数字化方案决策在胶即快速通道工程中的落地应用

　　一、建设背景

　　当前，我国正处于由交通大国迈向交通强国的重要节点，从公路全行业视角看，数字化覆盖率和应用率显著提升，公路数字化方案决策的建设背景可以从以下几个方面来阐述：

　　1.国家政策的推动

　　近年来，交通运输部印发《关于推进公路数字化转型 加快智慧公路建设发展的意见》《关于支持引导公路水路交通基础设施数字化转型升级的通知》等政策，我院积极响应国家政策，运用BIM+GIS+实景三维等手段，充分发挥数字技术的放大、叠加、倍增作用，提升交通基础设施长期供给质量和效率。

　　2.行业发展的需求

　　随着经济的快速发展和人民群众生活水平的提高，公路交通需求不断增长。传统的公路方案设计模式存在着诸多问题，如二维设计专业协调困难、可视化程度低、汇报难以理解、异地沟通不便等，这些问题严重制约了公路数字化设计的发展。数字化方案决策可以提高设计效率，提升服务质量。

　　3.先进技术的进步

　　大数据、云计算、数字化建模与仿真等先进技术的进步和软硬件设备的升级，为数字化方案决策提供了强大的技术支持。

　　二、案例概述

　　1.项目简介

　　胶即快速通道工程是国家公路网规划中的重要国道路段，是山东省重点基础设施建设项目。该工程东起蓝谷核心区，止于胶东国际机场南互通立交，全长约48公里。总投资约230亿元，全线一级公路标准建设，设计速度100公里/小时，双向六车道，如图1所示。该工程与已建成的各种军用光缆、河道水系、铁路、公路等交织成网，牵扯面广，并经过大量人口密集区且侵占基本农田，涉及山岭、平原、江河、沟壑等多种特殊地理环境，面临多专业协同复杂、设计难度大、现场数据采集困难、设计周期紧张等问题。

　　2.数字化方案决策路径

　　针对工程重难点问题，在方案决策阶段运用数字化技术，基于UE游戏引擎，搭建“高质感方案协同汇报系统(以下简称“汇报系统”)”，分别从数据生产、数据融合和集成应用3个方面进行落地应用，形成一套低成本，高效率，落地发展的数字化方案决策体系。

　　三、创新性实践

　　一是注重理念先行。始终秉承“以创作的理念精细设计，以BIM的方式深化创作，以决策的思维制做BIM，以数字的形式辅助决策”思想，将BIM应用重心前置于方案阶段，通过灵活运用BIM、GIS、实景三维及数字孪生等技术，实现公路数字化从理念到实践的落地。二是坚持需求导向。聚焦小切口，以用得上、用得起、用得好的模型及场景为牵引，结合设计阶段决策、汇报、协同的实际应用需求，协同推进数字技术与交通基础设施深度融合。

　　1.技术创新

　　(1)低成本倾斜摄影

　　在胶即快速通道工程中，优化升级倾斜摄影工作流程，实现了低成本实景三维建模。利用无人机外业采集的资源价值，将测绘单位免费提供的图像和像控点坐标数据，通过部门工作电脑搭建计算集群，通过工作间隙和闲置算力完成内业分析，基本以“零成本”生成实景三维模型。这种方法不仅确保了方案展示的需求，还为项目提供了高效经济的解决方案。

　　四、高效方案BIM建模

　　我院针对方案策划阶段设计数据深度不够的问题，探索了一套高效的方案BIM建模体系。通过梳理项目数据和确定模型精度，采用OpenRoads Designer软件，制定协同设计流程，优化建模效率。由1位具备专业设计能力的BIM工程师依据道路平、纵、横资料理解设计意图，采用正向设计理念，进行深化设计，补充数据，带领4位BIM建模师协同工作，在设计周期内完成了全线BIM模型，达到了设计深化的目标。

　　2.场景集成应用

　　(1)可视化征拆分析

　　通过低成本的实景三维模型能够真实、完整的还原项目现场，实时测量建筑物的高度、宽度、面积及体积等信息。基于汇报系统，利用BIM+GIS+实景三维技术，能够快速准确的反映项目周边预拆迁建筑物类型、面积及密集程度，以鸟瞰视角清晰、直观地确定工程建设所需占用的土地类型、性质等信息，便于掌握分析征迁工作推进的难易程度。通过汇报系统准确统计需拆迁的房屋、树木、线杆等数据，减少部分现场统计的工作量，加快征迁工作的顺利进行。

　　(2)多专业协同设计

　　基于汇报系统进行该工程多专业管线协同设计，各专业设计人员随时提资，同步更新设计修改，保持设计一致性。通过颜色表达不同专业管线间的相对位置关系，实现专业内、专业间的数据交流以及全生命周期中信息最大化共享与转换，提高多专业协同设计效率和沟通效率。在汇报系统中及时发现构件错、漏、碰、缺等问题。该协同设计模式能够满足常规项目汇报节奏，以网页链接形式，一方操作，多方实时观看，解决语音描述有误、协调困难等问题，实现高效率的交互与协同工作。动态方案比选

　　将生产的数据融合至汇报系统，从微观角度，由BIM模型反映工程结构单体信息;从宏观角度，由GIS数据提供地理环境信息，反映周边环境和地形等，实现了全方位的项目展示。利用双视口模式，在同一屏幕下显示同一工程的不同方案，以任意角度观察方案细节，该模式方案对比清晰准确，为方案决策提供强有力的依据，促进方案决策的科学性。以胶州西互通节点为例。

　　五、成果效益

　　1.经济效益：

　　通过升级内业分析技术，降低倾斜摄影成本约80%;

　　利用高效建模和模型三维可视化优点，提前发现设计错、漏、碰、缺等问题，提高设计质量约20%;

　　采用三维动态汇报方式，以鸟瞰视角浏览设计成果，大大提高沟通效率，减少汇报频次约60%;

　　从宏观和微观两方面直观表达设计意图，辅助评审专家科学决策，节省时间约50%;

　　2.社会效益：

　　(1)助力各行业BIM技术应用推广。该创新路线不仅适用于交通领域，同时适用于房建、市政、水利等工程，通过高效的BIM成果，能够激发工程各方人员数字化兴趣，推动数字化落地。

　　(2)打造数字孪生底座。对现有建筑物、地貌环境要素一比一数字化还原，呈现出全时空、高保真、实时还原的平行世界。BIM+GIS技术为数字孪生工程提供了全方位基础数据的底层支撑。

　　(3)提高资源利用率。通过优化资源使用和减少浪费，对加工处理后的数据，用于施工、运维养护等阶段，推动资源的可持续性。

　　案例总结及应用前景

　　以高效数据生产为基础，多源数据融合为核心，场景集成应用为手段，方案决策为目的，形成一套数字化方案决策体系。通过开发汇报系统，实现了多源数据融合、实时渲染、动态汇报等多个使用需求。该体系投资少，应用价值高，数据兼容性强，利用网页端实时浏览设计成果，能够适用于多工程领域，具有广泛的应用推广价值。