基于BIM的公路勘察设计与实践
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关 键 词 :公 路 ;BIM;勘 察 设 计 ;应 用
1 引言
近几 年,中 国 高 速 公 路 新 建、改 扩 建 里 程 不 断 增 加。2013年,交 通 运 输 部 发 布 了 《国 家 公 路 网 规 划 (2013 年 —2030 年 )》,国 家 高 速 公 路 网 总 里 程 由 10 万 km 增加到 11.8 万 km,并 提 出 远 期 展 望 线 计 划 1.8 万 km;同时,2014年“京津冀一体化”综合交通规划等
现阶段受限于公路 BIM 应用的成熟度与深度,设 计阶段尚难以建立能满足公路全生命周期全部多样化
任务用途的理想化公 路 三 维 模 型,但 可 采 用 分 级 建 模 方式如 LOD(LevelsofDetails),尽量满足不同任务的 用途。按公路设计项 目 在 空 间 上 呈 带 状 分 布、点 多 线 长的特点,可根据 BIM 模型的应用任务建立多级别模 型 ,涵 盖 模 型 的 几 何 及 属 性 信 息 。 建 模 要 求 建 议 包 括 :
多项政策 的 提 出,为 现 代 化 交 通 建 设 开 启 了 新 篇 章。 随着公路交通建设要求与社会交通发展需求的提高, 高 速 公 路 的 现 代 化 发 展 开 始 呈 现 信 息 化 、智 能 化 、绿 色 化等特征,并向当前 高 速 公 路 的 勘 察 设 计 技 术 提 出 了 新的挑战。
长 安 大 学 博 士 学 位 论 文 ,2014. [6] 七维高 科 有 限 公 司.1stOpt使 用 手 册 (2009)[Z].中 文
版 ,/index.htm,2006.
收 稿 日 期 :2015-09-13 基 金 项 目 :河 北 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 (编 号 :R-2012095) 作 者 简 介 :王 丽 园 ,女 ,硕 士 ,高 级 工 程 师 .E-mail:k
分 辨 率 的 卫 星 图 像 立 体 测 图 ,可 建 立 地 形 三 维 建 模 ,利 用卫星影像完成地表 纹 理 制 作;利 用 卫 星 影 像 遥 感 地 质灾害解译,建立崩 塌、滑 坡、泥 石 流 等 公 路 地 质 灾 害 体三维模型。这种采集方式获取的 DEM 地 表 覆 盖 范 围广,地面信 息 直 观、丰 富,非 常 适 宜 公 路 的 地 形、地 质 、生 态 选 线 、方 案 比 选 及 初 步 设 计 应 用 。
公路 BIM 模型可 来 源 于 野 外 勘 测 及 公 路 三 维 模 型标 准 模 型 库。利 用 现 有 公 路 勘 测 技 术 及 计 算 机 CAD 设计技术,可以 建 立 公 路 走 廊 带 DEM 以 及 部 分 既有道路三维模型。路线设计成果的路基三维模型自 动生成技术已较成熟,可作为模型成果在 BIM 公路设 计中直接应用;地形 及 既 有 道 路 模 型 的 几 何 信 息 与 纹 理属性采集可借用以下方式:
BIM(BuildingInformation Modeling,建 筑 信 息 模 型 )在 国 内 外 建 筑 行 业 已 广 泛 应 用 ,它 的 价 值 是 要 通 过BIM模 型 在 建 设 项 目 策 划 与 规 划 、勘 察 与 设 计 、施
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2 公路 BIM 三维模型建模分析
2.1 公 路 三 维 模 型 的 建 模 要 求 公路项目的全寿命周期 BIM 中,BIM 应用在公路
设计阶段就开 始 介 入。 勘 测 设 计 阶 段 建 立 的 BIM 高 速 公 路 三 维 模 型 应 能 适 应 于 选 线 、初 测 、施 工 图 设 计 要 求,并尽量满足未来 业 主 在 施 工、运 营、养 护 管 理 阶 段 对可视化管理的 BIM 应用,达到借助 BIM 三维模型的 可视化特性提高与项目相关利益方的沟通、理解程度与 项目设计效率的目的,避免在公路全生命周期中反复重 建同一条公路的三维模型,将 BIM 模型用途最大化。
(1)分别对 负 指 数 分 布、韦 布 尔 分 布 和 移 位 韦 布 尔修正分布模型参数 进 行 标 定,从 拟 合 结 果 的 概 率 密 度分布曲线和 采 用 基 于 熵 的 Akaike信 息 准 则 (AIC) 对3种模型的优越性 进 行 对 比,结 果 表 明 移 位 韦 布 尔
参考文献:
一调查断面交通量越 大,参 数λ 取 值 越 大。 根 据 移 位 修正分布模型更符合原数据分布。
韦布尔修正分布模 型 中λ 和φ 所 表 示 的 意 义 和 特 征,
(2)随着车 辆 驶 入 并 通 过 施 工 区,参 数α、β 和γ
将λ 和φ 分别定义为变形系数和曲线平移系 数,其 中 呈现增大的趋势,对不同交通量的拟合结果表明,交通
[1] 臧晓冬,周 伟.城 市 快 速 路 苜 蓿 叶 互 通 立 交 的 通 行 能 力 模 型 [J].中 国 公 路 学 报 ,2011(3).
