高铁测绘中的BIM地形建模技术

自隋唐时期京杭大运河修通以来，江苏一直是中国的财富重心和最大的赋税来源。近年来各省GDP排名，江苏一直位于三甲行列，与西班牙相当。然而这样的经济强省，人均铁路里程与周围各省相比竟然叨陪末座。特别是地广人稠的苏北地区，不但铁路少得可怜，而且除了徐州和连云港，其他城市长期处于“手无寸铁”的窘境。

好在近几年苏北终于开始密集地修建铁路。其中，盐通铁路是国家“八纵八横”高铁网第一纵—沿海铁路的一部分。新建盐城至南通铁路北起盐城站( 与徐宿淮盐铁路贯通) ，南至在建沪通铁路南通西站，全长156. 686 km。

历史上苏北少修铁路的一个重要原因在于，苏北虽然是平原，但是地质条件不佳，是著名的黄泛区。所以，我们以此为例学习一下BIM地形建模技术在高速铁路测绘中的应用。

铁路BIM地形建模技术

基于铁路BIM需求，充分利用航空摄影测量、机载激光雷达、GPS测量、三维地理信息等技术，为设计专业提供周边三维地形模型。依据航测获取的点云数据，或者利用航空摄影测量技术获取高分影像数据，经过一系列的数据处理( 如空三加密、点云滤波等) ，得到数字高程模型(DEM) 和数字正射影像图(DOM) ，通过地形曲面创建、地表材质铺贴以及地形裁切三大步骤，最终形成铁路沿线的铁路BIM地形模型。

铁路BIM 地形建模流程  

在铁路项目中，测绘专业主要负责全线地形三维场景创建。这项工作是其他各专业开展设计的基础，具有十分重要的意义。

CATIA平台下的三维地表模型

三维场景展示路基设计工点区域周边环境

桥梁专业

借助地形模型能够准确判断涵洞位置的设计是否合理; 通过桥墩位置和周边地物的空间位置关系，判断桥墩位置是否合理；由路桥过渡交接处的BIM模型，可以对路桥之间衔接的合理性作出判断。

三维地形为桥墩位置设计提供参考

隧道专业

三维地形模型可为洞口设计提供可靠的依据。

铁路BIM 地形建模在盐通铁路中的应用

盐通铁路BIM地形建模采用了bin格式的dem原始数据，通过点云分类技术提取地面点，于地形范围框内生成地表模型。将影像图进行缩放后，沿带状地形进行投影，模拟盐通铁路所经区域的真实场景，关键步骤如下。

技术问题探讨

软件平台选择

支持地形模型创建的BIM软件有很多，如Autodesk REVIT、Bentley、AutoCAD Civil 3D、CATIA等。结合BIM项目各专业间协同设计的技术要求以及软件自身的限制条件，从以下几个方面进行对比分析，最终选择CATIA软件平台来进行建模。

CATIA软件本身也存在一些局限性，如对高分辨影像的处理能力较差，加载后无法完成影像投影等。为满足工程设计的不同需求，灵活的软件开发接口为优化设计方案、提升建模质量提供了条件。CATIA软件的局限性可通过开放API接口来解决。如针对繁琐重复的建模操作步骤，可以通过开发批量建模插件来实现。

数据处理方法

原始的dem数据需要经过分类处理。如项目范围内水田区域的点云缺失，将造成点云构网时无法满足最小间距要求，生成的地表模型在水田区域会形成缺口，强行增大间距又会造成地形边缘弧化，无法满足地形间的连续性要求。可采用重采样的方法，在GlobalMapper中对点云进行重新构网，以保证水面高程点的连续性，避免地表模型出现缺口。

搭建BIM与GIS之间无缝对接的桥梁，实现两个领域数据共享，保证信息的无损对接是我们努力的方向。BIM+GIS的铁路建设信息化管理平台是一个多维信息融合的可视化平台，可存储海量数据，更好地满足对铁路线路的实时动态掌握，最终实现“智慧铁路”建设。

主要内容来源：

中国铁路总公司（铁路BIM联盟成员单位）

刘孟涵.

BIM地形建模技术在高速铁路测绘中的应用[J].铁道勘察.