摘要：城市道路是城市基础设施，其设计规范质量直接关乎到城市的发展，且关乎到城市居民的日常生活。BIM技术是基于三维数字技术而构建起来的信息模式。在城市道路设计中应用BIM技术替代传统技术，可以提高设计质量，保证设计效率，使得道路设计与时代的发展相适应，交通运输效率也得以提高，对城市更好地发展也可以起到一定的促进作用。
关键词：BIM技术；道路设计；优势；应用
1BIM技术的先进性
模拟仿真性。由于BIM技术的应用，可以在城市道路设计中使用数字化智能仿真系统，并以模型的形式展示城市道路。此外，它还可以在建立好的模型中，对城市道路进行设计操作。
直观可视性。通过运用BIM技术，能达到较好的可视化效果，确保各专业设计人员各个环节和工序都能够按照拟定方案和国家强制性标准规范的规定进行，提高整个工程的设计质量和施工效果。
可协调性。在城市道路具体设计和施工过程中，应用BIM技术，可以及时协调业主、设计单位、施工单位、设备材料供应商之间的关系，提前解决可能发生的问题，并在此基础上形成对应数据，
估算精确性。在传统的二维设计模式中，对工程量进行估算，需要准确地计算路基横段面和路线长度。当道路所在区域地质、地形较复杂时，就很难保证数据的准确性。而使用BIM技术，可以通过模型属性和各种数据的分析，较便捷地统计长度、面积、体积等数据，最终计算出较精确的工程量数据，确保工程进展顺利。
2BIM技术的概念界定
BIM技术应运而生，多用于建筑领域，通过启动BIM技术实施工程设计和工程管理，实现了设计管理与设计技术融合，实现了建筑工程的全方位管理，为建筑工程项目的生命周期提供了保证。随着近年来城市公路建设如火如荼地展开，道路设计越来越受到重视。企业要将建筑设计的优势充分发挥出来以扩展利润空间，就将设计纳入到管理范畴，应用BIM技术进行设计，实现设计管理。在城市道路设计上，可以对道路管理设计工作整体性规划，各种技术细节以及管理细节都可以在BIM软件模型中体现出来，其优势在于，将各种设计管理信息系统化，构成了为城市道路设计提供的专属模型，通过运行这种模式，就可以对各项设计管理工作采用数字技术体现出来，融入到道路工程项目的各个环节中，设计管理信息可以为工程项目提供全过程服务，保证道路设计管理工作高效有序地进行。
2.1BIM技术分析
BIM技术就是建筑信息模型，是英文BuildingInformationModel的缩写。使目前技术中较为先进的数字化信息技术，在各行各业也得到更为广泛的应用。BIM技术具体在设计道路中应用的就是对建筑相关的信息进行收集，以此建立的信息模型。使用此技术，使设计道路的工作效率得到提高。
2.2BIM的应用率
BIM的应用率指的是涉及BIM的项目在企业项目总数中所占的比例。施工企业的BIM应用率目前高于设计企业的应用率，预计未来两年这两者间的差距还将拉大。接近46%的设计企业目前应用率低，仅在不到15%的项目中应用BIM，而施工企业中的这一比例不达到31%。52%的施工企业预测，未来两年内，他们将在30%以上的项目中应用BIM。与此相比，设计企业中的这一比例仅约36%。
2.3BIM模型精细度的熟悉程度
建筑设计和施工中最常见的低效现象之一是，不同项目相关方需要在项目的各个阶段于多类技术工具中手动重新创建信息。这涉及重复工作并可能引发信息误读和信息错漏，经常在项目后期导致代价高昂的问题。BIM最高效且最具变革意义的功能是，输入一次项目相关信息后，多个用户即可迅速切实地访问此类可靠数据。BIM集成的信息以数字信息形式存在，因此其他技术工具也可读取这类信息，并在项目全程中报告各个参与方的工作流程。建筑设计和施工企业获取上述BIM收益的一个关键前提是，所有项目参与方都能清楚认识到模型在生命周期中任意给定时刻包含哪些可信赖的可用信息。新编制的“模型精细度”参考标准可在这一方面发挥极其重要的作用。
2.4BIM模型精细度的熟悉程度和采用率
BIM应用率高的企业的模型精细度采用率也更高。在BIM应用率高的企业中，33%的企业更为频繁地采用了BIM精细模型。这一数据是BIM应用率低的企业的两倍多。这表明精细模型的采用率的增长可能与BIM实施的拓展呈正比。精细模型在全球建筑经济中的前景对所有设计企业和施工企业而言，未来的两大任务是采用精细模型来改善基于模型的协作和整合，同时通过获取BIM效益来为所有项目参与方创造更好的项目成果。
2.5Civil3D建模流程
Civil3D是一款旨在面向土木工程设计与文档编制的建筑信息模型的制图软件，它能帮助土木工程专业人员保持协调一致，更轻松、更高效地探索设计方案，分析项目性能，并提供相互一致更高质量的文档。Civil3D在市政道路中建模流程主要如下：首先通过原始测量数据建立三维地面模型，对三维地面模型进行处理后，通过按照布局创建路线或从对象创建路线两种方式进行道路中心线选线，通过三维地形作为设计的基本资料，创建纵断面，完成纵断面拉坡设计，结合交通行驶需要和交叉口的布设要求进行道路标准段、展宽段、渐变段等平面细部设计，最后自定义部件，通过部件创建道路装配，建立道路模型，流程如图1所示。
