在现代建筑设计中，BIM正向设计是一个全新的应用方式。BIM的初衷是直接在三维环境里进行设计，利用三维模型和其中的信息，自动生成所需要的图档，模型数据信息一致完整，并可后续传递，也可以说这就是BIM正向设计。那么在如今BIM技术的应用情况下，我们要如何实现BIM正向设计呢？让我们看看其中的应用难点吧。

一、BIM正向设计应用情况

1、技术现状

近年来，交通领域BIM技术的发展势头迅猛，国家、行业、地方纷纷发布了指导意见和标准，旨在推动交通行业BIM技术的发展。对于复杂市政道路工程的勘察设计，项目地处城市成熟区域，普遍面临交通繁忙、路网密度大、立体交叉多、地下管网复杂、涉及专业多等突出问题，设计难度大、任务重、周期短。目前仍以二维设计手段为主，BIM多用于可视化方案展示、工程量估算、“错、漏、碰”检查等应用，尚未实现真正的BIM正向设计。BIM标准体系不完善、本地化专业化设计软件不成熟、设计流程和交付方式不明确，且无法输出满足规范要求的图纸成果，导致BIM技术在交通领域设计阶段发展缓慢，与BIM正向设计的目标还存在差距。

2、发展趋势

BIM正向设计技术是交通行业走向数字化的重要支撑，是设计企业进军国际市场竞争的必备能力，有以下发展趋势：一是全专业BIM正向设计，革新现阶段二维设计手段；二是全生命周期的应用，整合规划、勘察、设计、施工和运营养护阶段BIM应用；三是多角度、集成化应用，依托云计算、大数据等技术，实现项目管理、数据协同等。BIM最大价值在于全生命周期应用，但关键和源头仍在设计阶段，精准的三维BIM设计模型是信息共享和流转的载体，实现工程信息的传递和共享利用，是BIM理念的核心和应用的关键，也是提高工程设计品质的重要手段和根本保障。

二、BIM正向设计研究路线

本文基于BIM正向设计的理念，通过对市政道路工程BIM正向设计关键问题的研究与探索，形成了BIM正向设计解决方案和总体思路，建立了全流程应用框架。包括构建全新三维可视化设计基础环境，为设计提供数据支撑；研发了专业BIM正向设计软件，实现BIM设计和出图；构建可视化展示平台，革新设计手段和展示方式；探索了数字化交付方式等，突破了BIM正向设计难点。

1、构建设计基础环境

基础环境模型直观反映项目区域地物、地形、地质等状况，是设计的基础。采用无人机倾斜摄影等技术，快速构建市政项目区域准确的实景、DTM、地质等模型，重构错综复杂的地下管网模型。通过关键点坐标匹配，集成融合实景、地质、DTM、管线等模型，构建精准的三维设计基础环境模型，在真实的环境中开展BIM设计，提高工程与城市环境的协调性，为BIM正向设计提供了数据支撑。

2、研发道路BIM正向设计软件

市政道路工程互通式立交密集，空间受限，路线线形和横断面复杂，设计难度极大，缺乏本地化BIM设计软件。基于OpenRoads技术平台，研发了符合我国道路设计流程和规范的BIM正向设计软件CNCCBIMOpenRoads，提供了道路BIM三维设计、工程图纸、数字化交付等方面的解决方案。

①协同工作空间定制

工作空间定制是开展BIM设计前期非常重要的一个环节，将设计标准、特征库、模板库、风格样式库等，按行业级、企业级、项目级等不同工作集，存储在工作空间或协同平台上，存储一套适用于某类工程项目的定制化的内容。解决工程项目协同工作中标准化统一问题，从而实现BIM设计“标准统一、内容统一、风格统一”。针对市政道路制定了一套符合我国设计规范、习惯要求的工作空间。

②平面设计

通常道路平面线形由直线、圆曲线、缓和曲线等组成的复杂曲线，通过交点法、单元法两种平面设计方法，参数化控制曲线线形，最终形成符合要求的路线平面设计。结合构建的设计基础环境模型（DTM和实景），在可视化环境下进行实时直观设计。

