童羨遙

摘 要：隨著現(xiàn)代化技術以及信息化手段的飛速發(fā)展，社會已經(jīng)進入到了全新的發(fā)展進程中，這也對BIM技術以及GIS技術的發(fā)展起到了良好的促進作用。特別是在高速公路的施工建造過程中，BIM技術與GIS技術更是起到了至關重要的作用。先對BIM+GIS技術的應用特點與優(yōu)勢加以明確，再對BIM+GIS技術的主要應用功能展開深入分析，在此基礎上，提出BIM+GIS技術在高速公路智慧建造中的應用措施。

關鍵詞：BIM技術;GIS技術;高速公路智慧建造;應用措施

中圖分類號：U415文獻標識碼：A文章編號：2096-6903（2022）08-0114-03

0引言

BIM技術作為一種工程數(shù)字化的工具，能夠為解決工程信息化問題提供出全新的工程建筑信息體系，在BIM模型當中涉及到的各類屬性信息，能夠精確到構件級別，其具備著信息全面性以及協(xié)同性較為優(yōu)異等多種優(yōu)點。而在高速公路智慧建造的過程中，由于高速公路項目的規(guī)模比較大、路線比較長，BIM技術的應用缺點也進一步凸顯出來，比如可視化處理時間比較長以及模型數(shù)據(jù)信息量較高等。而在近年來的發(fā)展進程中，GIS技術的研究應用已經(jīng)逐步成熟，通過GIS技術能對大量的地形數(shù)據(jù)信息進行高效處理，從而穩(wěn)步提高整個系統(tǒng)的運算效率，保證其能夠處在一種流暢運行的狀態(tài)中，在宏觀模型的展示方面也有著十分顯著的優(yōu)勢，但精細化以及微觀方面存在的劣勢，仍舊屬于影響其應用效率的主要內(nèi)容。因此，這就需要將BIM技術與GIS技術有效結合在一起，從而為高速公路工程項目的開展提供出更加全面的數(shù)據(jù)信息。

1BIM+GIS技術的應用特點與優(yōu)勢

在BIM技術中，其主要蘊含著兩方面內(nèi)容，分別為建筑信息建模以及建筑信息模型，其中一層強調(diào)的為過程，另一層強調(diào)的是結果，而在CAD技術不斷發(fā)展的背景下，BIM技術已經(jīng)成為了目前應用較為廣泛的建筑信息模型創(chuàng)建技術。同時，通過BIM技術的應用，也能夠進一步促進高速公路向著智慧高速公路建設的方向轉變，在其中更好地融入物聯(lián)網(wǎng)技術，將其進一步表達在設計環(huán)節(jié)中，并對建造以及運營階段展開高效管理。而GIS技術則是傳統(tǒng)地圖學與現(xiàn)代化計算機技術結合過后所形成的一種特殊空間信息系統(tǒng)，通過對于空間對象的地理位置以及相關屬性信息進行收集后，對其展開全面的運算分析，保證現(xiàn)實空間對象能夠有效轉變?yōu)閳D形顯示模式，更加直觀地為項目管理決策提供出數(shù)據(jù)信息支持。

目前，高速公路信息化飛速發(fā)展，如果仍舊采用單一化的技術手段，則很難滿足現(xiàn)代化公路建設的基本需求，這也使得技術的協(xié)同性成為了其中的關鍵因素，通過BIM技術與GIS技術之間的有效結合，就可以進一步滿足這方面需求。其中的無人機傾斜攝影技術不僅可以穩(wěn)步提高BIM技術的整體建模速度，還可以快速生成項目的三維地形曲面，保證BIM技術可以更好地實現(xiàn)實景建模，能夠為BIM技術的靜態(tài)以及GIS技術的動態(tài)多維技術特性有效結合提供全新的技術支撐。

