基于BIM+GIS的铁路大规模线网快速建模方法研究

安徽建筑
中图分类号：U213
文献标识码：A
文章编号：1007-7359（2022）01-0075-02
DOI:10.16330/ki.1007-7359.2022.01.033
1引言
建筑信息模型BIM (Building Infor⁃
mation Modeling)是信息时代基础设施的数字化产物，其应用可贯穿工程的全生命周期[1]。

BIM 中存储着丰富的语义信息，这使其具备了多维度、精细化表达模型信息能力，但其自身无法对模型进行空间分析、集成展示等宏观表达。

GIS (Geographic Information System)地理信息系统集成了地形、地物与其它设计控制要素的海量空间信息，能够存储、管理、分析系统中对象的地理信息[2]。

铁路工程属于长大带状工程，空间跨度大，并且其结构及走向深受地形与地物影响。

将BIM 与GIS 联合使用于铁路工程中，能够充分发挥二者所长，实现对工程对象的宏观与微观多角度分析。

目前国内有很多学者探索了BIM+GIS 在工程领域中的应用，赵尘衍[3]基于Cesium 三维引擎研究了城市轨道交通BIM 数据与GIS 系统的集成；王奇胜[4]研究了CityMakerGIS 平台与BIM 数据的集成方法，为城市轨道交通设计方案的评价提供了参考依据；秦献[5]基于CATIA 平台完成了不良地质环境的创建，研究了铁路BIM 模型并在该环境中的集成方法；叶文欣[6]利用BIM+GIS 平台进行航道疏浚工程设计工作，有效提高了设计效率；刘佳毅[7]研究了3DGIS 技术在城市轨道交通中的应用，解决了线路三维动态显示的关键问题；杨榕研[8]究了基于Civil3D 与Infraworks 的协同设计，并将其运用于高速公路的方案设计中；
金瑞利[9]用BIM 二次开发技术研发了航道整治设计平台，并与GIS 相结合提高了生产效率和品质；高建新[10]利用Revit 二次开发技术，实现了隧道模型的精准参数化建模；目前，针对铁路大规模线网的快速建模与信息附加却缺少研究。

本文基于Autodesk 系列软件和BIM API 二次开发技术，研究铁路大规模线网的快速建模方法、模型信息批量化自动附加方法以及BIM 模型与GIS 平台集成方法，实现铁路设计方案的大规模线网快速建模和GIS 平台的三维可视化展示。

2基于Revit API 的铁路构造物
自动建模方法
铁路构造物的模型种类多、体量大，
手动进行模型创建和拼装的工作量十分庞大，并且难以保证模型拼装的准确率。

因此，利用Revit API 通过程序实现模型的创建和自动拼装能够极大提升工作效率。

利用Revit 二次开发进行快速建模主要用到以下三类方法：
①使用NewSweptBlend 方法，根
据路径对构造物截面进行放样融合操作
完成模型创建，隧道洞身、墩身、简支梁、连续梁、钢轨、道床等模型通过此方法进行创建；
②使用NewExtrusion 方法，根据拉
伸长度及参照平面对构件截面轮廓进行拉伸操作，创建桥墩墩帽、基础的拉伸实
体，并与墩身组合成桥墩族文件；
③使用NewFamilyInstance 方法，
基于BIM+GIS 的铁路大规模线网快速建模方法研究
高崇文1，朱鹏烨2
（1.石家庄铁道大学交通运输学院，河北
石家庄
050043；2.石家庄铁道大学土木工程学院，河北
石家庄
050043）
摘要：针对铁路设计方案展示不直观的问题，基于Revit API开发了铁路构造物参数化
建模及自动拼接程序，并以构件Id为索引将构件信息与BIM模型进行关联，以附加外部数据的形式实现了模型信息的批量载入，最终将BIM模型集成至Infraworsk GIS平台中，
实现了铁路大规模线网的三维可视化展示。