③纵断面设计

地形环境直接影响纵断面设计，基于设计基础环境模型（DTM）,实时提取平面线位的地面高程曲线，同时在纵断面模型视图中，直观查看平曲线直线段、圆曲线段、缓和曲线段的区间范围，辅助纵断面设计。类似平面设计提供直线、圆曲线、抛物线等组成复杂纵断面曲线，多种纵断面线形的任意组合，支持捕捉关键点实时拖动修改和初步设计，批量化修改设计参数，进行精准设计。高效可视化交互设计变坡点位置、标高、竖曲线半径等参数，并支持同一平面线的多个纵断面方案，快速进行方案对比和优化。

④三维路廊设计

三维路廊设计也称路基和路面设计，通过模板技术提供全参数化构件定义功能，支持任意形式的横断面定制。根据规范要求定制横断面模板特征点、特征组件要素，且模板定义关联工作空间；基于三维路线和DTM,横断面模板放样生成三维道路模型自动生成填挖方边坡，快速建立精准的道路BIM模型。同时，支持可视化超高设计和三维漫游等，并且创建的道路BIM模型支持横断面“剖切”出图、工程量计算等。

⑤桥、隧构造物设计

道路总体图阶段，要快速、准确表达道路沿线桥梁、隧道、涵洞等构造物设置情况，如桥梁的位置、跨径等总体信息，开发了基于路线的桥梁、隧道、涵洞构造物设计工具，通过输入基本参数，在平、纵和三维三个视图可视化构造物设计，同时生成三维模型和构造物工程数量统计，纵断面、总体图及横断面设计图均通过直接“剖切”得到构造物信息。

⑥专业BIM分析

建立完成BIM设计模型后，直接提供基于BIM模型的专业分析，针对道路工程包括水膜厚度分析、路面水流分析、土方量统计、视距分析等功能，自动输出分析计算结果。

⑦BIM出图

现阶段，对于市政道路工程设计成果，仍然要求交付二维图纸，经过研究探索，基于全信息专业BIM设计模型，可实现自动化“剖切”形成编制办法要求的图表成果。归纳总结实现“剖切”“标注”“分图”“报表”等四大功能，基本可以满足图纸要求。通过开发标注、剖切、分图、报表等子系统，基本实现了自动化BIM出图。针对标注实现了路线、十字坐标、示坡线、占地线等八种标注，包含丰富的标注要素，实现一键式标注。基于道路BIM模型动态“剖切”输出平面、纵断面、横断面等六类图纸，并提供图纸索引和管理功能。基于工程特征对象分类，实现了直线转角表、逐桩坐标表、用地表等道路专业报表的自动生成与输出。

3、动态可视化展示

市政项目设计是一项系统工程，覆盖专业多。通过BIM软件平台，将各专业设计成果进行集成，融合实景、地下管线、道路、桥梁、综合管廊、景观绿化等模型，利用LumenRT展示平台，对项目进行全线漫游与动态可视化展示，呈现设计效果，实现全方位、多立体的方案比选与设计优化，并可在征地拆迁、交通疏解等方面发挥积极作用，提高沟通协调效率，为业主决策提供科学依据。

4、数字化交付

随着BIM正向设计技术应用的不断深入，数字化交付将成为主要的交付方式。数字化交付是通过信息化的数字交付平台，将设计的信息模型、文档资料等集成交付，提高信息存储和共享效率。将项目的设计资料、BIM模型、图纸、表格、工作文档等数字化成果文件，集成后发布为iModel数据格式，利用iModelJS开发数字化交付平台，在桌面端、移动设备和Web端查看和管理，初步探索了数字化交付的内容和方式。

通过实践总结，形成了一套适合我国市政道路工程BIM正向设计解决方案，突破BIM设计关键难点，并取得了良好的实践效果。

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