[2] 张 生 瑞 .交 通 流 理 论 [M].北 京 :中 国 铁 道 出 版 社 ,2010. [3] 姚荣涵,王殿海,李丽丽.机 动 车 车 头 时 距 分 布 的 韦 布 尔
(3)重 要 工 点 地 区 细 节 建 模 需 求 :对 重 点 桥 梁 、隧 道等建立微观三维模 型,突 出 构 造 物 重 要 部 件 的 细 节 层 次 及 特 性 ,增 加 交 通 工 程 等 设 施 模 型 ,可 满 足 设 计 及 后期施工、进度、质量、成 本 控 制 等 多 类 任 务 的 交 流 与 管理需求。
公路 BIM 基于 LOD 的三维建模层次见图1。 2.2 数 据 建 模 方 法
公路 工 程 勘 测 设 计 项 目 主 要 分 为 新 建 公 路 与 改 扩
小比例尺 DEM/TIN 模型 含地形特征的 模型 DEM/TIN
尺1∶高1 精00度0 及D以EM上/T大IN比模例型 地田质地灾等害地、物房属屋性、植信被息、
但中国高速公 路 勘 察 设 计 行 业 BIM 技 术 的 研 究 与应用仍在发展阶段,当 前 有 关 应 用 发 展 多 参 考 建 筑 行业 BIM 应用 经 验。 按 BIM 定 义,它 的 存 在 前 提 是 数据互用,也即 BIM 技 术 要 实 现 的 核 心 目 标,而 BIM 价值实现的手段、方法或过程是 BIM 模型在项目生命 周期内各类工程任 务 中 的 应 用。 因 此,如 何 在 公 路 勘 察设计中首先解决高速公路三维模型的标准化建立及 信息共享,并最终实现 BIM 技术与公路勘察设计的协 同 这 一 目 标 ,是 至 关 重 要 的 技 术 问 题 。
2016年 第3期
王丽园,等:基于 BIM 的公路勘察设计与实践
343
工与监理、运营与维 护 等 各 个 阶 段 相 应 工 程 和 非 工 程 任务中的应用来实现,其 价 值 表 现 为 对 前 述 各 类 任 务 的效率或质量的提升 和 改 善,从 而 最 终 达 到 提 升 或 改 善整个项目以及行业的工作效率或质量的目的。中国 一些复杂单体建筑项目,如 高 度 632 m 的 上 海 中 心 采 用 BIM 进行能耗 分 析、设 计 及 施 工 协 调、设 备 应 急 维 护等,高度600m 的深圳平安金融中心应用 BIM 进行 虚拟施工及项目运维 管 理 等,中 国 住 房 和 城 乡 建 设 部 的相关国家技术标准也在编制中。
修 正 模 型 [J].吉 林 大 学 学 报 :工 学 版 ,2009(2). [4] 常玉林,王 炜.双 车 道 公 路 车 头 时 距 分 布 模 型 研 究 及 应
用 [J].东 南 大 学 学 报 :自 然 科 学 版 ,1999(6). [5] 李耘.高速公路施工区交通流特 性 与 安 全 风 险 分 析 [D].
