山区公路的“数智”加持

近几年，BIM及数字化成为热门话题，从国家部委到企业都相继发文要求加强数字化应用，推进企业数字化转型升级。另外，智慧交通、智慧港口、数字城市等领域的数字化应用也逐渐热门起来，成为市场新宠。基于交通领域的BIM+GIS底层技术研究，通过在规划、设计、施工阶段中的应用，其研究成果为交通领域数字化应用打下了基础。

在高速公路的改扩建项目中，以BIM为基础的新技术发挥了不可或缺的作用。

例如，在成渝高速公路改扩建及渝遂高速公路改扩建中，先通过倾斜摄影方法建立全线三维实景模型，然后建立路线、路基路面、桥梁、隧道三维参数化BIM模型，实现方案的快速迭代优化。而且，通过BIM融合实景模型方法，分析了路基加宽和老旧互通改扩建与周边建筑物的空间关系，优化了方案布置。另外，通过BIM三维可视化实时渲染技术还实现了可视化方案交付。

在长梁高速公路改扩建中，通过BIM+GIS实景三维精确设计建模，直观地优化了设计方案。铁路交叉桥下设置矮桥，跨越铁路桥桥墩，解决路基加宽后与桥墩的碰撞问题。

安康至来凤国家高速公路奉节至巫山（渝鄂界）段路线全长48.385公里，桥隧比87.93%，总投资142.5亿。以该项目为例，在设计过程中引入BIM技术，建立全线实景BIM模型，包括22座大桥、10座隧道、6座互通、1处服务区。在设计阶段突出了少出错、好设计、低风险、高效率的优点。通过虚拟建造技术将传统设计在施工阶段才能发现的问题，在加工、施工前进行解决，节约了人力、财力和工期。

在大场景、高精度三维数字实景创建方面，利用采集的影像数据和像控点坐标，应用Context Capture创建项目区三维数字现实模型。采集和可视化现有条件，形成详细、精确的三维表示。其应用价值包括航拍影像分辨率5-10cm，最终模型可达1:1000地形图精度；真实反映沿线主要控制因素，如六万大山、情冲麓花岗岩矿(采矿权)、石桥头铅锌银矿（探矿权）、水资源保护区及周边路网。核查征地红线；通过激光点云与高分辨率的航测资料建立的3D数字产品，大大提高公路工程勘察设计中的横断面测量效率，节省外业工作量，缩短勘察设计周期；可减少往返现场频率，提高方案比选优化的沟通效率；应用无人机倾斜摄影技术以及GIS技术，建立项目区域详细、精确三维数字实景模型，实现项目建设环境的数字化。

另外，在辅助征地拆迁方面，项目采用1:500同深度高清正摄影像辅助外业勘测，便于前期线位比选、征地拆迁；采用二维DOM+三维实景结合用于项目汇报与专家评审；多角度观察建设方案三维模型与周边建筑物的空间位置关系，查找碰撞干涉点，确定征地拆迁影响范围；基于BIM模型及实景模型进行合理选线，减少基本农田占用以及建筑拆迁，提高征地拆迁的准确性。

在路线方案比选中，通过实景BIM模型对设计方案进行可视化展示，可视化、多层次地展示出各设计方案的优缺点，对促进方案优化起到积极的作用。

由于在项目中，包含夔门互通、大溪河互通、奉节东互通、瞿塘峡互通、庙宇互通等多个互通交叉工程，因此结合实景模型所反映的周围控制性因素，可以更直观地判断互通形式与位置是否有优化空间。在多专业协同下，能更综合考虑匝道桥跨布置、边坡的坡率、桥台位置及服务区与场坪位置等是否合理，大幅提高了设计优化及沟通协调的效率。

在桥梁工程的应用中，通过BIM技术可进一步调整优化桥梁跨径组合、起终点位置、特殊结构桥梁型式等，并结合地质灾害信息、城镇规划信息、周边自然环境等综合优化桥梁布设方案与外观造型。

由于复兴枢纽互通受周边环境、隧道洞口、特大桥、收费站等因素限制，交通环境复杂，易造成上下道的拥堵。为充分验证隧道出口至立交范围内的交通流适配情况，应用RS数字孪生仿真系统，应用前沿的并行计算技术，对该立交范围进行了车辆实时仿真分析。特别针对隧道口、小半径曲线及分合流点进行了数据分析，实现了不同车流工况下的仿真，并实时调整设计参数，做到设计仿真一体化，充分保证了设计及经济合理性。

基于BIM技术，可以将三维设计成果无缝过渡到各种分析类软件中进行相应的专业分析，而且分析结果可以实时与设计模型进行交互，三维设计手段也大大拓展了分析类型的种类，从而全面而有效地优化项目性能，缩短设计周期，并且减少投资成本。例如结构分析、土石方优化分析等分析手段，均可以通过BIM的工作流程去实现。

通过虚拟仿真动画演示系统，将复杂难以理解的工程施工组织方案进行了可视化方案技术交底，将传统设计在施工阶段才能发现的问题在加工、施工前进行解决，节约了人力、财力和工期。

