周圍花草樹(shù)木的破壞性進(jìn)行分析后，再對(duì)線路走向和坡度進(jìn)行選擇[3]。BIM能對(duì)城市道路修建的線路路徑進(jìn)行模擬，但對(duì)線路的實(shí)際設(shè)計(jì)外觀并不關(guān)心，而結(jié)合GIS就可以對(duì)線路的設(shè)計(jì)外觀也進(jìn)行巧妙的模擬分析，有利于道路修建設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候更好的設(shè)計(jì)，修建出既實(shí)用又美觀的城市道路。

2.2 能夠使信息得到共享

一方面，在城市道路修建施工的過(guò)程中，產(chǎn)生的有關(guān)信息都比較多，因此需要對(duì)整個(gè)道路修建施工過(guò)程的有關(guān)信息進(jìn)行整理分析，然而這些信息對(duì)于一般人而言可能會(huì)是一個(gè)很重的工作量，但是如果運(yùn)用BIM技術(shù)來(lái)將這些信息進(jìn)行整理、歸納的話，那么這些龐大的工作量就能夠得到減輕。使用BIM技術(shù)既能夠方便參與者對(duì)信息的整理，又能夠及時(shí)的向各個(gè)參與方提供該城市道路修建工程與有關(guān)的信息，從而為施工提供方便。同時(shí)我們需要在實(shí)際城市道路修建施工的時(shí)候把相關(guān)的城市道路修建信息提供給GIS技術(shù)，利用GIS技術(shù)對(duì)該城市道路建設(shè)工程中的有關(guān)工作進(jìn)行管理、分析處理，提早發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，對(duì)其中可能存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，提高工作的效率。通過(guò)BIM技術(shù)與GIS技術(shù)的巧妙結(jié)合，能夠使整個(gè)城市道路修建施工有著相應(yīng)的監(jiān)督，并且保證每一筆資金的使用都是合理的，對(duì)該工程起到了監(jiān)理的作用。

另一方面，在城市道路修建完成后，通過(guò)GIS技術(shù)可以獲取人們的位置，并且進(jìn)行一系列分析，了解人們當(dāng)前的地理情況，共享所有相關(guān)的信息。例如：通過(guò)GIS技術(shù)，人們可以通過(guò)手機(jī)等電子設(shè)備獲得自己所在的地理位置，知道自己距離下一站公交車還有多遠(yuǎn)，下一趟公交還有多久到達(dá)，自己要乘坐多久的公交車才能到達(dá)目的地，在乘車途中過(guò)了幾個(gè)紅燈，幾個(gè)綠燈；司機(jī)也可以知道某段路的路況怎么樣，交通是否擁擠；交警也可以通過(guò)GIS技術(shù)知道哪里發(fā)生了車禍，并在第一時(shí)間做出救援等等。

2.3 全生命周期管理

在設(shè)計(jì)階段，通過(guò)BIM與GIS技術(shù)可以檢查分析出城市道路周邊管線碰撞的問(wèn)題，如果發(fā)現(xiàn)了不同階段與專業(yè)間的沖突與矛盾，這將有利于提高城市道路建設(shè)工作的效率，在施工階段，借助BIM與GIS技術(shù)的結(jié)合可以對(duì)城市道路周邊的大體情況進(jìn)行了解與分析，同時(shí)將不同專業(yè)人員的二維圖紙中所涉及到的問(wèn)題，及時(shí)的反饋給設(shè)計(jì)單位，讓他們進(jìn)行施工圖的修改，這樣既減少了多次返工機(jī)率，又節(jié)約了時(shí)間以及資源。因?yàn)锽IM具有繪制工程量清單的功能，所以可以在施工快要完成的階段，在建模的過(guò)程中，將工程造價(jià)的信息精確的計(jì)算出來(lái)，為竣工結(jié)算的準(zhǔn)確性提供有力支撐，方便以后的管理工作。