网络出版时间：2016-07-26 14:03:40
3网42络出版地址：/kcms/d中etai l/43外.136 3.U公.201 607路26.1403.076.html
第36卷 第3期 2016 年 6 月
DOI:10.14048/j.issn.1671-2579.2016.03.076
φ 的取值主要在0.1~0.5范围内,基本不受调查点位 量越大,变形系 数λ 越 大,新 增 移 位 系 数 φ 的 取 值 主
置的影响。
要 在 0.1~0.5 范 围 内 。
4 结论
该文基于韦布尔模型和韦布尔修正模型建立了移 位韦布尔修正分布模型。以西临高速公路单向行车道 封闭施工区为实例,验 证 移 位 韦 布 尔 修 正 分 布 模 型 的 优越性,并对其参数 代 表 的 实 际 意 义 和 影 响 因 素 进 行 讨论。
(1)满足选 线 设 计 与 宏 观 管 理 需 求:建 立 DEM/ TIN 模型,主要展示工 程 走 廊 带 自 然 环 境,如 地 形、地 质、地貌、生态、经济 等;建 立 简 化 的 公 路 三 维 模 型,突 出 路 线 总 体 规 划 及 设 计 方 案 ,如 道 路 、桥 梁 、隧 道 、服 务 区等,或者以2D 形式来展 示;能 以 模 型 颜 色 或 其 他 属 性的变更,满足如施工 进 度 管 理 等 四 维 (时 间 维 度)展 示要求。
建公路,勘测对象一 般 包 括 地 形 及 改 扩 建 工 程 中 的 既 有 道 路 、桥 梁 、隧 道 等 主 要 构 造 物 。 尽 管 当 前 中 国 公 路 勘测设计阶段所能建立的三维模型较难理想化地满足 后期 BIM 应用的全 部 需 求,但 按 LOD 的 分 级 建 模 要 求 ,能 尽 量 避 免 重 复 建 模 及 模 型 信 息 冲 突 情 况 ,而 在 勘 测设计之后的 BIM 生 命 阶 段 中 以 模 型 及 其 细 节 层 次 的丰富为主。
基于 BIM 的公路勘察设计与实践
王 丽 园 ,陈 楚 江 ,余 飞
(中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北 武汉 430056)
摘要:该 文 分 析 了 当 前 中 国 高 速 公 路 勘 察 设 计 行 业 面 临 的 技 术 发 展 方 向,通 过 对 BIM 的技术特 点 分 析,从 公 路 BIM 模 型 的 建 立、BIM 协 同 设 计 等 方 面 提 出 了 BIM 与 中 国 公 路 勘 察设计的应用结合方法,并在河北省京港澳高 速 公 路 京 石 段 改 扩 建 工 程 中 进 行 了 设 计 实 践, 为 BIM 在中国高速公路勘察设计现代化中的发展应用提供了有意义的探索。
(2)满足详 细 设 计 沟 通 需 求:根 据 路 线 方 案 设 计 自动生成中等细节程 度 三 维 模 型,其 道 路 及 机 电 设 施 模型的外观、细节等 可 来 源 于 标 准 的 自 有 公 路 设 计 三 维模型库,各部分三 维 模 型 能 根 据 设 计 方 案 变 更 快 速 重建,与项目地形、地 质 三 维 模 型 无 缝 融 合,充 分 满 足 项 目 设 计 方 、业 主 方 的 沟 通 、交 流 要 求 。
(4)多任务 用 途 的 模 型 属 性 需 求:除 三 维 模 型 的 几 何 信 息 外 ,添 加 模 型 的 属 性 信 息 ,包 括 公 路 项 目 设 计 的 路 面 铺 装 工 艺 与 材 料 、护 栏 等 道 路 基 础 设 施 参 数 、多 种交通工程设施属 性 等,满 足 成 本、进 度、质 量 管 理 需 求 ,实 现 对 设 计 沟 通 、施 工 、运 营 、养 护 管 理 等 阶 段 的 信 息支持。
路线规划/选线方案 2D 模型
宏观模型
道路设计三维模型
桥、隧简易模型
简要模型
既道路有施道工路图精设密计三模维型模型/ 施道、路服附务属区设等施三、维机模电型设 细桥三梁、维隧模道型精 精微细观模型
各类道路、公路设施模型属性信息
模型属性
图1 公路 BIM 基于 LOD 的三维建模层次
34 4 中 外 公 路 第 36 卷
1 引言
近几 年,中 国 高 速 公 路 新 建、改 扩 建 里 程 不 断 增 加。2013年,交 通 运 输 部 发 布 了 《国 家 公 路 网 规 划 (2013 年 —2030 年 )》,国 家 高 速 公 路 网 总 里 程 由 10 万 km 增加到 11.8 万 km,并 提 出 远 期 展 望 线 计 划 1.8 万 km;同时,2014年“京津冀一体化”综合交通规划等
