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摘 要：在城市道路工程设计中，BIM作为一项前沿技术，有效解决了信息交互、专业协同设计、方案多维度分析等设计难题，对工程设计水准、工程造价及工期管控能力的提升有着重要的现实意义，同时，也是城市道路设计的未来发展趋势。然而，BIM技术在道路设计领域尚处于起步探索阶段，实际应用场景单一，技术优势未得到充分发挥。基于此，文章对BIM技术在城市道路设计领域中的运用价值与主要应用场景进行探讨，以供参考。
关键词：BIM技术;城市道路;工程设计
1 BIM技术在城市道路设计中的运用价值
（1）实现集成化设计。BIM是一种应用于工程设计等领域的数据化工具，通过BIM平台、配套数据库与构建的三维可视化模型，为多种软件的兼容高效运行提供框架，可将其视作为具备设施管理与功能特性的数字表达平台，或是一个共享的知识资源，分享城市道路工程全寿命周期内的信息资源。因此，BIM技术特性与集成化设计高度相似，为集成化设计模式的推广实施奠定了良好基础。例如，从多专业协同设计角度来看，在BIM软件中构建各专业独立模型与设施整体模型，保持模型间的信息交互共享，将各专业模型与设计方案导入整体模型与综合数据库中，做到对分散功效数据的整合处理，在模型中以特定颜色符号标记专业设计冲突部位，生成协调数据。
（2）设计方案综合评价。在传统设计模式中，受到技术限制，设计人员难以对各套设计方案的优缺点进行客观、真实评价，容易产生认知偏差，致使城市道路工程的经济效益、社会效益、环境效益存在优化空间。而在现代城市道路工程中，随着建设规模的扩大，要求设计人员处理数据量庞大，需从中提取关键数据来描绘设计方案中的工程轮廓，并从成本造价、工期、技术可操作性等多个维度进行评价，实际工作难度远超自身能力，无法实现掌握全部的工程信息。在此背景下，对BIM技术的运用，既可以采取可视化方式呈现城市道路的三维动态情况，帮助设计师对方案整体有直观、深入、清晰的了解。同时，克服信息的复杂与时间因素对方案评价与优化设计造成的制约，设计师可以掌握远超自身能力的庞大数据信息，具备对项目设计方案深度优化的可能。
2 BIM技术在城市道路设计中的应用场景
（1）地形图处理。在早期建成的城市道路工程中，勘测单位向设计单位提供的地形数据形式复杂各异，设计师需要消耗额外时间用于调整地形数据形式，数据处理工作量有所增加，并在图形处理与后续设计期间时常出现图层混乱、dwg图纸信息错误等问题。BIM技术的运用，使用软件自带的图形生成、曲面性质分析功能，可以辅助人工在短时间内完成地形数据转换与生成地形曲面三维图形的操作，便于后续设计工作的开展。例如，设计师使用Civil 3D软件，在软件中下达地形点赋值命令，在所导入高程信息中添加高程点，从而自动构建地形曲面三维模型，有效区分地形图中带有高程信息的图块。同时，也可使用软件中的曲面性质分析功能，基于曲面特性来分析高程，在生成的地形图中显示高程图例位置，以及显示最小最大高程、二维区域面积等信息。
（2）线形设计优化。在城市道路工程中，BIM技术多用于线形优化设计场景，具体如下：第一，平面优化设计。设计师在BIM软件中导入工程设计规范与信息定义，下达从对象创建线路的命令，将会自动生成设计路线1，深入观察路线图形，如果图形标注黄色叹号等特殊符号，则表明该线路违反设计规范，由设计师对平面设计方案进行优化调整，基于调整后的方案生成设计路线2，重复上述步骤，直至路线图形完全符合设计规范与工程建设要求。与传统设计方式相比，设计师可以更为直观的了解平面、曲面、纵断面关系，快速处理庞大数据量。第二，纵断面优化设计。设计师在BIM软件中生成纵断面图形，提供地形曲面的数据源，在所绘制断面图基础上开展纵断面优化设计工作，根据设计需要在软件中导入竖曲线半径、变坡点高程等设计指标。凭借BIM软件信息自动更新与数据关联修改的特征，在下达纵断面坡度修改、调整变坡点位置等操作，或修改道路中心线时，软件将自动更新地面线，以及在BIM模型中导入与更新纵断面标签，获取特定的出图效果。第三，横断面优化设计。使用Civil 3D软件中的横断面编辑器，对城市道路设施中的各部件加以组合装配，BIM道路模型会随着横断面结构的变化而随之更新。设计师可在软件中尝试不同的横断面结构装配方式，直接在道路模型上了解设计效果，无需在横断面变更设计期间开展大量的施工图纸更改与人工统计数据工作。
