BIM 理念在國內的道路、橋樑、隧道工程中如何應用?
大多的討論都是關於將BIM理念運用於建築工程的現狀和前景。現在國內也有將BIM理念運用於道路、橋樑、隧道工程的例子。請了解的人討論一下BIM理念在這些方面的運用情況和發展前景。
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20150411更新
現狀篇
把評論區里幾們同仁的觀點放出來，
@bubba樓主分析的很有道理。我想公路難用bim的一個原因樓主沒提，公路受外界影響因素太多。建築一般作為獨立項目，涉及的是所在地塊，相對獨立。公里是線行工程，跨市跨省，沿線地質情況複雜多變，地形測量也沒那麼準確。所以很多時候，比如邊坡防護，涵洞，隧道等，施工圖都不能做到很精確，所以常常是邊施工邊調整設計。這個工作如果用bim來荀，回搞死人的。對於市政的獨立項目，比如一個通道，一個獨體橋樑，或者天橋什麼的，可能更容易實現。
@zuicai 我是搞市政的，BIM其實圈內還是很想推的，但是目前大家都處於迷茫階段，BIM的成果應該有哪些？BIM出圖的標準應該是什麼？BIM難道就只是出個三維動畫？去年有個路網項目和西南市政院合作，他們出的所謂BIM成果就是個場地土方平衡，結果甲方還不信任他們的成果。這些東西都需要有個行業標準，而不是像現在這樣各個設計院在瞎蒙。而且市政和公路一樣，施工圖實際上精度不高，隨時需要在現場調整，BIM如何應對這種狀況？
@曹通獻 試著說一下。從開發者的角度來說，其它工程領域BIM應用的落後還表現在：建築領域的BIM已經有了較為成熟的IFC標準，而其它工程領域尚無標準或統一介面。dwg格式不是為了模型而生，對於支持各種模型屬性較為麻煩；為了實現模型屬性，各開發者各自開發介面，並且常常是私有介面，不利於推廣和互通。 @bubba 說的應該也是一個重要原因，現有的BIM(IFC)不知道能否與GIS很好整合，長距離大尺度的工程中可能需要更多用到GIS技術。
20150329&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>&>
這裡說到路橋隧，就要一起來討論這三個專業，因為像一條幾十公里的高速公路這仨都是同時出現的。但是我們要分一下行業，即公路、市政。
BIM理念以及在建築行業應用的火熱情況我就不多說了，相信大家都很清楚了。
心態篇
那麼我們來看看公路、市政行業吧。
從目前的情況來看，公路行業基本上沒有BIM應用，我說的是總體的一條路不是單針對一座橋或隧道。我覺得應該是BIM在工程應用中最落後的一個行業了。為什麼呢？
業主，公路的業主一般為政府或國有高速公路公司，這些人估計連BIM是啥都不知道，還去應用？而業主卻應是BIM的最大推動者，失去了這一主力，結果可想而知。不像建築行業的業主很多是地產開發商，有動力去運用。
設計院，從我接觸的公路設計院來看，他們覺得公路就是一條線就過去了，不像建築有這麼多的專業，會出現專業間的打架了、管線碰撞了等等一系列問題。其實就是他們沒有動力去應用。再者其實公路三維可視化不如建築這麼震撼，沒多大看頭。設計院最關心的是什麼呢？三個方面：一、方案（即路線選線），二、工程量，三、出圖。如果能有一款軟體能同時把這三個問題都解決了，管你是啥BIM、三維、四維，不用你說自己就來用了。
施工單位，和設計院的情況差不多。
運營單位，其實是很需要的。
下面來說說市政，市政路橋隧都是在城區，涉及的東西較多，地下地下、周邊建築等。項目環境相對公路會更複雜一些，訴求甚至比建築的更多，除了自身的碰撞這些，還要看看和周邊的建築、地下管線有沒有衝突。市政行業有一些BIM的應用，但是效果不盡如人意。為什麼會這樣呢？主要是沒有很好的市政BIM軟體。
