BIM+VR技术在道路设计中的实现方法及应用
bim技术在道路工程中的应用
bim技术在道路工程中的应用
BIM技术（Building Information Modeling）在道路工程中的应用十分广泛，它可以在道路工程的规划、设计、施工和运营阶段发挥重要作用。
首先，在道路工程规划阶段，BIM可以帮助工程师和规划者创建数字化的道路模型，通过模拟不同方案，评估交通流量、道路设计、土地利用等因素，从而优化道路布局和设计。
其次，在道路工程设计阶段，BIM可以实现道路设计的三维建模，包括道路几何设计、排水设计、路基设计等，同时可以与其他相关专业的建模数据进行集成，如桥梁、隧道等，从而协调各专业设计，减少冲突和误差。
在施工阶段，BIM可以帮助施工团队进行施工过程的规划和协调，通过4D建模技术实现施工进度的可视化，优化施工顺序，避免工序冲突，提高施工效率。
同时，BIM还可以进行碰撞检测，发现潜在的施工冲突，并及时进行调整。
最后，在道路工程的运营和维护阶段，BIM可以作为道路基础
设施管理的工具，实现道路设施的信息化管理，包括道路维护记录、设施检修、更新换代等，为道路的长期运营提供支持。
总的来说，BIM技术在道路工程中的应用可以帮助提高工程设
计的精度和效率，减少施工过程中的问题和风险，同时为道路的长
期运营和维护提供数据支持，有助于提升道路工程的整体质量和可
持续发展能力。
bim在道路工程中应用流程
bim在道路工程中应用流程BIM在道路工程中应用流程一、引言随着信息技术的不断发展，建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）在道路工程中的应用越来越广泛。
BIM技术通过集成各种信息，实现了设计、施工和运营各个阶段的数据共享和协同工作，提高了道路工程的效率和质量。
本文将以BIM在道路工程中的应用流程为主题，介绍BIM在道路工程中的各个阶段的具体应用。
二、前期规划阶段在道路工程的前期规划阶段，BIM可以通过建筑信息模型的方式对道路工程进行可视化分析和评估。
首先，利用BIM技术可以对道路的几何形状进行模拟，并结合地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）数据，分析道路的地理环境和地貌特征。
其次，BIM还可以模拟道路工程的交通流量，评估道路的通行能力和交通拥堵情况。
最后，BIM还可以进行道路工程的经济评估，对工程造价进行估算和优化。
三、设计阶段在道路工程的设计阶段，BIM可以实现道路的三维建模和碰撞检测。
首先，设计人员可以利用BIM软件对道路进行三维建模，包括道路的线型、几何形状和横断面等信息。
其次，利用BIM软件可以对道路工程的各个组成部分进行碰撞检测，避免在施工过程中出现构件之间的冲突。
此外，BIM还可以进行可视化分析，模拟不同设计方案的效果，帮助设计人员做出更好的决策。
四、施工阶段在道路工程的施工阶段，BIM可以实现施工过程的协调和管理。
首先，利用BIM技术可以生成道路工程的施工计划和进度表，实现施工过程的优化和调度。
其次，BIM还可以实现施工现场的可视化管理，包括施工进度的监控、材料的管理和机械设备的调度等。
此外，BIM还可以进行施工过程的协调和协作，提高施工效率和质量。
五、运营阶段在道路工程的运营阶段，BIM可以实现道路设施的维护和管理。
首先，利用BIM技术可以对道路设施进行智能化管理，包括道路照明、交通信号和监控设备等。
BIM技术在城市道路管线综合设计的应用
BIM技术在城市道路管线综合设计的应用随着城市化进程的加快，城市道路管线的设计和维护工作变得越来越复杂和繁重。
为了提高城市道路管线的设计质量和施工效率，BIM（建筑信息模型）技术应运而生，并被广泛应用于城市道路管线的综合设计中。
BIM技术是一种将建筑和工程项目的全生命周期信息集成到一个统一的模型中的技术，通过建立数字化模型，可以对工程项目实施全过程进行可视化、协同和优化管理。
在城市道路管线综合设计中，BIM技术可以应用于以下几个方面：1. 设计阶段：BIM技术可以将城市道路管线的设计图纸和模型集成到一个统一的平台中，实现多学科的协同设计。
设计人员可以通过BIM软件对道路管线进行详细的模拟和分析，可以预测管线的运行状况，及时发现并解决潜在的问题，提高设计的准确性和效率。
2. 施工阶段：BIM技术可以实现设计与施工之间的无缝衔接，提高项目的建设质量和效率。
施工人员可以通过BIM模型对管线施工过程进行模拟和优化，可以在施工前进行工序的顺序和进度的优化，避免施工过程中出现的冲突和偏差，提高施工效率和安全性。
3. 运维阶段：BIM技术可以实现城市道路管线的全生命周期管理，可通过建立BIM模型来记录和管理道路管线的相关信息，包括设计、施工、材料、配件、维护等。
运维人员可以通过BIM模型快速了解管线的结构和状况，及时进行维修和更新，提高管线的运行效率和可靠性。