关键词：铁路线网；参数化建模；BIM技术；三维地理信息系统
作者简介：高崇文（1997-），男，河北石家庄人，2019年毕业于石家庄铁道大学交通工程专业，本科，学士，研究生在读。

专业方向：bim+vr铁路施工。

基金项目：
石家庄铁道大学研究生创新资助项目（YC2021054
）图1
参数化创建桥墩程序界面
图2参数化创建梁截面程序界面图3
桥梁自动拼接程序界面
图4拼装完成效果
B I M 技术研究与应用
安徽建筑
在参数坐标处利用已经创建完成的族文
件生成族实例模型，再通过Rotate方法
对族实例进行角度调整，最终将模型以
正确的姿态放置到相应的位置坐标处，
轨枕、桥墩、桥台、隧道洞门、接触网等模
型通过此方法进行创建。

部分自动创建拼接构造物的程序界
面如图1～图3所示，拼装完成效果如图
4所示。

3基于外部数据的模型信息附加
方法
可视化的三维模型是BIM的外在
表现形式，而BIM中储存的信息则是其
内核。

在Revit中虽然能够手动为模型
附加各类信息，但由于构件体量过大，逐
个为每个模型添加信息不仅费时费力，
并且极有可能出错。

本文利用Revit
API中的外部数据接口，以ElementId为
索引使信息文件中的模型信息与构件一
一匹配，实现模型信息的自动化精准附
加与提取，其步骤如下：
①确定将要附加信息的构件元素的
ElementId，并将信息文件中的此构件信
息读取至内存中；
②定义SchemaBuilder模式创建
器，通过设置模式创建器的属性创建特
定数据结构的Schema模式；
③创建符合Schema模式的Entity
信息实体对象，并将内存中的信息数据
填充至该信息实体对象中；
④通过Element.SetEntity方法将
信息实体对象与构件元素相关联，完成
该构件的外部信息附加。

⑤通过Element.GetEntity.param⁃
eter属性读取储存在构件元素中的外部
数据信息。

该构件的外部信息数据可以通过自
编程序显示在窗体中，如图5所示，也可
以通过LookUp插件直接查看，如图6所
示。

4Revit与Infraworks的线路协
同设计
线路专业是铁路设计中的龙头专
业，对一个项目影响深远。

目前国内选
线工程师仍采用Autodesk CAD在二维
空间进行选线工作，无法对设计方案有
清晰直观的认识，Revit与Infraworks的
线路协同设计为此提供了解决方案。

在Infraworks多源数据集成的
BIM+GIS平台下，能够进行线路的概念
设计，但由于其自身无法提供精细且多
样的构造物模型，设计成果的展示效果
不佳。

Revit与Infraworks可以通过.rvt
格式的文件进行模型的无缝传输，在In⁃
fraworks中能够清晰直观地展现Revit
中的精细化BIM模型，将二者结合进行
线路协同设计，便可以发挥二者各自所
长，模拟出逼真的铁路场景，提高线路方
案设计质量，方案展示效果如图7、图8
所示。

5结语
本文使用基于Revit API开发的插
件快速创建并拼接铁路构造物BIM模
型，研究了外部数据模式的创建与实体
化方法，以构件Id为索引实现了信息与
模型的精准匹配，并研究了大规模线网
BIM模型与Infraworks3DGIS平台的
集成方法，得出以下结论：
①通过Revit二次开发进行铁路构
造物的参数化创建与拼接，能够快速创
建BIM模型，大大提高建模效率与准确
率；
②以ElementId为索引，将数据文
件中的构件信息以外部数据的形式附加
至BIM模型中，可以实现模型信息的自
动精准填充和批量化存储；
③将Revit BIM模型集成至Infra⁃
works平台，能够建立大规模铁路线网
的BIM+GIS环境，实现铁路设计方案的
三维可视化展示。

参考文献
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图5信息显示窗体
图6
构件信息实体数据
图7轨道与接触网
图8桥隧连接处
BIM
技术研究与应用。