BIM技術在我國鐵路測繪中的建模與應用

王曉輝

摘 要：近年來，通過越來越多的工程實踐可以看出，BIM技術的研究與應用可以實現建設項目的全生命周期管理信息化發展，具有廣闊的應用前景，可以充分發揮其巨大的應用價值。通過BIM技術在我國鐵路測繪中的建模與應用，不僅可以有效提高我國鐵路測繪過程中的信息化水平，同時還可以提高管理效率。本文以BIM技術在鐵路行業中的應用為出發點，從BIM技術在鐵路測繪中的應用優勢、BIM技術在鐵路測繪與建筑測繪中的差異以及鐵路測繪BIM地形建模等方面對BIM技術在鐵路測繪的應用與建模進行詳細分析，明確BIM技術在我國鐵路測繪應用中的重難點，以此實現BIM模型從設計到施工的階段轉換，為同類項目的BIM技術應用提供一定的借鑒和參考。

關鍵詞：BIM;鐵路;測繪;建模;應用

中圖分類號：TU17 文獻標識碼：A

0 引言

鐵路建設發展使其技術更為復雜，傳統項目管理模式已無法滿足發展需要，這也就對鐵路建設項目管理提出了更高要求。基于此種背景，BIM技術應運而生，其在鐵路建設項目中的應用越來越普及。雖然眾多學者對BIM技術的發展進行了研究，但大多集中在建筑設計領域，關于BIM技術在鐵路建設中的應用也多為結構設計方面的探究，而專門對測繪方向的地形建模研究卻少之又少。鑒于此，對BIM地形建模方法與應用情況進行介紹，探索BIM技術應用于鐵路測繪的可行性，以期為“智慧鐵路”發展做出貢獻。

1 BIM技術在鐵路行業中的應用

BIM即建筑信息模型，該技術最早起源于美國。隨著信息技術與建筑行業的飛速發展，其定義與內涵也在不斷完善與發展之中。目前有關BIM技術最為科學的定義可概括為：在開放化的工業標準下對設施的功能與物理特性及其有關的項目生命周期信息的可運算的形式表現，與建筑信息模型有關的信息組織在連續的應用程序之中，并能夠進行修改與獲取。BIM技術自從被工程行業以來，已經在國際范圍內陸續得到認同，被譽為工程行業的革命性技術。應用BIM技術，對于工程項目而言能夠從設計、施工、運維全程實現可視化動態管理以及信息共享，由此使工程信息化、集成化程度極大提高，強化工程效率與質量，削減成本。

在發達國家，BIM技術目前的應用水平已達到一定高度，主要集中于工程行業的設計、施工與運維應用中，同時各國也陸續制定了與本國情況相符合的技術標準，并作出了科學化的要求[1]。而對于鐵路行業來說，BIM技術其本質是以數字技術為依托，集成鐵路工程構造物信息的一種工程模型。目前，BIM技術在我國鐵路行業的應用尚處于起始階段。我國鐵路工程應用BIM技術可追溯到鐵路工程信息技術領域，最初主要研究的是線路工程信息采集、識別、利用、傳輸、管理等線路勘測數字化技術，包括工程數據庫技術、數字勘測信息化技術、計算機圖形技術、鐵路系統智能化決策技術等。在發展過程中，隨著鐵路BIM聯盟的成立，陸續開始對BIM標準、接口、平臺技術等方面進行了深入探究，立志構建屬于我國的鐵路BIM技術體系[2]。與此同時，各大高校、鐵路研設單位、工程單位也對BIM技術進行了部分研究與試點工作，但僅僅停留在具體工點應用方面，集中在橋梁、車站、軌道的可視化設計、設施管理，尚沒有完全融入鐵路生命周期之中。當前在鐵路行業中，BIM技術在制定標準、開發工具以及設計、運維等方面的應用方面均沒有形成系統化的體系。從發展形勢角度分析，CAD技術如果是鐵路行業的首次技術革新，就可以認為BIM技術是鐵路行業的第二次技術大變革，其對我國未來鐵路行業，包括鐵路測繪而言都具有重要意義。

2 鐵路BIM技術測繪應用與建模

2.1 BIM技術在鐵路測繪中的應用優勢

BIM技術以數字技術為依托，集成工程行業各種信息的工程模型，其改變了傳統工程模式，能夠最大限度地實現工程價值。目前，BIM技術在鐵路應用中已較為普及，相關技術雖不成熟但也處于不斷完善過程中，而對于鐵路測繪應用尚處于探索時期，但其優勢也不應忽視：首先，可視化優勢。將鐵路測繪信息通過直觀三維模型的形式呈現于大眾眼前，能夠有效提高施工效率與質量，削減造價，從而實現對鐵路測繪全程的科學監管;其次，協調化優勢。鐵路測繪工程涉及多個單位與專業，在設計初期，各專業間的交流溝通對測繪工程的順利開展與進行格外關鍵。BIM技術的協調化可提供良好的協同平臺，數據同步既可打破專業壁壘，也能使測繪效率提高，從而避免不合理因素導致的延期，并減少經濟損失;最后，模擬化。BIM技術能夠合理控制造價，對測繪進行模擬仿真，避免過程中的隱患問題，從而減少經濟損失與人員傷亡。