而在進行深入研究后可以看出，BIM+GIS一般情況下都是根據(jù)數(shù)據(jù)信息、系統(tǒng)集成或是應用集成所實現(xiàn)的，同時也可以在BIM的應用環(huán)境中集成GIS，還能夠在GIS環(huán)境中集成BIM，或是直接結合兩者展開深度集成，從而充分發(fā)揮出各自具備的優(yōu)勢，拓展出更加廣泛的應用領域。并且通過BIM技術與GIS技術的融合使用，能夠有效解決數(shù)據(jù)信息的共享問題，還可以有效實現(xiàn)工程微觀模型信息以及宏觀場地信息之間的有效結合。在高速公路建設管理當中應用BIM+GIS技術，能夠更好地促進高速公路的信息化建設，對于智慧交通的實現(xiàn)有著十分重要的意義。而在目前的市場環(huán)境中，大多數(shù)BIM軟件都支持多樣化格式，比如IFC或是DAE等，盡管不同的GIS平臺對于格式的兼容性存在著一定程度的差異，但兩者之間的結合卻相對較為成熟[1]。

2BIM+GIS在高速公路中的融合問題

BIM技術在實際應用過程中，應當將其貫穿在整個工程項目的設計施工以及運維管理當中，其也屬于一種具備著數(shù)字化特征的管理協(xié)作過程。而在GIS技術當中，其存在著具備各類空間屬性的地理環(huán)境信息，能夠更好地實現(xiàn)空間分析以及地理資源的合理規(guī)劃。而在BIM+GIS在高速公路工程的應用過程中還存在著以下幾點問題：首先為數(shù)據(jù)信息的匹配問題，國內(nèi)與國外的BIM建模軟件在種類型較為復雜，并且在不同軟件中還有著完全不同的儲存方式，再加上數(shù)據(jù)信息的格式并不相同，處在一種較為封閉的狀態(tài)中，這就為BIM數(shù)據(jù)與GIS平臺的應用產(chǎn)生了較為嚴重的影響;其次則是模型輕量化問題，在BIM建模軟件當中，其所注重的主要為單一體建筑，但通過GIS就可以針對某一個區(qū)域或是整個城市的BIM數(shù)據(jù)加以管理，然而由于終端方面的配置比較低，這就使得GIS需要進行處理的數(shù)據(jù)信息量比較大，不僅要解決數(shù)據(jù)格式轉換的問題，更要對數(shù)據(jù)進行適當?shù)妮p量化和優(yōu)化。

3BIM+GIS技術的主要應用功能

3.1 電子沙盤

在電子沙盤功能當中，其進一步結合了激光點云、傾斜攝影以及航空影像等多方面空間數(shù)據(jù)信息，通過三維實景的方式來進一步展現(xiàn)出隧道、路基以及橋梁等專業(yè)化的BIM模型信息以及地形地貌信息。而電子沙盤則是項目的一種形象化表達模式，能夠為實時監(jiān)控以及科學調(diào)度等工作的實現(xiàn)提供出重要支持，電子沙盤作為一種三維可視化平臺，不僅可以更加直觀地反映出大范圍的場景信息，也能夠進一步反映出BIM模型當中的各類細節(jié)。

在整體電子沙盤模塊當中，還具備著各種現(xiàn)代化功能，而系統(tǒng)自身所具備的功能主要體現(xiàn)在以下幾點：首先，電子沙盤模塊可以進行大小場景之間的切換，通過這種對場景內(nèi)容進行放大或是縮放的方式，可以針對高速公路項目的具體情況產(chǎn)生更加深入地了解，而在放大場景的過程中，對于高速公路工程項目的走向、施工難度以及工程價值等內(nèi)容，都可以提供出更加直觀的場景，有利于對其進行全面分析，而在縮小場景時，就可以詳細表達出單個構件的信息，大幅度降低各類質(zhì)量問題的發(fā)生概率;其次則是對結構物進行的定位，在電子沙盤模塊當中，提供出了根據(jù)結構物與坐標進行定位的功能，保證使用人員可以充分結合目前位置的地形數(shù)據(jù)信息、BIM數(shù)據(jù)以及設計數(shù)據(jù)展開系統(tǒng)化的分析;最后為視頻監(jiān)控，通過電子沙盤模塊與視頻監(jiān)控之間的結合，就可以及時找尋出高速公路工程中各個攝像頭的主要位置，在切換攝像頭視角過后來實時顯示出場景內(nèi)部的主要數(shù)據(jù)信息，這種功能也能夠為后續(xù)的施工建設帶來極大的便利[2]。

