洛陽城建設(shè)計(jì)院：從BIM/CIM技術(shù)應(yīng)用看企業(yè)數(shù)字化業(yè)務(wù)重塑決心

當(dāng)今工程建設(shè)領(lǐng)域，數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮正深刻地重塑著行業(yè)格局。洛陽城市建設(shè)勘察設(shè)計(jì)院有限公司（下稱洛陽城建設(shè)計(jì)院）積極順應(yīng)這一趨勢，大力引入BIM/CIM技術(shù)，并制定了數(shù)字化轉(zhuǎn)型十年行動(dòng)規(guī)劃。基于對數(shù)字化業(yè)務(wù)重塑的堅(jiān)定決心，洛陽城建設(shè)計(jì)院將宜陽前進(jìn)洛河大橋項(xiàng)目作為了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的實(shí)踐載體。

項(xiàng)目鳥瞰圖

宜陽前進(jìn)大橋連接宜陽兩岸城區(qū)，橫跨洛河，是連接兩岸的重要通道。道路等級為城市主干路，工程涉及東側(cè)舊橋的拆除、西側(cè)舊橋的加寬，在舊橋上新建高架主線橋及東西人非橋。主塔采用空間曲面構(gòu)造形式，外輪廓為睡蓮造型，具有獨(dú)創(chuàng)景觀效果；主橋塔下大噸位支座采用了大體積混凝土支撐方式、橋塔高度為120m，創(chuàng)下兩項(xiàng)宜陽之最。

橋梁設(shè)計(jì)方案

項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，需要綜合考慮多種因素，包括但不限于水文地質(zhì)條件、交通流量預(yù)測、老橋拆除舊橋加固、抗震設(shè)計(jì)要求等。傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)難以直觀呈現(xiàn)復(fù)雜的橋梁結(jié)構(gòu)空間關(guān)系，數(shù)據(jù)積累不便，建模及出圖效率低，BIM數(shù)字化設(shè)計(jì)成為了破題的必然選擇。

項(xiàng)目通過將BIM技術(shù)引入到改擴(kuò)建斜拉橋梁設(shè)計(jì)中，解決了橋梁方案比選、地形設(shè)計(jì)、橋塔設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)計(jì)算及結(jié)構(gòu)出圖等設(shè)計(jì)過程中的困難。

同時(shí)，也對項(xiàng)目進(jìn)行了BIM技術(shù)拓展應(yīng)用，如二次開發(fā)虛擬建造、VR技術(shù)、傾斜攝影等，解決了改擴(kuò)建斜拉橋設(shè)計(jì)過程中的一些難題。在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和節(jié)約成本兩大核心價(jià)值上，對同類型項(xiàng)目具有一定的借鑒意義。

基于實(shí)景三維模型的可量測性,以及真實(shí)的多角度細(xì)節(jié)紋理，可量測并統(tǒng)計(jì)建筑物拆遷的占地面積、高度、總建筑面積等信息，在具體實(shí)施階段，將傾斜攝影三維實(shí)景模型作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，輔助設(shè)計(jì)師道路選線，傾斜攝影實(shí)景模型+BIM工程模型有效控制工程拆遷，確保了項(xiàng)目投資效益最大化。

BIM+傾斜攝影

1. 道路數(shù)字化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

道路數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)是項(xiàng)目設(shè)計(jì)建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。洛陽城建設(shè)計(jì)院根據(jù)以往市政工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，參照《中國市政設(shè)計(jì)行業(yè)BIM指南》編制項(xiàng)目級市政工程BIM標(biāo)準(zhǔn)，為道路數(shù)字化設(shè)計(jì)提供了關(guān)鍵準(zhǔn)則，使各專業(yè)設(shè)計(jì)人員能依據(jù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)高效協(xié)作，避免設(shè)計(jì)沖突與信息錯(cuò)漏，確保道路數(shù)字化設(shè)計(jì)的科學(xué)合理、嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)范。

道路數(shù)字化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2. 道路數(shù)字化設(shè)計(jì)

整理無人機(jī)航空攝影測量、高分辨率衛(wèi)星測量等多來源多精度的影像數(shù)據(jù)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)，與項(xiàng)目實(shí)際地形進(jìn)行匹配，形成三維真實(shí)的區(qū)域地面環(huán)境模型，并導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)數(shù)維道路軟件，以此為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料，輔助設(shè)計(jì)師道路選線，節(jié)省設(shè)計(jì)師外業(yè)工作時(shí)間，便于開展BIM正向設(shè)計(jì)。

BIM+傾斜攝影道路實(shí)景模型

3. 標(biāo)志標(biāo)線數(shù)字化設(shè)計(jì)