軟體篇
說BIM就不得不說軟體，這個也勿須做過多的解釋，相信大家都明白。我們來看看。
方案階段，路線選線軟體
在這個階段公路和市政的方式還是有很大差別的，公路由於路線長、區域大，路線隨便變動一下都會產生很大的影響，工程造價、環境、拆遷等各方面。而且在這個階段可能沒有地形數據，可能就會利用Google earth的數據做初步選線。市政由於一次性工程不太長，數據也能相對容易獲得，所以這個階段兩個行業對軟體的要求不一樣，因此使用的軟體也是不一樣的。
公路
曠達路線規劃系統，以前好像是澳大利亞的軟體，現在已經被天寶收購了。天寶現在也在推出自家的BIM解決方案，不過天寶是做硬體起家的，本人並不太看好他的BIM系統。話說天寶為什麼都喜歡收購這些方案軟體呢，比如SketchUp現在也被其收入囊中。
CARD1的KorFin，德國產的軟體，這款軟體據說也有國內設計院在用，不是特別了解。
市政
鴻業市政道路設計軟體，基於AutoCAD開發的，據說自動化做的非常不錯，國內市政設計院基本都在用。現在也在做Civil的BIM軟體，有路立得、管立得，評價是自動化很好，生成快，能快速出三維效果，但也僅限於出來看看而已了，類似於SketchUp吧。
EICAD，也是基於基於AutoCAD開發的。EICAD系統主要包括：平面設計、縱斷面和橫斷面設計三個部分。該系統輸出成果可以直接供「道路、橋樑三維建模程序--3Droad」使用，建立道路橋樑的三維模型（這個介紹是官方的說法）。
設計階段
三維平台
現在國際上主流的BIM軟體廠商有三家，A、B、D。A為Autodesk，這大家都很熟悉了；B為Bentley，奔特力，口號是助力可持續性基礎設施建設；D為Dassault，主業在製造業，現在也在往BIM上擠。
先從底層平台來分析一下這三家的軟體，A家經典的AutoCAD在國內的二維繪圖領域佔據了主導地位，國內針對土木各行業開的繪圖軟體基本上都是基於AutoCAD的。但是AutoCAD的三維能力不行，A家自己家的建築BIM軟體並非基於AutoCAD的。他的Civil3D是基於AutoCAD開發的，這個軟體可以理解為A家的道路BIM軟體，但是在實際應用中為我們提供了很多的反例，一再證明了AutoCAD的三維能力很差。這裡的三維能力指數據支持量、對硬體的要求、處理效率等。
B家的底層平台為Microstation。其實這個軟體在國外的使用和繪圖能力上來說是和AutoCAD齊名的一個軟體，但還有一個優勢，三維能力強悍。但是由於B家的不重視市場、本地化弱以及技術支持薄弱等原因，導致在國內二維繪圖時代基本上看不到他的影子。現在針對Civil的軟體是PowerCivil。
D家的平台軟體是catia，製造業的基因，流淌著製造業的血液，構件參數化很強大。在國內製造業應用普遍。
下面引用一段@徐晨兄弟的話，來看看三維平台要怎麼選。
「其實事情是這樣，水電行業最早搞bim的是中水顧華東院，也就是現在的中電建華東院，10年前就開始了，那時候還不叫bim，人家就叫三維設計。華東院依靠bentley microstation這個平台，自主開發了一系列適用於水電設計的工具箱，最典型的就是三維結構配筋系統，很叼。結合bentley開發的建築建模啦地質建模(其實這個是後來才有的，華東院有自己的地質建模工具箱)啦之類的工具軟體，讓三維設計落地，形成了真正的生產力。你知道中南院也中電建集團下面的(還有昆明院)，他們跟華東院相互考察學習是經常的事情，發現華東院三維設計哎喲不錯哦這個叼，自己借著華東院的經驗也開始做三維設計。這也就是水電系統多用bentley的原因。
