基于BIM模型道路的可視化應用

李凌宇 蔣明敏 閆亞光 左詠梅

Road Visual Application Based on BIM Model

LI Ling-yu JIANG Ming-min;

YAN Ya-guang ZUO Yong-mei

摘要：本文為了深化BIM在工程項目設計階段的應用，應用Civil3d與Infraworks等其他軟件搭建平臺，針對BIM可視化在道路的應用進行建模。本文提出的新型可視化協同設計方法對于招投標階段更直觀的觀看模型，以及設計階段節約設計成本，減少了設計時間，減少返工時間節省資源控制成本，為山區路橋可視化協同設計提供了有效的技術支撐。

Abstract： In order to deepen BIM's application in the engineering project design phase， other software platforms such as Civil3d and Infraworks are used to model the application of BIM visualization in the road. The new visual collaborative design method proposed in this paper provides an effective technical support for the visual collaborative design of mountain road bridge to save design cost， reduce design time， reduce the cost of resource control， and provide effective technical support for the visual collaborative design of mountain road bridge.

關鍵詞：BIM;建模;可視化;協同設計

Key words： BIM;modeling;visualization;collaborative design

中圖分類號：TU17? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）32-0203-02

0? 引言

作為現代信息技術發展的產物，BIM技術的出現和應用給高速公路建設帶來了深刻改變，伴隨著BIM技術應用的不斷深入與發展，BIM技術也在不斷的完善。

BIM（Building information modeling）簡稱是建筑信息模型，以三維信息技術為基礎，是集成項目各個階段的相關信息于一體的三維信息模型，便于工程各方參與試用，并以該為模型為基礎進行項目規劃、設計、施工和運營管理形象直觀的展示了項目的設計效果，模擬施工流程，施工可視化，使得項目設計、施工、管理、運營、維護都在可視化狀態下進行，提高了工程效率和質量，減少了設計時間，減少返工時間，控制成本[1]。它所推崇的協同設計是指：項目開展初期通過各個參與方的介入，在這個平臺不斷修改與完善設計，并達到各方都認同的最合理方案。

1? BIM技術的發展

三維BIM（BIM-3D）模型集成了建筑工程項目所有的幾何、物理、功能和性能的信息是以三維信息技術為基礎。綜合建筑工程項目的各種相關信息建立的數據模型，對建筑工程項目的實體與功能進行可視化、數字化展示。四維BIM（BIM-4D）則是在三維BIM的基礎上加上了時間這個維度使得靜態的模型可隨時間的流動進行動態的研究。隨著信息技術的發展，增加變更索賠的可行性，提供成本信息、合同管理信息和合同預警信息，減少因合同管理錯誤導致成本控制失誤和利益損失的可能性。避免不必要的人力、物力浪費。

BIM技術貫穿工程項目的各個階段，是建筑全生命周期的樞紐，同時BIM技術的所搭載的各種軟件，是建筑各個階段不同專業搭建三維協同可視化平臺。Golparvar-fard，mani[2]等人，將BIM技術與影像技術相結合，將三維可視化模擬的最優成果作為實際施工的指導依據。Lapierre.A、Cote.P[3]等人提出了數字化城市的構想，認為實現數字化城市的關鍵在于能否將BIM技術與地理信息系統GIS（Geographic Information System）相結合。Brian Gilligan，John KunzBrian Gilligan，John Kunz等人在研究建筑虛擬設計建造技術在歐洲領域市場的應用時，發現工程項目在實施中，技術組織上還存在一定的問題。

2? BIM技術在高速公路可視化方向的優勢

在BIM技術的支持下，建立各種三維模型，有利于實現建筑對象的三維顯示。這種鮮明的 “逼真”效果可以模擬施工前的成品，更有利于發現問題進而對設計進行優化。

在以往的施工過程中，一般以“二維”CAD平面施工圖為指導，缺乏施工項目的立體感和直觀性，尤其是圖紙容易被省略和設計不當。從而在后續的施工中造成返工或變更施工，對工程造成無謂的損失。在今后由于BIM技術的引入，不僅可以通過三維圖形直觀地表達設計成果，還可以數字化地表達建筑構件的物理結構和功能特征。BIM模型可視化可以將一個接近三維虛擬模型的建筑在人們眼前可視化[4]。

