摘要：現(xiàn)代社會的飛速發(fā)展使得人們對出行方面的需求大幅提升，因而對高速公路的建設管理的重視程度也在不斷提高，鑒于此，本文主要從高速公路養(yǎng)護管理的意義著手分析，結合BIM技術的作用以及其功能特征，用于探尋具體的養(yǎng)護管理模式，以求能夠為有關單位提供借鑒作用。

關鍵詞：BIM技術;高速公路;養(yǎng)護管理模式

一、前言

就目前來看，我國部分地區(qū)的高速公路養(yǎng)護管理工作普遍是以人工為主，有關信息資料則是通過紙質書面形式記錄。雖然在最近幾年，信息技術的迅猛發(fā)展使得電子文檔的利用率增加，但是仍舊不方便尋根溯源、查詢使用，尤其是在數(shù)據(jù)信息的收集與分享方面，因而全方位地促進高速公路養(yǎng)護管理的信息化就顯得極為重要。BIM技術衍生于信息時代，其能夠促使建筑行業(yè)脫離傳統(tǒng)的二維設計、人工決策等流程的限制，幫助管理層級作出更為科學合理的決策。

二、BIM技術在高速公路養(yǎng)護管理中的重要意義

（一）BIM技術在高速公路養(yǎng)護管理中起到的作用

高速公路的運行維護所花費的時間最長并且極為重要，從開始的策劃到最終竣工所積累的大量工程資料將會為養(yǎng)護工作提供無可或缺的支撐[1]。但就傳統(tǒng)養(yǎng)護管理模式來看，不同階段的不同主體所收集到的資料并不相同同時也并未和其他單位共享，因此造成“信息孤島”情況，很容易導致大量資料的丟失。這是無法有效開展養(yǎng)護管理工作的問題所在，同時也使得施工質量無法獲得有效保障。

所以，以BIM技術為核心的養(yǎng)護管理實質上就是信息構建、傳遞并應用的過程，從施工開始到最終竣工驗收，每次BIM模型的設計均會被傳遞給其他單位，用于實現(xiàn)信息資源的共享，有助于更快地完成運行維護管理指標[2]。

高速公路運營管理工作的主要工作內容包含技術性內容和管理性內容，并且更為關注于管理層面[3]。而BIM技術可以在模型中構建虛擬結構場景以及可視化資產(chǎn)模塊等等，可以說其從屬于管理層面的應用。從最初設計、施工開始延續(xù)到最終結束，高速公路運營管理公司完全可以利用BIM技術來設計大量模型如圖1所示，并將此作為基礎，不斷優(yōu)化養(yǎng)護管理模式。

（二）BIM技術在高速公路養(yǎng)護管理中的可行性

現(xiàn)代信息技術的飛速發(fā)展使得告訴公路監(jiān)理手段不斷升級，各種獲取數(shù)據(jù)的便捷途徑數(shù)不勝數(shù)，例如已經(jīng)出現(xiàn)專門應用于監(jiān)測路面狀態(tài)的車載掃描儀等。新出現(xiàn)的各種便捷手段不僅能夠有效克服傳統(tǒng)監(jiān)測方式的限制，而且還能夠有效保障工作人員的安全[4]。與此同時，此類技術還可以通過結合激光、攝像頭以及超聲波等方式，用以更為精準地尋找裂縫、破損的螺栓等。

結合BIM技術的可視化特征，養(yǎng)護管理人員能夠更為精準地尋找到問題部位、嚴重情況，并更具針對性地制定維護計劃，甚至能夠在模型中先行模擬過程與結果，用于評估養(yǎng)護管理方案是否科學合理[5]。這必然能夠行之有效地提高管理人員效率與養(yǎng)護質量，解決許多不必要的非安全性操作。

三、BIM技術在高速公路養(yǎng)護管理模式中的應用

（一）高速公路養(yǎng)護管理現(xiàn)狀與模式

就目前來看，我國高速公路養(yǎng)護管理現(xiàn)狀普遍是：收集并保存各種信息資源、及時更新交通標志、修補道路破損、更換因交通事故而引發(fā)的損壞設施等[6]，其本質為消極的養(yǎng)護管理方法。而在對高速公路的病害情況進行評估的時候，大多由工程師的經(jīng)驗決定，在不同的水平或者環(huán)境下，不同人員對同種問題的評估可能存有巨大出入。由此可見，以人工評測為核心的養(yǎng)護管理模式顯然不具備準確性和真實性，尤其是多個變量難以被有效確定，因而病害問題時有發(fā)生。