现阶段受限于公路 BIM 应用的成熟度与深度,设 计阶段尚难以建立能满足公路全生命周期全部多样化
任务用途的理想化公 路 三 维 模 型,但 可 采 用 分 级 建 模 方式如 LOD(LevelsofDetails),尽量满足不同任务的 用途。按公路设计项 目 在 空 间 上 呈 带 状 分 布、点 多 线 长的特点,可根据 BIM 模型的应用任务建立多级别模 型 ,涵 盖 模 型 的 几 何 及 属 性 信 息 。 建 模 要 求 建 议 包 括 :
多项政策 的 提 出,为 现 代 化 交 通 建 设 开 启 了 新 篇 章。 随着公路交通建设要求与社会交通发展需求的提高, 高 速 公 路 的 现 代 化 发 展 开 始 呈 现 信 息 化 、智 能 化 、绿 色 化等特征,并向当前 高 速 公 路 的 勘 察 设 计 技 术 提 出 了 新的挑战。
长 安 大 学 博 士 学 位 论 文 ,2014. [6] 七维高 科 有 限 公 司.1stOpt使 用 手 册 (2009)[Z].中 文
版 ,/index.htm,2006.
收 稿 日 期 :2015-09-13 基 金 项 目 :河 北 省 交 通 运 输 厅 科 技 项 目 (编 号 :R-2012095) 作 者 简 介 :王 丽 园 ,女 ,硕 士 ,高 级 工 程 师 .E-mail:k
分 辨 率 的 卫 星 图 像 立 体 测 图 ,可 建 立 地 形 三 维 建 模 ,利 用卫星影像完成地表 纹 理 制 作;利 用 卫 星 影 像 遥 感 地 质灾害解译,建立崩 塌、滑 坡、泥 石 流 等 公 路 地 质 灾 害 体三维模型。这种采集方式获取的 DEM 地 表 覆 盖 范 围广,地面信 息 直 观、丰 富,非 常 适 宜 公 路 的 地 形、地 质 、生 态 选 线 、方 案 比 选 及 初 步 设 计 应 用 。
公路 BIM 模型可 来 源 于 野 外 勘 测 及 公 路 三 维 模 型标 准 模 型 库。利 用 现 有 公 路 勘 测 技 术 及 计 算 机 CAD 设计技术,可以 建 立 公 路 走 廊 带 DEM 以 及 部 分 既有道路三维模型。路线设计成果的路基三维模型自 动生成技术已较成熟,可作为模型成果在 BIM 公路设 计中直接应用;地形 及 既 有 道 路 模 型 的 几 何 信 息 与 纹 理属性采集可借用以下方式:
BIM(BuildingInformation Modeling,建 筑 信 息 模 型 )在 国 内 外 建 筑 行 业 已 广 泛 应 用 ,它 的 价 值 是 要 通 过BIM模 型 在 建 设 项 目 策 划 与 规 划 、勘 察 与 设 计 、施
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2 公路 BIM 三维模型建模分析
2.1 公 路 三 维 模 型 的 建 模 要 求 公路项目的全寿命周期 BIM 中,BIM 应用在公路
设计阶段就开 始 介 入。 勘 测 设 计 阶 段 建 立 的 BIM 高 速 公 路 三 维 模 型 应 能 适 应 于 选 线 、初 测 、施 工 图 设 计 要 求,并尽量满足未来 业 主 在 施 工、运 营、养 护 管 理 阶 段 对可视化管理的 BIM 应用,达到借助 BIM 三维模型的 可视化特性提高与项目相关利益方的沟通、理解程度与 项目设计效率的目的,避免在公路全生命周期中反复重 建同一条公路的三维模型,将 BIM 模型用途最大化。
(1)分别对 负 指 数 分 布、韦 布 尔 分 布 和 移 位 韦 布 尔修正分布模型参数 进 行 标 定,从 拟 合 结 果 的 概 率 密 度分布曲线和 采 用 基 于 熵 的 Akaike信 息 准 则 (AIC) 对3种模型的优越性 进 行 对 比,结 果 表 明 移 位 韦 布 尔
参考文献:
一调查断面交通量越 大,参 数λ 取 值 越 大。 根 据 移 位 修正分布模型更符合原数据分布。
韦布尔修正分布模 型 中λ 和φ 所 表 示 的 意 义 和 特 征,
(2)随着车 辆 驶 入 并 通 过 施 工 区,参 数α、β 和γ
将λ 和φ 分别定义为变形系数和曲线平移系 数,其 中 呈现增大的趋势,对不同交通量的拟合结果表明,交通
[1] 臧晓冬,周 伟.城 市 快 速 路 苜 蓿 叶 互 通 立 交 的 通 行 能 力 模 型 [J].中 国 公 路 学 报 ,2011(3).
