BIM技术在城市道路与管道协同规划设计中的应用

BIM(建筑信息模型)是最新的工程信息化技术，综合了项目所有的几何信息、功能要求和构件性能，将一个项目整个生命周期内的所有信息整合到一个单独的模型中，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。建筑信息模型是数字技术在建筑工程中的直接应用，同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法。这种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。

BIM概念涉及的领域比较广，包含建筑物从规划设计、施工到运营管理整个生命周期，每个领域都有与之相关的BIM软件。最近几年，BIM在中国的概念逐步深入人心，同时，国家对建筑信息化要求日益加强。BIM技术有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特征，建立以BIM应用为载体的项目管理信息化，可以提升项目生产效率，提高质量，缩短工期，降低建造成本。

1、市政规划中B lM应用现状

BIM技术首先应用于建筑领域，现在已经扩充到几乎所有领域：建筑设计、机械制造、工程施工等。B IM技术最终应用于市政设计领域也将是大势所趋，城市道路与管网规划是其中的重要应用。由于当前技术的应用尚不成熟，道路、管道等市政专业经常由相关部门各行其道，沟通不畅，在实际中造成道路经常被开挖，管线经常被挖断等，造成巨大经济损失及群众生活不便。利用BIM技术，通过对各类道路、桥梁、建筑、管线等进行统一信息化处理，以市政规划数据库为设计基础进行相关道路、管道设计布线，就可避免错误发生，提高设计及经济效率。同时，规划设计从平面走向三维成为必然的发展趋势。借助B IM技术赢得行业内竞争的先机，把握BIM应用的技术优势，将在未来得到更大的利益。

B IM是面向过程的，有利于实现推进设计单位“全过程”的服务。目前市政工程项目规模越来越大，设计难度也大大提高。各专业更加细化，对各专业的协同、沟通的要求也日益提高。BIM另一个显著的优势是其强大的分析及模拟功能。在设计阶段就能直观地看到工程建成后的三维效果，可以在此基础上进行设计调整、方案论证。虚拟的构筑物模型中包含大量的设计信息，通过导人相关分析软件，就能得到相应的线网分析、线路碰撞检查结果，增加了设计的协调、协同能力，避免不同专业“打架”，提高了设计的安全性，也方便了在既有道路、管道或其他建筑物的基础上规划其他市政项目。

2、B IM技术在城市道路、管网规划中的应用

2．1应用方法对城市中道路、管线(市政给排水、电力、燃气、热力等管网)进行规划设计时，首先要考虑既定位置已有建筑，要对已有构筑物(道路、桥梁、管道、建筑等)进行信息化处理，在已知信息的基础上进行多人、多专业、综合的市政规划设计。

(1)进行信息化处理把已知构筑物数据化处理，获取已有构筑物的相关信息(属性、几何等信息)，储存到相应数据库中。根据初始化信息，把原有构筑物用可视化软件三维立体显示。(2)进行协同设计在软件环境中以原有构筑物为参照布置各类道路、管道，尤其对已经存在的桥梁、涵洞、高架桩基等，通过碰撞检测和已知构筑物的位置信息，判断相邻距离是否符合规范，是否有碰撞情况。碰撞检测包括硬碰撞(直接相交)、软碰撞(相距距离小于规范值)。在布置及调整位置的同时获取道路、管线设定位置，工程量等相关信息，以便随时查看比较。(3)重复调整规划结果调整道路或管线空间位置、立体走向等(原构筑物作为参照不可调整)，获取合适的空间位置，并根据当前道路、管道、土方等关联工程量，计算工程造价，检测施工条件从而选取最优规划线路。

(4)获取各种规划设计结果规划完成后自动生成施工平面图，如标注完整信息的平面施工图、纵横断面图等。若后期再度变更、调整线路，软件能够轻松应对，还可与其他市政专业同时设计，实现多领域交互作业。设计结果可以作为道路、管道生命周期管理中的重要数据，以便后期的市政运营维护。

2．2建立模型本文以城市道路及道路下方管网规划为研究对象，其中包括道路、桥梁及其桩基、管道、建筑等已知信息。提取相关已存构筑物属性信息(尺寸、材料、位置等)保存到数据库中。本研究模型采用SQ Lite数据库，用于对已知数据进行管理。SQ Lite是遵守A CID的关系型数据库管理系统，它包含在一个相对小的C库中，完全开发的数据库。图形显示以A utodesk公司的A utoCA D为平台。用Autodesk公司提供的开发包O~ectA R X及微软的编程语言V isuM c++进行BIM数据信息化及三维显示模型开发。在A utoC A D平台上编制相关功能函数及操作界面，以数据库信息为基础，交互获取显示信息到C A D平台上，作为线路规划工具。通过使用开发的工具，进行人机交互操作，规划相应的道路、管线等。在平面和立体状态下进行道路或管线的调整，借助碰撞检测功能进行位置判断；在调整的同时查看规划线路工程量，估算工程造价，考虑施工条件，获取最优方案；最后保存规划结果，获取最终相关施工图等信息。

2．3操作步骤按照模型的操作流程，在已知工程底图基础上进行道路管线的绘制及调整，道路、管道的基本协同规划操作步骤如下：

(1)导入信息，从市政部门获取相关规划区域的已知构筑物设计图纸；提取既有构筑物信息并输人数据库，实现模型信息化处理。

(2)在显示已有构筑物的平台上绘制道路、管线(见图1)，同时设定新建构筑物的材料、尺寸、标高等相关属性。

(3)进行位置检查，包括新绘制构件与原有构件、新构件之间的碰撞检测，在平面和三维立体条件下转换查看(见图2)。

(4)调用碰撞检查工具获取碰撞检测结果。检测列表中按不同颜色显示硬碰撞、软碰撞及接近碰撞的管道信息；清楚知道哪些位置必须调整，哪些位置可以不进行处理。

(5)拖动绘制的管道或道路，对产生碰撞的位置进行调整，包括水平方向和竖直(标高)方向的调整。

(6)调整后查看材料表窗口，汇总相关材料费用，获取工程造价；若超预算，重复步骤(4)，重新调整。

(7)查看空间位置，根据施工条件选取施工方式，检查现有施工条件是否可以正常施工；若条件受限，重复步骤(4)，重新调整。

(8)获取最优规划方案，出相应平面规划图、施工图、材料表等。

3、结论

结合构筑物信息化处理及CA D软件显示技术，通过在城市道路、管网规划中对BIM技术应用，充分利用信息化数据库与可视化软件的完美结合，实现市政道路、管道等高效、合理的规划，为市政规划人员提供方便的设计工具，并与其他相关专业协同工作，所见即所得，前瞻性地解决施工时才经常发现的管道碰撞、施工条件差、空间不合理等问题。能够随时进行设计变更，节约成本，并对以后的运营维护提供基础的电子化数据，方便查找问题，快速解决。在进行城市远景规划时还可以作为原始规划数据进行统筹考虑，把城市作为整个网络科学地进行规划布局，实现资源最优化，最终引导城市的合理化发展，节能减排，建立最宜居城市。