BIM技术在我国铁路测绘中的建模与应用

王晓辉

摘 要：近年来，通过越来越多的工程实践可以看出，BIM技术的研究与应用可以实现建设项目的全生命周期管理信息化发展，具有广阔的应用前景，可以充分发挥其巨大的应用价值。通过BIM技术在我国铁路测绘中的建模与应用，不仅可以有效提高我国铁路测绘过程中的信息化水平，同时还可以提高管理效率。本文以BIM技术在铁路行业中的应用为出发点，从BIM技术在铁路测绘中的应用优势、BIM技术在铁路测绘与建筑测绘中的差异以及铁路测绘BIM地形建模等方面对BIM技术在铁路测绘的应用与建模进行详细分析，明确BIM技术在我国铁路测绘应用中的重难点，以此实现BIM模型从设计到施工的阶段转换，为同类项目的BIM技术应用提供一定的借鉴和参考。

关键词：BIM;铁路;测绘;建模;应用

中图分类号：TU17 文献标识码：A

0 引言

铁路建设发展使其技术更为复杂，传统项目管理模式已无法满足发展需要，这也就对铁路建设项目管理提出了更高要求。基于此种背景，BIM技术应运而生，其在铁路建设项目中的应用越来越普及。虽然众多学者对BIM技术的发展进行了研究，但大多集中在建筑设计领域，关于BIM技术在铁路建设中的应用也多为结构设计方面的探究，而专门对测绘方向的地形建模研究却少之又少。鉴于此，对BIM地形建模方法与应用情况进行介绍，探索BIM技术应用于铁路测绘的可行性，以期为“智慧铁路”发展做出贡献。

1 BIM技术在铁路行业中的应用

BIM即建筑信息模型，该技术最早起源于美国。随着信息技术与建筑行业的飞速发展，其定义与内涵也在不断完善与发展之中。目前有关BIM技术最为科学的定义可概括为：在开放化的工业标准下对设施的功能与物理特性及其有关的项目生命周期信息的可运算的形式表现，与建筑信息模型有关的信息组织在连续的应用程序之中，并能够进行修改与获取。BIM技术自从被工程行业以来，已经在国际范围内陆续得到认同，被誉为工程行业的革命性技术。应用BIM技术，对于工程项目而言能够从设计、施工、运维全程实现可视化动态管理以及信息共享，由此使工程信息化、集成化程度极大提高，强化工程效率与质量，削减成本。

在发达国家，BIM技术目前的应用水平已达到一定高度，主要集中于工程行业的设计、施工与运维应用中，同时各国也陆续制定了与本国情况相符合的技术标准，并作出了科学化的要求[1]。而对于铁路行业来说，BIM技术其本质是以数字技术为依托，集成铁路工程构造物信息的一种工程模型。目前，BIM技术在我国铁路行业的应用尚处于起始阶段。我国铁路工程应用BIM技术可追溯到铁路工程信息技术领域，最初主要研究的是线路工程信息采集、识别、利用、传输、管理等线路勘测数字化技术，包括工程数据库技术、数字勘测信息化技术、计算机图形技术、铁路系统智能化决策技术等。在发展过程中，随着铁路BIM联盟的成立，陆续开始对BIM标准、接口、平台技术等方面进行了深入探究，立志构建属于我国的铁路BIM技术体系[2]。与此同时，各大高校、铁路研设单位、工程单位也对BIM技术进行了部分研究与试点工作，但仅仅停留在具体工点应用方面，集中在桥梁、车站、轨道的可视化设计、设施管理，尚没有完全融入铁路生命周期之中。当前在铁路行业中，BIM技术在制定标准、开发工具以及设计、运维等方面的应用方面均没有形成系统化的体系。从发展形势角度分析，CAD技术如果是铁路行业的首次技术革新，就可以认为BIM技术是铁路行业的第二次技术大变革，其对我国未来铁路行业，包括铁路测绘而言都具有重要意义。

2 铁路BIM技术测绘应用与建模

2.1 BIM技术在铁路测绘中的应用优势

BIM技术以数字技术为依托，集成工程行业各种信息的工程模型，其改变了传统工程模式，能够最大限度地实现工程价值。目前，BIM技术在铁路应用中已较为普及，相关技术虽不成熟但也处于不断完善过程中，而对于铁路测绘应用尚处于探索时期，但其优势也不应忽视：首先，可视化优势。将铁路测绘信息通过直观三维模型的形式呈现于大众眼前，能够有效提高施工效率与质量，削减造价，从而实现对铁路测绘全程的科学监管;其次，协调化优势。铁路测绘工程涉及多个单位与专业，在设计初期，各专业间的交流沟通对测绘工程的顺利开展与进行格外关键。BIM技术的协调化可提供良好的协同平台，数据同步既可打破专业壁垒，也能使测绘效率提高，从而避免不合理因素导致的延期，并减少经济损失;最后，模拟化。BIM技术能够合理控制造价，对测绘进行模拟仿真，避免过程中的隐患问题，从而减少经济损失与人员伤亡。

