随着我国城市公路隧道运营里程的快速增长,城市公路隧道的运维工作变得越来越重要,隧道运营维护问题复杂,涉及运维对象众多,具有隐蔽性强、信息量大的特点,依靠传统二维平面与纸质化的运营维护管理方式已经不能满足需求,如何通过有效的信息化手段对隧道主体结构及重要机电设备进行高效、可靠的运营维护是城市公路隧道管理急需解决的问题。本文通过分析城市公路隧道运营维护现状,总结存在的问题,面向隧道运维可视化需求,通过在运维阶段引入BIM技术,设计与实现基于Unity 3D的城市公路隧道运维可视化系统。首先利用建模软件3Ds Max构建三维模型,由隧道外场景和隧道内场景两部分构成,涉及城市公路隧道保护区域内重点建筑物模型、环境模型、隧道主体结构模型、变电所模型、重要机电设备模型的建立,将模型导入Unity 3D后,采用分层结构对虚拟场景进行分类管理、分层组织,通过模型减面技术、优化材质与贴图技术等完成模型的优化处理,提高虚拟场景运行的真实感和流畅性,创建适用于城市公路隧道运维可视化的虚拟场景。然后结合Unity 3D和MVC的特点,详细阐述本文提出的基于应用-模型-视图-控制器-组件(Application-Model-View-Controller-Component)模式的系统结构,将系统分为数据层、逻辑层和表示层,各层之间利用接口进行交互,使得系统具有良好的扩展性和兼容性。通过深入分析城市公路隧道运维可视化的功能需求,完成系统数据库设计,设计了场景显示模块、虚拟交互模块、快速定位模块、信息加载模块、辅助功能模块与后台数据管理等核心功能模块,并对各功能模块的实现功能、实现机理、核心代码和实现效果进行详细阐述。最后通过系统测试分析,验证了系统满足各项预定的需求,最后详细的介绍了系统在PC、Web、Android等三种平台下的发布方式。基于Unity 3D的城市公路隧道运维可视化系统为隧道维护人员与管理人员提供了一个可视化的操作平台,系统中的虚拟场景既包含了隧道的主体结构及重要机电设备的名称、位置、性能参数等静态信息;同时还可以通过数据层集成从外部系统获取的运行状态、巡检数据等动态信息,将动态信息与静态信息同时显示在虚拟场景中,实现了空间信息、静态信息、动态信息、运维信息的查看与维护。系统在一定程度上解决城市公路隧道运维管理对象众多、信息分散异构、时空特性复杂等问题,便于隧道运营维护信息的建立、传递与有效调用,同时可视化的手段也可使得隧道运营维护信息更为直观,便于实现城市公路隧道运维高效管理。