基于bim的工程数字化交付技术研发与实践(公路)发布稿

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1、中交第一公路勘察设计研究院有限公司 2014年12月 郭腾峰 上海中心实地调研上海中心实地调研 一、BIM技术概述 二、BIM设计与交付研发应用实践 三、实现的功能与关键技术 四、对BIM设计与交付技术发展的几点认识 汇报内容 一、BIM技术概述 一、BIM技术概述 是通过创建并利用数字模型对项目进行设计、建造及运营管理的过 程。指通过数字信息仿真模拟工程建筑物所具有的真实信息。 几何形状、空间地理位置描述等视觉信息，非几何信息：建设依据、 材料信息、构件信息、图纸、采购信息等。 BIM通过数字化技术，在计算机中建立一座数字工程实体，一座数字 工程实体则提供了一个完整的、具有逻辑映射关系的工程

2、信息库。 建筑信息模型（BIM） 一、BIM技术概述 BIM在国际上工程行业的发展现状 设计阶段：设计阶段：进行各专业三维设计，共享三维设计模型数据，避免数据重复录入。 能耗分析、绿色建筑分析、日照分析、风环境分析 施工阶段：施工阶段：利用三维设计模型数据，进行虚拟建造 运营阶段：运营阶段：应急救援方案模拟等 3D建模日照分析人流疏散模拟分析 一、BIM技术概述 BIM在国外： Freedom tower（新WTO） 高速公路BIM 美国：2009开始，预算 500 万美元以上的施工项目，要求从设计开始 应用 BIM 技术。 一、BIM技术概述 英国：大型项目逐步使用BIM技术。 BIM在国外

3、： The M25 MotorwayPanama-Canal 沟渠项目 建筑行业 一、BIM技术概述 北欧国家：自2007年起，国家强制要求建筑设计部分使用BIM。在设计招 标将有强制的BIM要求，这些BIM要求将成为项目合同的一部分；需要提交 最终BIM模型。 BIM在国外： 一、BIM技术概述 日本、韩国： 有目标2016年实现全部公共设施项目使用BIM 技术。 BIM在国外： 日本某互通 韩国三星城 一、BIM技术概述 BIM在国内的应用： 工业行业 建筑行业 铁路行业 一、BIM技术概述 设计专业多 需要与准确的空间地理信息关联 具有更为巨大的三维模型（数量） 需要构建项目周围较大范围

4、的地面三维模型等。 工程BIM面临的困难和挑战 挑战：准确空间信息、 大数据量 二、BIM设计与交付技术 研发应用实践 二、BIM设计与交付研发实践 岳潜岳潜山区高速公路数字化集成设计成套技术研究与开发山区高速公路数字化集成设计成套技术研究与开发 湛湛徐公路建设项目数字化徐公路建设项目数字化管理系统开发管理系统开发 杭长杭长客专与杭金衢高速客专与杭金衢高速安全影响评估安全影响评估 广东广乐高速公路花广东广乐高速公路花山北山北互通交通组织分析互通交通组织分析 广东包茂高速数字广东包茂高速数字公路公路平台构建平台构建 二、BIM设计与交付研发实践 2004年启动的省级科研项目； 实现公路平、纵、横

5、与三维模型关联、互动的三维设计技术； 首次建立全线精确三维模型； 首次提出公路三维模型编码规则。 1、岳潜山区高速公路数字化集成设计成套技术研究与开发 三维透视图关联查询三维透视图关联查询 数字公路 二、BIM设计与交付研发实践 文件管理查询文件管理查询三维仿真环境三维仿真环境 1、岳潜山区高速公路数字化集成设计成套技术研究与开发 数字公路 二、BIM设计与交付研发实践 09年验收结题的实际科研项目； 首次实现三维模型与地理信息系统的结合； 实现了可视化的检索、查询、实时浏览、多专业的建设管理功能 首次探索数字化施工技术（与GPS结合）。 2、湛徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究 数字公路

6、 二、BIM设计与交付研发实践 仿真平台和数字仿真平台和数字公路公路 平台关联平台关联技术技术 2、湛徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究 数字公路 二、BIM设计与交付研发实践 该项目研究成果不仅为高速公路建设项目进度、质量和费用等三大管 理任务提供全新的数字化、可视化管理手段和方式，而且通过关键性技术 开发为工程全数字化施工奠定了基础技术支撑。 2、湛徐公路建设项目数字化管理系统与技术研究 数字公路 二、BIM设计与交付研发实践 4、杭长客专与杭金衢高速安全评估 诸暨火车站、浙赣线位制约，并行距离较近段约有3公里。 杭金衢高速K229+900至K233+590段 杭长高铁DK69+160