BIM技术的应用可以大大提高城市道路管线综合设计的质量和效率。
通过BIM技术，设计人员可以在设计阶段进行模拟和分析，施工人员可以在施工阶段进行优化和管理，运维人员可以在运维阶段进行维护和更新。
BIM技术能够有效地提高城市道路管线的运行效率和可靠性，减少漏洞和错误，为城市的发展提供更好的基础设施支持。
BIM技术在交通工程建设项目的应用与实践
BIM技术在交通工程建设项目的应用与实践交通工程建设项目作为基础设施建设的重要组成部分，对于社会经济的发展和人们的生活有着至关重要的影响。
随着科技的不断进步，BIM 技术（Building Information Modeling，建筑信息模型）在交通工程领域的应用逐渐成为了一种趋势。
BIM 技术通过数字化的方式，为交通工程项目的规划、设计、施工和运维提供了全新的解决方案，有效地提高了项目的质量、效率和可持续性。
一、BIM 技术在交通工程规划阶段的应用在交通工程的规划阶段，BIM 技术可以帮助决策者更好地理解项目的需求和可行性。
通过建立地理信息系统（GIS）与BIM 模型的集成，能够直观地展示项目所在区域的地形、地貌、土地利用等情况，为线路的选择和站点的布局提供有力的支持。
例如，在规划一条高速公路时，可以利用 BIM 技术分析不同线路方案对周边环境的影响，包括对生态保护区、居民区、农田等的占用情况，从而选择最优的线路方案。
此外，BIM 技术还可以对交通流量进行模拟和预测。
通过输入相关的数据，如人口分布、经济发展状况、现有交通设施的使用情况等，BIM 模型可以预测未来一段时间内的交通流量变化，为道路的宽度、车道数量、交叉口设计等提供依据，避免出现道路拥堵或资源浪费的情况。
二、BIM 技术在交通工程设计阶段的应用在设计阶段，BIM 技术为交通工程的精细化设计提供了可能。
传统的设计方法往往依赖于二维图纸，容易出现信息不准确、沟通不畅等问题。
而BIM 技术则可以创建三维的设计模型，将道路、桥梁、隧道、排水系统等各个部分整合在一起，实现多专业的协同设计。
设计师可以在模型中直观地看到各个构件之间的关系，及时发现并解决冲突和错误，提高设计的质量和效率。
以桥梁设计为例，利用BIM 技术可以精确地构建桥梁的结构模型，包括桥墩、桥台、箱梁等。
同时，可以对桥梁的受力情况进行分析和模拟，优化结构设计，确保桥梁的安全性和稳定性。
公路工程bim技术方案
公路工程bim技术方案随着社会发展和科技进步，BIM技术作为一种新的工程建模和管理手段，正在逐渐被广泛应用于公路工程建设中。
通过BIM技术，可以实现对公路工程全生命周期的数字化管理和建模，从而提高工程质量、减少成本，加快工程进度，为公路工程建设带来全新的管理模式和技术支持。
本文将介绍BIM技术在公路工程中的应用，分析BIM技术在公路工程中的优势和挑战，并提出一种适合公路工程的BIM技术方案。
一、BIM技术在公路工程中的应用1.设计阶段在公路工程的设计阶段，BIM技术可以利用三维模型对道路和桥梁进行几何和工程分析，从而优化设计方案。
通过BIM技术，可以对不同设计方案进行比较和评估，找出最优化的设计方案，提高设计的效率和质量。
2.施工阶段在公路工程的施工阶段，BIM技术可以实现施工方案的动态模拟和优化。
通过BIM技术，可以对施工过程进行模拟，发现潜在的施工风险和问题，并提前进行调整和优化，减少施工过程中的变更和调整，从而提高施工的效率和质量。
3.运营阶段在公路工程的运营阶段，BIM技术可以实现运营管理的数字化。
通过BIM技术，可以建立公路工程的数字孪生模型，实时监测公路的运营状态，及时发现运营问题并进行处理，从而提高公路的运营效率和安全性。
二、BIM技术在公路工程中的优势和挑战1.优势(1)全生命周期管理：BIM技术可以实现公路工程从设计到运营全生命周期的数字化管理，提高工程管理的效率和质量。
(2)多方协同：BIM技术可以实现不同专业和不同单位之间的协同工作，提高工程设计和施工过程的协同效率。
(3)智能化分析：BIM技术可以利用模型数据进行智能化分析，发现工程问题并进行优化，提高工程设计和施工的精准性和效率。
2.挑战(1)标准规范：目前BIM技术在公路工程中的应用标准和规范尚不健全，使得BIM技术的应用存在一定的不确定性和风险。
(2)技术人才：BIM技术需要具备一定的专业技术人才支持，目前BIM技术人才储备偏少，需要加大培训和引进力度。
BIM技术在市政道路设计中的应用及难点分析
BIM技术在市政道路设计中的应用及难点分析随着城市化进程的不断加快，市政道路的建设和改造是城市发展的重要组成部分。
而BIM技术作为当前建筑行业的热门技术，也逐渐被引入到市政道路设计中，为设计与施工过程带来了许多改变。
本文将对BIM技术在市政道路设计中的应用及难点进行深入分析。
1.设计阶段BIM技术在市政道路设计的应用首先体现在设计阶段。
传统的设计方式主要依靠二维图纸进行设计，难以直观地展现设计方案的效果。
