（吉林建筑大學(xué),吉林 長(zhǎng)春 130118）

0 前言

隨著城市化進(jìn)程加快，為緩解日益嚴(yán)重的交通問(wèn)題，越來(lái)越多的城市選擇發(fā)展地下軌道交通和地下公路隧道以降低地表交通壓力。地鐵隧道是城市地下交通設(shè)施的核心組成部分，在淺埋暗挖的地鐵隧道施工過(guò)程中，某些數(shù)據(jù)會(huì)因開(kāi)挖和擾動(dòng)出現(xiàn)問(wèn)題，影響施工進(jìn)度，也影響周圍已有建筑物及管線的運(yùn)營(yíng)，甚至導(dǎo)致周圍建筑沉降、路基沉降變形、管線破裂等危險(xiǎn)。對(duì)于復(fù)雜的地鐵隧道，傳統(tǒng)的CAD流水線建模效率低下，不能直觀地反映周圍復(fù)雜地形和地鐵隧道所用材質(zhì)，更無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)施工中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改并制定合理的處理方案，傳統(tǒng)的管理模式很難實(shí)現(xiàn)多維信息的準(zhǔn)確高效傳輸和集成管理。而B(niǎo)IM技術(shù)與GIS技術(shù)作為三維數(shù)字技術(shù)，在城市的建設(shè)和管理中發(fā)揮著不可或缺的作用，通過(guò)BIM與GIS技術(shù)融合的信息模型可以實(shí)現(xiàn)信息的整體性、精準(zhǔn)性，由此可見(jiàn)引入GIS與BIM技術(shù)融合的隧道三維建模方法的重要性。

1 BIM與GIS三維建模的技術(shù)路線

城市發(fā)展正走向數(shù)字化、信息化，以空間分析和三維可視化為核心的GIS技術(shù)為地理實(shí)體要素的研究提供了手段和方案。以GIS為技術(shù)的地鐵隧道平臺(tái)能夠滿足地鐵隧道工程整體表達(dá)的需要。高精度的BIM模型為GIS提供了重要的數(shù)據(jù)資源，集成了建筑的圖形和非圖形信息，把信息參數(shù)化集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型，滿足用戶對(duì)項(xiàng)目的細(xì)化要求[1]。

在隧道的構(gòu)建中，通過(guò)GIS技術(shù)對(duì)隧道周圍信息進(jìn)行集成并建立模型，完成建筑物的地理位置定位和空間分析，通過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)，將GIS模型中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入BIM中。在Revit軟件中，通過(guò)高精度的參數(shù)化建模，準(zhǔn)確反映地鐵隧道的形狀、大小及材質(zhì)，將數(shù)字地形模型與地鐵隧道建筑模型無(wú)縫融合，最終實(shí)現(xiàn)地鐵隧道的BIM模型在線展示，并提供信息查詢、瀏覽、更改等功能，為后期的隧道施工提供有力的保證。

圖1 GIS地圖中BT08標(biāo)段隧道位置示意圖

2 工程概況

長(zhǎng)春地鐵二號(hào)線BT08標(biāo)段共分為兩站一區(qū)間，分別為世紀(jì)大街站、東方廣場(chǎng)站及世紀(jì)大街站-東方廣場(chǎng)站區(qū)間。本文以長(zhǎng)春地鐵二號(hào)線BT08標(biāo)段建設(shè)為工程實(shí)例，針對(duì)BIM與GIS技術(shù)，從模型建立和模型應(yīng)用兩方面詳細(xì)闡述應(yīng)用方案。

2.1 模型建立

對(duì)勘察信息進(jìn)行集成整理,將現(xiàn)場(chǎng)周圍各個(gè)建筑物、道路及管道等信息在GIS中進(jìn)行集成，通過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)入BIM之中。IFC標(biāo)準(zhǔn)是由Building SMART專門(mén)為BIM應(yīng)用編寫(xiě)的，如今的BIM軟件基本都可以導(dǎo)入IFC模型，并實(shí)現(xiàn)三維可視化。根據(jù)周圍環(huán)境以及地鐵隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，建立完整的地鐵隧道及周圍環(huán)境的三維信息模型，并對(duì)其賦予材質(zhì)。隨著時(shí)間變化，實(shí)時(shí)對(duì)變化的信息在模型中進(jìn)行更改，為后續(xù)施工提供重要的參考數(shù)據(jù)[2]。

圖2 Revit地鐵隧道斷面圖

圖3 地鐵隧道剖面圖

圖4 隧道三維示意圖

圖5 GIS與BIM技術(shù)融合模型圖

2.2 模型應(yīng)用

2.2.1 地鐵隧道對(duì)周圍建筑的影響

將周圍建筑物與隧道等三維模型進(jìn)行合理擺放，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的變化可以在Revit模型中進(jìn)行信息修改，利用建立的三維可視化模型，更加直觀地將地鐵隧道與周圍建筑物的關(guān)系表達(dá)出來(lái)，使得利用BIM技術(shù)的模型與現(xiàn)實(shí)的差異被大大縮小,避免由于信息缺失導(dǎo)致周圍建筑物不均勻沉降[3]。

2.2.2 地鐵隧道對(duì)周圍管線的影響

城市地下管線遍布大街小巷，建立三維可視化模型，可以具體表現(xiàn)城市管道分布情況，明確地鐵隧道與管線的關(guān)系，防止管線與隧道的碰撞，避免隧道開(kāi)挖過(guò)程中管線被挖斷的現(xiàn)象，同時(shí)可預(yù)測(cè)地鐵運(yùn)營(yíng)階段由于土的蠕變導(dǎo)致管線的變形。

2.2.3 地鐵隧道對(duì)周圍道路的影響

城市道路是連接城市的重要紐帶，建立三維模型可直觀表達(dá)地鐵隧道對(duì)于頂部道路的影響，監(jiān)測(cè)修建地鐵隧道的過(guò)程中道路的沉降，為道路的加固提供有力的依據(jù)，若變形接近預(yù)警值，施工單位應(yīng)及時(shí)采取措施。

圖6 infraworks渲染圖

圖7 Revit隧道三維模型圖

3 總結(jié)

將GIS技術(shù)處理的宏觀地理環(huán)境與BIM技術(shù)的微觀高精度模型進(jìn)行融合，通過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)，使得三維GIS為BIM模型提供重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，從宏觀走向微觀。

GIS與BIM技術(shù)的三維建模方法能有效對(duì)城市建筑、道路及管線所受影響進(jìn)行分析，極大減少了由于信息集成傳遞的缺失造成事故的發(fā)生[4]。BIM與GIS數(shù)據(jù)融合的真正意義是數(shù)據(jù)共享，為城市地下軌道交通的多方面應(yīng)用提供了無(wú)限可能。

從GIS與BIM技術(shù)的融合現(xiàn)狀來(lái)看，單純?nèi)S可視化融合比較普遍，其分析能力依然在各自軟件中，沒(méi)有進(jìn)行功能的融合。