文/林煜申

1 前言

作为城市发展的重要基础，城市道路系统是城市发展的动力，其中还包括了社会活动和社会基础设施建设。但是，城市道路管理经常需要大量的数据和信息，传统的信息收集方式无法满足，也不利于系统化管理[1]。

2 基于BIM+GIS 的城市道路工程管理系统研究的意义

城市的经济发展较为迅速，使得城市建设的范围也变得越来越广泛，空间分布呈现出复杂的特点。传统的道路工程管理系统已经无法适应时代的发展，需要采用全新的方式开展工作。通过对基于BIM+GIS 的城市道路工程管理系统的研究，该系统具有以下优点：首先，它有助于规划和管理城市道路设施，然后制作三维信息图形模型，从而对城市道路进行决策，使城市规划和建设效率更高；其次，它能够系统归纳道路管理部门管理城市中每条道路的档案，以便于快捷地进行道路维护工作；再次，它可以将城市道路交通管理系统与其他交通管理系统结合起来，及时发布城市所有道路的交通信息；最后，城市道路信息共享更有利于城市经济社会的发展[2]。

3 基于BIM+GIS 的城市道路工程管理信息系统设计

3.1 空间数据与属性数据

基于BIM+GIS 的城市交道路工程管理系统，关于数据库的设计需要依据空间数据和属性数据。其中，GIS 系统主要是针对与地理相关的数据和信息，收集和存储空间数据和其他信息，并且按实体在电子地图中表达这些信息。属性数据主要是指道路和桥梁的属性信息的描述，例如道路桥梁的里程桩号。此外，基于BIM+GIS 的道路工程管理系统的设计具有复杂的基础数据信息的特点。基础地图平台的建立需要空间数据，城市道路管理系统的建立需要属性数据，只有当这两种信息并存，我们才能够构建起BIM+GIS 的城市道路工程管理系统[3]。在这一个系统中，包含了诸多数据和信息，我们需要进行绑定，使其能够建立起动态的联系，实现属性数据与空间数据的对接。

3.2 系统的功能模块

基于BIM+GIS 的城市道路工程管理系统的功能模块主要具有下面几个模块：

3.2.1 系统管理技术模块。该模块主要用于登录系统的用户管理，并在一定程度上保证了系统数据的安全性。在此模块中，它包含权限管理功能，将用户分为管理级别用户和普通用户，这样一来不仅能够起到杜绝数据被更改的作用，还大大提高了数据资料的安全性。

3.2.2 电子地图模块。该模块的作用在于能够替代纸质地图，将纸质地图中的所有信息直观地呈现在电子地图中。另外，它作为电子数字化的产品，还有着电子地图所特有的功能，例如将地图进行任意放大和缩小、空间漫游等功能。

3.2.3 图层管理模块。该模块的作用主要是管理各个三维信息模型，通过对图层的管理，进而起到新建、添加、删除的作用。

3.2.4 实景编撰模块。它的作用在于通过增添、编辑、查看实景影像模型对系统中的电子地图信息进行补充和完善。

3.2.5 数据信息查询模块。该模块主要搜索属性数据的内容，然后快速锁定要搜索的目标，通过数据和图层之间的对应关系找到有用的原始信息。

3.2.6 路径分析模块。可以更好地实现系统的最短路径，找出电子地图上任意两个位置之间的最短距离。

4 基于BIM+GIS 的城市道路工程管理系统关键技术实现

4.1 空地联合影像融合技术

空地联合影像融合技术是基于BIM+GIS的城市道路工程管理系统中的底层关键技术。通过对空地数据收集和特定算法处理,它可以生成直接反映真实的地面特征、建筑物纹理信息和准确位置的3D 环境模型。

随着当前我国道路科学信息技术的不断稳步发展和进步，我们在城市道路工程质量管理信息系统中广泛使用了倾斜摄影跟踪技术，以此能够快速获取关于上海市的具体道路信息。与目前传统的其他航空摄影成像技术相比,该成像技术不仅可以有效解决从垂直角度拍摄的照片问题，并且用户可以在同一个的飞行拍摄平台上构建多个相机。同时,还可以通过新的POS 曝光系统直接实时获取每个物体曝光瞬间图像的精确位置和数据。