而BIM技术可以利用三维模型来还原道路设计方案，可以实现道路的立体化设计。
设计师不仅可以在电脑中对道路进行全方位的观察和调整，还可以直观地展现给业主和相关部门，方便他们对设计方案进行审查和调整。
BIM技术还可以通过参数化设计，快速生成多种设计方案，帮助设计师更快地找到最优化的设计方案。
2.协同设计市政道路设计涉及到许多不同的专业，如道路工程、排水工程、绿化工程等。
传统的设计方式难以实现多专业之间的协同设计，容易导致设计方案之间的矛盾和冲突。
而BIM技术可以将各个专业的设计模型进行集成，实现多专业之间的协同设计。
设计师可以通过BIM软件对各个专业的设计进行集成和协调，及时发现并解决设计中的冲突，确保设计方案的一致性和完整性。
3.施工管理BIM技术在市政道路设计中的应用还体现在施工管理阶段。
传统的施工管理主要依靠施工图纸和施工规范来进行，难以全面了解施工的实际情况。
而BIM技术可以将设计模型和施工模型进行关联，实现从设计到施工的信息连续性。
施工人员可以直接在BIM模型上进行施工计划和进度的管理,可以通过BIM模型,直观的了解整个工程施工的进度和情况,以及对未来的施工进度进行预测, 在现场建设时能更加具体、迅速的做出决策,达到缩短工程周期,降低工程成本的目的。
以上便是BIM技术在市政道路设计中的应用。
由于其诸多优点，BIM技术已经成为了不可或缺的设计工具，为市政道路设计提供了更加高效和全面的解决方案。
bim道路工程施工
BIM技术在道路工程施工中的应用随着我国城市化进程的不断推进，道路工程作为城市基础设施的重要组成部分，其建设规模和复杂程度逐年增加。
传统的道路工程施工管理方式已难以满足现代工程的需求，而BIM（建筑信息模型）技术的出现，为道路工程施工带来了革命性的变革。
本文将从BIM技术在道路工程施工中的应用出发，探讨其在提高工程质量、降低成本、缩短工期等方面的优势。
一、BIM技术在道路工程设计阶段的应用在道路工程设计阶段，BIM技术可以帮助设计人员构建三维模型，实现对道路工程结构、地形地貌、管线布设等方面的直观展示。
通过BIM模型，设计人员可以及时发现并解决设计中的冲突和问题，提高设计质量。
同时，BIM技术还可以实现对道路工程的可视化分析，如交通流量分析、环境影响评估等，为决策者提供科学依据。
二、BIM技术在道路工程施工准备阶段的应用在道路工程施工准备阶段，BIM技术可以帮助施工方进行施工方案的制定和施工资源的配置。
通过BIM模型，施工方可以详细了解道路工程的结构、工艺和施工要求，从而制定出合理、高效的施工方案。
此外，BIM技术还可以辅助施工方进行施工模拟，预测施工过程中可能出现的问题，提前做好应对措施。
三、BIM技术在道路工程施工过程中的应用在道路工程施工过程中，BIM技术具有显著的优势。
首先，BIM技术可以实现对施工现场的实时监控，确保施工进度和质量的符合设计要求。
通过BIM模型，施工方可以直观地了解工程各部位的施工情况，及时调整施工策略。
其次，BIM技术可以帮助施工方进行成本控制。
通过BIM模型，施工方可以精确地计算工程量，从而实现对成本的精准控制。
最后，BIM技术可以提高施工现场的安全管理水平。
通过BIM模型，施工方可以发现潜在的安全隐患，提前采取措施，确保施工现场的安全。
四、BIM技术在道路工程验收和运维阶段的应用于道路工程验收阶段，BIM技术可以提供详细的工程数据，协助验收人员快速准确地进行工程验收。
基于BIM技术的市政道路工程设计与施工管理
基于BIM技术的市政道路工程设计与施工管理市政道路工程是城市基础设施建设中不可或缺的一项重要工作，它对于城市的发展和居民的生活至关重要。
随着科技的不断进步和数字化时代的来临，BIM技术（Building Information Modeling）的应用成为了现代市政道路工程设计与施工管理的新趋势。
本文将探讨基于BIM技术的市政道路工程设计与施工管理，在此基础上分享经验和方法，以期提高工程质量和效率。
一、BIM技术在市政道路工程设计中的应用市政道路工程设计通常需要考虑多个因素，如地形、交通流量、排水系统等。
BIM技术通过数字化建模，可以集成多个专业领域的信息，实现数据的共享与协同，从而提高设计效率、减少错误和冲突。
在市政道路工程设计中，BIM技术的应用主要体现在以下几个方面：1.地形建模：利用BIM技术可以快速获取道路周边地形数据，并进行数字化建模。
这些模型可以帮助设计人员更好地理解地势变化，为道路设计提供准确的参考。
2.交通模拟：通过将实时的交通数据融入BIM模型中，可以模拟不同交通流量下的道路行驶情况，为设计人员提供可靠的交通预测。
这有助于优化道路布局和提高道路通行能力。
3.排水系统设计：市政道路工程中的排水系统设计也可以借助BIM 技术进行模拟和优化。
BIM模型可以提供详细的地势和管线信息，帮助设计人员确定最佳的排水方案，并检查排水管线的布置是否合理。
