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[摘 要]随着我国科技计技术不断发展，互联网技术逐渐在人们的生活和工作中发挥着重要的作用，基于此，道路设计中应用BIM技术，BIM技术具备优化型、模拟性、协调性、可视化等特点，可以解决道路设计中遇到的问题。本文对BIM技术在道路设计中的效运行进行分析，以期为我国道路设计事业的发展提供参考依据。
[关键词]BIM技术；道路设计；应用
中图分类号：U412.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）11-0146-01
引言
BIM是Building Information Modeling的缩写，中文为建筑信息建模，利用三维数字手段，创建包含各种信息的建筑模型。产生于1975年，随着计算机技术的不断完善，于上世纪90年代得到推广，2002年以后随着Revit理念的推广而应用更加广泛。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化型等特点，在道路设计中应用BIM技术能够有效避免实际施工与设计不相符的情况，极大地提高了工作效率和正确性。
1 BIM技术在道路工程设计中的难点
BIM技术在道路设计中应用的时间较晚。因为传统道路设计相对于建筑工程设计数量少，精度要求低，对BIM的需求较弱；而隨着城市化的不断发展，对道路设计要求提高，需要技术储备才能很好的完成设计工作。建筑工程设计中BIM技术进行3D设计工作，可以实现多人参照统一的标准进行协同作业，创建出带有各种信息的3D建筑模型。在应用于道路设计时，主要有以下难点。
BIM运行与建筑设计时，建筑作为一个相对独立的、受外界影响较小的个体。而道路桥梁工程所涉及的施工范围较大，各地区的地质条件、地貌特征复杂，而且这些数据的准确性都难以保证，而道路的结构形式需要适应所处环境的具体特点，因此很难按照统一标准进行设计。特别是涉及到复杂地形处的边坡防护、涵洞、隧道时，用BIM技术进行设计效率很低。BIM原是为建筑工程服务，最近几年刚刚延伸到道路设计中。长期以来，道路施工使用的图纸为二维图纸，因此道路的设计和出图主要由二维软件完成，而使用BIM进行设计，设计人员在进行3D建模的同时还要兼顾二维图纸的工作。使设计人员的工作量增加很多。而且BIM暂时无法在道路设计中很好的实现协同设计，因此在效率方面的优势不明显。BIM工具平台不够完善统一。当前在进行道路设计时需要考虑的因素较多，除了因为地质地貌问题无法实现协同设计外，道路工程设计时还要考虑大量的额外因素和其它服务设施，如夜间照明、绿化带、排水管线、电力线路、通信线路及设施、燃气管线及设施等，当前的BIM软件还不能很好地对这些进行处理。BIM技术在建筑领域有较成熟的IFC标准，但是在道路设计中应用时间和案例明显不足，设计结果难以评定，出图缺乏统一或标准的接口，与其它软件的兼容性较差。而且各个单位自行开发的接口缺少统一性，使BIM技术的推广受到限制。
2 道路设计中应用BIM技术
2.1 数字地面模型
数字地面模型是通过数字将区域地形用一系列表示地面点的X、Y以及表示高度的Z数据来表示。在大多数情况下，设计院得到的是二维地形图，即高程点和等高线在CAD中的实际高度为0，实际高度为标注在旁边的数字。利用高程点和高程点可以生成不规则三角网格模型。不规则三角网根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。不规则三角网不仅要存储每个点的高程，还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑结构、三角形及邻接三角形等关系，这大大提高了数字地面模型的精度。
在生成数字地面模型后，可以即时查看三维地形，从而对设计区域的地貌有一个直观的感受。此外，通过三维模型，可以找到高程异常点，以此判定数据的准确性，删除不良数据。
2.2 路线设计
道路工程路线设计的方法主要有曲线法和导线法，在BIM理念的设计中同样适用。示例将使用山区地形，公路沿山谷布线，以多条转向相反的圆曲线为平面线形。在用导线法设置多个交点以及圆曲线、缓和曲线参数的同时，在数字地面模型环境下，可以直接查看三维视图下的路线与周围地形，并且动态显示地面线。
2.3 纵断面设计
纵断面设计中，设计人员根据路线起终点标高、大中桥梁标高、相交道路标高等各种约束条件，在满足行车安全和工程经济性的条件下，调整变坡点。传统的道路设计软件是首先生成地面线文件，然后绘制出地面线，在这个基础上绘制拉坡线，再用拉坡线文件与地面线文件生成道路纵断面设计图。在基于BIM理念中的道路设计中，地面线是直接在数字地面模型中获取的，随道路中心线的变化而改变。变坡点可以直接自由选取，在拉坡过程中，可以通过填挖视图和三维模型掌握工程量的变化。