3BIM技术在城市道路设计中的优势
3.1充分表现设计意图
BIM技术实现了三维数据模型的建立，能够有效地避免传统二维设计模式在设计表现形式上的不足。能够直接的将城市道路完工后的效果图加以描述，工作人员更加直观的看到城市道路完成后的视觉效果，将BIM技术引入到城市道路工程设计中，可以更加充分的对城市道路设计意图进行表达。
3.2较强的模拟分析能力
在城市道路工程设计阶段，BIM技术面向设计对象参数化建模，实现设计对象快速模拟与调整，进行在BIM模型框架下的道路、桥梁、地下管网、景观绿化、照明的协调设计，减少方案冲突，提高设计效率。BIM技术在设计的初级阶段就将城市道路工程完工后的效果表现出来，在表现出完成体效果时，还能对其特质进行全方面分析。这样就可以使设计人员在设计初级阶段认识到该设计中所存在的不足，并及时的对设计方案以及设计理念加以调整和改进，这就是BIM技术在城市道路工程中模拟分析能力的体现。
3.3较高辅助性
随着全国经济高速发展，城市框架不断拉大，城市道路工程也逐渐向立体化、多专业化发展，这暴露了传统二维设计模式的短板。区域地质条件复杂、地形高差太大等因素会使设计存在较大的误差；地下综合管廊的兴起，项目涉及多个设计专业，难以协调一致；景观绿化作为道路横断面的必要组成部分，从二维层面很难描述景观效果；这些因素进而将会影响城市道路设计科学性和工程的顺利施工。然而，BIM技术中可以通过三维数据模型的参数信息来对工程量进行精确确定，及时准确协调各设计专业协同设计，完美展现道路后期景观效果，进而也促进了工程施工的顺利进行。因此，BIM技术拥有较高的设计、施工和项目管理辅助性，在城市道路工程领域有着很广泛的前景。
3.4多领域协调工作
城市道路工程项目的实施过程中涉及项目投资方、业主管理方、设计、施工、监理、设备材料供应商等多个主体。由于实施项目的复杂性和不可预见性，项目各参与方沟通成本巨大，项目风险可控性差。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆BIM技术结合三维地理信息展现和分析技术，实现在道路BIM基础上的项目策划、成本估算、设计成果模拟、施工过程模拟、交通仿真模拟和道路信息管理等。实现了设计方案的交互式调整，提前解决可能发生的问题，实施对项目全过程的模拟监控，及时协调了项目各参与方之间的关系，并在此基础上形成对应数据。
4传统道路设计中存在的难题
目前道路工程设计主要依靠的计算机辅助设计软件完成制图需求，其中应用最为广泛的就是CAD制图软件，制图软件极大地降低了设计工作人员的工作强度，对提高工程设计效率与设计准确性十分有利。但是，随着道路设计行业的发展与变化，传统的二维制图软件与图纸都已经不能满足道路工程的设计要求，其存在的问题主要表现在以下方面：
4.1道路设计成果的展现具有一定难度
道路工程是线性工程，同时又承载了管线、桥梁、交通、路灯、绿化等附属设施。传统的道路图纸主要进行平面、横断面、纵断面、大样图等绘制，不能将道路工程项目的完整效果向业主展现出来。即使道路工程项目可以制作出比较美观的效果图，但是也不能完全展现整个道路工程项目的整体设计特点，且效果图也不具备准确性。
4.2变更时调整工作量较大，易出现错漏
在传统的道路设计过程中，设计软件基本以图纸为核心，每个设计要点都要使用单独的文件进行单独保存，这些图纸文件之间并不具备较强的联系。这种模式会增加工作人员调度档案文件的工作量与难度，一旦某一处需要变更，与之相关的所有分项都要进行调整，而这种调整只能有不同的设计人员进行人为的鉴别，一方面工作量大，另一方面可能会出现错漏。
4.3不能直接应用在运维阶段
目前道路项目竣工后，施工单位一般会制作竣工图提交养护单位使用，而设计图纸以及相关的变更图纸则进行存档管理。施工单位的竣工图纸准确度比较低，内容也不会很全面，而设计图纸虽然内容完整，但图纸内容多，不易使用。城市道路的养护是一个系统的工程，日常养护包括的内容很多，不同的内容养护的单位也会有所区别，相对分散的纸质图纸明显不利于后期开展系统性的养护工作。
以上这几个问题在一定程度上限制了道路工程设计水平的提高，也影响了后期的道路运维。因此有必要使用当前数字化信息化技术对道路设计技术进行完善与改进，提高道路设计水平。BIM技术应用在道路设计过程中，可以形成道路工程总体而准确的三维模型，有利于方案要点的展示和确定，有利于施工期间的设计管理，有利于后期的运维工作。