4.冲突检测：BIM技术可以通过模型间的碰撞检测功能，提前发现设计中的错误和冲突，从而避免施工过程中的问题。
这可以节省时间和资源，并提高工程质量。
二、BIM技术在市政道路工程施工管理中的应用BIM技术在施工管理中的应用可以帮助监理人员和施工团队更好地协同工作，并提高工程管理的精度和效率。
以下是BIM技术在市政道路工程施工管理中的应用方法：1.施工进度管理：通过将施工计划与BIM模型进行集成，可以实时监控施工的进度和完成情况。
这样可以及时调整施工计划，保证工程按时完成。
BIM 技术在市政道路设计中的应用分析
BIM 技术在市政道路设计中的应用分析1. 三维建模BIM 技术可以帮助工程师和设计师实现对市政道路的三维建模。
通过BIM 软件，设计师可以模拟出道路的实际情况，包括道路的宽窄、坡度、曲线、路标、路灯等。
这样的三维模型不仅可以提供更直观的视觉效果，还可以帮助设计师从全方位角度考虑道路设计的合理性和实用性。
2. 协同设计BIM 技术可以实现多个设计人员在同一平台上进行协同设计。
在市政道路设计中，通常会涉及到道路规划、交通工程、给排水设计等多个专业领域的设计工作，传统的设计方式容易导致各个专业之间信息不对称，协同配合不足。
而BIM 技术可以将各专业的设计模型整合在一起，实现协同设计，从而提高设计效率和质量。
3. 数据管理BIM 技术可以帮助设计师更好地管理设计过程中产生的大量数据。
在市政道路设计中，设计师需要考虑诸如地理信息数据、交通流量数据、建筑材料数据等多种数据，并对这些数据进行整合、分析和应用。
BIM 技术能够将这些数据整合到设计模型中，实现数据的可视化管理和分析，帮助设计师做出更科学的决策。
1. 提高设计效率BIM 技术可以帮助设计师更快速地完成道路设计工作。
通过BIM 技术的三维建模功能，设计师可以直观地看到道路设计的效果，避免了传统二维设计带来的理解困难和设计误差。
BIM 技术的协同设计功能也可以帮助不同专业领域的设计人员更好地协作，提高设计效率。
3. 降低施工成本BIM 技术可以帮助设计师在设计阶段就发现并解决问题，避免了施工过程中的变更和调整，从而降低了施工成本。
通过BIM 技术的协同设计和三维建模功能，设计师可以更准确地估算材料和劳动力的需求，避免了不必要的浪费，降低了施工成本。
三、BIM 技术在市政道路设计中面临的挑战1. 技术成本高BIM 技术的应用需要相关的软件和硬件设备支持，这些设备和软件的成本较高，对于一些小型设计单位而言可能难以承受。
BIM 技术的学习成本也比较高，设计人员需要接受相关的培训才能熟练运用BIM 技术进行设计工作。
bim技术在市政道路与桥梁设计中的应用
bim技术在市政道路与桥梁设计中的应用一、引言BIM技术是一种数字化建造的方法，它可以将设计、施工和运营过程中的信息整合到一个模型中。
在市政道路与桥梁设计中，BIM技术可以为工程师和设计师提供更精确、更高效、更可靠的设计。
二、BIM技术在市政道路设计中的应用1. 地形分析BIM技术可以利用三维模型来分析地形，并生成数字高程模型。
这些数字高程模型可以用于确定地形特征，例如坡度和水流方向。
通过使用这些数据，工程师可以更好地规划道路路径和排水系统。
2. 道路设计使用BIM技术进行道路设计可以使工程师更加准确地预测交通流量，并确定车道宽度和转弯半径等参数。
此外，BIM技术还可以帮助工程师制定施工计划，并在施工过程中监测进度。
3. 可视化效果BIM技术可以生成逼真的三维模型，使人们能够直观地了解道路的布局和特征。
这种可视化效果不仅有助于公众理解项目，还可以为决策者提供更好的决策依据。
4. 环境影响评估BIM技术可以用于评估道路建设对周围环境的影响，包括噪音、空气质量和水资源。
通过使用BIM技术，工程师可以更好地了解道路建设的潜在影响，并采取相应的措施来降低负面影响。
三、BIM技术在桥梁设计中的应用1. 结构分析BIM技术可以用于桥梁结构分析，以确定最佳结构方案。
它可以模拟桥梁的受力情况，并预测在不同条件下的结构行为。
这种分析有助于工程师确定最优设计方案，并提高桥梁的安全性和可靠性。
2. 施工计划使用BIM技术进行桥梁设计还可以帮助工程师制定施工计划。
通过模拟施工过程，工程师可以确定最优施工序列，并规划材料和人员调度。
这种计划有助于提高施工效率并减少成本。
3. 可视化效果BIM技术可以生成逼真的三维模型，使人们能够直观地了解桥梁的布局和特征。
这种可视化效果不仅有助于公众理解项目，还可以为决策者提供更好的决策依据。
4. 维护和运营BIM技术可以用于桥梁维护和运营。
通过建立数字模型，工程师可以实时监测桥梁的状态，并进行必要的维护。