2.4 平、纵组合视觉分析
即使道路平面设计和纵断面设计都符合规范要求，平、纵线形组合不良时仍可能会造成视觉不连续的立体线形。车辆高速行驶时，驾驶员的空间分辨能力降低。随着车速增加，视认距离缩短，空间辨别范围缩小，导致行车危险性提高。传统的道路设计由于都是二维图纸，对于平、纵组合的把握只能建立在经验和空间想象中，无法得到直观的设计效果。基于BIM的道路设计可以在平面设计和纵断面设计完成后直接得到即时的仿真，通过视觉分析找出视距不良、视觉不连续的路段。
3 BIM应用的展望
3.1 行业相关标准的建立
当前我国各设计部门的BIM软件种类众多，而且各自开发了不同的接口和插件，使彼此之间进行交流非常困难，对设计结果的评定也缺乏相关的保准。有必要在行业内挑选几种较先进的BIM软件，并定制接口和插件的输出形式和相关标准。
3.2 相关行业的应用或兼容
对于道路设计的地形地貌及与其它实施易冲突的问题，急需其它部门如设计、规划等也应用BIM软件，便于各种相关数据顺利对接。同时道路设计对于地形地貌特征等数据的精度要求较高，可以提高BIM技术的兼容性，能够与GIS技术有机融合。
3.3 加快相关人才的培训
由于BIM技术在道路设计应用的时间较短，行业内在编制标准的同时应加大对人才的培养，通过多种渠道提高道路设计人员的BIM应用水平，同时通过职称评定等手段激发设计人员对BIM技术的重视程度。使BIM在行业内得到有效的推广和应用，并对BIM进行改进，使之更好地为道路设计服务。
4 结语
综上所述，BIM技术在道路设计中发挥着重要的作用，不但可以直观、准确、快捷、高效的设计出道路初稿方案，还可以呈现三维立体成像，从而对设计方案不足之处进行及时调整及整改。虽然道路设计过程中应用BIM技术还存在一些问题，但是只要及时转变观念、统一BIM技术的使用标准并合理宣传BIM技术，从而使得BIM技术在道路设计中发挥更大的作用。
参考文献
[1] 邱华棋.浅析BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].智能城市，2016，2（05）：112.
[2] 余萌.BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].四川建材，2016，42（02）：149-151.
[关键词]BIM技术；道路设计；应用
中图分类号：U412.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）11-0146-01
引言
BIM是Building Information Modeling的缩写，中文为建筑信息建模，利用三维数字手段，创建包含各种信息的建筑模型。产生于1975年，随着计算机技术的不断完善，于上世纪90年代得到推广，2002年以后随着Revit理念的推广而应用更加广泛。BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化型等特点，在道路设计中应用BIM技术能够有效避免实际施工与设计不相符的情况，极大地提高了工作效率和正确性。
1 BIM技术在道路工程设计中的难点
BIM技术在道路设计中应用的时间较晚。因为传统道路设计相对于建筑工程设计数量少，精度要求低，对BIM的需求较弱；而隨着城市化的不断发展，对道路设计要求提高，需要技术储备才能很好的完成设计工作。建筑工程设计中BIM技术进行3D设计工作，可以实现多人参照统一的标准进行协同作业，创建出带有各种信息的3D建筑模型。在应用于道路设计时，主要有以下难点。
BIM运行与建筑设计时，建筑作为一个相对独立的、受外界影响较小的个体。而道路桥梁工程所涉及的施工范围较大，各地区的地质条件、地貌特征复杂，而且这些数据的准确性都难以保证，而道路的结构形式需要适应所处环境的具体特点，因此很难按照统一标准进行设计。特别是涉及到复杂地形处的边坡防护、涵洞、隧道时，用BIM技术进行设计效率很低。BIM原是为建筑工程服务，最近几年刚刚延伸到道路设计中。长期以来，道路施工使用的图纸为二维图纸，因此道路的设计和出图主要由二维软件完成，而使用BIM进行设计，设计人员在进行3D建模的同时还要兼顾二维图纸的工作。使设计人员的工作量增加很多。而且BIM暂时无法在道路设计中很好的实现协同设计，因此在效率方面的优势不明显。BIM工具平台不够完善统一。当前在进行道路设计时需要考虑的因素较多，除了因为地质地貌问题无法实现协同设计外，道路工程设计时还要考虑大量的额外因素和其它服务设施，如夜间照明、绿化带、排水管线、电力线路、通信线路及设施、燃气管线及设施等，当前的BIM软件还不能很好地对这些进行处理。BIM技术在建筑领域有较成熟的IFC标准，但是在道路设计中应用时间和案例明显不足，设计结果难以评定，出图缺乏统一或标准的接口，与其它软件的兼容性较差。而且各个单位自行开发的接口缺少统一性，使BIM技术的推广受到限制。