2.2 BIM技術在鐵路測繪與建筑測繪中的差異

與建筑測繪BIM技術相比，鐵路測繪BIM技術面向于呈帶狀的三維模型構建，這與建筑測繪模型中的集中結構具有較大差異[3]。帶狀分布線路，無論是設計時對大地形情況的掌握，抑或是施工時對各坐標系的變換，都要比建筑測繪BIM技術更為復雜。鐵路測繪BIM技術地形模型能夠為其他鐵路BIM設計提供科學可靠的三維數據，提高工作者效率，減少非必要的工作量，由此為鐵路運維提供更多便利。

2.3 鐵路測繪BIM地形建模

立足于鐵路測繪BIM技術需求，利用航測、GPS測量、航空激光雷達等技術，提供周邊三維地形模型。根據航測數據獲取或高分影像數據獲取，經過系統化的數據處理，得到DEM與DOM，并通過創建地形曲面、鋪貼地表材質、裁切地形等流程，從而實現標準合理的鐵路測繪BIM地形建模。

2.4 鐵路測繪BIM地形模型的功能

鐵路測繪的主要任務在于對創建地形三維場景進行負責，該工作是其他專業設計的前提所在，具有極為重要的價值。首先，路基專業。三維模型可對設計區域的土地使用概況進行直觀顯示，能夠制定科學的拆遷征地方案，減少經濟損失。三維模型可對設計工點情況進行真實反映，為其他二維設計提供必要參考，例如某些僅憑二維圖無法真實了解起伏變化，而三維模型的可視化可有效反映。此外，還能為排水口位置的合理安排提供科學依據。其次，橋梁專業。可依靠地形模型精準判斷涵洞位置設計是否合理化，審視橋墩位置與周邊的空位關系，對橋墩位置合理化進行預判。同時，路橋交接處的BIM模型能夠對路橋合理銜接進行科學判斷。最后，隧道專業。三維模型同樣能為洞口設計提供必要依據。

3 BIM技術在我國鐵路測繪中應用的重難點

3.1 BIM技術在我國鐵路測繪中的應用當符合標準

BIM技術在我國鐵路測繪中的應用應當與國際標準和國家標準（指導意見）相接軌，制定出中國鐵路BIM標準框架和相關標準。在制定該框架和標準時，可以參照建筑行業BIM標準，與鐵路行業的特點相結合，借助中國鐵路BIM聯盟，與設計施工單位一同研究并制定中國鐵路BIM標準框架及相關標準，完成各個階段的良好銜接，讓各個階段實現協同發展，讓信息傳遞更具有有效性。

3.2 鐵路BIM設計軟件研發或二次開發

就目前而言，有不同的廠家對BIM軟件進行設計，導致每個單位與其他單位之間的應用達不到統一，難以完成數據之間的交互。在鐵路測繪對于BIM軟件的應用選擇時，需要對多個廠家設計的軟件進行比對，讓廠家根據行業的特點對軟件的設計進行深入優化，以此來適應鐵路測繪在鐵路工程建設領域中的實際需求[4]。針對這種現象，可以根據鐵路測繪BIM的應用特點，與軟件廠家和設計單位進行聯合，形成共同的研發中心，對專業編碼、存儲方式、傳輸、識別、讀取、展示等功能的實現方式進行研究或二次開發，這樣不僅可以滿足設計的需要，同時還可以讓施工過程和運營維護過程中數據傳遞更精準且有效，讓全壽命周期的數字化管理得以真正實現。

3.3 建立統一的數據集成管理平臺

建立統一的數據集成管理平臺需要以全生命周期工程信息管理為基礎，通過對BIM工程數據庫中的信息進行儲存、管理和訪問等，完成BIM數據在信息模型技術實現建設過程的積累、管理和共享，以實現BIM數據的儲存、管理和維護，同時還可以實現對材料、進度等工程信息的瀏覽和查詢。

3.4 深入開展BIM試點應用

對于我國鐵路測繪而言，BIM技術是一種新興技術，因此，深入開展BIM應用試點尤為重要。BIM技術的試點應用不僅對鐵路測繪的技術層面產生深遠的影響，同時還能通過試點項目對經驗進行積累的總結，發揮其示范作用[5]。另外，深入開展BIM試點應用還有利于為建設、設計、施工和運營單位培養相關研發和管理技術人才，為BIM技術在我國鐵路測繪中得到更大范圍的應用提供了人才保障。

4 結語

通過對中國鐵路BIM標準框架和相關標準的不斷完善，對工作方法的不斷創新，切實加強統籌協調，將產、學、研、用各方面的優質資源在最大限度上進行整合，形成工作合力。明確BIM技術在我國鐵路測繪中應用的重難點，促進我國鐵路測繪的發展機遇，讓我國鐵路建設水平達到新的高度。

參考文獻：

[1]王同軍.基于BIM技術的鐵路工程建設管理創新與實踐[J].鐵道學報，2019（1）：7-15.

[2]劉為群.BIM技術應用于數字鐵路建設的實踐與思考[J].鐵道學報，2019（3）：97-101.

[3]張俊.BIM技術在鐵路隧道工程施工管理中的應用研究[J].施工技術，2019（S1）：320-323.

[4]薛彩麗.基于BIM的鐵路建設全壽命周期投資管理研究[J].鐵道工程學報，2019（11）：106-110.

[5]張毅，黃從治，朱聰.基于BIM的鐵路工程項目管理系統應用研究[J].鐵道工程學報，2019（9）：98-103.