[2] 张 生 瑞 .交 通 流 理 论 [M].北 京 :中 国 铁 道 出 版 社 ,2010. [3] 姚荣涵,王殿海,李丽丽.机 动 车 车 头 时 距 分 布 的 韦 布 尔
(3)重 要 工 点 地 区 细 节 建 模 需 求 :对 重 点 桥 梁 、隧 道等建立微观三维模 型,突 出 构 造 物 重 要 部 件 的 细 节 层 次 及 特 性 ,增 加 交 通 工 程 等 设 施 模 型 ,可 满 足 设 计 及 后期施工、进度、质量、成 本 控 制 等 多 类 任 务 的 交 流 与 管理需求。
公路 BIM 基于 LOD 的三维建模层次见图1。 2.2 数 据 建 模 方 法
公路 工 程 勘 测 设 计 项 目 主 要 分 为 新 建 公 路 与 改 扩
小比例尺 DEM/TIN 模型 含地形特征的 模型 DEM/TIN
尺1∶高1 精00度0 及D以EM上/T大IN比模例型 地田质地灾等害地、物房属屋性、植信被息、
但中国高速公 路 勘 察 设 计 行 业 BIM 技 术 的 研 究 与应用仍在发展阶段,当 前 有 关 应 用 发 展 多 参 考 建 筑 行业 BIM 应用 经 验。 按 BIM 定 义,它 的 存 在 前 提 是 数据互用,也即 BIM 技 术 要 实 现 的 核 心 目 标,而 BIM 价值实现的手段、方法或过程是 BIM 模型在项目生命 周期内各类工程任 务 中 的 应 用。 因 此,如 何 在 公 路 勘 察设计中首先解决高速公路三维模型的标准化建立及 信息共享,并最终实现 BIM 技术与公路勘察设计的协 同 这 一 目 标 ,是 至 关 重 要 的 技 术 问 题 。
2016年 第3期
王丽园,等:基于 BIM 的公路勘察设计与实践
343
工与监理、运营与维 护 等 各 个 阶 段 相 应 工 程 和 非 工 程 任务中的应用来实现,其 价 值 表 现 为 对 前 述 各 类 任 务 的效率或质量的提升 和 改 善,从 而 最 终 达 到 提 升 或 改 善整个项目以及行业的工作效率或质量的目的。中国 一些复杂单体建筑项目,如 高 度 632 m 的 上 海 中 心 采 用 BIM 进行能耗 分 析、设 计 及 施 工 协 调、设 备 应 急 维 护等,高度600m 的深圳平安金融中心应用 BIM 进行 虚拟施工及项目运维 管 理 等,中 国 住 房 和 城 乡 建 设 部 的相关国家技术标准也在编制中。
修 正 模 型 [J].吉 林 大 学 学 报 :工 学 版 ,2009(2). [4] 常玉林,王 炜.双 车 道 公 路 车 头 时 距 分 布 模 型 研 究 及 应
用 [J].东 南 大 学 学 报 :自 然 科 学 版 ,1999(6). [5] 李耘.高速公路施工区交通流特 性 与 安 全 风 险 分 析 [D].