就經(jīng)濟角度著手，在運營階段為保持良好的路況，各個運營管理機構與往往需要投入大量經(jīng)濟費用，并且投入費用呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，在高速公路運營逐漸商業(yè)化的當下，如何行之有效地減少所投入資源，提高成效已經(jīng)成為不得不予以解決的問題。

就管理角度來講，一方面，僅僅借助管理經(jīng)驗來作出決策，無法解決效率、成本等方面的問題;另一方面，傳統(tǒng)的養(yǎng)護管理模式普遍受限于二維圖紙、施工記錄等紙面資料上，建設階段與后期運營階段的信息不對等問題極為嚴重，因而無論是可靠性還是時效性都存在明顯不足。

（二）以BIM技術為核心的高速公路養(yǎng)護管理模式

1. GIS為核心的養(yǎng)護管理數(shù)據(jù)采集

地理信息系統(tǒng)（GIS）又被稱之為地學信息系統(tǒng)，主要用于采集、儲存地球表層空間中的各種信息數(shù)據(jù)，通過計算機來進行深度分析運算，并最終獲取所需要的結果[7]。傳統(tǒng)的GIS系統(tǒng)是將構造物之外的環(huán)境數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一化管理的系統(tǒng)，單純的外形測量以及尺寸測量所能夠獲取的僅僅是三維空間下的外殼，而外殼內部的資料則幾近于無，而BIM技術的出現(xiàn)則能夠有效解決此項問題，在BIM技術的支撐下，未來GIS技術將會更為傾向于對各項信息元素的查詢以及管理。

將GIS技術融合到BIM技術中，充分利用現(xiàn)有以及后續(xù)研發(fā)的數(shù)據(jù)采集終端設備，上傳各種養(yǎng)護監(jiān)管信息數(shù)據(jù)，同時采取更為合理的數(shù)據(jù)標準，完成地理數(shù)據(jù)與BIM技術的有機融合，將此作為核心建立更為完整的養(yǎng)護管理模型，完成三維可視化的重要目標，并盡可能地構建以預防為目標的展現(xiàn)養(yǎng)護管理決策模型，為后續(xù)高速公路管理提供數(shù)據(jù)支撐。

（1）構建養(yǎng)護管理數(shù)據(jù)移動采集終端

（數(shù)據(jù)采集方案圖如圖2所示）高速公路養(yǎng)護管理部門在獲取相應的平面線路的同時，往往希望能夠獲取更為全面的可視化三維模型，尤其是通過三維立體影像資料來獲取當下高速公路的病害位置，用以在最短時間內制定措施，提高效率[8]。完成上述目標的首先設備是代表移動測量系統(tǒng)，其主要集成GPS、高清數(shù)字攝像以及陀螺儀這三種技術，用于實現(xiàn)信息采集。

（2）采用更為合理的檢測手段

將全景影像采集設備、GPS導航設備、存儲設備以及車載Li-DAR設備進行整合，構造更為完整的檢測終端，在采集完成后即可由計算機獲取數(shù)據(jù)并予以處理。

（3）數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)

將所有已經(jīng)處理完畢的數(shù)據(jù)與當下路面的正射影像相互結合，結合高速公路病害特征來界定相應的特征情況，由系統(tǒng)自動識別路面所存在的病害問題，并根據(jù)所收集的數(shù)據(jù)構建完成的三維立體圖像。

2. 養(yǎng)護管理的具體模式分析

（1）針對新建高速公路的養(yǎng)護管理系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要用于管理各項養(yǎng)護信息，實現(xiàn)對高速公路基本結構的日常監(jiān)控，同時對各種運營數(shù)據(jù)作出可視化記錄[9]。系統(tǒng)的構成主要包含數(shù)據(jù)模塊、功能模塊以及模型構建。

以BIM技術為核心的數(shù)據(jù)模塊是在模型數(shù)據(jù)的前提下構建得來的，在數(shù)據(jù)庫中，可以結合已經(jīng)獲取的信息資料來進行分類處理，例如投資成本信息、可視化模型以及公路結構信息等;施工階段的流程信息、組織信息、時間信息等;運營后的設備管理信息、應力監(jiān)測信息、收費站車流量信息等，此類信息均能夠為后續(xù)養(yǎng)護管理提供幫助。