7、至DK72+830段 安全评价 二、BIM设计与交付研发实践 高铁视角高铁视角 老铁路视角老铁路视角 4、杭长客专与杭金衢高速安全评估 安全评价 三维建模与仿真分析三维建模与仿真分析 二、BIM设计与交付研发实践 三维建模与仿真分析三维建模与仿真分析 4、杭长客专与杭金衢高速安全评估 安全评价 二、BIM设计与交付研发实践 安全评价 二、BIM设计与交付研发实践 安全评价 二、BIM设计与交付研发实践 项目地理位项目地理位 置示意图置示意图 三维仿真模型三维仿真模型 5、广乐高速花山北互通 方案分析 1）三座互通组成的枢纽工程； 2）共有19条可选的路线走向； 3）标志牌合理性如何检验？ 二、

8、BIM设计与交付研发实践 5、广乐高速花山北互通 全三维建模全三维建模 方案分析 二、BIM设计与交付研发实践 三维仿真分析三维仿真分析、标志牌合理、标志牌合理 性分析性分析 5、广乐高速花山北互通 方案分析 二、BIM设计与交付研发实践 5、广乐高速花山北互通 方案分析 二、BIM设计与交付研发实践 5、广乐高速花山北互通 可视化分析、检验大型复杂互通式立交标志标牌方案合理性。 方案分析 二、BIM设计与交付研发实践 6、包茂数字公路平台 数字公路 二、BIM设计与交付研发实践 三级清单功能三级清单功能 6、包茂数字公路平台 数字公路 二、BIM设计与交付研发实践 6、包茂数字公路平台 项目

9、全长120km，支持建设期阶段的施工组织计划、检索、进度与质 量管理等功能。 三、实现的功能与关键技术 三、实现的功能与关键技术 1、基于GIS和设计资料构建数字公路平台系统 依托工程各设计资料成果（区域路网、电子地形图、建设前期文档、施依托工程各设计资料成果（区域路网、电子地形图、建设前期文档、施 工图设计资料等）工图设计资料等）； 基于基于GISGIS环境，采用环境，采用ArcEngineArcEngine二二次开发技术；次开发技术； 三、实现的功能与关键技术 CAD设计文件 道路数据文件 DLG数字地形图 分层提取、格式转换 投影坐标变换 地形图无缝拼接 项目分类 工程实体分类 数据转换

10、程序 属性编辑 地图合并 投影坐标变换 格式转换 施工文件与图纸 按照合同段分册 创建文件目录 增加文件编码DLG裁剪（AOI） 增加桩号索引 湛徐空间数据库 Arc SDE空间数据库引擎 ADO数据库接口 技术突破：结 合建设和运营管理 需要，构建公路工 程数据库编码规则 标准，破解现有建 设、养护、路面、 桥梁管理系统在基 础数据资源方面的 难题，为公路后期 运营、养护管理提 供基础数据资源。 三、实现的功能与关键技术 2、基于CAD技术，开发利用设计成果快速精确建模技术（路、桥、 涵、交通工程等） 技术突破：研发基于设计基础数据的公路三维实体建模 技术，实现利用公路基础设计资料，实现公路

11、地面、路基、 桥涵、互通式立交以及附属构造物等快速精确建模。 三、实现的功能与关键技术 3、精确三维模型建立及大场景实施浏览 三、实现的功能与关键技术 三、实现的功能与关键技术 不同视距下的模型显示不同视距下的模型显示（LOD）大纹理数据准确叠加大纹理数据准确叠加 技术突破：研发快速构网和索引显示技术，独立开发图像和 模型分层优化、场景提取等技术，研发公路全三维虚拟仿真平台 技术，突破海量三维模型和大范围影像等处理应用瓶颈，实现虚 拟道路场景实时调度和浏览。 三、实现的功能与关键技术 从设计成果自动转化数字公路平台 建立拱桥模型界面 初始路基信息模型 （雷城互通）建立涵洞模型 三、实现的功能与

