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GIS+BIM案例：基于CAD/BIM+GIS的渝赤敘高速公路工程

2022-10-08 16:48 作者:圖新地球 0人讀過 | 我要投稿

工程概況

渝赤敘高速公路工程起于重慶市巴南區(qū)百節(jié)止于中山鎮(zhèn)西側(cè)渝川省界處，與渝赤敘高速高速公路四川段相接，路線全長約65KM，其中本標(biāo)段起訖里程K15+456-K28+380，路線全長12.924Km，其中雙向六車道5.624Km、雙向四車道7.3Km。線路跨越一區(qū)、兩鎮(zhèn)、四村。施工內(nèi)容包含10路、7橋、1服務(wù)區(qū)、1樞紐互通、1隧，以及中鐵段28.85Km路面工程。項目總工期4年，預(yù)算造價14.68億；主線橋60m鋼混組合梁1座，跨江綦高速，匝道10條，上跨4座匝道橋（鋼混組合梁2座，現(xiàn)澆箱梁2座），下穿江綦高速匝道1條，5條路基匝道、匝道涵洞5個。

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CAD+GIS在規(guī)劃、工可階段應(yīng)用

在規(guī)劃、工可階段，設(shè)計內(nèi)容主要依據(jù)設(shè)計條件，建立設(shè)計目標(biāo)與設(shè)計環(huán)境的基本關(guān)系，提出線路總規(guī)劃、各段落結(jié)構(gòu)方式的初步解決方法等，為后續(xù)若干階段的工作提供依據(jù)及指導(dǎo)性文件。

本階段GIS模型主要采用衛(wèi)星影像、航空攝影測量生產(chǎn)的地形圖和數(shù)字正射影像建立。

通過將GIS模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入至設(shè)計選線軟件中，直觀展示線路方案與工程環(huán)境及相關(guān)控制因素之間的關(guān)系。

基于GIS模型的選線設(shè)計，使設(shè)計可以直觀、充分地考慮線位與規(guī)劃的適應(yīng)性、對涉水設(shè)施的影響、接線條件及對環(huán)境的影響等。當(dāng)有多個比選方案時，可以將多個方案同時集成至GIS模型中展示，直觀展示各論證方案的優(yōu)缺點。渝赤敘高速公路工程設(shè)計過程中將多個方案導(dǎo)入至?圖新地球桌面端軟件www.tuxingis.com（GIS平臺）進行展示比選。

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BIM+GIS在初步設(shè)計、施工圖階段應(yīng)用

到初步設(shè)計、施工圖階段，工作進入細(xì)化設(shè)計階段，可行性研究的設(shè)計內(nèi)容不會有太大改動。這一階段將建立精細(xì)化BIM模型和三維GIS模型，并將二者融合應(yīng)用于設(shè)計。

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GIS模型建立

GIS模型可準(zhǔn)確反映工程周邊的三維地表環(huán)境，建立GIS模型的主要方法有攝影、激光雷達、傾斜攝影測量等，其中傾斜攝影測量以精度高、模型逼真直觀等優(yōu)勢，成為目前的主流方法。

建立傾斜攝影模型流程：航空攝影→像控測量→空中三角測量（簡稱空三測量） →三維建模?。

（1）航拍攝影。為建立渝赤敘高速公路工程的三維GIS模型，采用無人機搭載專業(yè)傾斜攝影模塊進行傾斜攝影。航空攝影地面分辨率設(shè)定為5 cm，覆蓋工程左右各500 m，航飛重疊度按航向80%、旁向70%設(shè)計。

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（2）像控測量。為了將三維GIS模型準(zhǔn)確統(tǒng)一到工程坐標(biāo)系下，需實施控制測量。像控測量采用GPS RTK技術(shù)，按1 km/對的密度施測，像控點選在空曠、特征反差明顯的位置，影像清晰可見。RTK測量精度平面優(yōu)于2 cm，高程優(yōu)于5 cm。

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（3）空三測量。在航空攝影和像控測量完成后，將原始航片和像控點輸入至Photoscan軟件，通過光束法平差，計算得到每張像片準(zhǔn)確的內(nèi)外方位元素。檢驗空三測量精度的方法是檢驗檢查點，在工程現(xiàn)場共測量20個檢查點，平面中誤差7 cm，高程中誤差9 cm。

（4）三維建模。將空三結(jié)果導(dǎo)入至ContextCapture軟件進行三維建模，三維GIS 模型精度優(yōu)于10 cm。

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BIM模型建立

根據(jù)工程范圍和專業(yè)分工，劃分設(shè)計任務(wù)。建立BIM模型、制定交付標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容包括軟件資源配置標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)流程規(guī)范、專業(yè)建模及分析標(biāo)準(zhǔn)、BIM整合標(biāo)準(zhǔn)、BIM協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)、交付內(nèi)容、交付深度、交付格式等。

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工程范圍

隧道施工方案：隧道開挖爆破采用光面爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制超挖，嚴(yán)禁欠挖，施工采用無軌運輸，初支采用濕噴法，襯砌拱墻背的防水層與噴射混凝土層之間設(shè)縱環(huán)向排水盲管,二次襯砌采用整體式模板臺車澆筑。二襯距離掌子面的距離Ⅳ級圍巖不得大于100m，Ⅴ級圍巖不得大于80m。開挖施工中應(yīng)著重加強監(jiān)控量測工作，及時調(diào)整支護參數(shù)，做到動態(tài)設(shè)計、信息化施工。

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明挖段圍護結(jié)構(gòu)形式種類多樣，主線與匝道基坑深度變化較大，豎向設(shè)置多道支撐，且位置隨坑底變化。

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采用自定義部件編輯器，依據(jù)地形曲面自適應(yīng)建立接線路基模型。

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BIM+GIS模型建立

三維GIS模型和精細(xì)化BIM模型建立完成后，采用中科圖新（蘇州）科技有限公司自主研發(fā)的圖新地球桌面端（BIM+GIS模型三維數(shù)據(jù)綜合管理平臺）進行集成應(yīng)用。通過集成BIM、GIS模型，實現(xiàn)BIM 模型與地理信息數(shù)據(jù)集成管理與展示。可以利用GIS平臺豐富的分析功能，實現(xiàn)工程的定位和空間、淹沒、日照、火災(zāi)分析以及通視分析等。

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三維傾斜攝影模型與BIM模型結(jié)合，可以增強可視化效果，更重要的是輔助工程勘察設(shè)計，沿線查看環(huán)境敏感點、輔助分析地質(zhì)災(zāi)害、輔助拆遷分析等。

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在規(guī)劃、工可階段，CAD+GIS技術(shù)主要應(yīng)用于規(guī)劃選線；在初步設(shè)計和施工圖階段，制定傾斜攝影建模標(biāo)準(zhǔn)和BIM建模標(biāo)準(zhǔn)，并據(jù)此建立了高精度的三維GIS、BIM模型，最后通過開發(fā)BIM+GIS集成平臺，研究GIS、BIM模型的集成應(yīng)用。BIM+GIS技術(shù)可為工程精細(xì)設(shè)計、決策等提供真實、準(zhǔn)確的依據(jù)。

渝赤敘高速公路工程目前處于施工圖設(shè)計階段，BIM+GIS集成平臺還在不斷集成道路紅線數(shù)據(jù)、POI數(shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)等，最終形成一個完備的渝赤敘高速公路工程設(shè)計數(shù)據(jù)庫。下一步擬將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換至施工管理平臺，協(xié)助施工企業(yè)進行工程安全、質(zhì)量、進度管理。