李佳毅，巩舜妹，李天峰，杜岷宣，李乐乐

（宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州 234000）

1 引言

城市轨道交通设计的重点是线路设计，线路设计是否合理对城市轨道交通造成直接影响。在CAD或者图纸上进行二维设计的传统方法，给线路设计造成极大的困难[1]，使城市轨道交通选线设计很难实现。因此，城市轨道交通线路规划设计的迫切任务是使线路各种空间信息得到完善的组织、管理和应用，发现和分析空间冲突，从而使得线路设计质量得到提高。以3DGIS和BIM技术为核心思想的数字三维技术的应用，为城市轨道交通线路规划设计提供了强有力的技术支撑和新的动力。利用3DGIS平台建立的模型是一个没有任何结构内部信息的模型，3DGIS仍处于浏览的技术层面。BIM技术存在着空间地理信息分析不完整、地理定位不精确等缺陷[2]。整合BIM技术和3DGIS技术在城市轨道交通线路规划设计中的微观和宏观优势，凭借技术平台提供的综合服务，将相互独立的技术结合起来，使城市轨道交通工程建设规划进一步精细化。

2 城市轨道交通线路深化设计

2.1 Infraworks的基本介绍

Infraworks是一款面向工程领域初期设计方案和末期设计成果展示、整合的软件，其主要特性分别为基础模型的创建、方案的设计与分析、模型浏览及漫游。Infraworks基于BIM的理念属性和GIS技术平台来完成设计模型，是一款全新的设计工具与集成平台，可兼容大量的地形数据，开展大地形、大范围的设计，并整合了大量的设计文件。根据上述论述，可以总结出一个Infraworks的公式：

式中BIM将建筑工程项目中各项目相关联的数据信息作为依据，对建筑模型进行构造，为得出建筑物的真实信息通过数字化仿真技术进行模拟，可以更加直观便利、形象透明地进行工程项目建设和管理。3DGIS从属性和地理空间分布上详细、全面地描述了与线路设计相关的生成数据和地理空间信息，给城市轨道交通线路规划设计提供了更加详细、全面、直观、有效的信息支持。在Infraworks平台中，绘制铁路、管道、建筑等基础设施，评估初步工程量，分析区域属性，分析高程，提供详细设计阶段所需的数据以及详细设计软件，软件包括Revit、Civil 3D 等。

2.2 综合Infraworks与Civil3D、Revit

Infraworks、Civil 3D 和 Revit，这三者各有优缺点。Revit在单体建筑的参数化程度和三维建模方面具有优异的性能，以单体建筑的设计为中心，可以对主线、路基、轨道、扣件等进行参数化和细化设计。但在大型场景、大规模建模方面存在缺陷。Civil 3D具有良好的软件本地化、兼容性、三维建模、参数化、可视化渲染效果，在设计分析、数据更新方面表现优异。然而其视觉风格和效果单调，且不支持更改横截面装配。Infraworks的优异性表现在概念设计与效果展示方面，其突破性的3D可视化技术，使大型基础设施模型的管理更加方便高效，极大缩短了设计周期。但在详细周密设计、动态调整分析方面却不精通。将三者协同运用在城市轨道交通线路规划设计中[3]，能够充分满足城市轨道交通线路规划设计需求，显著提升项目的整体质量。

3 融合BIM与3DGIS

将BIM技术与3DGIS技术的优势进行互补，以BIM与3DGIS相融合为核心技术，规划设计城市轨道交通线路。BIM模型用于存储构筑物内部相关数据，利用BIM模拟桥梁、隧道、路基等模型的数据分析，给建筑相关专业的整合提供帮助。BIM模型的地理环境由3DGIS平台承载，对线路BIM模型进行整体表达，以此进行地理环境建模和空间分析[4]。根据线路工程的特点，凭借空间位置坐标与线路里程的关系，按里程将BIM模型转换到3DGIS地理空间中。3DGIS技术和BIM技术融合的构架图如下图所示。