网络出版时间：2016-07-26 14:03:40
3网42络出版地址：/kcms/d中etai l/43外.136 3.U公.201 607路26.1403.076.html
第36卷 第3期 2016 年 6 月
DOI:10.14048/j.issn.1671-2579.2016.03.076
φ 的取值主要在0.1~0.5范围内,基本不受调查点位 量越大,变形系 数λ 越 大,新 增 移 位 系 数 φ 的 取 值 主
置的影响。
要 在 0.1~0.5 范 围 内 。
4 结论
该文基于韦布尔模型和韦布尔修正模型建立了移 位韦布尔修正分布模型。以西临高速公路单向行车道 封闭施工区为实例,验 证 移 位 韦 布 尔 修 正 分 布 模 型 的 优越性,并对其参数 代 表 的 实 际 意 义 和 影 响 因 素 进 行 讨论。
(1)满足选 线 设 计 与 宏 观 管 理 需 求:建 立 DEM/ TIN 模型,主要展示工 程 走 廊 带 自 然 环 境,如 地 形、地 质、地貌、生态、经济 等;建 立 简 化 的 公 路 三 维 模 型,突 出 路 线 总 体 规 划 及 设 计 方 案 ,如 道 路 、桥 梁 、隧 道 、服 务 区等,或者以2D 形式来展 示;能 以 模 型 颜 色 或 其 他 属 性的变更,满足如施工 进 度 管 理 等 四 维 (时 间 维 度)展 示要求。
建公路,勘测对象一 般 包 括 地 形 及 改 扩 建 工 程 中 的 既 有 道 路 、桥 梁 、隧 道 等 主 要 构 造 物 。 尽 管 当 前 中 国 公 路 勘测设计阶段所能建立的三维模型较难理想化地满足 后期 BIM 应用的全 部 需 求,但 按 LOD 的 分 级 建 模 要 求 ,能 尽 量 避 免 重 复 建 模 及 模 型 信 息 冲 突 情 况 ,而 在 勘 测设计之后的 BIM 生 命 阶 段 中 以 模 型 及 其 细 节 层 次 的丰富为主。
基于 BIM 的公路勘察设计与实践
王 丽 园 ,陈 楚 江 ,余 飞
(中交第二公路勘察设计研究院有限公司,湖北 武汉 430056)
摘要:该 文 分 析 了 当 前 中 国 高 速 公 路 勘 察 设 计 行 业 面 临 的 技 术 发 展 方 向,通 过 对 BIM 的技术特 点 分 析,从 公 路 BIM 模 型 的 建 立、BIM 协 同 设 计 等 方 面 提 出 了 BIM 与 中 国 公 路 勘 察设计的应用结合方法,并在河北省京港澳高 速 公 路 京 石 段 改 扩 建 工 程 中 进 行 了 设 计 实 践, 为 BIM 在中国高速公路勘察设计现代化中的发展应用提供了有意义的探索。
(2)满足详 细 设 计 沟 通 需 求:根 据 路 线 方 案 设 计 自动生成中等细节程 度 三 维 模 型,其 道 路 及 机 电 设 施 模型的外观、细节等 可 来 源 于 标 准 的 自 有 公 路 设 计 三 维模型库,各部分三 维 模 型 能 根 据 设 计 方 案 变 更 快 速 重建,与项目地形、地 质 三 维 模 型 无 缝 融 合,充 分 满 足 项 目 设 计 方 、业 主 方 的 沟 通 、交 流 要 求 。
(4)多任务 用 途 的 模 型 属 性 需 求:除 三 维 模 型 的 几 何 信 息 外 ,添 加 模 型 的 属 性 信 息 ,包 括 公 路 项 目 设 计 的 路 面 铺 装 工 艺 与 材 料 、护 栏 等 道 路 基 础 设 施 参 数 、多 种交通工程设施属 性 等,满 足 成 本、进 度、质 量 管 理 需 求 ,实 现 对 设 计 沟 通 、施 工 、运 营 、养 护 管 理 等 阶 段 的 信 息支持。
路线规划/选线方案 2D 模型
宏观模型
道路设计三维模型
桥、隧简易模型
简要模型
既道路有施道工路图精设密计三模维型模型/ 施道、路服附务属区设等施三、维机模电型设 细桥三梁、维隧模道型精 精微细观模型
各类道路、公路设施模型属性信息
模型属性
图1 公路 BIM 基于 LOD 的三维建模层次
34 4 中 外 公 路 第 36 卷