使用數(shù)維道路軟件完成標(biāo)志標(biāo)牌建模和批量布置。軟件提供了市政道路常用的參數(shù)化標(biāo)牌庫且支持靈活擴(kuò)充，支持多桿合一且可智能匹配標(biāo)志桿，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)快速調(diào)用標(biāo)牌，快速完成標(biāo)準(zhǔn)路段標(biāo)牌布置，立交段標(biāo)牌可實(shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)布設(shè)，大幅提高標(biāo)牌布置效率。

繪制標(biāo)線時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過自動(dòng)繪制標(biāo)線功能，單獨(dú)控制某一道路或交叉口自動(dòng)生成標(biāo)線，準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)意圖。

標(biāo)志標(biāo)線數(shù)字化設(shè)計(jì)

4. 數(shù)字化提資

項(xiàng)目啟動(dòng)之初，項(xiàng)目經(jīng)理基于數(shù)維協(xié)同平臺(tái)創(chuàng)建項(xiàng)目空間，集成BIM模型、地理信息（GIS）、設(shè)計(jì)規(guī)范等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

團(tuán)隊(duì)運(yùn)用數(shù)維協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了跨專業(yè)協(xié)同提資，道路專業(yè)將路線坐標(biāo)、斷面高程等數(shù)據(jù)推送至平臺(tái)，管線專業(yè)實(shí)時(shí)調(diào)用并調(diào)整設(shè)計(jì)。

任一專業(yè)修改設(shè)計(jì)，平臺(tái)自動(dòng)通知相關(guān)專業(yè)同步更新，避免信息滯后。平臺(tái)可精準(zhǔn)設(shè)置人員權(quán)限，保障信息安全，同時(shí)詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)操作，便于責(zé)任追溯，全方位推動(dòng)項(xiàng)目向高效、智能、安全發(fā)展。

項(xiàng)目數(shù)字化提資

前進(jìn)橋的三維建模基本技術(shù)路線如下圖所示：

鋼箱梁斜拉橋CIM建模技術(shù)路線

1. 橋梁深化設(shè)計(jì)

基于橋梁設(shè)計(jì)方案，運(yùn)用專業(yè)設(shè)計(jì)軟件，分別繪制線族（箱梁段、斜拉索、鋪裝層、護(hù)欄），點(diǎn)族（主塔、支座、下部結(jié)構(gòu)、路燈），在裝配族模式中，對創(chuàng)建的線族、點(diǎn)族進(jìn)行排列和組合，拼裝出全橋模型，并對關(guān)鍵位置進(jìn)行三維配筋。

橋梁鋼筋深化

2. 橋塔深化設(shè)計(jì)

由于塔身整體在空間上呈“扭曲”變化，為異型變截面弧形，利用常規(guī)手段很難創(chuàng)建精細(xì)模型數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組利用Dynamo+Civil3D+Revit技術(shù)思路，增強(qiáng)了參數(shù)化建模功能，有效簡化了工作流程，提高了項(xiàng)目整體創(chuàng)建的效率。

橋塔三維設(shè)計(jì)

項(xiàng)目地下管網(wǎng)復(fù)雜、地質(zhì)條件差，設(shè)計(jì)人員使用數(shù)維管線設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建并集成全專業(yè)BIM管線信息模型，分析其相互關(guān)系，共檢查碰撞點(diǎn)126處，并出具碰撞報(bào)告，指導(dǎo)設(shè)計(jì)二次修改，優(yōu)化了出圖質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)質(zhì)量零投訴。

地下管線優(yōu)化

利用BIM+無人機(jī)航拍監(jiān)控統(tǒng)計(jì)各時(shí)段交通數(shù)據(jù)，并繪制交通量分析圖以及交通量分析表，將VISSIM交通仿真數(shù)據(jù)導(dǎo)入鴻城平臺(tái)中，模擬項(xiàng)目建成后的平峰及高峰交通運(yùn)行情況，通過直觀分析交通擁堵點(diǎn)，實(shí)時(shí)修改交通組織方案，確保建成后達(dá)到緩解交通擁堵的設(shè)計(jì)初衷。

交通仿真

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了圖模一體化交付、項(xiàng)目平臺(tái)化交付。

1. 圖模一體化交付

為每張施工圖賦予二維碼信息，通過掃描二維碼查看對應(yīng)的BIM模型數(shù)據(jù)，這一方式可以提高信息獲取效率、增強(qiáng)信息理解與可視化、便于數(shù)據(jù)更新與協(xié)同、優(yōu)化項(xiàng)目文檔管理、促進(jìn)信息共享與溝通。