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第35卷 第4期2019年8月 公 路 交 通 技 术Technology of Highway and TransportVol.35 No.4 Aug.2019DOI:10.13607/ki.gljt.2019.04.002收稿日期:2019-03-26作者简介:漆 亮(1981 ),男,四川省资阳市人,本科,高工,主要从事道桥设计㊁BIM 设计㊁计算机技术工作㊂E-mail:656295031@㊂BIM+VR 技术在道路设计中的实现方法及应用漆 亮,邹 云(招商局重庆交通科研设计院有限公司,重庆 400067)摘 要:随着我国经济的快速发展,公路交通建设由传统的二维平面逐渐向更复杂更具创新性的三维立体化㊁多专业化融合方向转型,这给传统的道路设计方法带来严峻的挑战㊂为此,将建筑信息模型(BIM )与虚拟现实(VR )技术引入道路工程设计中,分析了其技术特点和优势,阐述了运用BIM+VR 技术进行道路平㊁纵㊁横协同设计,以及对地形㊁道路整体三维建模及成果可视化展示的实现方法,并应用自主开发的交互式道路VR 仿真平台,在重庆市陈家阁立交和春华立交市政设计项目中进行了实践,验证了该方法的优越性和高效性㊂关键词:道路设计;BIM+VR ;三维仿真平台;Civil 3D ;LandXML ;可视化技术文章编号:1009-6477(2019)04-0008-06 中图分类号:U412.3 文献标识码:AImplementation Method and Application of BIM +VRTechnology in Road DesignQI Liang,ZOU Yun(China Merchants Chongqing Communications Technology Research and DesignInstitute Co.,Ltd.,Chongqing 400067,China)Abstract :With the rapid development of China 's economy,construction of road traffic has gradually shifted from the traditional two-dimensional plane to the more complex and innovative three-dimensional,multi-disciplinary integration,which makes the traditional road design method face severe challenges.This paper introduces how to use Building Information Model (BIM)and Virtual Reality (VR)technology in road engineering design,analyzes its technical characteristics and advantages,and expounds the use of BIM+VR technology for flat,longitudinal and horizontal 3D collaborative design of road and the realizationof the road's overall three dimensional modeling and visualization of results.Self -developed interactive road VR simulation platform were appliedin the Chongqing Chenjiage Interchange and Chunhua Interchange municipal design project.The method is verified to be superior and efficient.Keywords :road design;Building Information Modeling (BIM)+Virtual Reality (VR);3D simulation platform;Civil 3D;LandXML;visualization technology 道路属于带状工程,二维的设计图纸通常用平面㊁横断面㊁纵断面3类图纸进行表达,难以直观地呈现出完整的三维设计效果,图文公司制作的效果图虽然美观,但却无法全面地展现全路段的设计要点[1]㊂二维道路设计模式为 顺序式”工作流程,按平㊁纵㊁横等设计依次进行,各阶段为单向的次序关系,各阶段的设计成果不便于联动修改㊂设计方案的安全性评价主要以设计指标与规范指标的对比为主,利用文字和表格进行表述,内容丰富,但表达方式单一㊁不够直观,对于线形复杂的路段,难以结合人㊁车和环境等实地因素对道路安全情况进行综合评价㊂近年来,以建筑信息模型(BIM)[2-6]㊁虚拟现实(VR)[7-8]等为代表的新技术迅速发展,其中BIM 