3.2 征地拆遷

在高速公路工程的施工建設階段中，征拆工作的開展不僅工作難度比較高，還存在著工藝類型比較復雜等多種特征，而通過BIM技術與GIS技術的應用，就可以有效解決這部分問題，通過BIM以及GIS技術的研發(fā)系統(tǒng)，能夠更加便利地導入用地數(shù)據(jù)信息以及征拆數(shù)據(jù)信息，將數(shù)據(jù)關聯(lián)到相應的地圖當中，在地理空間位置以及地理空間大小等方面更好地表達征拆對象。同樣，在系統(tǒng)當中還能提供出征拆工作人員對于征拆數(shù)據(jù)信息的維護更新功能，這也有利于對征拆數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計與記錄，面對那些征拆較為困難的工作內(nèi)容，就要結合地圖信息來進行針對性地掛圖作戰(zhàn)。而在征拆功能模塊當中，其主要功能為以下幾點：

首先，征拆功能模塊能夠對各類數(shù)據(jù)信息進行準確表達。通常情況下，與征拆相關的數(shù)據(jù)信息主要分為地塊數(shù)據(jù)以及附著物信息這兩種不同類型，附著物信息相對較為復雜，主要為各類電線或是植被等內(nèi)容，而地塊數(shù)據(jù)所采用的則是不規(guī)則的集合圖形所表示。然而，無論采用的是點還是線，系統(tǒng)都可以利用GeoJS展開集合表達，使得相關的屬性數(shù)據(jù)信息可以在自研系統(tǒng)平臺當中進行儲存。

其次，要對征拆數(shù)據(jù)信息進行科學合理的維護。站在數(shù)據(jù)來源的角度上來看，可以將其劃分為設計數(shù)據(jù)與施工數(shù)據(jù)。在設計階段中，可以采取外業(yè)工作調(diào)查的方式，從而構建出基本的征拆數(shù)據(jù)，在后續(xù)各類工作的開展進程中，由于顯示因素所帶來的影響，必須要進一步結合實際施工情況來調(diào)整征拆數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)維護管理模塊能夠支持直接轉入以及業(yè)主審批的管理模式[3]。

4BIM+GIS在高速公路智慧建造中的應用措施

4.1 項目GIS模型的構建

GIS模型的創(chuàng)建形式相對比較多，其中可以采取下載谷歌衛(wèi)片生成的方式，也可以采取無人機傾斜攝影或是三維激光雷達掃描方式進行工作。而采用谷歌下載衛(wèi)片方式所生成的地形精度相對比較低，三維激光雷達的掃描效果較為優(yōu)異，不僅有著極高的精度，還可以將誤差穩(wěn)定控制在10 cm以內(nèi)，但整體成本消耗比較高;而現(xiàn)階段高速公路工程項目當中采用最多的為無人機傾斜攝影生成GIS地形的方式，在傾斜攝影工作流程當中，具體包括了飛行攝影以及外業(yè)測量這兩種工作步驟。

首先，要在Smart 3D Capture自動建模系統(tǒng)當中全面加載出測區(qū)內(nèi)部的影像數(shù)據(jù)信息，并采取人工操作的方式來確定好各大控制點，在軟件內(nèi)部還要采取光束法來對區(qū)域網(wǎng)進行平差處理，通過影像片內(nèi)部所形成的光線，還要將其當做基本的平整單W元，保證區(qū)域內(nèi)部的最佳點可以與控制點坐標系有效結合在一起，從而在模型當中對地物空間存在的空間關系與位置關系加以復原。

其次，要采用密集匹配技術，提升系統(tǒng)的內(nèi)部影像匹配的精準程度，確保其能與同名點之間及逆行自動匹配，抽出影像當中的基本特征來構成密集點云，保證地物的細節(jié)可以更好地表達出來，而地物越復雜，或是建筑物越密集的地方，點密集程度就越高，相反則比較稀疏。由空中三角測量所構建出的影像之間，其存在的三角關系可以構成三角TIN，而后通過三角TIN構建出白模，軟件可以在影像當中進一步計算出相應的紋理，自動將紋理映射在白模當中，從而形成真實性更高的三維場景[4]。