（3）设计变更与标签定制。在传统设计模式中，如果调整道路设计方案，需要开展一系列繁琐的设计工作，如修改平面、纵断面与路基横断面施工图纸，对相关联的数据进行核算，这会使得设计效率大幅降低。而对BIM技术的运用，使用BIM软件中的标签定制功能，直接在道路模型中设定标签，在设计变更时，软件自动更新BIM道路模型，设计师仅需更改设计变更部位的施工图纸即可。
（4）工程量统计。BIM技术具有强大数据采集与分析处理能力，可以持续采集城市道路工程相关资料信息与建设期间实时产生的信息，从海量数据中提取关键数据，根据数据关联数据，将所采集数据分类导入数据库，根据运行准则完成工程量统计与数据核算任务。以城市道路工程土方量计算为例，如果采取传统工程量统计方法，需要提前计算土方量近似值，基于微积分原理拟合断面面积，获取断面体积与土方量，计算精度较低，容易产生较大误差。如采用BIM技术，在软件中构建DEM数字高程模型，计算初始地面与设计地面的体积差值，创建横断面采样线，在实测地面坐标值与设计高程基础上构建三角网，计算网中的各三棱柱填挖方量，全部填挖方量总和即为总填挖量。
（5）信息交互共享。根据国家BIM标准规定，BIM技术是在工程不同阶段内提供信息插入、提取、修改、更新服务，起到支持并协同作业的数据化工具，解决了传统设计模式中的信息沟通共享问题，项目参建各方与各专业设计人员通过BIM软件与三维可视化平台来共享、插入、提取所需要的数据信息，起到提升城市道路设计水平与效率的作用。同时，BIM技术通过三维立体实物图形展示与信息间关联特性，所构建BIM模型会随着设计方案与参数信息的变化而变化，动态化、可视化呈现设施立体实物图形与纵断面、曲面、路线等信息间的互动反馈过程，具备了在可视化状态下开展工程设计沟通、讨论、决策工作的技术条件。
3 结语
综上所述，城市道路工程传统设计理念难以切实满足现代城市道路设计的使用需求，限制了道路工程设计的多元化发展。因此，相关单位需要深度分析BIM技术在道路设计领域的应用价值，不断拓展全新的技术应用場景，验证BIM技术的应用可行性。
参考文献：
[1]陈露坤.BIM技术在市政工程项目中的应用管理[J].建材发展导向，2017，15（12）：27-29.
[2]李文丹.BIM技术在市政道路设计中的应用浅述[J].智能城市，2017，3（7）：169.
[3]马鹏玮，唐小亮.BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2017（20）：28.
关键词：BIM技术;城市道路;工程设计
1 BIM技术在城市道路设计中的运用价值
（1）实现集成化设计。BIM是一种应用于工程设计等领域的数据化工具，通过BIM平台、配套数据库与构建的三维可视化模型，为多种软件的兼容高效运行提供框架，可将其视作为具备设施管理与功能特性的数字表达平台，或是一个共享的知识资源，分享城市道路工程全寿命周期内的信息资源。因此，BIM技术特性与集成化设计高度相似，为集成化设计模式的推广实施奠定了良好基础。例如，从多专业协同设计角度来看，在BIM软件中构建各专业独立模型与设施整体模型，保持模型间的信息交互共享，将各专业模型与设计方案导入整体模型与综合数据库中，做到对分散功效数据的整合处理，在模型中以特定颜色符号标记专业设计冲突部位，生成协调数据。
（2）设计方案综合评价。在传统设计模式中，受到技术限制，设计人员难以对各套设计方案的优缺点进行客观、真实评价，容易产生认知偏差，致使城市道路工程的经济效益、社会效益、环境效益存在优化空间。而在现代城市道路工程中，随着建设规模的扩大，要求设计人员处理数据量庞大，需从中提取关键数据来描绘设计方案中的工程轮廓，并从成本造价、工期、技术可操作性等多个维度进行评价，实际工作难度远超自身能力，无法实现掌握全部的工程信息。在此背景下，对BIM技术的运用，既可以采取可视化方式呈现城市道路的三维动态情况，帮助设计师对方案整体有直观、深入、清晰的了解。同时，克服信息的复杂与时间因素对方案评价与优化设计造成的制约，设计师可以掌握远超自身能力的庞大数据信息，具备对项目设计方案深度优化的可能。
2 BIM技术在城市道路设计中的应用场景
