基于BIM 的高速公路信息化養護管理

文 / 湖南省高速公路集團有限公司張家界分公司 羅易寧 鄧韜 張攀 湖南省張家界市審計事務中心 向武鴻

引言

公路養護與管理的信息化發展具有重要意義。很多發達國家的高速公路養護管理都會采取信息化技術，通過信息技術進行養護數據的收集和分析，建立完善的養護管理方案。

我國的公路養護管理信息化進程相對較慢，在進行追根溯源、數據跟蹤等方面還存在許多問題，特別是在信息處理與共享方面，無法做到對信息的及時和充分利用。養護管理高速公路養護不只是保障路況的一種手段，更要提高對科技信息化的重視程度。

高速公路養護管理主要包括收集與保存各類信息、及時更新公路技術狀況、制定維修養護方案。目前，在對高速公路運營與管理質量的評估中，多數是通過工程師的經驗來進行決策，不同工作人員對于相同問題的評估存在著一定的差距。所以，養護管理在精準性、真實性方面仍存在缺陷，特別是難以達成對多個變量的分析與預測。

盡管將信息化技術整合到公路養護與管理中具有廣闊的應用前景，但仍然存在一些亟待解決的問題：比如，識別特定的參數集，超越簡單的元素/材料標識符，使集成更準確和完整；靈活的維護工具的細化，讓用戶能更改和更新項目的約束條件；維護計劃的自動化，提高BIM 平臺和分析工具之間的雙向信息交互效率。

高速公路養護管理中BIM 技術的優勢及實用價值

構建以BIM 技術為基礎的養護管理其實就是信息構建、應用的過程，整個過程中BIM 模型都會將有效信息向相關單位進行動態傳遞，實現信息共享，使養護管理指標更高效的達成。在養護實施過程中，利用BIM技術能夠在模型中實現虛擬場景的構建，同時也能夠以此為重要基礎，實現養護管理模式的不斷優化。

利用BIM 技術能夠非常方便的建立養護數據庫，準確統計、科學計算養護工程量和成本使用情況，依據數據庫建立養護工程方案和實施決策，養護過程和結果能夠可視化，能優化災害應急搶險預案。

具體來講，利用數據庫，能夠對已獲取的信息進行分類與預處理。實施過程中的組織、設備和設施的管理、交通狀況等有關信息，都能為后續養護管理工作的有序進行提供幫助。除了建設過程中所獲取的BIM 信息外，參與養護與管理的技術人員也可以通過收集的數據來動態地優化模型，提高工作效率。

同時，在信息技術的持續性發展中，公路技術狀況檢測與分析方法也在不斷優化，如車載掃描儀、智能識別方法等等。當前不斷涌現的智能化檢測方式不僅能為公路養護與管理的信息化提供條件，也能夠提升養護工作的安全性。

利用BIM 技術的可視化特點，養護管理人員能夠更準確、快速地發現病害及其嚴重程度，有針對地制定維護計劃，甚至可以在模型中進行整個過程和結果地模擬，分析養護措施的合理性，從而提升養護質量和安全性。

高速公路養護管理模式中BIM技術的應用

BIM 信息系統的建立

BIM 模型能借助移動終端以及監控設備，實現數據的實時采集、信息動態反饋，從而實現可視化、智能化養護管理模式。系統能3D 顯示高速公路各個構件并實時更新分析數據，如圖1所示。

以BIM 技術為基礎的養護管理模式，憑借設計、監測以及養護集成數據系統，使養護與管理成為一個有機整體。利用模型的構建，可以對構件相關屬性開展可視化管理，也能夠通過直觀、生動的形式獲得更完整的認知。

在高速公路設計、施工、運營等不同環節中，除了相應的屬性數據外，還包含許多其他數據：如地形環境、影像資料等等。而這些數據的格式存在著一定的差異。因此，在BIM 模型建立中，需將其設為可定義數 據的導入接口。另外，在參數化建模過程中，模型管理也很重要。應將道路、橋梁設施的信息與BIM 模型科學銜接。只有采取此方式，才能夠達成對不同資源信息的全面整合，將不同資源信息科學利用，建立完善的文件關聯體系，實現數據庫的共享。

以BIM 技術為基礎，可以讓此項工作的開展更加順暢，能夠運用大量的數據信息構建三維圖像。并且，此方式在遠程監控領域也可發揮更好的效果，讓養護由被動變為主動，即在發生問題之前就開展科學防控，將信息資源的作用最大限度的發揮。

應用于數據采集與處理

BIM 系統可以將工程實體空間的各種信息數據采集、儲存，利用計算機達成深度分析與運算，獲得所需結果并將結果信息化。

以往運用GIS 系統，僅僅是將環境數據進行統一管理，簡單地開展對外形、尺寸等測量，獲得的只是表面數據，內部信息的獲取相對較少。GIS 更傾向于開展對不同信息的查詢與管理。

而BIM 技術可以實現GIS 系統的科學運用，通過當前以及今后研發的數據采集終端，進行全面養護信息數據的處理與共享，從而實現BIM 技術與GIS 數據的全面融合，將其作為核心實現更為完善的養護管理模式的構建。并且，能夠盡可能地建立以預防性養護為主的養護管理決策模型，為公路的高效管理提供技術支撐。

在養護管理工作的實施中，應選擇更合理的檢測方法。也就是說，需要將全景影像采集設備、GPS 導航設備等有效整合，建立更完善的檢測終端。通過此檢測終端，能夠更高效地進行數據采集，并及時對數據進行處理。

另外，在養護與管理工作中，還需要實現利用三維圖像直觀獲取高速公路的具體病害位置，花費最少的時間實現相應養護維修方案的制定與實施，提升工作成效。

若想利用BIM 技術完成這一工作目標，需要科學應用移動測量系統、高清數字攝像等，更好地獲取有效信息。系統將全部數據處理完成后，應將其與路面的正射影像相聯系，通過高速公路實際的病害特點明確具體特征。

并且，發揮系統的自動識別功能，進行路面相關病害問題的發現與信息反饋。同時，依據所搜集的數據構建立體圖像。

應用于維護方案的制定

在BIM 技術的運用中，可以將發現的病害通過終端記錄上傳到相應模塊之中，包括時間、位置、類型等等。當養護管理系統實現對有關信息的接收之后，能夠以極快的速度在三維全景模型之中展現。利用此方法，可以高效處理編碼混亂等相關問題。

相關養護管理人員可以通過對模型的觀察，快速獲取發現的問題和對應的位置。并且，在實現對軟件的二次開發中，可以將病害的成因和嚴重程度進行處理與分析，能夠在最短的時間內形成科學、合理的養護維修方案，提升養護與維修效率。

結語

對于高速公路而言，養護管理工作十分重要。由于當期所運用的管理模式的多樣性、系統性等問題，導致我國養護管理工作存在效率低、管理效果差、決策科學性不佳等問題。

所以，相關部門應及時更新養護管理理念，進一步完善養護管理工作的信息化，利用BIM 技術能夠有效實現養護管理模式的優化，建立更完善的信息資源庫，為高速公路養護管理提供更多的數據支持，有效推動我國高速公路養護管理的信息化發展。