華東院為什麼選bentley?因為只有他真正做到了「一個平台，一個模型，一個數據源」。也就是bim對信息的本質要求。自動桌子兼并購的revit可以做建築，結構，mep，木有問題，可是水電行業相當重要地質建模只能用civil3d，dwg(c3d的數據格式)與rvt(revit的文件格式)完全不是一個數據格式，信息共享和流動受阻，後期到了bim 3.0運行維護階段的應用會非常坑。華東院的遠見就在這裡。華東院依靠10年積累，利用bim技術敲開了很多他們從未涉及的新業務的大門，比如市政，比如城軌。
但是，問題來了，你可以看到選用bentley平台完全是因為其可持續發展的優勢，bentley相當高冷，按行業規模從大到小依次開發適用的工具軟體，水電其實屬於小眾行業，如果華東院不發力自己開發適用的工具軟體，也許十年之後bentley才會幫忙編個小插件什麼的套點錢走。 revit的優勢就是容易上手，最讓人心動的是，他有一套不需要編程就能定義參數化構件的族定義系統。考慮到基礎設施建設行業的bim才開始起步，bim0.8建模出圖階段，鋼筋出圖，以及力學計算沒幾個單位能完美解決，這個階段autodesk比bentley更有一些優勢(小眾行業bentley的二次開發編程壓力對於省一級設計院都相當的大)。
所以， 1，如果你在國家級大型設計國企設計院(綜甲這種)，跟著bentley走一點問題沒有，反正有專人幫你開發，你只管用。開心愉快 2，如果你在省級設計院或者以下，建議先用revit與c3d建模，開發族庫，先把除鋼筋以外的施工圖高效的出出來，做出點成績，然後根據軟體平台的發展情況自己公司發展情況選擇轉平台還是繼續revit或者腳踩兩隻船。
另外，revit最多只能做到bim2.0參數化信息化模型，3.0的數據流動到運維還是再觀望觀望。」
基於MicroStation平台的地質三維勘察設計系統
專業軟體
建築行業，包括的主要專業領域有：建築、結構、暖通、電氣、設備、建築施工管理、物業管理。
公路、市政獨有的專業領域，包括：地理信息、工程地質、線路、路基、橋樑、隧道、機電等。
建築是基於軸線來定位的，而公路、市政是基於道路中心線來定位的，而這條線可不像建築的軸線那樣橫平豎直的，是直線、緩和曲線、曲線，是一條長線，長的可達到幾十上百公里，是線性工程。這是一個很大的區別。為什麼這麼說呢，在二維時代，一個CAD軟體可以包打天下，所有的圖都能畫出來。但是到了三維時代就不行了，BIM時代其實得先把項目在電腦上做一遍，這時候你再用軸線去給道路定位試試，還弄得出來不。所以說這個時候就必須要有每個行業的專業BIM軟體，比如現在建築行業大家都知道的Revit。其實二維時代也一樣的，建築有天正，公路有緯地，市政有鴻業等等。但是，發現沒有，他們都是基於CAD平台二次開發的。那你說既然你這樣說，那我再在CAD平台上開發各行業的BIM軟體不就可以了嗎？是的，是要在平台上開發，但是不是CAD了，要不怎麼沒有天正BIM呢。所以說時代變了，就是說在BIM時代，還以AutoCAD來做了三維平台的話，是行不通的，你看Autodesk自己家的BIM軟體都不是基於CAD的。這說明什麼呢，CAD的三維能力不行。
看完了他們的基礎平台，我們來看看他們針對路橋隧都是什麼樣的解決方案。
A公司，Civil3d可以做道路，無法完成橋樑、隧道。數據支持量小，硬體要求高。優點是本地化做得好點，細節定製比較豐富。目前A家做橋的解決方案是這樣的，Civil3d里做路線，然後把路線導入到Revit裡面，在那裡面做橋。但這僅僅也就是做出來看看樣子，離BIM還遠著呢。
