BIM+GIS开启公路工程全生命周期管理新模式

BIM已成为各行业解决实际问题的重要生产工具

尤其在高速公路等带状工程项目中

融合BIM和GIS技术

进行工程设计、施工建设、运营管养应用

这是未来的发展方向

四川省交通勘察设计研究院有限公司

应用BIM+GIS技术路线

通过在公路工程项目中的实际应用与研发

论证并展示BIM+GIS技术的适用性与先进性

BIM+GIS应用技术路线

四川省交通勘察设计研究院有限公司（以下简称为“我公司”）基于交通行业BIM技术现状，将BIM技术应用分为BIM建模与设计层、中间层、GIS应用层三个层面，用于解决交通工程BIM设计和模型创建、数据转换和模型应用问题。

• BIM建模与设计层 

目前主流BIM建模和设计软件平台包括Autodesk、Bentley、Dassault、Trimble，均为进口软件平台，具有强大的设计和建模功能，但满足不了国内项目本地化需求，因此，在BIM建模和设计层，需要构建BIM应用资源库，建立建模和设计标准，进行相关开发，形成满足我国交通行业建模和设计需求的应用体系。

• 中间层 

中间层主要作用是实现BIM模型与GIS系统的数据相互转换，最终实现数据服务共享与服务熔合。中间层数据转化功能可通过现有软件FME实现。该软件为进口软件，也可以通过自主开发进行数据转换。

• GIS层

GIS层现有的主流软件包括SuperMap、其他GIS平台等。基于GIS层可进行相关系统开发，结合BIM模型实现设计阶段的数字化交付和施工运维阶段的数字化管理。

BIM+GIS技术在勘察设计阶段的应用与研发

• 航测及激光点云应用

我公司在重点工程项目已全面采用机载激光雷达航测技术手段获取高精度测绘地形及高清影像，并总结提炼出海量高精度GIS数据处理、存储及应用的高效解决方案，为外业勘察、内业设计及BIM三维模型搭建提供更为精准的基础数据，提高设计质量，提升模型精度，减少工程变更，节省项目造价。

• 三维地质平台

我公司研发的钻孔数据管理及三维地质平台，可集中存储及管理不同项目、阶段及工点多类型地质数据，实现分类数据实时查看、精确查找、综合分析，有效解决交通工程地质数据综合管理运用难题；专业地质数据的集成还可快速建立项目区域三维地质模型，可视化多角度的模型展示，使各专业沟通便捷高效，减少沟通成本；地质模型任意角度刨切绘制满足勘察设计要求的二维图纸，大幅提升专业地质绘图效率，缩短项目设 计周期。

▲桥梁三维地质模型▲隧道三维地质模型

• 公路自动选线系统

我公司在高速公路及重点国省干道工程可行性研究项目，已全面采用公路自动选线系统对路线方案进行辅助设计，较传统路线设计节省60%-70%工作时间。公路自动选线系统独有的技术指标和造价估算综合运算的选线方式，可极大提高项目方案、工可及初设阶段中路线方案比选的决策效率，提升设计质量。在德会高速项目中，智能选线系统发挥了重要作用。

▲智能选线方案

• 道路BIM设计系统 

基于CAD及Civil3D软件独立研发的道路BIM设计系统，实现了传统数据与BIM数据的交互及转换，打破了传统设计与 BIM技术正向设计间的数据壁垒。该系统还集成我公司自主编写的道路工程标准应用构件库，可依据项目情况、设计原则等信息，快速实现道路三维模型精准构建，较传统三维建模效率提升80%。

• 桥梁参数化设计

基于常规桥梁通用图，我公司建立企业级常规桥梁BIM标准构件库，并编制企业级构件编码标准，开发基于坐标的精确建模及编码系统，极大提高了建模效率，为桥梁正向设计开发及施工阶段BIM技术应用奠定坚实基础。

▲桥梁自动化建模成果

• 隧道参数化设计

我公司基于隧道通用图，建立钢梁、锚杆等隧道参数化构件库，编制企业级构件编码标准，开发隧道自动建模和编码程序，为隧道正向设计及施工阶段BIM技术应用奠定坚实基础。

▲自动化建模成果

• 开发外业调查系统

根据设计行业外业调查工作内容，依据《公路勘测规范》及《公路勘测细则》，我公司结合一线设计人员现场需求及院外业验收要求等，开发了外业调查系统。

该系统能实时、全面的提供现场信息，实现调查数据可追溯。通过实时上传、调用现场图文信息，保障内业工作开展有据可依、有案可查，摒弃传统外业调查资料不全、位置不准、信息有差的缺点，实现外业工作与内业工作进程一体化，为保障工程设计的优良质量提供了坚实的基础。

基于BIM+GIS技术的建设管理系统

我公司BIM中心在完成全项目、全专业BIM模型构建的基础上，自主开发了BIM+GIS建设管理系统，实现了BIM模型及设计信息的数字化整体式交付，为建设管理阶段提供基于BIM技术的整体解决方案，全面提升工程项目建设和管理信息化水平。目前该系统已在仁寿经沐川至新市镇高速、成都经资阳至重庆高速等多个项目中落地应用。

• BIM+GIS电子沙盘 

建设管理系统以SuperMap GIS系统作为基础平台，结合航空影像、倾斜摄影、激光点云等多源、多时相、多尺度的空间数据，以三维实景形式展示路基、桥梁、隧道、互通等全项目、全专业BIM模型信息及项目区域的地形、地貌等信息；同时支持在网页端和移动端进行场景漫游、查询定位、属性查看、空间分析等功能。

• 形象进度

项目管理人员可登录网页端设置当月的计划信息，现场施工人员可根据实际完成情况在移动端APP上按时填报进度。当前完成进度和计划信息都可以在电子沙盘中以着色高亮显示的方式直观地表达出来，远程便可直观地把握施工进展情况。

• 质量控制与过程监管

业主代表、监理及施工人员在施工现场可通过移动端APP记录巡查情况、工序检查，通过图片、视频、文字描述等方式记录并上传，上传资料自动与BIM模型进行关联，系统自动记录当前操作人员个人信息以及GPS位置信息，对于质量不合格事件，从事件上报到处理过程都得到完整的跟踪和记录。

• 图档管理

项目全部施工图纸及相关档案均以云方式存储，可通过网页或移动端自由调阅全部图档或下载至本地，也可通过BIM模型调用对应结构和工程的图纸及档案，实现全项目图档信息化管理。

• 征地与拆迁管理

征地及拆迁人员在征拆过程中可通过手机或移动端APP，实时记录并上报征拆的过程和状态，对全项目各行政区域公路用地及拆迁困难点进行分别统计，通过网页端可实时查看全线拆迁情况及敏感点，真正实现挂图作战。

小结

在未来的公路工程项目全生命周期管理中，去图纸化、数据化、数字化交互将成为发展趋势。BIM技术提供数据，GIS技术提供平台，BIM+GIS技术在公路工程乃至交通工程项目中将发挥越来越重要的作用。在未来，BIM与GIS、物联网等技术的无缝融合，将创造交通工程领域在规划、设计、运营管理等方面的新模式，开创广阔的市场前景。

▲桥梁形象进度

▲隧道形象进度

撰文 | 四川省交通勘察设计研究院有限公司 朱明

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