技术被业内人士看作是继CAD 普及应用后,工程技术领域又一次技术革新[9]㊂本文分析了BIM 和VR 的技术特点及其在道路设计中的优势,重点阐述了运用BIM+VR技术进行道路工程各阶段设计和成果可视化展示的实现方法,并开发了相应的交互式道路VR演示平台,在实际工程项目中进行了应用,有效解决了传统二维道路设计中存在的方案可视化问题㊂1 BIM+VR技术建筑信息模型BIM(Building Information Modeling)技术由Autodesk公司在2002年率先提出,目前已经在全球范围内得到了广泛的认可㊂BIM的核心是利用数字化技术建立虚拟的建筑工程三维模型,这个模型具有完整的㊁与实际情况一致的建筑工程信息库,包含描述建筑物构件的几何信息㊁专业属性及状态信息,以及必要的㊁一定数量的非几何信息㊂BIM技术具有模拟仿真性㊁直观可视性和协同一致性等先进特性[10-11],在道路工程设计的数字地面模型建立㊁道路建模㊁纵断面设计和平㊁纵组合视觉分析等方面的应用中优势突出,逐渐成为工程设计领域的主流发展趋势[12]㊂虚拟现实VR(Virtuil Reality)技术是一种多源信息融合㊁交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真技术[13],通过电子设备和人的视觉㊁听觉㊁触觉等通道,实现虚拟环境,是一种高级的人机交互模式,具有强烈的沉浸感㊁交互性和思想性[14]㊂采用虚拟现实技术进行城市㊁交通规划可实现传统二维设计难以达到的形象直观的视觉感受[15-16]㊂目前, VR在建筑工程方案设计㊁项目展示㊁安全培训等方面得到了广泛的应用[17]㊂BIM的核心在于模型构建㊁可视化和构件信息库,VR强调模拟交互与沉浸式体验,BIM可以为VR提供场景资源和信息库数据,VR则为BIM的展示和应用提供沉浸式的交互平台,从而实现BIM+ VR的技术融合㊂白雪海[18]对BIM的教学实践进行了总结,认为VR结合BIM能够让设计实现 从界面到空间”㊁提升BIM的应用效果并加速推广㊂钟炜等[19]结合BIM+VR技术构建了道路交互式设计协同平台,通过实际案例分析,论证了BIM+VR协同平台相对于传统二维设计具有显著的高效性和科学性㊂本文应用自主开发的三维平台,将BIM+VR 技术应用于道路设计中,利用Civil3D等BIM设计软件根据地形数据和道路设计信息建立了地形TIN 模型和路线平㊁纵㊁横三维线框模型,并将TIN模型与地貌影像进行匹配,完成地形三维建模,解析道路㊁沿线构筑物及附属设施的BIM信息,基于虚拟现实引擎技术实现BIM模型和各构件的具象性效果,使道路BIM模型与VR沉浸体验完美融合㊂BIM和VR视角下的道路模型分别如图1和图2所示㊂图1 BIM模型视角Fig.1 BIM modelperspective图2 VR视角(模拟驾驶)Fig.2 VR perspective(simulated driving)2 BIM+VR道路设计的实现方法与二维道路设计的 顺序式”流程不同,基于BIM技术的道路设计理念以 模型”为核心,整个设计过程围绕建立完整的道路三维信息模型进行㊂传统二维道路设计流程如图3所示㊂设计过程中,根据地形数据和设计信息建立道路三维模型,包含三维地形模型,平㊁纵㊁横路线信息,路面㊁桥㊁隧㊁涵㊁挡墙等构筑物以及道路附属设施,如图4所示㊂VR技术的融入,显著提升了场景模型的可视化交互效果,通过全景沉浸式交互体验,让参与者产生身临其境的感觉㊂2.1 地形建模通常而言,道路设计都是在三维数字地形数据的基础上开展设计工作,即由场地三维离散点坐标生成TIN模型,同时借助Autodesk Civil3D等道路BIM设计平台的曲面建模能力构建三维数字地形模型㊂道路BIM模型需要建立与周边地形地貌一致9 第4期 漆 亮,等:BIM+VR技术在道路设计中的实现方法及应用图3 传统二维道路设计流程Fig.3 Road design process of traditional2D图4 BIM+VR 道路设计流程Fig.4 Road design process of BIM+VR的三维仿真地形,因此需要利用GIS (GeographicInformation System)地理信息处理软件将BIM 设计平台构建的三维数字地形模型与场地的高分辨率遥感或者航摄地貌影像进行匹配,如图5所示㊂(c)网格构建 (b)照明渲染 (a)贴图渲染 图5 地形构建过程Fig.5 Construction process of terrain利用GIS 软件将BIM 平台的曲面地形模型与高分辨率地貌影像进行匹配时,存在语义和几何转换2个问题,语义转换属于数据标准化问题,可通过工业基础类IFC (Industry Foundation Classes )与CityGML 两类标准的集成解决[20]㊂根据工程应用的常见情况,此处主要对几何转换进行说明㊂以Civil 