（1）地形图处理。在早期建成的城市道路工程中，勘测单位向设计单位提供的地形数据形式复杂各异，设计师需要消耗额外时间用于调整地形数据形式，数据处理工作量有所增加，并在图形处理与后续设计期间时常出现图层混乱、dwg图纸信息错误等问题。BIM技术的运用，使用软件自带的图形生成、曲面性质分析功能，可以辅助人工在短时间内完成地形数据转换与生成地形曲面三维图形的操作，便于后续设计工作的开展。例如，设计师使用Civil 3D软件，在软件中下达地形点赋值命令，在所导入高程信息中添加高程点，从而自动构建地形曲面三维模型，有效区分地形图中带有高程信息的图块。同时，也可使用软件中的曲面性质分析功能，基于曲面特性来分析高程，在生成的地形图中显示高程图例位置，以及显示最小最大高程、二维区域面积等信息。
（2）线形设计优化。在城市道路工程中，BIM技术多用于线形优化设计场景，具体如下：第一，平面优化设计。设计师在BIM软件中导入工程设计规范与信息定义，下达从对象创建线路的命令，将会自动生成设计路线1，深入观察路线图形，如果图形标注黄色叹号等特殊符号，则表明该线路违反设计规范，由设计师对平面设计方案进行优化调整，基于调整后的方案生成设计路线2，重复上述步骤，直至路线图形完全符合设计规范与工程建设要求。与传统设计方式相比，设计师可以更为直观的了解平面、曲面、纵断面关系，快速处理庞大数据量。第二，纵断面优化设计。设计师在BIM软件中生成纵断面图形，提供地形曲面的数据源，在所绘制断面图基础上开展纵断面优化设计工作，根据设计需要在软件中导入竖曲线半径、变坡点高程等设计指标。凭借BIM软件信息自动更新与数据关联修改的特征，在下达纵断面坡度修改、调整变坡点位置等操作，或修改道路中心线时，软件将自动更新地面线，以及在BIM模型中导入与更新纵断面标签，获取特定的出图效果。第三，横断面优化设计。使用Civil 3D软件中的横断面编辑器，对城市道路设施中的各部件加以组合装配，BIM道路模型会随着横断面结构的变化而随之更新。设计师可在软件中尝试不同的横断面结构装配方式，直接在道路模型上了解设计效果，无需在横断面变更设计期间开展大量的施工图纸更改与人工统计数据工作。
（3）设计变更与标签定制。在传统设计模式中，如果调整道路设计方案，需要开展一系列繁琐的设计工作，如修改平面、纵断面与路基横断面施工图纸，对相关联的数据进行核算，这会使得设计效率大幅降低。而对BIM技术的运用，使用BIM软件中的标签定制功能，直接在道路模型中设定标签，在设计变更时，软件自动更新BIM道路模型，设计师仅需更改设计变更部位的施工图纸即可。
（4）工程量统计。BIM技术具有强大数据采集与分析处理能力，可以持续采集城市道路工程相关资料信息与建设期间实时产生的信息，从海量数据中提取关键数据，根据数据关联数据，将所采集数据分类导入数据库，根据运行准则完成工程量统计与数据核算任务。以城市道路工程土方量计算为例，如果采取传统工程量统计方法，需要提前计算土方量近似值，基于微积分原理拟合断面面积，获取断面体积与土方量，计算精度较低，容易产生较大误差。如采用BIM技术，在软件中构建DEM数字高程模型，计算初始地面与设计地面的体积差值，创建横断面采样线，在实测地面坐标值与设计高程基础上构建三角网，计算网中的各三棱柱填挖方量，全部填挖方量总和即为总填挖量。
（5）信息交互共享。根据国家BIM标准规定，BIM技术是在工程不同阶段内提供信息插入、提取、修改、更新服务，起到支持并协同作业的数据化工具，解决了传统设计模式中的信息沟通共享问题，项目参建各方与各专业设计人员通过BIM软件与三维可视化平台来共享、插入、提取所需要的数据信息，起到提升城市道路设计水平与效率的作用。同时，BIM技术通过三维立体实物图形展示与信息间关联特性，所构建BIM模型会随着设计方案与参数信息的变化而变化，动态化、可视化呈现设施立体实物图形与纵断面、曲面、路线等信息间的互动反馈过程，具备了在可视化状态下开展工程设计沟通、讨论、决策工作的技术条件。
3 结语
综上所述，城市道路工程传统设计理念难以切实满足现代城市道路设计的使用需求，限制了道路工程设计的多元化发展。因此，相关单位需要深度分析BIM技术在道路设计领域的应用价值，不断拓展全新的技术应用場景，验证BIM技术的应用可行性。
参考文献：
[1]陈露坤.BIM技术在市政工程项目中的应用管理[J].建材发展导向，2017，15（12）：27-29.
[2]李文丹.BIM技术在市政道路设计中的应用浅述[J].智能城市，2017，3（7）：169.
[3]马鹏玮，唐小亮.BIM技术在市政道路设计中的应用研究[J].城市建设理论研究（电子版），2017（20）：28.