圖模一體化交付

2. 項(xiàng)目平臺(tái)化交付

借助數(shù)維設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)集成功能，將BIM模型與施工圖、現(xiàn)場照片、仿真視頻等多種格式文件集成，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域掛接、模型掛接、剖面掛接，一鍵免安裝數(shù)字化發(fā)布與交付。

項(xiàng)目平臺(tái)式交付

1. CIM孿生平臺(tái)搭建

依據(jù)公司數(shù)字化轉(zhuǎn)型的整體規(guī)劃，洛陽城建設(shè)計(jì)院強(qiáng)調(diào)頂層設(shè)計(jì)先行，重視數(shù)據(jù)要素，系統(tǒng)謀劃CIM平臺(tái)建設(shè)整體架構(gòu)。

平臺(tái)由“一基礎(chǔ)、一底板、一平臺(tái)、N應(yīng)用”即1+1+1+N的架構(gòu)組成。通過同步構(gòu)建“數(shù)據(jù)網(wǎng)”與“業(yè)務(wù)鏈”，為CIM平臺(tái)的落地建設(shè)提供總體指導(dǎo)。

洛陽城建院CIM平臺(tái)建設(shè)

2. 智慧橋梁運(yùn)管平臺(tái)場景化拓展

基于CIM平臺(tái)的數(shù)字底板開發(fā)智慧橋梁運(yùn)管平臺(tái)，研發(fā)綜合態(tài)勢、安全管理、橋梁監(jiān)控三大模塊。以前進(jìn)大橋?yàn)榍腥朦c(diǎn)，三維空間場景內(nèi)疊加橋梁資產(chǎn)數(shù)據(jù)360度任意切換瀏覽查詢所見即所得，實(shí)現(xiàn)橋梁動(dòng)態(tài)感知時(shí)間加空間一體化呈現(xiàn)。

基于地面稱重傳感器監(jiān)測的車輛重量實(shí)時(shí)傳輸至平臺(tái)，防止橋梁因超載而發(fā)生損壞。

橋梁監(jiān)控模塊通過傳感器與物聯(lián)網(wǎng)，識(shí)別結(jié)構(gòu)缺陷裂縫腐蝕等問題。多路攝像機(jī)全景拼接融合，橋面區(qū)域流量全景動(dòng)態(tài)掌控，24小時(shí)監(jiān)測橋梁健康，并結(jié)合GIS和病害數(shù)據(jù)庫，快速定位病害，分析成因并制定養(yǎng)護(hù)方案，實(shí)現(xiàn)智能化管養(yǎng)，保障橋梁安全。

智慧橋梁管養(yǎng)平臺(tái)

3.通過一系列探索工作，前進(jìn)大橋項(xiàng)目取得了顯著成果

3.1 設(shè)計(jì)優(yōu)化明顯：

項(xiàng)目借助BIM技術(shù)有效解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)空間關(guān)系展示難題。通過碰撞檢測精準(zhǔn)排查碰撞點(diǎn)并優(yōu)化，極大提升了設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少施工變更與返工風(fēng)險(xiǎn)，確保設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)高效。

3.2 數(shù)字化交付提質(zhì)提效：

項(xiàng)目平臺(tái)式交付借數(shù)維設(shè)計(jì)協(xié)同平臺(tái)強(qiáng)大的整合力，融合BIM模型、施工圖、現(xiàn)場影像、仿真視頻等多元格式文件，構(gòu)建了完備的項(xiàng)目數(shù)字檔案。

3.3 運(yùn)維管理創(chuàng)新：

基于CIM技術(shù)成功構(gòu)建運(yùn)維管理平臺(tái)，整合海量運(yùn)維信息，提升了信息管理效率與決策科學(xué)性。

前進(jìn)大橋項(xiàng)目通過應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，促進(jìn)了交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級，洛陽城建設(shè)計(jì)院未來將持續(xù)深化數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用，建立更全面的設(shè)計(jì)知識(shí)庫與AI智能算法優(yōu)化模型，努力實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案自動(dòng)生成與智能比選，提升設(shè)計(jì)創(chuàng)新性與科學(xué)性。

同時(shí)推進(jìn)BIM與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能深度融合，構(gòu)建智能施工管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)施工過程自動(dòng)化監(jiān)控、風(fēng)險(xiǎn)智能預(yù)測預(yù)警及智能調(diào)度資源；強(qiáng)化CIM平臺(tái)大數(shù)據(jù)與人工智能分析能力，構(gòu)建精準(zhǔn)設(shè)備故障預(yù)測模型與智能維護(hù)決策系統(tǒng)，提升運(yùn)維智能化水平，繼續(xù)加強(qiáng)數(shù)字化業(yè)務(wù)拓展，以數(shù)字產(chǎn)業(yè)化打造企業(yè)第二增長曲線。