張易辰 王文虎

摘? ?要：BIM技術的應用在設計、施工、養(yǎng)護、運維均有重要作用，是新一代數(shù)字技術的代表。本文通過對工程可行性、設計階段三維地形的建立使三維地形作為BIM技術應用的關鍵點承載著BIM可視化、分析、計算等工作從而體現(xiàn)出BIM技術的應用價值。

關鍵詞：BIM技術? 三維數(shù)字地形? 公路設計

中圖分類號：TQ174? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）05（a）-0037-02

近年來隨著國家對BIM技術的重視度不斷深入，各項政策隨著BIM在行業(yè)的應用也相繼出臺。2017年發(fā)布的《交通運輸部辦公廳關于開展公路BIM技術應用示范工程建設的通知》中明確要求公路項目設計、施工、養(yǎng)護、運營管理全過程開展BIM技術應用示范，或圍繞項目管理階段開展BIM技術專項示范工作。BIM技術在公路工程行業(yè)也迎來了大規(guī)模的應用潮?；贐IM模型最重要的就是三維地形，三維地形的應用能更直觀的表達模型之間的相互關系為后續(xù)的設計、施工、養(yǎng)護、運維等提供支撐條件。

1? 傳統(tǒng)地形圖與三維地形的區(qū)別

公路屬于帶狀工程，路線長度短則數(shù)十米多則數(shù)百公里，傳統(tǒng)的公路設計需在二維地形圖進行公路選線設計。測繪部門提供的二維地形圖主要以等高線、高程點為主，在平原及沿海等地勢平坦地區(qū)等高線、高程變化不大，設計人員及業(yè)主可以較容易了解地勢。而在山嶺區(qū)域（山峰、盆地、山脊、溝谷等）等高線分布較密、高差范圍較大，即使是有一定的識圖經驗的設計人員也需要細看多次才可了解地勢從而設計;對無相關識圖經驗的業(yè)主，面對分布較密的等高線、高程點很難想象到地勢的高低起伏，不能快速了解項目項目所在地情況，制約了方案的優(yōu)化及創(chuàng)新思維。三維地形的建立就是將排列密集的等高線、高程點等相關信息通過技術手段轉換為可視化模型，可以直觀反應山脊、溝谷的地勢，使設計人員及業(yè)主方項目所在地的情況一目了然，后期通過BIM技術可對道路、橋梁、隧道等在三維地形中開展設計工作。

2? 設計階段三維地形圖的應用

2.1 工程可行性階段

傳統(tǒng)設計需要向國土部門購買1：50000、1：10000二維電子地形圖，測繪部門地形圖多歷史久遠不能清晰表現(xiàn)當前的地理現(xiàn)狀、構筑物等條件，同時購買地形圖過程較長嚴重影響了前期規(guī)劃方案的選線工作。而基于Infraworks平臺創(chuàng)建工可階段三維地形圖，利用Infraworks軟件中自帶模型生成器快速下載項目所在區(qū)域的地形，下載的模型將會自動生成項目區(qū)域的道路、房屋、水域等模型。此外，利用地圖下載軟件分別下載項目區(qū)域的地形文件、衛(wèi)星影像文件，在Infraworks中加載地形文件、衛(wèi)星影像文件從而生成三維地形。

兩種三維地形建立的方法各有利弊，Infraworks模型生成器的優(yōu)點是其可直接在軟件中下載、不用軟件之間進行數(shù)據(jù)轉換、下載的模型自動分類、可編輯（道路、建筑、水系等），缺點是下載區(qū)域受限制（200km2）、衛(wèi)星影像、模型更新不及時、下載速度較慢。而軟件的優(yōu)點是下載速度快、衛(wèi)星影像內容更新較快、可按需求下載不同精度地形、衛(wèi)星影像，缺點是所有地物均在平面圖片，無模型、道路信息不可編輯、地形生成需利用Infraworks導入。

2.2 設計階段

初步設計、施工圖設計階段測繪部門需測繪1：2000地形圖，提供等高線、高程點、構筑物、坐標系、高程系、中央子午線等地理信息。路線設計需將方案規(guī)劃從小比例尺地形圖轉化在大比例尺地形圖中優(yōu)化。

而運用三維地形過程中，1：2000地形圖能夠精細反應項目所在地的地理信息，設計階段將現(xiàn)有的1：2000地形圖轉換為三維地形圖。

（1）在Civil3D軟件中創(chuàng)建曲面，在曲面選項中分別定義1：2000地形圖的等高線、高程點生成地形曲面。

（2）在地圖下載其中下載該區(qū)域的衛(wèi)星影像圖片。

（3）在Global Mapper中糾正下載的衛(wèi)星影像并保存為TIFF格式。

（4）在Civil3D中利用RasterTools插件選取衛(wèi)星影像與測繪地形圖中的共有點進行匹配。

（5）將Civil3D中衛(wèi)星影像與測繪地形圖的文件轉換格式導入Infraworks完成三維地形建立。

（6）由于測繪單位對路線走廊帶進行地形圖測繪時測量范圍受到局限性，測繪地形圖范圍較小，影響可視化范圍，此問題可利用地圖下載器下載大范圍地形圖、衛(wèi)星影像，在Civil3D中將下載的地形、衛(wèi)星影像與1：2000測繪地形圖匹配，裁剪測繪地形圖區(qū)域，將裁剪后的區(qū)域和測繪地形圖區(qū)域在Infraworks中進行整合。兩處地形疊加區(qū)域可在Infraworks軟件中進行優(yōu)化，通過三維地形的建立可進行三維選線設計，平、縱面的可觀橋梁跨徑布設，水流分析，交通模擬，視距分析等內容。如圖1所示，為三維地形模型圖。

3? 傾斜攝影技術的應用

現(xiàn)階段公路勘察設計仍主要依托外業(yè)測繪，存在測繪難度大、成本高、質量不佳、效率低等問題。以傾斜攝影技術為代表的實景三維建模分析技術具有自動化程度、真實還原度、空間精確度高等優(yōu)勢，同時與激光雷達技術等相比，在成本與耗時大幅度降低的前提下保證工程測繪需求，在實現(xiàn)快速獲取高精度地形資料的基礎上，使計算機能自動識別、處理地形資料，未來將更好地推動公路勘察設計領域的轉型升級。

工程可行性、設計階段通過傾斜攝影技術建立的實景三維模型可使設計人員方便了解區(qū)域概況，結合實景三維模型及相關影像進行勘察設計，征地拆遷、工程量統(tǒng)計、分析模擬，直觀性和準確性均可得到大幅提升。如圖2所示，為傾斜攝影實景模型圖。

4? 結語

以上方法在工程可行性、設計階段可以靈活創(chuàng)建三維地形開展三維道路設計，同時提出傾斜攝影技術構建實景三維模型的應用。三維地形的建立在BIM正向設計應用中具有重要作用，是BIM模型建立的基礎與載體，使設計人員更直觀地了解項目地形，更方便、快捷、高效的進行設計工作。通過三維地形的建立可進行三維選線設計，平、縱面的可視化，橋梁跨徑布設，水流分析，交通模擬，視距分析等內容。三維可視化可以使設計人員、業(yè)主審查人員和其他參與者更易理解設計意圖，更易激發(fā)創(chuàng)新思維，提出改進方案，最大程度滿足項目需求。

參考文獻

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[2] 黃騫，代成，張金梅.傾斜攝影技術在公路勘察設計中的應用初探[J].公路，2018（3）：170-174.