自隋唐時(shí)期京杭大運(yùn)河修通以來，江蘇一直是中國的財(cái)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(dāng)。然而這樣的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)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(qū)，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(wǎng)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(gè)重要原因在于，蘇北雖然是平原，但是地質(zhì)條件不佳，是著名的黃泛區(qū)。所以，我們以此為例學(xué)習(xí)一下BIM地形建模技術(shù)在高速鐵路測(cè)繪中的應(yīng)用。

鐵路BIM地形建模技術(shù)

基于鐵路BIM需求，充分利用航空攝影測(cè)量、機(jī)載激光雷達(dá)、GPS測(cè)量、三維地理信息等技術(shù)，為設(shè)計(jì)專業(yè)提供周邊三維地形模型。依據(jù)航測(cè)獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，或者利用航空攝影測(cè)量技術(shù)獲取高分影像數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)處理( 如空三加密、點(diǎn)云濾波等) ，得到數(shù)字高程模型(DEM) 和數(shù)字正射影像圖(DOM) ，通過地形曲面創(chuàng)建、地表材質(zhì)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(xiàng)目中，測(cè)繪專業(yè)主要負(fù)責(zé)全線地形三維場景創(chuàng)建。這項(xiàng)工作是其他各專業(yè)開展設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，具有十分重要的意義。

CATIA平臺(tái)下的三維地表模型

三維場景展示路基設(shè)計(jì)工點(diǎn)區(qū)域周邊環(huán)境

橋梁專業(yè)

借助地形模型能夠準(zhǔn)確判斷涵洞位置的設(shè)計(jì)是否合理; 通過橋墩位置和周邊地物的空間位置關(guān)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(duì)路橋之間銜接的合理性作出判斷。

三維地形為橋墩位置設(shè)計(jì)提供參考

隧道專業(yè)

三維地形模型可為洞口設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

鐵路BIM 地形建模在鹽通鐵路中的應(yīng)用

鹽通鐵路BIM地形建模采用了bin格式的dem原始數(shù)據(jù)，通過點(diǎn)云分類技術(shù)提取地面點(diǎn)，于地形范圍框內(nèi)生成地表模型。將影像圖進(jìn)行縮放后，沿帶狀地形進(jìn)行投影，模擬鹽通鐵路所經(jīng)區(qū)域的真實(shí)場景，關(guān)鍵步驟如下。

技術(shù)問題探討

軟件平臺(tái)選擇

支持地形模型創(chuàng)建的BIM軟件有很多，如Autodesk REVIT、Bentley、AutoCAD Civil 3D、CATIA等。結(jié)合BIM項(xiàng)目各專業(yè)間協(xié)同設(shè)計(jì)的技術(shù)要求以及軟件自身的限制條件，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比分析，最終選擇CATIA軟件平臺(tái)來進(jìn)行建模。

CATIA軟件本身也存在一些局限性，如對(duì)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(shè)計(jì)的不同需求，靈活的軟件開發(fā)接口為優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、提升建模質(zhì)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(duì)繁瑣重復(fù)的建模操作步驟，可以通過開發(fā)批量建模插件來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)據(jù)處理方法

原始的dem數(shù)據(jù)需要經(jīng)過分類處理。如項(xiàng)目范圍內(nèi)水田區(qū)域的點(diǎn)云缺失，將造成點(diǎn)云構(gòu)網(wǎng)時(shí)無法滿足最小間距要求，生成的地表模型在水田區(qū)域會(huì)形成缺口，強(qiáng)行增大間距又會(huì)造成地形邊緣弧化，無法滿足地形間的連續(xù)性要求?？刹捎弥夭蓸拥姆椒ǎ贕lobalMapper中對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行重新構(gòu)網(wǎng)，以保證水面高程點(diǎn)的連續(xù)性，避免地表模型出現(xiàn)缺口。

搭建BIM與GIS之間無縫對(duì)接的橋梁，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)共享，保證信息的無損對(duì)接是我們努力的方向。BIM+GIS的鐵路建設(shè)信息化管理平臺(tái)是一個(gè)多維信息融合的可視化平臺(tái)，可存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)，更好地滿足對(duì)鐵路線路的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)掌握，最終實(shí)現(xiàn)“智慧鐵路”建設(shè)。

主要內(nèi)容來源：

中國鐵路總公司（鐵路BIM聯(lián)盟成員單位）

劉孟涵.

BIM地形建模技術(shù)在高速鐵路測(cè)繪中的應(yīng)用[J].鐵道勘察.