B公司，PowerCivil軟體。這個軟體的三維圖形平台是Microstation，前身是inroads，有將近20年的發展歷史了，是一款專業的道路設計軟體，有非常強悍的平縱橫工具。可以做道路、城市地下隧道，應該說這款軟體是目前唯一一款能夠做城市地下隧道的軟體。城市地下隧道和公路隧道不一樣，公路隧道基本就是一個斷面形式。而城市地下隧道會有各匝道進出，主匝道變寬、變窄、變高、變低等，斷面變化非常多。一個幾公里的城市地下隧道，最後出的斷面圖得有幾十上百張。這個軟體也無法完成橋樑建模晨，只能做簡單的橋樑上部結構。
這個軟體做出來的一些東西，請看這：高速公路如何設計線路？ - Mo jf 的回答
D公司，沒有針對路橋隧專門的軟體，只有一個大平台catia。目前在這上面的應用主要是在橋樑方面，某知名市政設計院以及某知名鐵路設計院在這個平台上投入了巨量的資金，但最終結果並不理想，現在基本到了無法往下走的地步。這個軟體構件參數化能力很強，這個是他的優勢也是他的劣勢。參數化強用在製造業是很好的，製造業上的零件都很小啊，一個完整的設備體量和一座橋比起來差了N個量級了。然後現在要把這種超強的參數化用到一座橋上，而且現在應用的基本都是特大橋，這個數據量就很恐怖了，導致的後果就是硬體支撐不住了。而且這個軟體沒有平縱橫的概念，沒有緩 和曲線。不看好其在路橋隧上應用的前景。
to be continued
複製一個我在本科的論文
BIM ( Building
Information Modeling)即建築信息模型技術，指的是包含建築物全部信息的模型系統，在建築物設計、建造、維護、管理的全生命周期發揮作用。作為新一代設計理念和技術，其已被國外諸多著名的建築、結構、施工公司在項目中成功應用，是設計行業繼計算機輔助設計(CAD)後的第二次設計革命。
BIM的概念和過程已經存在將近40年了，但直到2002年創立Revit軟體的公司被Autodesk公司收購後，BIM才被應用於商業產品中。 2002年後，BIM技術逐漸被國內設計行業所接觸，並得到了持續的關注。近年來，BIM在建築設計、機械設計行業的應用越來越深入，鐵路設計行業也進行了積極嘗試並取得了一定的成果。公路行業由於自身特點的一些限制，BIM系統的應用起步較晚，應用較少。
一、BIM設計特點
BIM理念和地理設計思想應用到道路設計過程中，結合先進的三維地理信息技術，提升設計的科學性。和傳統的CAD道路設計軟體相比，具有以下特點:
基於BIM的面向對象參數化建模，實現道路設計信息和模型的統一，實現道路快速模擬與調整;實現在BIM模型框架下的場地、交通、照明的協同設計，減少方案衝突，提高設計效率;
結合三維地理信息展現和分析技術，實現在道路BIM基礎上的項目策劃、成本估算和施工過程模擬;實現設計方案的互動式調整和實時模擬、分析，及可視化和量化的分析成果指導方案的優化;
實現在道路BIM基礎上的項目決策、施工模擬、交通模擬和道路信息管理等項目管理功能。
二、應用現狀
大多數世界著名建築、結構、施工公司，幾乎所有項目都已運用BIM技術，其他公司也都處在從CAD向BIM轉變的過程中。在公路行業，美國多個州的運輸局都已經將BIM應用於基礎設施解決方案，日本政府已經把基於BIM的三維CAD推廣列入了政府信息化規劃。
近年來我國的一些大設計院在某些大型項目中也已開始應用BIM技術，但不管是應用範圍和應用深度，總體上與歐美等國家仍有較大的差距。在公路設計行業，雖然進行了諸多有益的嘗試，並於2014年首次系統應用於邢汾高速建設管理中，但遠未達到成熟、廣泛的應用程度。本文就BIM理念在設計、施工、養護中的應用進行概述。
三、BIM解決方案
公路工程中實現BIM的主要軟體是Autodesk公司的AutoCAD Civil 3D和Bentley公司的Power InRoads以及最近國內基於BIM二次開發的道路軟體（鴻業科技的Roadleader路立得等）。
