| 标题 | 基于BIM技术的道路工程三维可视化协同设计研究 |
| 范文 | 李晓梦 熊月平 摘 要：本文基于BIM技术的发展，结合我国道路工程建设现状，着眼于BIM技术在道路工程三维设计中的优势，研究了基于Civil 3D与Infraworks为主线的道路工程三维可视化协同设计应用，以期提高道路工程设计质量与效率，减少返工，节约成本。 关键词：道路工程;BIM;Civil 3D;三维可视化;协同设计 中图分类号：U412.3文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）02-0023-02 Abstract： Based on the development of BIM technology and the current status of China's road engineering construction， this paper focused on the advantages of BIM technology in 3D design of road engineering， and studied the collaborative design application of 3D visualization of road engineering based on Civil 3D and Infraworks， with a view to improving the quality and efficiency of road engineering design， reducing rework and saving cost. Keywords： road engineering;BIM;civil 3D;three-dimensional visualization;collaborative design 随着我国经济的快速发展和城市化进程的推进，道路工程的设计、施工过程对工期、质量和技术的要求也越来越高。道路工程的设计与建设是一项复杂的系统工程，需要各阶段衔接顺畅和协同作业。BIM技术作为一种先进的设计手段和管理平台，正推动着整个工程建设领域的变革，加强BIM技术在道路工程三维可视化协同设计中的应用研究具有重要意义。 1 BIM技术概述 BIM技术即建筑信息技术，主要应用的是数字信息技术，其原理是将项目相关数据集成建立数据信息模型，可以实现信息共享和协同作业。BIM技术是目前土建、机电、交通、水利等各专业建设领域大力推广的一项新技术。从二维CAD过渡到以BIM技术为核心的三维模型设计，将是未来计算机辅助设计的发展趋势。按照集成信息的特征，BIM模型可以分为3D模型、4D模型、5D模型乃至nD模型。 2 BIM技术在道路工程设计中的优势 BIM技术可以应用于道路工程中，具体表现为道路信息模型。道路信息模型技术有效应用了三维数字技术，借助相关软件，可实现道路工程三维动态设计和分析，具有三维可视化、协同化、仿真化和精细化的特点[1]。利用BIM技术及相关理念，可以促进道路工程设计信息的多专业共享、设计修改的动态关联、设计成果的三维直观展示、设计成果的仿真分析，从而使道路设计更加精细、仿真，减少返工浪费，优化方案抉择，确保道路工程设计能够达到预期[2-3]。 当前，人们可以将Civil 3D与Infraworks作为主线，进行道路工程三维可视化协同设计。 Civil 3D是在AutoCAD基础上推出的一款面向基础设施行业的建筑信息模型解决方案，以基于三维模型创建设计的工作方式与设计对象之间的交互作用实现三维自动化动态设计，主要应用于三维地形处理、场地规划、道路设计、雨污水排放系统设计等领域。当设计要素变化时，地形曲面、纵断面、横断面、标注等均以動态方式链接自动变化，极大降低重复工作量，能够更快、更轻松地评估多种设计方案、优化决策并生成最新的图纸[4-5]。 Infraworks是一款建造基础设施模型的设计工具，软件突破性地建立了3D场地可视化技术，可帮助设计人员创建丰富的三维场地模型，能够高效、快捷地管理地形、地物以及大型基础设施等模型并协助加速设计流程，生成三维实时数据方案，促进决策者对项目全方位、多角度系统的理解，以便做出更好的决策。 3 基于BIM技术的道路工程三维可视化协同设计 3.1 基于Civil 3D的三维地形曲面与道路模型创建 3.1.1 数字地形曲面创建。