3D 道路BIM 设计平台为例,该平台以场地大比例尺地形数据为基础,通过地形曲面建模,线路的平㊁纵㊁横设计完成道路三维模型,并输出LandXML 格式的数据文件㊂LandXML 文件以平㊁纵㊁横几何要素表达道路实体模型,其中横断面的位置以sta 属性字段中的道路桩号进行标识㊂因此,需要对道路模型进行几何坐标转换,使模型坐标与地貌影像的大地坐标一致,并且保证道路模型与最终地形的坐标系相同㊂在LandXML 文件中,路线要素中记录了各直线路段的起㊁终点坐标,并且其对应的坐标系与初始地形数据坐标系相同㊂据此,在进行地形仿真建模几何转换时,参照BIM 平台设计文件中道路平面直线的位置坐标与相应的地貌影像坐标进行配准,能够获得较高精度的地形仿真模型,同时保证道路设计模型与仿真地形的坐标系一致㊂2.2 道路设计模型基于BIM+VR 的道路设计方法采用面向对象的理念,道路设计中的地形曲面㊁平面㊁纵断面㊁横断面㊁构筑物及附属设施等设计对象间存在关联关系,设计人员可以通过各断面视口实时了解道路线形的三维空间状态,获得道路最优的平㊁纵㊁横三维路线设计方案,全对象的协同设计能实时检验构筑物及附属设施设计指标运用的合理性,如图6所示㊂图6 道路设计对象的关联关系Fig.6 Relationship of road design objects平面设计依据道路设计规范中的各项指标要求对道路中心线的直线长度㊁半径,缓和曲线长度等要素进行优化㊂纵断面设计的核心是纵向坡度的控制,首先在软件中构建出完整的三维数字地面线,设计人员在地面线的基础上进行拉坡线的实时绘制和调整,保证纵断面设计满足规范要求㊂道路作为带状工程,其横断面设计尤为重要,路基路面结构层设计㊁宽度设计㊁车道及人行道布设等都要依据规范和需求进行合理设计,Civil 3D 等BIM 设计软件都提01公 路 交 通 技 术 第35卷 供了相应的设计对象,并且支持对象的全参数化控制,设计对象间的关联关系使得设计能够通过参数在各对象间智能传递㊂BIM技术在该部分建模时将根据地形曲面㊁三维道路中心线㊁横断面装配数据进行创建㊂采用研发的工具自动生成匹配的行车轨迹坐标组,并以行车轨迹线为基准对车流量进行编排,以及建立相关车辆相机视角㊂BIM+VR道路设计在构筑物及附属设施设计中引入了装配和部件解决方案,装配是指桥涵㊁隧道㊁挡墙等构筑物及复杂附属设施的主体部分可由桩号㊁插入点㊁基准线或各种几何参数确定,部件是指组成装配的基本构成部件和一般性道路附属设施,如护栏㊁挡墙㊁边坡㊁标牌等㊂运用装配和部件技术构建的三维道路模型,其组成构件包含了完整的属性信息,可以在项目建设其他阶段的信息系统中进行数字化管理,极大地提高了道路设计的数字化和信息化水平[9]㊂2.3 道路BIM+VR模型构建与应用BIM+VR道路设计平台在三维信息模型的构建和场景可视化方面,利用快速自动构网㊁UV优化坐标系生成技术㊁图像及模型的层级优化技术对已有BIM道路设计软件的模型数据进行重构并转化为三维实体㊂依托实时渲染技术及光影追踪系统,可根据道路场景中不同的用途和目的形成不同的场景模型,同时利用全局光照实时运算场景光源,提高光源的采样率和渲染计算质量,快速提升场景的真实感㊂生成三维道路数字模型后,会根据模型BIM属性信息智能化赋予道路行车线㊁车流和绿化植被,也可以根据需要进行手动调整,通过应用PBR物理级材质,用户可以根据需要对场景地貌或者道路的材质进行替换,查看不同材质带来的仿真效果㊂考虑到特殊天气对道路安全情况和驾驶体验的影响,通过大气粒子模拟系统模拟了各种气象条件,用户可以体验不同天气带来的视距影响,从而对道路设计及安全情况作出评价㊂利用VR技术,结合仿真的地形模拟与气象模拟,可对道路三维模型进行全景沉浸式交互查看,使参与者有一种身临其境的感觉㊂使用内置驱动适配VR硬件,实现VR漫游和模拟驾驶功能,通常有3种模式:行人㊁汽车驾驶者㊁空中飞行模式㊂行人模式中,参与者可在场景中自由行走,以第一人称视角任意观看,从而对道路方案进行沉浸式审查,真正地从行人角度感受设计成果,对建筑体量也有更直观认识;驾驶模式中,利用驾驶模拟设备,在三维设计场景中进行虚拟驾驶,在VR设备(如HTCVIVEPRO)的帮助下,用户在虚拟车内自由操作,全方位任意观看,如图7(a)所示,对道路方案进行不同时速下的沉浸式体验,直观地感受视距㊁弯道㊁盲区和天气情况的影响;VR飞行模式中,通过在场景模型的指定位置创设相机视角,支持交互操作对其进行自由移动,实现全场景的VR漫游,如图7(b)所示,让用户从全局上把握方案的整体设计㊂另外,平台内置的截屏及录屏功能可进行实时场景照片㊁视频的采集和存储,能记录并供后续评价分析,且可实现移动端三维交互式查看㊂(a)鸟瞰场景(b)VR漫游图7 场景鸟瞰与VR漫游Fig.7 Scenery aerial view and virtual reality roaming 3 