我國公路、道路工程設計中目前使用的軟體有緯地、鴻業等。相比緯地等二維軟體，BIM軟體在很多方面有其突出的優勢:如界面更加友好，信息更方便傳遞和存儲，設計三維可視化，有利於造價控制和後期運營管理維護等。由於國內軟體解決方案並不徹底，而且AutoCAD Civil 3D和Power InRoads在中國已開發有擴展包，符合國內的設計習慣樣式和規範需求，這使得國內道路BIM的發展更加接近工程實際。
四、BIM 在公路設計各階段的應用
4. 1規劃階段
建築信息模型(BIM)流程，有助於縮短設計、分析和進行變更的時間。最終可以評估更多假設條件，優化項目性能。
4. 2勘測階段
多年來，國內外學者陸續將 BIM 技術及 GIS 、GPS技術引入到公路勘測中，勘測和設計工具可以自動完成許多耗費時間的任務，有助於簡化項目工作流。使用BIM可以在更加一致的環境中完成所有任務，包括直接導入原始勘測數據、最小二乘法平差、編輯勘測資料、自動創建勘測圖形和曲面；能夠以等高線或三角形的形式來展現曲面，並創建有效的高程和坡面分析。
4. 3設計階段
(1)道路建模。可以幫助我們更高效地設計道路和高速公路工程模型，例如創建動態更新的互動式平面交叉路口模型。同時可以利用內置的部件(其中包括行車道、人行道、溝渠和複雜的車道組件)，可以根據常用設計規範更迅速地設計環島，包括交通標識和路面標線等。或者根據設計標準創建自己的部件。由於施工圖和標註將始終處於最新狀態，可以使設計者集中精力優化設計。
(2)工程量計算與分析。利用複合體積演算法或平均斷面演算法，更快速地計算現有曲面和設計曲面之間的土方量。使用生成土方調配圖表，用以分析適合的挖填距離，要移動的土方數量及移動方向，確定取土坑和棄土堆的可能位置。從道路模型中可以提取工程材料數量，進行項目成本分析。
(3)自動生成施工平面圖。如標註完整的橫斷面圖、縱斷面圖和土方施工圖等。使用外部參考和數據快捷鍵可生成多個圖紙的草圖。這樣，在工作流程中便可利用與模型中相同的圖例生成施工圖紙。一旦模型變更，可以更快地更新所有的施工圖。
(4)輕鬆處理變更與評審。因為數據直接來自模型，所以報告可以輕鬆進行更新，更迅速地響應設計變更。如今的工程設計流程比以往更為複雜，設計評審通常涉及到非CAD使用者，但同時又是對項目非常重要的團隊成員，可以利用更直觀的方式讓整個團隊的人員參與設計評審。
(5)多領域協作。道路工程師可以將縱斷面、路線和曲面等信息直接傳送給結構工程師，以便其在軟體中設計橋樑、箱形涵洞和其它交通結構物。
4. 4施工階段
目前，BIM的應用在歐美髮達國家正在迅速推進，並得到政府和行業的大力支持。如美國已制定國家BIM標準，要求在所有政府項目中推廣使用。IFC ( industry
foundation classes)標準和BIM技術，並開始推行基於BIM的IPD ( integrated project delivery，集成項目交付)模式。IPD模式是在工程項目總承包的基礎上，把工程項目的主要參與方在設計階段集合在一起，著眼於工程項目的全生命期，基於BIM協同工作，進行虛擬設計、建造、維護及管理。如今，引入IPD理念和應用BIM技術，已成為當前國內施工企業打造核心競爭力的重要舉措。
另外通過基於BIM的碰撞檢測與施工模擬，進行結構構件及管線綜合的碰撞檢測和分析，並對項目整個建造過程或重要環節及工藝進行模擬，可以提前發現設計中存在的問題，減少施工中的設計變更，優化施工方案和資源配置。目前常用的碰撞檢測與施工模擬軟體主要是Autodesk Naviswork和Bentley Navigator。
4. 5運營養護階段