12、关键技术 4、实现道路三维模型、空间地理位置、图档数据信息的三者之间 的映射关联；并研发可视化的项目管理功能（信息浏览与检索、 计划进度、工程量统计检核等） 三、实现的功能与关键技术 对象对象查询查询 （从“图”查“数”）（从“图”查“数”） 通道专项通道专项查询查询 （从“数”查“图”）（从“数”查“图”） 1）统计与查询 方便管理者从结构物直接查询到需要的文件、数据信息等。方便管理者从结构物直接查询到需要的文件、数据信息等。 三、实现的功能与关键技术 1）统计与查询 分类汇总分类汇总 （桥梁、通道、天桥、涵洞（桥梁、通道、天桥、涵洞） 专项专项查询对话框查询对话框 （桥梁）查询结果窗口（桥

13、梁）查询结果窗口 查询结果输出到查询结果输出到Execl 三、实现的功能与关键技术 体积计算界面及原理示意体积计算界面及原理示意 2）数量计算质量校核 与与GPSGPS技术紧密结合，实现了工程量的快速计算和设计点的坐标校核方便技术紧密结合，实现了工程量的快速计算和设计点的坐标校核方便 管理者从结构物直接查询到需要的文件、数据信息等。管理者从结构物直接查询到需要的文件、数据信息等。 三、实现的功能与关键技术 现场测量（现场测量（GPS RTK） 点校核界面及校核成果点校核界面及校核成果 2）数量计算质量校核 三、实现的功能与关键技术 纵断面显示施工进度纵断面显示施工进度 2）数量计算质量校核 三

14、、实现的功能与关键技术 3）施工组织推演（路基） 三、实现的功能与关键技术 3）施工组织推演（隧道） 三、实现的功能与关键技术 桥梁施工进度桥梁施工进度 动态模拟动态模拟 技术突破：提出道路信息模型RIM概念，研发构建数字公路 基础信息平台系统，实现模型与图纸信息、施工进度信息、设计 要素信息等实时关联。 3）施工组织推演 （桥梁） 三、实现的功能与关键技术 4）安全分析与评价 三、实现的功能与关键技术 4）安全分析与评价 技术突破：利用虚拟建造技 术，构建空间视距测算模型，实 现新建、改建道路视距指标的检 验与校核。 空间视距求解示意图 空间视距线框图空间视距渲染图空间视距对比分析图 三、实

15、现的功能与关键技术 5）工程量清单（三级次）自动统计 三、实现的功能与关键技术 5）工程量清单（三级次）自动统计 三、实现的功能与关键技术 6）变更文件快速录入管理 三、实现的功能与关键技术 什么是电子交付？ 什么是基于BIM的电子交付呢？ 三、实现的功能与关键技术 钻孔资料重构技术 7）地质三维重构 三、实现的功能与关键技术 改建 扩建 维修 养护 运营 管理 建设 施工 勘察 设计 规划 研究 主要应用阶段 四、对BIM设计与交付技术 发展的几点认识 三维设计 直接设计三维模型。像机械制造一样，直接做三维模型设计，然后 对模型进行剖切，得到剖面图纸。但是受制于专业差异，有的难以 完全实现的

16、。因为： 土木工程部分结构和实体，是无法使用数学模型来描述的，无法用 有限元等方法来精确描述的。原因是土木工程专业特点，就是把复 杂的数学问题简单化。工程中有部分内容是被简化的。 设计过程的三维化。通过计算机快速运算和处理的能力，在设计过 程中能够实现浏览到工程的实体模型，对着实体模型进行设计和修 改。 1、BIM对工程设计阶段到底意味着什么？ 基于BIM模型对工程进行分析与评价。 直接提交基于BIM的数字化成果（或系统）。 数字化数字化交付交付= = = = BIM交付交付 当下谈数字化，已不能只是电子化的图纸和文档及管理了； 必然应该是和工程设计阶段BIM模型开始； 必然应该从专业的三维设计软件入手。 1、BIM对工程设计阶段到底要实现什么？ 以“上海中心”BIM的实地调研为例： 建设单位与一家软件厂商有战略合作； 施工企业做了部分性的三维建模、模拟工序、指导施工的一些尝试； 于是，”上海中心”被作为国内首个示范性工程案例再作为宣传。 1）BI