基于Bentley平台的机场飞行区模型创建与应用浅析

李强， 王锦腾

（中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司）

1 引言

随着BIM 技术在工程行业的不断成熟和完善，其应用价值逐渐得到各行业的普遍认可，BIM 已成为工程建设过程中不可或缺的元素。近年来，为响应国家信息化发展战略、落实中国民航“四型机场”建设行动纲要、实现“智慧机场”目标，民航局出台了相关政策及标准规范，积极推动BIM 技术在机场工程中的推广应用[1]。

民用机场是大型综合性工程，项目建设存在参与主体多、涉及专业多、涵盖系统多、建设周期长、不确定因素多等特点，同时也是BIM 技术在机场工程项目建设中所要面临和解决的问题[2]。基于上述特点，现阶段市场上暂时没有一款软件能满足机场工程全专业模型的创建要求，在建模和深化的过程中通常采用几款软件进行配合，最后汇总整合到一个平台上[3]。目前，机场航站区模型的创建通常主要采用Revit 软件[4]，钢结构采用Tekla 创建模型，幕墙金属屋面采用Rhino 创建模型。机场飞行区目前则通常采用Civil3D或是Bentley进行模型创建[5]，这些软件针对不同业务和专业，在相应专业模型的创建上能够提供更好的解决方案。因此，在实际应用过程中，模型创建人员往往会依据项目特点和应用目标选择相应的建模软件进行配合。由于BIM技术在民航业的应用仍处于起步阶段，市场上的主流建模平台也未针对机场工程进行专门的开发及优化，因此在模型的创建和应用过程中，仍有许多问题需要去探讨和解决。本文依托国内某民用机场建设工程，对采用Bentley 平台进行飞行区模型的创建及应用进行探讨，为后续大型民用机场建设数字化项目提供思路和参考。

2 模型创建研究

2.1 飞行区工程简述

飞行区是供飞机起飞、着陆、滑行和停放使用的场地，一般包括跑道、滑行道、机坪、升降带、跑道端安全区以及仪表着陆系统、进近灯光系统等所在的区域，通常由隔离设施和建筑物所围合[6]。机场飞行区工程主要包含场道工程（含场道、基础、道面、排水、桥梁及附属设施）、助航灯光工程、站坪照明及机务用电工程及其他配套系统设施工程（给水、消防、通信、安防等）。其中，场道工程在飞行区工程中体量占比最大，在选择建模软件时应优先考虑该软件能否为场道工程建模提供较好的解决方案。

2.2 建模解决方案

Bentley 平台系列设计软件拥有二百多项面向基础设施专业人员的软件，主要在土木（Civil）、工厂（Plant）、建筑（Building）、地理（Geospatial）四个纵向市场为用户提供服务，应用专业丰富，能够满足公路、桥梁、隧道、电力、水利设计等多专业的需求。该平台软件均在Microstation的基础上开发，文件采用统一的DGN格式，因此任何一款软件的文件都可以被该平台的其他软件打开。

Bentley 平台的OpenRoads Designer（下文简称ORD），是一款应用于交通运输和土木工程设计的软件，支持勘察、地形、场地、路线、路基、管线、隧道等三维设计建模，相比于其他建模软件，该软件能够为机场飞行区工程模型创建提供较好的支撑。

如表1 所示，本文采用ORD 软件对机场飞行区工程进行建模，研究确定了该软件能够对表中飞行区各项工程的建模提供较好的解决方案，并在下文中对模型创建的解决方案做简单的阐述。

表1 机场飞行区工程建模解决方案

2.3 模型创建

模型的创建是BIM技术在项目全过程开展应用的基础。为了达到模型的完整性和准确性，便于信息在不同阶段的传递，需要制定项目BIM 的建模和交付标准，对模型的创建有明确的组织和规划，在建模前确定模型的拆分原则和方式、模型文件命名、项目工作文件（环境文件、模板库、构件库等）准备等，并统一建模方法、建模要求、操作流程、技术措施等。BIM建模标准需根据项目的实际情况和需求进行编写，本文在此不做赘述，主要对应用ORD 软件创建飞行区模型的主要解决方案进行阐述。

2.3.1 三维地形模型创建

ORD 中的地形创建功能可以根据等高线、高程点快速生成地势面。通过工程项目的测绘数据和设计数据，对项目范围内的高程数据进行补全和修正，创建生成项目范围的自然地形曲面和设计地形曲面。如图1 所示，其中设计曲面模型是其他模型创建的基础，飞行区其他专业的模型都需依据地势面模型进行创建。

