浅析GIS+BIM技术公路工程施工中相对传统技术的优势

郭欣有

【摘要】公路建设是城市发展的一项重要的基础建设工程。公路连通各个城市，使得人们的出行变得便利，不仅如此，公路还具有很多的特征，例如比较灵活，应用广泛，使得公路也成为城市发展的重要基础保障。这些年来，由于我国经济的飞速增长，城市化进程不断加快，因此对于公路工程的建设需求也越来越多，建设力度不断加大。而公路工程网络化的发展，随着公路建设里程的增长以及不同地理环境下的建设条件的不同，给公路工程的建设带来了不小的困难。

【关键词】GIS技术;BIM技术;公路工程;技术优势

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.02.111

公路工程施工在增进不同地区联系，方便人们日常出行 等方面发挥积极作用。作为施工单位，在公路工程建设中， 有必要加强施工技术规范标准学习，把握技术要点，注重施 工技术管控，实现对每道工序质量的有效控制。然而，公路 工程施工周期长，沿线地形地质条件复杂，资金投入多，风 险大，为有效应对这些挑战，防止工期延误，降低养护维修 费用，延长公路工程使用寿命，有必要加强施工技术管控。

1、公路工程施工技术控制与管理工作需注意的问题

1）健全技术选用标准。施工单位要建立健全的施工技术选用标准，明确路基和路面施工、钢筋工程、路桥过渡段等施工技术标准。对施工技术进行细致分类，确保各项技术落实到位。优化技术方案组合，最终高效地完成公路工程施工任务。2）规范施工流程，加强技术监督。公路工程施工流程复杂，所需机械设备、原材料和施工人员众多，如果不注重加强管理，施工现场可能会出现混乱局面。为避免出现这种情况，确保公路施工规范有序进行，必须明确施工流程，加强技术监督。必要情况下还推动公路工程建设可持续发展。

2、GIS+BIM技术在公路工程施工中的应用思路

GIS是利用计算机建立的地理数据库，ArcGIS是一个地理信息系统系列软件的总称，具有强大的空间分析、地图制作、空间数据管理能力。BIM是建筑信息参数化的集成，所集成的信息可以进行关联与使用，当模型中某个参数发生改变时，模型实体能实现自动更改，为工程施工精细化、可视化管理提供了新的管理思路。由于公路工程具备地理信息等属性，这就可以借助地理信息的空间分析技术，将GIS与BIM技术有效融合，建立一个具备空间场景的三维工程模型，能够对施工环境和施工现场进行有效的监督与管理，为工程管理提供了一个既可全局把控又可精细管理的全新技术手段。同时，利用BIM技术弥补了GIS技术在项目信息模型精度上存在的不足，基于GIS技术对各项目零散的建筑信息模型数据进行整合、补充及完善，再通过对既有建筑信息模型进行数据分析，获得工程项目范围内外部作业的限界要求，为施工期间各区场地平面布置方案、大小临时工程规划设计、土石方量精确计算、基坑开挖分区分块、基坑降水工程施工指导、基坑施工监测等施工提供依据和载体。

3、公路工程领域的BIM技术与其它工程领域的BIM技术的区别

首先，BIM技术的最广泛应用就是管线碰撞检查，以及解决结构、建筑、管线等专业间设计不协调的问题。而在公路工程中，不涉及管线碰撞，不涉及多专业共同参与，所以房屋建筑中的一些BIM技术应用点在公路工程中其实没有实际意义。其次，BIM技术的另一大应用点就是施工模拟，对于一些图纸复杂的建筑物和构筑物来说，提前通过计算机模拟一遍施工过程可以有效避免由于图纸误读和工序混乱造成的误工、返工损失。而在公路工程中，图纸并不复杂，路基和路面的结构形式也清晰明了，只要施工组织设计科学合理，有无施工模拟并不会在很大程度上影响公路施工的正常进行。而且无论是房屋还是桥梁，一般都是独立项目，涉及的地块也相对独立，对于项目以外的信息需求不高，结构形式比较规则，多为水泥混凝土的预制拼装，于是无论从建模角度还是从施工模拟角度来看，相对于公路工程都较为容易实现，而公路工程是线性工程，需要较为详实的GIS信息，是无法通过“族模型”的方式去建模的，也是无法通过“搭积木”的方式去进行施工模拟的，所以多数的房屋建筑的建模技术和施工模拟技术无法去实现传统的公路施工流程。

4、GIS+BIM技术公路工程施工中的应用

4.1GIS+BIM技术在土方工程中的应用

在施工过程中，通过施工进度模拟提高施工项目各方之间协调管理工作的质量和效率。运用BIM技术生成原始地形数字模型并在此基础上进行土方量计算，不但计算结果更加准确，时间上也仅仅需要几天即可完成，各种土方量计算结果能够以表格或报表方式输出。土方开挖工程量的计算流程：①依据地质勘察报告，创建地下土层模型，真实反映地下土层状况;②根据施工方案建立土方开挖的BIM模型;③将土方开挖的BIM模型与地质土层模型进行对比;④生成各土层开挖土方量清单表，土方模型与地质模型重叠对比计算。

4.2施工进度、施工质量、安全管理方面的应用

公路工程施工是一个动态过程，可能会受到各方面因素的影响。利用BIM技术，可以通过智能化的信息系统动态控制施工进度，实时跟踪每一个施工进度的变化，及时收集和更新数据。施工管理人员可以通过BIM技术随时掌握施工的工程情况，发现问题及时与各部门沟通解决，这样既可以实现本部门的实时沟通与交流，也可以有效发挥不同部门之间的协调作用，使各个部门之间的配合程度得到强化，从而确保施工进度的正常进行，不会造成工期上的延误。BIM技术还可以服务于项目的生命周期，使管理朝着精细化管理方向发展，对施工材料、施工工艺、设备人工等进行实时性、动态性地管理，从而提升质量维护管理效率及监督整改效率，提升工程管理的质量。此外，BIM技术所构建的可视化三维场景可以使管理人员直观地观察施工过程，对施工实施的安全性进行全面检验，通过构建的3D模型，还可以细致地进行安全检查，对可能存在的安全隐患进行全面排查，开展预见性的安全管理。强化施工管理及安全管理工作，提升施工过程中整个施工队伍的应急处理能力，提前制定科学、合理的应对措施，使整个施工过程中的管理水平得到显著提升。

结语：

综上，GIS+BIM技术在公路工程施工前期可以起到极大的作用，能够直观准确感知、迅速掌握、减少沟通成本、避免施工问题。无论是从对于现场施工的帮助角度还是展示角度都具有明显的优势。以空间分析和三维可视化为核心技术的GIS提供了研究地理实体要素的手段和方案，以GIS为技术基础的平台可以满足项目人员对工程全局性表达的需求。而高精度的BIM模型不仅为GIS提供重要的数据源，其本身整合了建筑的几何、非几何信息，将信息进行参数化集成，实现数据驱动模型，满足整个项目的精细化管理要求。因此，BIM和GIS的融合可以深化多领域的协同应用，為公路工程以及其他专业工程建设的信息化、可视化管理提供一种崭新的技术手段，拥有极为广阔的应用前景。

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