应用与评价本文将BIM+VR技术引入道路设计中,采用BIM设计平台Autodesk Civil3D等对基础道路信息进行设计与建模,利用GIS软件结合高清遥感或航摄地貌影像建立仿真地形曲面模型㊂模型由专业道路BIM设计软件完成之后,通过自主开发的 基于实时渲染引擎的道路VR仿真平台”整合道路整体三维信息模型与GIS信息,自动完成平台对接㊂利用该设计方法在重庆陈家阁立交和春华立交市政设计项目中进行了应用,方案研究效率明显提升,成果更能直观地体现设计要点,整体效果更为美观,自主开发的VR仿真平台对项目设计方案的各种设计细11 第4期 漆 亮,等:BIM+VR技术在道路设计中的实现方法及应用节进行了准确㊁逼真的展示,汇报质量也同步提升,得到了设计人员㊁评审专家和业主的一致好评,有效地验证了BIM+VR 技术在道路设计中的高效性和优越性㊂利用VR 仿真平台展示陈家阁立交项目方案的部分场景图片如图8所示㊂(a)天气模拟场景(b)PBR 物理材质图8 陈家阁立交方案场景展示Fig.8 Scheme display of Chenjiage interchange基于BIM+VR 技术的道路设计方法在工作流程和成果交付方式㊁三维协同设计㊁交互可视化功能及相关软件的组织框架㊁智能化水平㊁工作效率等方面相对于传统二维设计都有革命性的进步㊂道路设计过程的核心为信息化建模,设计成果为数字化三维模型,实现平㊁纵㊁横三维协同设计,可通过VR 实景模型场景实时检验设计成果㊂相应的道路BIM 设计平台采用面向对象的软件工程思想,引入装配和部件对象理念,并且各对象间具备关联关系,设计变更可通过关联关系进行传递㊂自主研发的VR 道路演示平台发挥GPU 硬件加速和图像引擎渲染能力,模拟物理材质㊁天气及动态光照环境,结合高分辨率地形模型呈现设计方案的虚拟现实场景,具备三维㊁动态㊁仿真㊁美观等特点,能够展现全路段的设计细节及要点,对设计进行真实㊁全面㊁直观的反映㊂VR 漫游㊁沉浸式观看及驾驶模拟使用户能够从全局和细节㊁行人及驾驶员角度㊁第一与第三人称视角全方位审查方案设计,结合人㊁车和环境等因素对道路安全进行综合性评价㊂4摇结束语本文运用BIM+VR 技术进行道路工程设计,对BIM 和VR 的技术特点以及利用BIM+VR 技术进行道路设计的优势进行了细致的分析,阐述了利用道路BIM 设计软件进行道路设计㊁与GIS 软件结合进行地形仿真建模的实现过程,同时应用自主开发的交互式道路VR 仿真平台,通过集成通用三维BIM 模型㊁进行道路全仿真交互演示㊁交互式展现拟真设计成果㊂基于BIM+VR 技术进行道路设计,有效地解决了传统二维设计及普通三维道路设计模式在各阶段协同设计㊁模型一致性㊁方案展示及安全性评价方面存在的问题,显著提高了设计项目的沟通效率㊁方案质量以及信息化水平,该项应用实现了真正意义上的三维正向设计与成果评价功能㊂参考文献References[1] 杨志峰,辜晗光,敖志凡,等.BIM 技术在道路设计中的应用探究[J].北方交通,2017(9):37-39.YANG Zhifeng,GU Hanguang,AO Zhifan.Exploration on application of BIM technology in road design [J ].Northern Communications,2017(9):37-39.[2] 薛梅.一种建筑信息模型与三维数字城市集成方法[J].地理信息世界,2014,21(5):111-117.XUE Mei.An integration method of building information model with 3D digital city[J].Geomatics World,2014,21(5):111-117.[3] 许强强,韩春华,卢玉韬.BIM 技术在桥梁监测中的应用与探索[J].公路,2018(1):232-236.XU Qiangqiang,HAN Chunhua,LU Yutao.Application and exploration of BIM technology in bridge monitoring [J].Highway,2018(1):232-236.[4] 郑江,党涛,方晓明,等.BIM 技术在蓝田灞河大桥施工中的应用[J].施工技术,2017,46(12):126-129.ZHENG Jiang,DANG Tao,FANG Xiaoming.Application of BIM technology during the construction of Lantian Bahe Bridge [J ].Construction Technology,2017,46(12):126-129.[5] 谢松林,王起才,王云天,等.BIM 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