浅议BIM技术在城市道路设计中的应用研究:城市道路技术标准

　　摘要：从当前城市道路设计实际出发，探讨将建筑信息模型(BIM)技术应用到城市道路设计中的方法，提出实现BIM进行城市道路设计的步骤。参考BIM在房建、公路等领域应用的成功经验，将BIM引入到城市道路设计中对提高设计生产率，减少设计返工，减少施工中曲解设计意图乃至提高城市道路建设的整体水平具有积极的意义；提出在道路设计中分阶段、分步骤实现BIM设计的构想，从而为开发多专业集成的BIM三维可视化设计软件平台提供初步实施依据。
　　 关键词：城市道路设计；BIM；三维可视化
　　 Abstract: Based on the practice of the current urban road design, the paper explores the the methods of the application of BIM technology in the urban road design, and proposes its realization steps. Combined with the successful experience of BIM in housing buiding and road, introducing the BIM into the urban road design is of positive significance for improving design productivity, reducing design reworking and misinterpretation and even improving the overall level of urban road construction. The idea of realizing the the BIM design into steps is proposed, so as to provide preliminary implementation basis for the development of multi-disciplinary integrated BIM 3D visualization design software platform.
　　 Keywords: urban road design; BIM; 3D visualization
　　中图法分类号：U412.37文献标识码：A 文章编号：
　　
　　 随着我国城市化水平的不断提高，各项市政工程在经济发展中的作用日趋增大，人们对这一产品的期望值也越来越高。“精品工程”、“亮点工程”、“民生工程”成为市政工程建设的目标。通常城市道路设计在市政工程的建设中所占比例最大，它为其他各专业设计提供了基础的设计条件和前提，城市道路设计水平的高低能直接影响市政工程的质量。
　　 然而，城市道路设计是一项庞大复杂的系统性工程，需要设计团队内部的多专业间密切配合，频繁地进行多种形式设计信息的交互，并且与业主、施工单位、监理等多个建设参与方进行沟通协作来完成，共同将设计成果实现为城市道路实体。当前，参与城市道路设计的各专业都有专门的辅助设计软件，但在设计过程中以及最终的设计结果主要采用传统的二维平面图形式，这种方式虽然在一定程度上提高了设计效率，但用二维的手段来表达庞大复杂的空间三维城市道路实体，并不符合人类的认知和思维习惯，软件只是起到了辅助设计的作用，达不到“所见即所得”的可视化效果，工程师在进行设计时不能发挥最大的创造性。由此引发的城市道路建设过程中产生一系列问题，主要表现为以下几个方面:
　　 （1）专业间信息沟通不及时、不顺畅。道路设计各专业都是在独立的知识和软件平台中进行设计，专业间接口繁多，设计过程中相当一部分的信息共享和交换是由人工完成的，不能实现设计信息的集成和自动化传达，这就使得工程师们有时需耗费大量时间来处理和理解其他相关专业提交的设计数据，并经常发生由于设计变动的更新延迟而导致返工的人力、时间浪费现象，影响道路设计效率的进一步提高。
　　 （2）设计意图表达和理解不明确。道路项目在勘测设计过程中需要与业主、当地政府进行设计方案影响因素的采集和协商，最终的设计成果需要施工单位去严格和准确地执行，才能保证设计成果的科学性和设计意图的正确实现。设计方将成果向业主和施工方交底时，绝大部分采用的是二维平面图的形式，甚至有的附属工程设计只有文字说明，施工方不能准确地理解设计意图，这将直接影响到工程建设的进度和质量，导致合理的设计意图得不到合理的实现，并造成人力物力财力的浪费。
　　 （3）设计成果不能有效地服务于道路运营、维护和管理。道路在建造完成后，其运营时期将长达十几年甚至几十年，在此期间通常需进行多次道路养护和维修。在养护过程中需要在海量的设计图纸中来查找问题路段的设计资料，在设计单位不参加道路养护的情况下，设计成果有时不能得到正确的理解，导致养护维修工作效率低下。
　　 1.BIM的概念和应用
　　 建筑信息模型(Building Information Model)是以三维数字技术为基础，集成了建筑工程项目各种相关信息的工程数据模型，这个概念的定义最早是由美国乔治亚技术学院建筑与计算机专业的查克·伊斯曼(Chuck Eastman)博士于30年前提出的:“建筑信息模型综合了所有的几何模型信息、功能要求和构件性能，将一个建筑项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的建筑模型中，而且还包括施工进度、建造过程、维护管理等的过程信息”。
　　 国际标准组织设施信息委员会(Facilities Informa-tionCouncil)对BIM的定义是:BIM是在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命期信息的可计算/可运算的形式表现，从而为决策提供支持，以更好地实现项目的价值。在其补充说明中强调:BIM将所有的相关方面信息集成在一个连贯有序的数据组织中，相关的计算机应用软件在被许可的情况下可以获取、修改或增加数据。
　　 2002年，欧特克(Autodesk)公司针对建筑行业率先提出了BIM的一揽子解决方案，目前已逐渐扩展到其他工程建设行业，并在全球范围内得到工程业界的广泛认可。欧特克公司指出BIM是基于最先进的三维数字设计解决方案所构建的“可视化”的数字建筑模型，为设计师、建筑师、设备工程师、业主乃至最终用户等各环节人员提供“模拟和分析”的科学协作平台，帮助他们利用三维数字模型对建筑项目进行设计、建造及运营管理。
　　 虽然不同的组织针对BIM有不同的解释，但综合起来BIM主要包括以下两大核心理念:
　　 (1)BIM中工程信息包含了建筑工程的几何和功能属性以及与之相关的项目全生命周期信息，通过一个综合协同的n(n≥3)维仿真数字化、可视化平台，使得这些信息服务于建筑工程的规划、设计、施工、运营乃至拆除的全过程。
　　 (2)能够在综合数字环境中保持信息共享和不断更新，即在各种工程信息之间创建实时的、一致性的关联，对平台中信息的任何更改，都马上可以在其他关联的地方反映出来，使得业主、政府管理机构、设计单位、施工单位甚至用户都可以清楚全面地了解项目进程。
　　 2.BIM技术在城市道路设计中的应用