多年來，國內外學者陸續將BIM技術及GIS技術引入到公路信息化管理，在公路建設、路政執法和資產管理方面取得較好的效果。美國聯邦公路局將GPS ,GIS及多媒體視頻等技術應用到公路資產管理，可以迅速的定位查看損壞的公路資產視頻，保證了道路的安全性。
目前我國公路養護系統一般採用傳統的二維地圖顯示方位信息。公路系統內包括運營、路政、養護等多個部門，各個部門有各自的信息系統，彼此之間的數據也是由各自部門維護，採用不同的數據格式和交換格式，導致無法整合到統一的地理數據平台上進行有效數據共享，從而使得部門之間難以實現高效協同。
目前最有效的方式是將BIM和GIS結合起來，利用移動數據採集系統提供道路養護檢測所需要的數據，再通過利用統一的數據標準，實現地理設計和BIM相結合，在此基礎上建立基於BIM的交通設施資產及運營養護管理系統。利用整合後的BIM模型信息，將公路資產管理與養護集成到三維可視化平台，同時基於BIM模型，提出預防性養護決策模型，為公路資產管理、道路養護管理等提供管理決策平台。
五、BIM技術在我國實際工程中的應用
為提高邢汾高速公路建設工程的管理水平，項目建設方與清華大學合作，首次將BIM和4D-CAD技術系統應用於高速公路工程建設管理中。針對高速公路點多線長特點，提出了多細度BIM施工模型以及相應的多層次4D施工管理技術，開發了「基於BIM的邢汾高速公路4D建設管理系統」，並應用於實際工程中。通過創建邢汾高速公路整體線路、工程標段、重點橋隧/路段等不同細度的BIM施工模型，實現了基於BIM的宏觀、中觀和精細化管理相結合的多層次4D施工管理和可視化模擬。
應用表明，通過構建不同細度的BIM施工模型，可有效地展示高速公路工程不同層次和不同局部的動態施工過程和施工狀態，實現高速公路工程的動態、集成和可視化的施工管理和工程模擬，為高速公路工程建設的BIM技術應用提供了方法、技術、系統和應用示範，可明顯提高工程建設管理的信息化水平和效率。
Civil3D啥時候解決了它自身的硬傷，可能就能推廣起來了，這軟體到現在居然都只支持單核，打電話給他們技術部，說是要動這個需要動底層代碼....
ABC（AutocadCivil3D、Bentley和Catia）這三個軟體目前我只了解了A，據說最專業是Bentley，鋼結構來說Tekla已經走在前面，但是Tekla涉及到不規則、曲面類就捉雞了。Revit也是個很好的軟體，有個師兄在以它做平台進行開發，做橋樑與建築的bim項目，生意還行，當然它們是一個系列的，一堆打包學習，mep、navis什麼的。
Vectorworks我舊聞其名卻一直沒下載來玩過，有專業人士的話可以介紹一下，給我們長長眼~
gis應該是離不開的，這軟體太強，但是同樣的，這軟體也太複雜.....
在交通行業來說bim還只能說是一個初級階段，也有很多人提過了道路本身的一些特點很多應用的項目和案例應該來說只是通過一個模型解決了具體崗位關心的問題或者一個點。bim作為一個綜合的信息載體可以衍生各種不同的應用價值點，但是目前在交通行業還沒有辦法實現基於一個統一的模型實現真正從設計到施工到運營的串聯及工作的協同，根源還是在於缺乏數據標準，缺乏完整的體系架構。
公路行業急需BIM的跟進啊，目前有哪些企業著手做這些事情了？
與gis結合，以前是gis加cad，現在是gis與bim。比如civil 3d的土方量計算，三維地面。還有隧道內的機電布置，更多的是做一個數據平台。目前在兩者數據轉換，傳輸是一個問題，國家也沒標準。還有建設期，後期的運維繫統，模型是要用到bim的。
可以通過vr技術效果表現和沉浸式體驗，契合VR即時可見的沉浸式體驗，解決問題。
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