2 道路设计中应用BIM技术
2.1 数字地面模型
数字地面模型是通过数字将区域地形用一系列表示地面点的X、Y以及表示高度的Z数据来表示。在大多数情况下，设计院得到的是二维地形图，即高程点和等高线在CAD中的实际高度为0，实际高度为标注在旁边的数字。利用高程点和高程点可以生成不规则三角网格模型。不规则三角网根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。不规则三角网不仅要存储每个点的高程，还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑结构、三角形及邻接三角形等关系，这大大提高了数字地面模型的精度。
在生成数字地面模型后，可以即时查看三维地形，从而对设计区域的地貌有一个直观的感受。此外，通过三维模型，可以找到高程异常点，以此判定数据的准确性，删除不良数据。
2.2 路线设计
道路工程路线设计的方法主要有曲线法和导线法，在BIM理念的设计中同样适用。示例将使用山区地形，公路沿山谷布线，以多条转向相反的圆曲线为平面线形。在用导线法设置多个交点以及圆曲线、缓和曲线参数的同时，在数字地面模型环境下，可以直接查看三维视图下的路线与周围地形，并且动态显示地面线。
2.3 纵断面设计
纵断面设计中，设计人员根据路线起终点标高、大中桥梁标高、相交道路标高等各种约束条件，在满足行车安全和工程经济性的条件下，调整变坡点。传统的道路设计软件是首先生成地面线文件，然后绘制出地面线，在这个基础上绘制拉坡线，再用拉坡线文件与地面线文件生成道路纵断面设计图。在基于BIM理念中的道路设计中，地面线是直接在数字地面模型中获取的，随道路中心线的变化而改变。变坡点可以直接自由选取，在拉坡过程中，可以通过填挖视图和三维模型掌握工程量的变化。
2.4 平、纵组合视觉分析
即使道路平面设计和纵断面设计都符合规范要求，平、纵线形组合不良时仍可能会造成视觉不连续的立体线形。车辆高速行驶时，驾驶员的空间分辨能力降低。随着车速增加，视认距离缩短，空间辨别范围缩小，导致行车危险性提高。传统的道路设计由于都是二维图纸，对于平、纵组合的把握只能建立在经验和空间想象中，无法得到直观的设计效果。基于BIM的道路设计可以在平面设计和纵断面设计完成后直接得到即时的仿真，通过视觉分析找出视距不良、视觉不连续的路段。
3 BIM应用的展望
3.1 行业相关标准的建立
当前我国各设计部门的BIM软件种类众多，而且各自开发了不同的接口和插件，使彼此之间进行交流非常困难，对设计结果的评定也缺乏相关的保准。有必要在行业内挑选几种较先进的BIM软件，并定制接口和插件的输出形式和相关标准。
3.2 相关行业的应用或兼容
对于道路设计的地形地貌及与其它实施易冲突的问题，急需其它部门如设计、规划等也应用BIM软件，便于各种相关数据顺利对接。同时道路设计对于地形地貌特征等数据的精度要求较高，可以提高BIM技术的兼容性，能够与GIS技术有机融合。
3.3 加快相关人才的培训
由于BIM技术在道路设计应用的时间较短，行业内在编制标准的同时应加大对人才的培养，通过多种渠道提高道路设计人员的BIM应用水平，同时通过职称评定等手段激发设计人员对BIM技术的重视程度。使BIM在行业内得到有效的推广和应用，并对BIM进行改进，使之更好地为道路设计服务。
4 结语
综上所述，BIM技术在道路设计中发挥着重要的作用，不但可以直观、准确、快捷、高效的设计出道路初稿方案，还可以呈现三维立体成像，从而对设计方案不足之处进行及时调整及整改。虽然道路设计过程中应用BIM技术还存在一些问题，但是只要及时转变观念、统一BIM技术的使用标准并合理宣传BIM技术，从而使得BIM技术在道路设计中发挥更大的作用。
参考文献
[1] 邱华棋.浅析BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].智能城市，2016，2（05）：112.
[2] 余萌.BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].四川建材，2016，42（02）：149-151.