高鐵測繪中的BIM地形建模技術

自隋唐時期京杭大運河修通以來，江蘇一直是中國的財富重心和最大的賦稅來源。近年來各省GDP排名，江蘇一直位于三甲行列，與西班牙相當。然而這樣的經濟強省，人均鐵路里程與周圍各省相比竟然叨陪末座。特別是地廣人稠的蘇北地區，不但鐵路少得可憐，而且除了徐州和連云港，其他城市長期處于“手無寸鐵”的窘境。

好在近幾年蘇北終于開始密集地修建鐵路。其中，鹽通鐵路是國家“八縱八橫”高鐵網第一縱—沿海鐵路的一部分。新建鹽城至南通鐵路北起鹽城站( 與徐宿淮鹽鐵路貫通) ，南至在建滬通鐵路南通西站，全長156. 686 km。

歷史上蘇北少修鐵路的一個重要原因在于，蘇北雖然是平原，但是地質條件不佳，是著名的黃泛區。所以，我們以此為例學習一下BIM地形建模技術在高速鐵路測繪中的應用。

鐵路BIM地形建模技術

基于鐵路BIM需求，充分利用航空攝影測量、機載激光雷達、GPS測量、三維地理信息等技術，為設計專業提供周邊三維地形模型。依據航測獲取的點云數據，或者利用航空攝影測量技術獲取高分影像數據，經過一系列的數據處理( 如空三加密、點云濾波等) ，得到數字高程模型(DEM) 和數字正射影像圖(DOM) ，通過地形曲面創建、地表材質鋪貼以及地形裁切三大步驟，最終形成鐵路沿線的鐵路BIM地形模型。

鐵路BIM 地形建模流程  

在鐵路項目中，測繪專業主要負責全線地形三維場景創建。這項工作是其他各專業開展設計的基礎，具有十分重要的意義。

CATIA平臺下的三維地表模型

三維場景展示路基設計工點區域周邊環境

橋梁專業

借助地形模型能夠準確判斷涵洞位置的設計是否合理; 通過橋墩位置和周邊地物的空間位置關系，判斷橋墩位置是否合理；由路橋過渡交接處的BIM模型，可以對路橋之間銜接的合理性作出判斷。

三維地形為橋墩位置設計提供參考

隧道專業

三維地形模型可為洞口設計提供可靠的依據。

鐵路BIM 地形建模在鹽通鐵路中的應用

鹽通鐵路BIM地形建模采用了bin格式的dem原始數據，通過點云分類技術提取地面點，于地形范圍框內生成地表模型。將影像圖進行縮放后，沿帶狀地形進行投影，模擬鹽通鐵路所經區域的真實場景，關鍵步驟如下。

技術問題探討

軟件平臺選擇

支持地形模型創建的BIM軟件有很多，如Autodesk REVIT、Bentley、AutoCAD Civil 3D、CATIA等。結合BIM項目各專業間協同設計的技術要求以及軟件自身的限制條件，從以下幾個方面進行對比分析，最終選擇CATIA軟件平臺來進行建模。

CATIA軟件本身也存在一些局限性，如對高分辨影像的處理能力較差，加載后無法完成影像投影等。為滿足工程設計的不同需求，靈活的軟件開發接口為優化設計方案、提升建模質量提供了條件。CATIA軟件的局限性可通過開放API接口來解決。如針對繁瑣重復的建模操作步驟，可以通過開發批量建模插件來實現。

數據處理方法

原始的dem數據需要經過分類處理。如項目范圍內水田區域的點云缺失，將造成點云構網時無法滿足最小間距要求，生成的地表模型在水田區域會形成缺口，強行增大間距又會造成地形邊緣弧化，無法滿足地形間的連續性要求?？刹捎弥夭蓸拥姆椒?，在GlobalMapper中對點云進行重新構網，以保證水面高程點的連續性，避免地表模型出現缺口。

搭建BIM與GIS之間無縫對接的橋梁，實現兩個領域數據共享，保證信息的無損對接是我們努力的方向。BIM+GIS的鐵路建設信息化管理平臺是一個多維信息融合的可視化平臺，可存儲海量數據，更好地滿足對鐵路線路的實時動態掌握，最終實現“智慧鐵路”建設。

主要內容來源：

中國鐵路總公司（鐵路BIM聯盟成員單位）

劉孟涵.

BIM地形建模技術在高速鐵路測繪中的應用[J].鐵道勘察.