三维地形曲面是三维建模与设计的基础，为道路建模与可视化设计提供了原始数据。根据已有地形图与测量资料，利用Civil 3D软件提取相关高程点、等高线、特征线，并删除粗差点，创建三维数字地形曲面，可以对地形曲面进行高程、坡度、汇水等相关分析，通过综合研究考虑地形地貌各项因素，为道路工程设计做好各项前期准备工作。 3.1.2 创建路线中心线。依据已创建的地形曲面，选择路线创建工具，设置道路样式与名称，选择路线布局工具，选择曲线类型，设置前、后缓和曲线的长度与默认半径，并结合给定控制点，创建道路中心线。 3.1.3 创建道路纵断面。选择创建曲面纵断面命令，选择地形曲面与路线中心线，然后选择在纵断面图中绘制，完成原始地形曲面纵断面的创建。在创建完成地形曲面纵断面后进行道路纵断面设计，选择纵断面创建工具命令，设置曲线类型与默认半径，采用交点法绘制纵坡，创建变坡点，完成纵断面设计。 3.1.4 创建装配。装配是创建道路的重要组成部分，部件是道路装配的最基本零件。可通过修改Civil 3D软件已经创建好的基本道路装配特性创建装配，或利用部件组装符合工程实际情况的新装配。 3.1.5 创建道路模型。路线决定了道路模型的平面走向，纵断面是道路模型在空间的基准线，装配是道路模型的标准横断面。点击创建道路命令，设置道路名称，选择路线、纵断面、装配及目标曲面，创建道路模型。 3.2 卫片的下载与纠偏 为使项目所在区域建模更加真实、形象，并为建筑物、道路、隔离带、绿化等模型的布置提供参考依据，实现道路工程三维可视化协同设计，在场地建模中采用卫星地图与实际地形曲面相贴合的方法。利用LocaSpaceViewer软件获取项目所在地高清卫片，采用Raster Tools软件进行纠偏，使卫片与地形曲面良好贴合。 3.3 基于Revit的三维地物模型创建 地物作为三维场地模型的重要组成部分，对丰富和真实表现工程场地整体布局情况有重要作用。Revit软件是BIM主流建模软件之一，具有参数化精确建模、实时联动、显著提升工作效率等优势，可以用于创建道路交通标志牌、标志性建筑物等三维模型。 3.4 Infraworks道路工程三维可视化设计 Infraworks是一款功能強大的全新设计工具和整合平台软件，可根据项目真实环境极其方便快捷地创建和编辑道路、隔离带、水域、绿化等模型，并可进行交通模拟分析、可视化展示等操作。 导入已纠偏过的地形曲面、道路曲面以及卫片，并设置好坐标系，Infraworks里面会自动生成三维场地模型与道路模型，将Revit创建的地物模型以.fbx格式或者.dae格式导入Infraworks中，并且结合Infraworks自带的水域、河流、树丛等场地要素进行场地布景。三维道路与场地模型创建完成后，可以进行模拟驾驶、动态查询、交通模拟分析等工程应用，利用故事板创建器制作三维场景漫游视频，进行道路工程设计展示。 4 结论 本文以BIM技术的发展为基础，以Civil 3D和Infraworks软件为主线进行了道路工程三维可视化协同设计研究。其间利用Civil 3D软件提取等高线、高程点、特征线等信息来创建地形曲面，利用Revit创建三维地物模型，利用LocaSpace Viewer下载卫片，并采用Raster Tools进行纠偏，将创建的地形曲面、道路曲面以及卫片、地物模型全部导入Infraworks进行三维布置，并进行交通模型、三维场景漫游等应用，实现道路工程三维可视化协同设计，使得道路工程的设计与展示更加快捷、精确，最终真实地呈现设计成果，缩短设计周期，减少返工，节约成本。 参考文献： [1]朱健庆.BIM技术在互通式立交设计中的应用研究[D].重庆：重庆交通大学，2017. [2]李凌宇，蒋明敏，闫亚光，等.基于BIM模型道路的可视化应用[J].价值工程，2019（32）：203-204. [3]张卫东.基于BIM的市政道路优化设计探究[J].智能建筑与智慧城市，2019（11）：77-79. [4]武卫平，李震，左精力.AutoCAD Civil 3D 2018场地设计实例教程[M].北京：机械工业出版社，2018. [5]张兴宇，杨宏志.基于Civil 3D公路运行速度BIM对象模型的研发与应用[J].公路，2019（2）：191-195. |
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