城市轨道交通3DGIS+BIM技术构架图

3DGIS整理、合成以及管理整个构筑物外部环境的信息，BIM技术可以在虚拟三维场景中显示城市轨道交通中的各类信息，减少了各阶段数据传输的传递。通过将BIM与3DGIS之间进行优势互补，微观与宏观的融合，使城市轨道交通线路设计过程中的相关属性更为直观可视，方便快捷，高效科学[5]。

经过实践分析可知在BIM与3DGIS的融合方法中，以Skyline自身的BIM图层进行集成的方法最为实用。不仅运用简单、便捷，而且处理后的文件数据内存相对较小，对电脑配置要求相对不高。点击所需的BIM图层名称，把.rvt BIM模型文件链接到上述图层中，查看具体内容。

3.1 以Skyline自身的BIM图层进行集成的方法

3DGIS采用Skyline平台研究集成方法。新版本Skyline有效处理了BIM模型导入失败的问题，将模型以.FBX格式（.FBX是一种用于跨越平台的三维数据交流格式）存储到Revit中，便可导入到Skyline中。如今许多建模软件均支持该格式，模型的所有信息均通过scene graph结构进行存储。Skyline 3DGIS支持BIM图层，保留所有属性数据和几何信息，支持属性查询和空间查询，可以读取标准.FBX格式的BIM文件，同时支持在项目中补充模型信息以及更新模型属性数据，提高协作性。

在Skyline 3DGIS中导入.FBX格式的BIM模型的参数设置

首先搭接好城市轨道交通模型，在Revit中存入.FBX格式的文件，将BIM模型以一个图层的格式导入3DGIS中。在3DGIS环境下，将线路里程转换为经纬度坐标，计算出3DGIS中BIM模型的特征点坐标，并根据特征点坐标对线路的三维模型进行集成。研究Skyline的二次开发及其插件的开发，完成在Skyline中打开BIM模型，直接地打开.rvt格式的文件，以查看BIM模型的详细信息。在Skyline 3DGIS中导入.FBX格式的BIM模型，参数设置如上表。

在传统二维设计方法的基础上进行变革，结合BIM与3DGIS之间的优势，用于三维设计城市轨道交通线路。分析并融合3DGIS技术和BIM技术后，通过3DGIS Skyline平台，应用.FBX格式的BIM图层的集成方式，在3DGIS中高效集成BIM模型。通过Skyline的二次开发，解决了纹理丢失问题，Revit模型数据接口经开发后，使得Revit模型在Skyline 3DGIS中无损集成变为现实，消除了BIM与3DGIS融合丢失数据的主要问题。

4 结语

BIM技术对于城市轨道交通线路规划设计的优势，已在发达国家得到显著的体现，但我国目前BIM技术应用还处于初级阶段，开发不够完善，只有不断深入探索，才能充分发挥BIM技术的优势和潜能。将BIM技术应用到城市轨道交通线路规划设计，利用BIM技术和3DGIS技术，将建筑本身的信息与建筑周围环境进行集成，即将微观BIM技术与宏观GIS技术进行集成，实现城市轨道交通线路的大场景精细化设计。主要研究成果如下：

①综合运用Infraworks、Civil 3D和Revit平台，参数化设计线路主体、路基、轨道等，实时更新城市轨道交通线路设计的数据、详图，精细化设计城市轨道交通线路，高效、方便地管理城市轨道交通线路与基础设施模型；

②采用Skyline二次开发技术，降低数据传递过程中的流失，减少模型细化和拼接的冗杂度，实现轨道线路快速拼接和模型的快速创建，解决了由于手动拼接模型导致的耗时长、不准确等缺点，创建了轨道、隧道和桥梁的细化建模方法；

③利用3DGIS具有较强的空间分析和空间数据管理能力，解决BIM软件对模型的承载量有限而无法规划设计长带状线路问题。将BIM和3DGIS技术的优势进行互补，快速、精确生成大数据城市轨道交通线路模型。