文/四川省交通運輸廳交通勘察設(shè)計研究院 黎宇陽 朱明 徐益飛

BIM技術(shù)在應(yīng)對重大自然災(zāi)害交通運輸應(yīng)急救援中發(fā)揮重要技術(shù)保障作用，在災(zāi)情顯示、高效決策、快速聯(lián)動等方面發(fā)揮突出比較優(yōu)勢，大大提升了應(yīng)急決策指揮的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為搶險救災(zāi)贏得了寶貴的時間，其先進(jìn)性、實用性和可靠性經(jīng)歷了實戰(zhàn)的檢驗。

左圖：利用BIM技術(shù)生成的九寨溝地震災(zāi)情顯示圖

右圖：利用BIM技術(shù)生成的地震前后地形地貌對比圖

2017年8月8日21時19分，四川阿壩州九寨溝縣（北緯33.20度，東經(jīng)103.82度）發(fā)生7.0級地震，震源深度20公里。地震給當(dāng)?shù)卦斐闪司薮蟮娜藛T和財產(chǎn)損失，同時引發(fā)的次生地質(zhì)災(zāi)害，給抗震救災(zāi)增大了難度。快速及時摸清震區(qū)情況、制定救災(zāi)方案、打通生命通道，是緊急救援、救治傷者、減小損失的前提。技術(shù)人員運用BIM技術(shù)，快速搭建震區(qū)三維模型，直觀展示震區(qū)路網(wǎng)構(gòu)成與地質(zhì)災(zāi)害情況。為快速做出救災(zāi)決策提供依據(jù)，為災(zāi)后救援“黃金72小時”爭分奪秒。BIM模型信息的完備性、關(guān)聯(lián)性、協(xié)同性在防災(zāi)減災(zāi)方面的應(yīng)用，除了能減少由自然災(zāi)害造成的損失外，還將為預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的損失帶來積極影響。

第一時間復(fù)原震區(qū)情況

在傳統(tǒng)形式的抗震救災(zāi)中，救援決策中心往往缺乏直觀的現(xiàn)場情況。按圖索驥般的救援模式往往浪費寶貴的救援時間。導(dǎo)致求援一線與后方指揮的信息不暢通、不對稱，也容易造成資源的浪費、降低救援效率。

九寨溝地震發(fā)生后，BIM技術(shù)人員第一時間通過獲取震區(qū)數(shù)字高程（DEM）與Google影像，快速搭建震區(qū)三維BIM模型。在地震發(fā)生幾個小時后，震區(qū)地形地貌就清晰直觀地展現(xiàn)在救災(zāi)大屏幕之上。

組圖：與人工測繪相比,機載激光雷達(dá)掃描最大的優(yōu)勢就是在不阻斷道路的前提下,完成繪制，同時能保證工作人員的安全。

建立好基礎(chǔ)模型后，BIM技術(shù)人員通過收集災(zāi)區(qū)相關(guān)路網(wǎng)、地形圖、地震垮塌工點、正射影像、震中位置、附近活動斷裂帶等相關(guān)資料，在震后第二天，建立了包括災(zāi)區(qū)所有干線公路共500多公里的路網(wǎng)BIM模型，其中包括災(zāi)區(qū)相關(guān)路網(wǎng)、地震垮塌工點、震區(qū)周圍主要關(guān)注點位置、塔藏斷裂帶、岷江斷裂帶等信息。同時，根據(jù)搶險救災(zāi)前方反饋的救援點及公路次生地質(zhì)災(zāi)害點等相關(guān)信息，實時動態(tài)修正災(zāi)區(qū)公路BIM模型，為搶險各方第一時間準(zhǔn)確掌握災(zāi)區(qū)公路情況提供強有力的技術(shù)支撐。

建立“九寨溝地震災(zāi)情顯示系統(tǒng)”

傳統(tǒng)的BIM模型建好后只能在高性能的計算機上運行，這為多方協(xié)調(diào)聯(lián)動、人員組織、快速救援決策設(shè)置了瓶頸。技術(shù)人員基于WebGL框架，以省測繪局提供的國家高分二號衛(wèi)星震后影像和空軍航拍影像等數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開發(fā)出“九寨溝地震災(zāi)情顯示系統(tǒng)”，通過搭建私有云平臺發(fā)布服務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)頁端及移動端實時在線查看地形、影像及災(zāi)情，以協(xié)同工作模式及時更新最新災(zāi)情調(diào)查數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)集成了震前、震后的BIM模型數(shù)據(jù)，可實時聯(lián)動地方查看現(xiàn)場情況，通過前后對比，清晰直觀了解震區(qū)災(zāi)情。用戶只需在有普通互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下，通過登錄用戶賬號，即可在PC端或移動端實時了解震區(qū)情況，該系統(tǒng)可供交通運輸廳及相關(guān)救援單位實時在線查詢，為道路搶通保通工作提供了有力的基礎(chǔ)支撐。