5BIM技术在城市道路设计中的应用
5.1项目区域地形图处理
BIM技术在城市道路设计中的应用能够对道路工程设计范围的周围地形环境进行观测、提取和分析，为道路设计方案和设计图纸的形成提供重要基础数据。由于BIM技术所呈现的地形图是3D立体的，在路线选线和定线的时候能够更直观的参考原始地形，科学确定路线走向，综合分析填方和挖方工程数量，避开不良地质，精准比选大桥和隧道方案，最终实现最优道路中心线的选定。
5.2道路中心线绘制
道路中心线的设计与绘制作为城市道路设计中非常重要的组成部分，在设计的过程会牵涉到很多方面的内容。参照城市道路工程设计规范标准中的各项指标对道路中心线的曲线长度与半径、缓和曲线长度等各个曲线的关键要素实施有效的改进与优化措施。具体来说，市政工程的道路中心线绘制分为下面几个步骤：首先需要对道路中心线的功能和定位进行分析和探讨，定线之后，需要在3D地形图中插入道路中心线；然后在3D地形图中对道路中心线进行转换为多段线；最后就是路线的创建，选中道路中心线，选中之后会弹出对话框，在对话框中输入路线的名称，之后对路线的标签集以及路线的样式进行选择，最后单击进行确定。确定道路中心线后要建立模型，参照道路中线绘制行车轨迹线；以轨迹线为基准对行车流量进行编制与排布；最后在车辆上创设相机设施模拟道路运行。我们在对城市道路进行设计时要充分利用这些模拟数据，合理的对城市道路进行规划设计。
5.3道路横断面设计与绘图
随着城市规模的不断扩大和车辆保有量的增加，道路交通量迅猛增长，对于行车道数量需求和道路横断面的设计要求也在不断提高。一般而言，道路横断面的设计包括路面板块布置、机动车道、非机动车道、人行道布置、各板块宽度设计、路基路面结构设计、桥梁断面布置等方面内容，这些都需要根据城市道路等级和使用功能进行设计。BIM技术通过对交通量的预测和交通运行模拟数据进行分析，合理选取道路横断面，选择道路建设构件，对道路建设所使用的构件进行拼接和组建，确定路基路面结构层设计。在有效统计工程量的基础上，合理的设置节点参数，以此保证道路横断面设计的科学性、合理性。在所有数据确定和输入后，就能够输出道路横断面设计图纸。
5.4道路纵断面的设计与绘图
道路纵断面设计程序依照道路原始地貌高程，对现状地面的坐标高程数据进行输入工作，继而借助设计软件构建出完整化的原地面线，然后设计人员依据已经构建的原地面线和相关技术标准完成拉坡和纵断面线绘制工作。由于道路纵断面的拉坡是需要根据工程的总体设计而随时进行调整，所以设计人员要密切关注BIM操作过程中数据变化的状况，根据拟建项目道路纵断面设计要求与规范标准对拉坡线进行灵活的、动态的调整，以保证路线设计纵向断面的合理性。对道路纵断面设计末期是把拉坡线以竖曲线文件进行保存和纵断面施工图的输出工作。
5.5在道路专项设计中的应用
在三维的地形系统建立后，就可以进行道路的平面设计，通过三维环境的观察，可以检查道路平面的合理性，判别与建筑、杆线、树木、河道等控制物之间冲突以及影响程度，也可以通过使用者视角来判断行车的舒适性，鉴别视距等安全性问题。道路的纵断面设计在三维环境下更加便利，可以直观的分别道路填挖的程度，道路与两侧地块衔接的问题。道路横断面采用装配式的设计方法，通过不同的人行道、车行道、分隔带、平侧石模块的精确组合，可以准确表现道路实施过程和实施后的情况。由于道路设计中的地形、平面、纵断面、横断面都是在同一个数据空间中工作，不同子项的调整能够关联性的体现在其他相关内容中，提高设计的紧凑型和直观性。
5.6在道路附属设施设计中的应用
一个完整的城市道路设计不仅仅包括道路本身，还包括桥梁、地下管线、交通设施、路灯、绿化等内容。对于这些附属设施，同样可以建立数字化的模型，与道路主体相关联，形成一个综合的模型，这样的优点是将原本分散在不同文件中的各子项精确的整合到一个文件中，让设计人员可以全局的把握整个设计项目，非常有利于提高设计水平，减少错漏。
结论
综上所述，制约现阶段BIM在城市道路设计中应用的原因可能是相关人员的意识不够、本身应用程度过低、相关管理制度不够完善和操作人员的水平低等。基于此，笔者针对具体情况提出几点改进措施，从对相关人员进行培训、进行广泛的信息化管理、建立健全相关制度和提高操作人员的学习积极性等几个角度着手提高BIM在城市道路设计中应用的程度。
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论文作者:王铭
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：道路论文; 技术论文; 城市道路论文; 纵断面论文; 模型论文; 项目论文; 中心线论文; 《基层建设》2019年第1期论文;