基于综合性数字化基础平台，研发第一个业务平台“交通数字资产可视化管理平台”迫在眉睫，主要目的是实现BIM成果手机端、电脑端的轻量化、数字化交付与可视化管理。该平台可融合实景模型和工程模型，查看总体的模型及设计信息查询；并且，针对重要位置制作场景漫游，方便项目各参与方进行浏览与沟通。另外，还可以在web端及移动端浏览模型，打破BIM软件限制，实现轻量化，无障碍浏览BIM模型。

在勘察设计阶段应用BIM+GIS技术进行方案研究和论证，可以提高方案比选的全面性和针对性。同时，利用BIM技术提升设计精细度，进行构造细部优化。对复杂结构工程利用BIM技术进行模拟验证，对项目的施工方案和交通组织的协调进行检验，从而提高设计产品质量，从源头上减少因设计问题产生的变更。

而且，协同设计改变传统设计的单一化。在公路传统设计的模式下，工程各个环节的设计与工程各阶段大多都是单一性的，缺少相互联系，导致在实际应用过程中经常出现不同的矛盾。合理地运用BIM技术，可以让设计不再单一化。

BIM技术在公路设计的应用实现了传统与现代的结合以及转变，也对公路设计的最终质量和时效性打下了一个坚实的基础。

以BIM+GIS+互联网技术融合为核心的物理信息融合管理手段，优化传统基础设施的管理方式。便于项目参与各方随时、便捷查看应用BIM模型，扩展了BIM模型的应用范围，提升了BIM应用价值。

以BIM模型与GIS技术结合实现模型精准的可视化定位为基础，提高各责任主体的协同工作效率；全面跟踪分析拆迁面积、拆迁进度、施工进度关系；直观展示项目拆迁、附属设施，做到可记录、可追溯、 可追责。

由工序分解、工序现场APP验收、验收人员定位、第三方资料导入等功能模块组成。

工序质量检查要点作为工序卡控的核心，工序验收合格允许进行下道工艺；做到验收责任到人，检验地点GPS定位，验收流程和验收内容合乎规范；验收通过的构件或工点会在BIM模型上以绿色显示，并实时记录验收及整改流程，验收情况一目了然；质量验收情况及质量问题将作为大数据分析基础，提供微观统计功能和宏观分析功能，辅助管理者及时做出质量控制决策。

进度管理分为两个子模块，进度查看及进度对比。

在BIM模型中以不同颜色显示该部位的进度状况，更加直观明了（如绿色代表验收合格已完成，黄色代表施工中，灰色代表未开工，红色代表已滞后）；将计划进度与当前实际进度对比分析，辅助分析进度滞后因素和关键点。

由安全文档智能管理、安全巡检、视频监控、对接智慧工地等模块组成，结合物联网技术全方位开启BIM安全管理模式；通过手机APP实现，基于企业安全检查数据库的积累和安全问题库的更新，安全问题直接关联在BIM构件上，并做安全提醒；对日常检查形成PDCA循环并关联至BIM构件。强化安全日常巡查制度落实，评估安全检查频次及整改情况，降低安全事故发生率。

由计划产值、实际产值、产值统计、实际计量、计量统计等模块组成。

结合质量、进度、安全管理等模块的数据，自动归集并计算各月、年产值及计量完成情况，自动以图表形式展示；对项目投资情况及进度完成情况、质量情况进行综合判断，辅助决策。

在设计BIM模型的基础上，通过BIM建设管理平台，对投资、质量、进度、安全等信息进行全面采集并集成，最终形成数字孪生。

BIM数据在通过设计和施工环节的传递，最终形成三维数字化交付成果，这样的数据能够方便运营方进行有效的信息化管理，为养护环节提供丰富的信息数据；结合传感和监控设备，进行电子化集成。随着相关技术的普及，BIM为未来交通项目的数字化管理提供了丰富的数据保障和想象空间。

在项目建设阶段应用BIM的价值，主要包含三个方面：一是减少项目沟通环节成本。常规的图纸无法清晰表达规划和设计意图，BIM的设计手段，能够真实而且非常直观地对项目进行展示和阐述，三维可视化技术能够提高专业间的相互理解和沟通，能够从宏观和微观层面全方位理解设计的真实意图，减少沟通环节成本。二是实现项目协同管理，提高建设效率和质量。随着信息和数字化技术在施工环节的应用和普及，通过利用设计环节的模型信息和地理信息数据，能够对项目建设阶段的质量管理、进度管理、安全管理、成本管理、合同管理、智慧工地等方面全面过渡到电子化流程控制，全方位提高建设的效率和质量。三是实现数字化交付，为项目的运营和维护提供数据保障。BIM数据在通过设计和施工环节的传递，最终形成三维数字化交付成果，这样的数据能够方便运营方进行有效的信息化管理。随着相关技术的普及，BIM为未来交通项目的数字化管理提供了丰富的数据保障和想象空间。

由于BIM技术支持项目全生命期各阶段、多参与方、各专业间的信息共享、协同工作和精细管理。由于其一体化的应用特色，将设计、施工与管理融合一体，支持行业中的产业链贯通，提高了行业设计、建设、管理和发展质量，为工业化发展提供了技术保障。