4.2 項目施工管理的應用

首先，要對BIM+GIS的三維可視化方案進行對比選擇。三維可視化屬于BIM+GIS的主要特性，通過三維可視化能夠穩(wěn)步提高項目的溝通效率以及溝通質(zhì)量，在后續(xù)方案探討、專家論證以及專家評審階段中，可以進一步提高整體工作效率與工作質(zhì)量，從而有效實現(xiàn)降本增效的主要目的。而在山區(qū)高速公路工程當中，其大多存在著山體與路線之間的繞行關系，在涉及到方案變更內(nèi)容時就可以采用BIM+GIS來迅速找尋出山體與路線之間存在的關系，進一步提出繞行路線，實現(xiàn)對于變更方案的深入討論。而考慮到山體公路項目后期可能會因地質(zhì)等元素而出現(xiàn)山體不穩(wěn)的問題，為了進一步提升高速公路主體的安全性，就要對原本的路線設計進行適當?shù)恼{(diào)整。

其次，要通過BIM+GIS進行土方算量。由于高速公路工程施工建設的基本需求，需要針對服務區(qū)開展土方平衡，應當根據(jù)項目建設的實際情況來從周邊環(huán)境中改進型調(diào)土，從而更好地進行場地平整工作，在初步計算后大約需要幾百萬立方米的土方。為了對其進行更加科學合理的調(diào)配，就可以利用GIS模型來對土石方的功能展開準確計算，而后利用已知點，通過SX10來設立測站，在其中掃描其中需要的各類點云，并通過SX10全站儀功能來測量部分特征點，如果需要掃描兩個測站，在取景方面就要選擇全部范圍方式，通過廣角的照相機來講掃描數(shù)據(jù)信息進一步導入至TBC當中，以此來得到點云數(shù)據(jù)信息。而通過TBC軟件還可以對地面、電線桿以及建筑物進行自動分類，對于軟件自動分類產(chǎn)生問題的，就可以采用手動調(diào)整的方式，有效剔除周邊存在的雜點。

4.3 形象進度管理

各類高速公路項目具備著項目規(guī)模比較大以及參加方較為復雜等多種特征，而進度管理工作不僅屬于項目管理工作當中至關重要的組成部分，并且通過專業(yè)化的進度管理，還可以保證施工質(zhì)量不會受到影響，大幅度降低高速公路項目的整體成本。在傳統(tǒng)的進度管理工作當中，通常會采用進度百分比的方式，以此來更加直觀地表達出項目目前的開展進度。

隨著BIM技術以及GIS技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一種采用真實場景著色的表達方式出現(xiàn)，通過這種方法能夠保證項目內(nèi)部的進度可以更加形象地表達出來，為項目的管理人員提供出直觀的數(shù)據(jù)信息。在系統(tǒng)內(nèi)部能夠直接提供出正在施工、施工完畢以及未完成等多種狀態(tài)的表達，使得管理人員可以在三維化的場景當中明確單體結構的具體施工進度，系統(tǒng)內(nèi)部針對這部分狀態(tài)還提供了統(tǒng)計匯總功能，能夠為后續(xù)的投資統(tǒng)計以及項目進度提供必要的數(shù)據(jù)信息支持。

在形象進度的實際表達過程中，如果采用三維場景的方式對形象進度加以表達，其內(nèi)部就會缺乏關鍵數(shù)據(jù)信息的支撐，雖然在形象表達方面具備著具體性與合理性特征，但卻會喪失原本的統(tǒng)計分析功能。所以，為了確保統(tǒng)計分析目標能夠順利完成，就必須要將統(tǒng)計分析模塊與形象進度之間進行融合，還要在全項目、指定單位工程以及指定標段當中來分別對施工進度加以統(tǒng)計[5]。

4結語

綜上所述，傳統(tǒng)的施工建設措施已經(jīng)很難跟上時代發(fā)展的腳步，因此，在高速公路工程的智慧化發(fā)展進程中，就應當科學合理地引入BIM+GIS技術，通過這一現(xiàn)代化技術手段的普及來促進企業(yè)項目建設質(zhì)量與建設效率的穩(wěn)步提升，為高速公路的智慧轉型起到良好的推動作用。

參考文獻

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[2] 鄭豆豆.BIM技術在高速公路機電工程中的應用[J].交通世界，2022（Z1）：221-222.

[3] 王嘉偉.BIM技術在高速公路施工生產(chǎn)中的運用[J].智能建筑與智慧城市，2021（12）：171-172.

[4] 賈立.BIM技術在高速公路工程建設中的應用分析[J].智能建筑與智慧城市，2021（11）：168-169.

[5] 熊欣，楊克華，趙喜鋒，等.BIM+GIS在高速公路智慧建造中的關鍵技術[J].中國公路，2020（10）：112-113.