并且利用GIS技術(shù)開(kāi)發(fā)的城市道路全生命周期管理軟件能夠克服傳統(tǒng)管理模式的缺點(diǎn)，有效地支持道路投資、建設(shè)、接養(yǎng)等工作機(jī)制的完善，既能夠?qū)Τ鞘械缆沸畔⒐芾淼牡貓D瀏覽、查詢定位、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)決策功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)城市道路建設(shè)的前期立項(xiàng)、施工建設(shè)、竣工備案、道路移交、道路養(yǎng)護(hù)到拆遷進(jìn)行全生命周期管理，為城市道路數(shù)據(jù)的挖掘、斷堵頭路治理、打通道路微循環(huán)和緩解交通擁擠工作提供科學(xué)的決策支持[4]。

3 BIM+GIS在道路建設(shè)中的應(yīng)用研究

3.1 在道路交通規(guī)范設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

BIM技術(shù)可以更高效的幫助我們?cè)诘缆方ㄔO(shè)中設(shè)計(jì)道路模型，同時(shí)可以根據(jù)經(jīng)常使用的設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)出基本的交通指標(biāo)，比如交通標(biāo)識(shí)以及路面現(xiàn)況等，利用內(nèi)置的一些部件，如行車道、人行道、盲人道等復(fù)雜的車道組件創(chuàng)建出屬于自己的部件。依據(jù)BIM技術(shù)，可以自動(dòng)的生成施工平、立、剖面圖，設(shè)計(jì)者可以因?yàn)槭┕D和標(biāo)注始終處于最新的狀態(tài)而集中精力的優(yōu)化它們的設(shè)計(jì)，使自己的設(shè)計(jì)更加的完美。使用外部參考和數(shù)據(jù)快捷鍵可生成多個(gè)圖紙的草圖，這樣在工作流程中便可利用與模型中相同的圖例生成施工圖紙[5]。一旦模型變更，可以很快地更新所有的施工圖，并對(duì)施工圖進(jìn)行模擬，而GIS則根據(jù)模擬情況對(duì)道路進(jìn)行地理位置的定位以及空間的分析，更能完善對(duì)道路場(chǎng)景的展示，確保信息的完整性，使得瀏覽的信息更加全面。

3.2 對(duì)道路交通進(jìn)行的模擬

BIM+GIS技術(shù)對(duì)道路交通建設(shè)具有較強(qiáng)的分析和模擬能力。BIM技術(shù)在道路交通設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以將設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行模擬，并且可以與現(xiàn)實(shí)的環(huán)境保持一致。GIS技術(shù)則可以將設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行分析，并在模擬中發(fā)現(xiàn)存在的問(wèn)題，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行及時(shí)的調(diào)整。應(yīng)用BIM+GIS可視化特點(diǎn)對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交流，使施工人員更好的了解施工進(jìn)程。BIM+GIS可以提供對(duì)施工形象進(jìn)度、各作業(yè)面的施工過(guò)程進(jìn)行三維形象化的展示和分析，生動(dòng)直白的使施工人員能及時(shí)準(zhǔn)確地掌握施工信息以及施工技術(shù)，大大的減少了施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，同時(shí)可喚起工人的熱情，提高了施工交底的質(zhì)量。

4 結(jié)語(yǔ)

BIM+GIS技術(shù)的結(jié)合使城市道路在建設(shè)過(guò)程中具有可視化，能夠使相關(guān)信息得到共享，讓每個(gè)參與者都能第一時(shí)間掌握項(xiàng)目的動(dòng)態(tài)，及時(shí)做出準(zhǔn)確的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)信息的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)的交互共享多條線間、跨部門(mén)協(xié)作和動(dòng)態(tài)化管理，并且具有全生命周期管理，能對(duì)道路建設(shè)的每一個(gè)時(shí)期都進(jìn)行管理。在未來(lái)幾年乃至更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間內(nèi)，隨著B(niǎo)IM技術(shù)的廣泛應(yīng)用，與BIM+GIS技術(shù)相關(guān)的系統(tǒng)將得到更為廣泛的開(kāi)發(fā)及使用。