图1 飞行区地势设计曲面

2.3.2 项目模板库创建

对于机场飞行区的场道工程、道桥工程及排水工程等以面状结构和线性结构为主的工程，通过ORD 的surface template（面模板）和linear template（线模板）功能，能够准确快速实现模型的创建。建模过程中，工程中的各项设计参数均通过面模板和线模板中进行定义，实现参数化设计的效果，当面临方案修改时，能通过调整参数，快速完成模型修改，避免重复建模。

面模板功能建模。以飞行区道面工程为例，不同的道面功能分区具有不同的道面结构。基于创建的设计地形曲面，切分不同的道面区域。如图2，ORD 的面模板功能可以定义道面结构沿深度方向不同厚度的各结构层，通过创建各类道面结构的面模板，再在不同的道面结构区域放置相应的面模板，即可快速完成道面结构模型的创建。

图2 道面结构建模

线模板功能建模。线模板功能主要是对线性结构的横断面进行设计。以飞行区排水工程为例，基于设计地形曲面，先根据设计文件参数定义排水沟的平纵曲线。再通过线模板功能定义排水工程横断面，如图3 所示，在不同区段放置相应的线模板，完成排水工程模型的创建。

图3 排水工程建模

2.3.3 项目构件库创建

对于机场飞行区中的一些构件，主要以站坪照明及机务用电工程、助航灯光工程等工程中的机电、设备构件为主，例如灯具、滑行引导标记牌、高杆灯、围界、地锚等，需要创建整理Cell（单元）文件，创建项目构件库。对于这些结构复杂，但规格标准较为统一的构件，通过预先创建好的项目构件库，能够在建模过程中快速、批量进行放置，有助于提升建模效率，并可以应用于后续的其他项目（见图4）。

图4 飞行区各专业构件

2.3.4 地下管网模型创建

ORD 中专门为地下管网建模提供了解决方案，其自身的资料库里就提供了各专业的管线和节点可供选择，包含了雨水、污水、给水、消防、通信、电力、通用形式等。在布置飞行区管网时，管线与节点必须为同一类型才可连接[7]。由于软件自身提供的资料库有限，其提供了开放性的接口，用户可以根据需求设计增加不同类型的节点和管线。同时，根据设计文件提供的参数，在绘制管线线形后，可以选择依据节点设计标高、管道内底标高、坡度等参数生成管线模型，也可以参考设计地形模型，根据管线的埋深进行快速建模（见图5）。

图5 飞行区给水及消防管线模型

3 模型应用研究

3.1 项目概况

国内某民用机场建设工程为扩建工程，本期扩建工程建设3600m 跑道，25.5 万m2航站楼以及其他配套设施。本次建模工作范围为新建飞行区，旨在通过BIM模型的创建和应用，减少设计错误，指导参建方开展多样化BIM应用，提高建设效率，为智慧机场建设提供支撑。基于创建的机场飞行区模型，可以开展以下主要应用（见图6）。

图6 某机场飞行区模型

3.2 土方计算

针对工程实施过程中的土石方的开挖与回填，利用创建的原始地势面与设计地势面进行土石填挖方量的计算。从而更直观有效地开展土石方的挖运分析与计算，施工过程中根据实际情况动态优化土方平衡方案及后期施工衔接（见图7）。

图7 飞行区土石方填挖分析

3.3 工程算量

通过工程量清单的实时动态关联，可快速统计出准确的工程量，输出工程量清单，当修改模型后工程量清单将自动更新，实时计算工程实物量，有效提升工程造价的准确性与效率（见图8）。

图8 飞行区道面工程算量

3.4 碰撞检查

机场飞行区的碰撞冲突主要集中在地下管网工程中，利用BIM 模型三维可视化的特点，通过ORD软件的碰撞检测功能，可以发现一些在传统设计工作较难发现的设计错误和碰撞冲突，及时对设计文件进行调整，从而有效避免因设计变更导致的工程成本增加及工程周期延长风险（见图9）。

图9 飞行区地下管网碰撞检测

4 结语

本文以国内某民航机场飞行区BIM模型的创建和应用为例，探讨了基于Bentley平台的机场飞行区BIM模型创建及应用的解决方案，认为Bentley平台能够对机场飞行区的BIM 技术应用提供较好的支撑，总结了采用ORD软件创建机场飞行区模型的建模方法，为BIM 技术在机场飞行区建设工程的应用和推广提供借鉴与参考。