持續(xù)為災(zāi)后重建提供技術(shù)支持

BIM技術(shù)不僅能為抗震救災(zāi)前期工作提供直觀的三維模型，幫助救災(zāi)單位和個人準(zhǔn)確的判斷震區(qū)形勢，做出精準(zhǔn)及時的救災(zāi)判斷，還能在后續(xù)救災(zāi)工作中持續(xù)發(fā)揮重要作用。

隨著搶險救災(zāi)的推進(jìn)，技術(shù)人員利用機載激光雷達(dá)掃描技術(shù)，高精度測繪川主寺至九寨溝段震后公路沿線地形。作為一種主動航空遙感裝置，機載三維激光雷達(dá)測量可實現(xiàn)地面三維坐標(biāo)和影像數(shù)據(jù)同步、快速、高精確獲取，并快速、智能化實現(xiàn)地物三維實時、變化、真實形態(tài)特性再現(xiàn)。震后不久，技術(shù)人員就已完成7條航線，飛行里程約70公里，覆蓋20個公路災(zāi)損點、30平方公里。此次航測將獲取高精度三維激光點云、高分辨率數(shù)碼影像以及經(jīng)過數(shù)據(jù)處理獲取的高清正射影像（DOM），數(shù)字線劃圖（DLG），數(shù)字高程模型（DEM），數(shù)字表面模型（DSM）等道路數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)人工測量具有省時、省力、精度高，一次采集、多元生成等優(yōu)點，航測成果將及時用于災(zāi)區(qū)公路沿線地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測、處治和BIM三維實景建模，技術(shù)人員通過結(jié)合機載激光雷達(dá)掃描技術(shù)與遙感技術(shù)，進(jìn)一步完善修正BIM模型，真實反映震區(qū)道路沿線的現(xiàn)狀，為進(jìn)一步鞏固搶通保通成果、合理布局救援力量、加快謀劃災(zāi)后恢復(fù)重建提供有力的高新技術(shù)支撐。

24小時內(nèi)交底

2017年8月6日15時45分國道213線川汶段阿壩州茂縣石大關(guān)舊關(guān)樓發(fā)生大型高位山體崩塌，導(dǎo)致交通完全中斷。技術(shù)人員連夜奔赴現(xiàn)場，開展無人機航測及地質(zhì)災(zāi)害隱患調(diào)查工作。石大關(guān)處于震區(qū)范圍，受地震影響較大。

國道213線川汶段不僅為川西北阿壩地區(qū)重要的交通要道，也是此次抗震救災(zāi)的重要生命通道。如何快速提出設(shè)計方案、打通生命通道，成為此次抗震救災(zāi)的重點和難點。技術(shù)人員在前日準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，立即展開二次勘察測繪工作，并迅速完成空三加密、立體測圖等工作，生成測區(qū)數(shù)字正射影像和數(shù)字地表模型。并根據(jù)現(xiàn)場勘察資料和航測數(shù)據(jù)，迅速建立了石大關(guān)高位崩塌模型和應(yīng)急保通方案BIM模型，會同設(shè)計部門基于模型反復(fù)推演，初步確定了應(yīng)急搶險方案和6個永久性治理設(shè)計方案。

方案匯報會上，技術(shù)人員通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）向四川省交通運輸廳相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)與會審專家展示石大關(guān)高位崩塌實景模型和BIM模型。三維直觀且目標(biāo)準(zhǔn)確的現(xiàn)場模型讓參會專家第一時間了解設(shè)計方案，并與技術(shù)人員共同制定快速搶險方案，提出了內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼波紋管、外側(cè)開挖便道的搶險應(yīng)急方案，利用模型定線，確定鋼波紋管線位位置和設(shè)置長度，并于當(dāng)日下午即交付結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，次日，石大關(guān)高位崩塌緊急治理設(shè)計施工圖送達(dá)施工現(xiàn)場進(jìn)行技術(shù)交底。

石大關(guān)高位崩塌應(yīng)急搶險工作，是四川省首次將航空攝影測量、BIM、地理信息系統(tǒng)（GIS）和虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)綜合運用于公路應(yīng)急搶險工作中，BIM技術(shù)在這次搶險救災(zāi)中發(fā)揮了重要的作用，大大提升了決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，也為抗震救災(zāi)爭取了寶貴的時間，極大地提升了交通運輸應(yīng)急決策的效率和科學(xué)性。

BIM技術(shù)應(yīng)用正經(jīng)歷著一場質(zhì)的變化，綜合應(yīng)用的深度和廣度不斷擴展。同時，該技術(shù)在搶險救災(zāi)過程當(dāng)中，也將發(fā)揮越來越重要的作用。在地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)報、震害防御、搶險救災(zāi)應(yīng)急、制定救災(zāi)方案與重建等領(lǐng)域還有巨大的發(fā)展空間。隨著無人機航測、遙感（RS）、GIS、VR、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)的一體化研究，BIM技術(shù)在搶險救災(zāi)領(lǐng)域的實時性和實用性將有顯著的提高。