2.2 BIM技术在铁路测绘与建筑测绘中的差异

与建筑测绘BIM技术相比，铁路测绘BIM技术面向于呈带状的三维模型构建，这与建筑测绘模型中的集中结构具有较大差异[3]。带状分布线路，无论是设计时对大地形情况的掌握，抑或是施工时对各坐标系的变换，都要比建筑测绘BIM技术更为复杂。铁路测绘BIM技术地形模型能够为其他铁路BIM设计提供科学可靠的三维数据，提高工作者效率，减少非必要的工作量，由此为铁路运维提供更多便利。

2.3 鐵路测绘BIM地形建模

立足于铁路测绘BIM技术需求，利用航测、GPS测量、航空激光雷达等技术，提供周边三维地形模型。根据航测数据获取或高分影像数据获取，经过系统化的数据处理，得到DEM与DOM，并通过创建地形曲面、铺贴地表材质、裁切地形等流程，从而实现标准合理的铁路测绘BIM地形建模。

2.4 铁路测绘BIM地形模型的功能

铁路测绘的主要任务在于对创建地形三维场景进行负责，该工作是其他专业设计的前提所在，具有极为重要的价值。首先，路基专业。三维模型可对设计区域的土地使用概况进行直观显示，能够制定科学的拆迁征地方案，减少经济损失。三维模型可对设计工点情况进行真实反映，为其他二维设计提供必要参考，例如某些仅凭二维图无法真实了解起伏变化，而三维模型的可视化可有效反映。此外，还能为排水口位置的合理安排提供科学依据。其次，桥梁专业。可依靠地形模型精准判断涵洞位置设计是否合理化，审视桥墩位置与周边的空位关系，对桥墩位置合理化进行预判。同时，路桥交接处的BIM模型能够对路桥合理衔接进行科学判断。最后，隧道专业。三维模型同样能为洞口设计提供必要依据。

3 BIM技术在我国铁路测绘中应用的重难点

3.1 BIM技术在我国铁路测绘中的应用当符合标准

BIM技术在我国铁路测绘中的应用应当与国际标准和国家标准（指导意见）相接轨，制定出中国铁路BIM标准框架和相关标准。在制定该框架和标准时，可以参照建筑行业BIM标准，与铁路行业的特点相结合，借助中国铁路BIM联盟，与设计施工单位一同研究并制定中国铁路BIM标准框架及相关标准，完成各个阶段的良好衔接，让各个阶段实现协同发展，让信息传递更具有有效性。

3.2 铁路BIM设计软件研发或二次开发

就目前而言，有不同的厂家对BIM软件进行设计，导致每个单位与其他单位之间的应用达不到统一，难以完成数据之间的交互。在铁路测绘对于BIM软件的应用选择时，需要对多个厂家设计的软件进行比对，让厂家根据行业的特点对软件的设计进行深入优化，以此来适应铁路测绘在铁路工程建设领域中的实际需求[4]。针对这种现象，可以根据铁路测绘BIM的应用特点，与软件厂家和设计单位进行联合，形成共同的研发中心，对专业编码、存储方式、传输、识别、读取、展示等功能的实现方式进行研究或二次开发，这样不仅可以满足设计的需要，同时还可以让施工过程和运营维护过程中数据传递更精准且有效，让全寿命周期的数字化管理得以真正实现。

3.3 建立统一的数据集成管理平台

建立统一的数据集成管理平台需要以全生命周期工程信息管理为基础，通过对BIM工程数据库中的信息进行储存、管理和访问等，完成BIM数据在信息模型技术实现建设过程的积累、管理和共享，以实现BIM数据的储存、管理和维护，同时还可以实现对材料、进度等工程信息的浏览和查询。

3.4 深入开展BIM试点应用

对于我国铁路测绘而言，BIM技术是一种新兴技术，因此，深入开展BIM应用试点尤为重要。BIM技术的试点应用不仅对铁路测绘的技术层面产生深远的影响，同时还能通过试点项目对经验进行积累的总结，发挥其示范作用[5]。另外，深入开展BIM试点应用还有利于为建设、设计、施工和运营单位培养相关研发和管理技术人才，为BIM技术在我国铁路测绘中得到更大范围的应用提供了人才保障。

4 结语

通过对中国铁路BIM标准框架和相关标准的不断完善，对工作方法的不断创新，切实加强统筹协调，将产、学、研、用各方面的优质资源在最大限度上进行整合，形成工作合力。明确BIM技术在我国铁路测绘中应用的重难点，促进我国铁路测绘的发展机遇，让我国铁路建设水平达到新的高度。

参考文献：

[1]王同军.基于BIM技术的铁路工程建设管理创新与实践[J].铁道学报，2019（1）：7-15.

[2]劉为群.BIM技术应用于数字铁路建设的实践与思考[J].铁道学报，2019（3）：97-101.

[3]张俊.BIM技术在铁路隧道工程施工管理中的应用研究[J].施工技术，2019（S1）：320-323.

[4]薛彩丽.基于BIM的铁路建设全寿命周期投资管理研究[J].铁道工程学报，2019（11）：106-110.

[5]张毅，黄从治，朱聪.基于BIM的铁路工程项目管理系统应用研究[J].铁道工程学报，2019（9）：98-103.