另外，当曝光结束时,使用同步图像基站的航拍GPS 数据观测曝光数据,并通过校准角度计算方法获得飞行偏心率角度分量和飞行偏心率夹角等信息；使用CORS 工作站直接获取图像控制点的平面位置，并借助图像控制点对倾斜摄影图像的平面位置进行定位；结合平面位置和倾斜信息，使用3D 建模软件对真实图像进行建模。但是，由于这些建筑物和其他建筑地面之间实体的高度以及图像拍摄角度均有不同，地面和其他建筑物侧面附近的一些数据细节可能会发生丢失，并且这些细节无法清晰地被显示，因此我们需要协助地面人员近距离进行数据采集以作补充[4]。该方法增加了图像数据源，确保了图像的完整性，并提高了模型的精度。

激光雷达是一种主动遥感系统，可以快速、实时地收集三维表面信息。该项目使用激光雷达扫描技术来补充地面数据，采用多种激光对多个地球卫星表面光线进行密集式的采样,有助于产生高测量精度数值。从目前的情况来看，它正逐渐取代一些传统的影像测量处理技术(如影像摄影法和测量法)，成为一种具有较低成本和高效益的新测量技术。

激光雷达系统是一种不具有源头的光学传感器，当它沿着特定的光线测量目标路径进行移动时，它通常会向一个目标物体发射一个激光束，并跟踪分析从一个目标位置反射的无线激光。这些激光接收器分别记录了激光发射脉冲从开始离开系统到最后返回激光系统的精确持续时间，有助于计算激光传感器与激光目标之间的精确距离。激光雷达进行数据采集和分析测量后，通过定量分析采集激光雷达时间移动范围，激光雷达扫描坐标角度,将点坐标数据处理为高标准精度坐标。最后，使用新型激光雷达图像扫描技术收集建筑物底部和侧面的分析数据，并进行制作后续真实模型建模所有必需的相关操作,以便于模拟倾斜摄影图像的真实空间[5]。

4.2 基于BIM+GIS 的矢量驱动建模技术

BIM 数字技术主要是指在制造建筑物、桥梁、道路、隧道等的整个生命周期，通过创建和管理维护有关建筑工程产品的各种数字信息，用来促进其现代工程技术应用的一种技术。BIM 工程模型通常需要包含营建工程的数字化工程组件以及其在整个建造和应用生命周期中用于构造工程对象系统所需的所有工程组件属性相关信息。这些参数组件主要以一个参数向量化的组件形式进行定义，并且我们可以根据用户要求非常详细明确的描述这些组件。

在我国建筑工程的生命周期中，其涉及的各方都应该通过使用BIM 等技术直接进行工程协同管理操作，提高工程沟通和协调的工作效率，缩短工程施工管理周期，并有效减少因施工错误而造成的经济损失。另外，BIM+GIS技术是一种专门用于实时收集、存储、管理、分析和控制显示全球地理实体空间信息的应用系统。它可以从微观和宏观上分析和收集管理整个国家地理区的空间信息；同时，它还具有强大的城市空间规划综合信息分析计算能力，通常可以用于设计协助城市工程规划和城市设计的各种城市管理信息分析[6]。

基于BIM+GIS 的矢量驱动建模技术，以工程的平纵线型为矢量驱动的主要依据，对工程里程的坐标、标高和车道数等相关信息进行设置，通过算法实现BIM 工程模型大批量的快速建立，缩短建模时间，提高建模效率。

参数化建模是矢量驱动的基础，通过用参数、公式、表格、特征等驱动图形，以达到改变图形的目的，通常有以下几种方式：

4.2.1 该模型受系统参数和尺寸约束驱动，通过修改设计者设置的特征参数进行控制。

4.2.2 模型由用户参数和公式驱动，模型参数受用户定义的参数和公式约束。

4.2.3 模型是由表数据驱动的，可以通过访问记录标准模型信息表来修改模型的大小和位置。

4.2.4 模型由规则和检查控制功能驱动。当模型异常时，在某些条件下控制的一些参数、功能或事件的用户定义指令将发出警告。

基于BIM+GIS 的矢量驱动建模主要是通过提取工程平纵曲线图线路中心线、关键节点xyz 坐标信息等线路数据，进而在程序中输入线路数据和关键构件参数数据，实现自动化建立模型。

5 结语

综上所述，本文探讨了基于BIM+GIS 的城市道路工程系统模块设计和关键技术实现的方法路径，可以发现在基于BIM+GIS 的城市道路工程系统开发的主要目的，是为了可视化分析道路管理的信息，进而提高工作的效果和质量。另外，它还能够进一步推动城市化进程，提高城市道路工程的管理效率，为城市的可持续发展打下坚实的基础。