Civil3d與Infraworks的可視化協同設計：

由于Civil3d在地形設計方面比其他軟件更好一些，可以利用地形的等高線創建地形曲面，此外Civil3d的各對象之間是動態聯系的，修改一點與之相關的等高線和縱斷面都會自動更改，因此選用Civil3d軟件。

Infraworks在道路橋梁的信息表達上相對于其他軟件具有操作難度低、與場地貼合可以，并可以放置斑馬線，燈，車輛，河流樹木等裝飾物，因此選用Infraworks軟件。

3? BIM技術在高速公路可視化設計的實際應用

3.1 Civil3d創建三維數字化地形

以實現工程項目周邊地形三維可視化為目標，首先要利用測繪單位所提供的高程數據（等高線），生成地形。將測繪單位給的數據提出等高線，利用Civil3d中可以用等高線創建三角形地形曲面的功能。創建地形曲面。利用對象查看器，可以查看地形曲面，除去不符合實際高程范圍的點，重新生成新的符合實際地形的地形曲面。

創建路線。選擇路線創建工具，更改路線名稱，路線樣式改為道路中線。根據圖紙采用交點法畫出高速公路的中線。選擇路線布局工具，將所給的交點坐標輸入到鍵入命令框。然后選擇添加自由緩和曲線，改變緩和曲線類型為BOSS型，選擇相應的圖元與之對應的半徑、前緩和曲線和后緩和曲線。

創建道路縱斷面。選中我們創建好的道路中線，選擇曲面縱斷面圖，將地形曲面添加到縱斷面列表，然后選擇在縱斷面圖中繪制，至此，創建完成地形縱斷面。選擇縱斷面創建工具，在布局工具中，根據圖紙創建變坡點，修改所對應的變坡點樁號和高程并修改半徑，至此高速公路縱斷面圖完成。

偏移路線和過渡段的建立。如圖1，選中道路，選擇偏移路線修改偏移量與路線樣式，根據圖紙創建我們的偏移路線。選擇要加寬的路線，設置加寬區域與加框參數。

創建裝配。修改裝配名稱與裝配類型，根據圖紙選擇相應的裝配構件，并修改部件特性，車道名稱、寬度、坡度及其代碼進行修改。

創建道路。選擇我們的高速公路中線，選擇道路。修改縱斷面、裝配及目標曲面，修改起點樁號與終點樁號、頻率及目標映射。

道路曲面的創立。因為每一個道路都要創建一個道路曲面，將指定代碼添加到道路曲面中，之后將要素線的代碼添加到道路曲面中，最后創建道路邊界和渲染材質。

最后將道路曲面和地形曲面粘合生成新的曲面，如圖2所示，輸出IMX（曲面文件）與SDF（道路線文件）文件。

3.2 Autodesk Infraworks可視化設計

打開Infraworks，點擊模型生成器，截取我們要的大致范圍，生成地形，將IMX文件導入進去，選擇xian80坐標系。

選擇相應的樣式模板，如果沒有符合我們的樣式模板，我們可以自行創建。最后我們可以添加相應的車輛，使其效果更佳逼真，還可以制作巡游視頻，以達到展示成果的效果。

4? 結論與展望

本文以Civil3d建模軟件為基礎，聯合Infraworks軟件進行了可視化協同設計：利用Civil3d中等高線生成地形曲面，創建出項目精確定位的三維地形曲面。最后將模型導入Infraworks完成了工程外部可視化協同設計[5]。

實現了Civil3d Infraworks的新型可視化設計方法，使得設計人員可以更加快捷，精確地完成設計及后期優化，縮短設計周期，減少返工節約成本。

本文聚焦于可視化協同設計研究，實際案例主要圍繞前期建模、規劃展開，基于BIM可視化施工。

參考文獻：

[1]楊騏麟，文志彬，楊萬理，吳龍旺，王寧，王廣俊.一種基于BIM的可視化協同設計新方法[A].第二屆全國BIM學術會議文集.廣州.2016.

[2]楊東旭.基于BIM技術的施工可視化應用研究[D].2013.

[3]鄧朗妮，馬晉超，郭亮，黃曉霞，羅日生.基于BIM模型的可視化仿真應用[J].廣西科技大學學報，2016.

[4]蘇偉勝.淺析BIM技術在高速公路項目管理中的應用[A].行業管理，2017.

[5]從俊林.BIM技術在橋梁施工階段的可視化應用[J].2018.

作者簡介：李凌宇（1993-），男，河北石家莊人，研究生，研究方向為防災減災。