除從建設階段獲取BIM竣工模型的有關數(shù)據(jù)信息之外，養(yǎng)護的管理人員還需要更為關注于模型數(shù)據(jù)的收集和改進完善，所以養(yǎng)護管理系統(tǒng)還應當具備更多的信息添加功能。在以往的高速公路養(yǎng)護管理工作中，普遍是由相關人員定期檢查完成，也就是說需要先行發(fā)現(xiàn)問題，而后才能夠解決問題，此種被動化管理模式勢必會導致相關單位付出更多精力與時間?；贐IM技術的養(yǎng)護管理系統(tǒng)要更為完整，是大量參考數(shù)據(jù)的三維可視化形態(tài)，尤其是在遠程監(jiān)控領域的應用極為顯著，是主動型養(yǎng)護管理模式，即在問題出現(xiàn)前變進行有效防控，實現(xiàn)信息化資源的持續(xù)運用。

（2）針對既有高速公路的養(yǎng)護管理系統(tǒng)

在對既有高速公路進行養(yǎng)護管理的過程中，首要目標是完成參數(shù)化建模工作：

1）按照相應的項目設計以及建設階段的資料內容來進行結構劃分。

2）精準提取當前高速公路工程項目的平面以及其縱橫面，同時還需要提取交通設施的附屬物以及各種建設參數(shù)。

3）利用三維建模軟件來快速生成相應的養(yǎng)護管理模型。我國某高速公路BIM技術應用實際案例如圖3所示。

此外，模型管理也是極為重要的環(huán)節(jié)，需要將高速公路中的道路、橋梁等設施信息和BIM模型相互銜接，借助于點擊BIM模型，對模型內的大量屬性作出可視化管理與查詢，用于形成更為完整的認識。

在高速公路的設計環(huán)節(jié)、施工階段以及運營階段，除有關屬性數(shù)據(jù)之外，往往還包含有大量其他類型的數(shù)據(jù)，例如CAD設計圖紙、地理環(huán)境數(shù)據(jù)、影像資料以及表格信息等[10]。此類數(shù)據(jù)的格式并不相同，所以在設計BIM模型的時候，應該將其設置為可定義數(shù)據(jù)導入接口，只有這樣才能整合各種不同類別的資源信息，并實現(xiàn)資源信息的有效融合，形成更為完整的文件關聯(lián)系統(tǒng)，最終獲取有機的、合理的、科學的BIM模型數(shù)據(jù)庫，此后養(yǎng)護管理工作均可以借助于模型數(shù)據(jù)庫中的信息技術，其能夠行之有效地提高工作質量與工作效率。

3. BIM技術應用模式下的養(yǎng)護管理系統(tǒng)應用

在利用BIM技術的過程中，如果發(fā)現(xiàn)任何病害，均可以通過終端記錄上傳到有關模塊中。所需要上傳的信息主要包含人員名稱、病害時間、病害位置、照片記錄等，養(yǎng)護管理系統(tǒng)在接受到相應的信息后，可以迅速將其呈現(xiàn)在三維全景模型中，此種方式能夠有效解決編碼混亂、命名更改的問題。內業(yè)養(yǎng)護管理人員能夠在模型觀察中尋找到病害位置，同時借助于軟件的二次開發(fā)，表明不同病害的嚴重等級，進而便可以在最短時間內構建相應的養(yǎng)護維修方案。

四、結束語

總之，無論是對新建高速公路還是對既有高速公路來講，養(yǎng)護管理工作都是極為重要的，但是由于傳統(tǒng)管理模式缺乏相應的多樣性以及完整性，因而常常會導致高速公路養(yǎng)護管理受到?jīng)_擊。所以這就要求相關單位積極地轉變養(yǎng)護管理策略，大力引入BIM技術，以此作為基礎，實現(xiàn)養(yǎng)護管理模式的優(yōu)化創(chuàng)新，建立更為完整的信息資源庫，為后續(xù)高速公路的養(yǎng)護管理建設提供更為堅實的支撐作用，探尋嶄新的工作思路和工作方向。

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通訊作者：張國青，1979年8月，男，漢族，陜西西安人，就職于中交一公局交通工程有限公司，中級工程師，大專。研究方向：交通機電，公路交通管理與施工。