罗勇
(广西荔玉高速公路有限公司，广西南宁530025)
摘要：在公路工程中，模型与地形相结合是必不可少的，由于坐标系不同，二者难以进行拟合。坐标转换彻底贯通了BIM 与GIS，在此之后可以把BIM的大量真实数据精准地反映在GIS地理信息系统中。可以在GIS系统中查看到模型与真实地形具体结合情况，哪些位置需要挖填方，哪些位置涉水等都可以在地理信息系统中反映出来。通过坐标将模型和地形进行精准匹配是解决BIM+GIS大场景融合的重要路径，但是设计图纸的坐标系并不统一，在国内涉及到西安80、北京54、大地2000还有其他不同的地方坐标系统。如果将模型精准定位到地形上，必须使图纸中的模型坐标与地形坐标相匹配，才能通过坐标精准定位，此时就涉及到了坐标转换问题。坐标转换完成后，通过BI M+GIS的三维可视化又能发挥哪些价值是公路工程近几年讨论的热点问题。 关键词：BIM；GIS；坐标转换；公路工程；三维可视化
一、引言
随着技术的不断发展，传统二维GIS系统已经很难满足公路工程地理空间的展示和相关分析的需求，越
来越多的企业在逐步探索将GIS的应用场景从二维转变为三维。如国内软件企业上海鲁班软件推出了LBCityEye，其主打功能为大场景三维可视化，实现了GIS的大场景加载和增强三维可视化在各阶段的应用。
Building Information Modeling(BIM)是指建筑信息模型，近几年在公路工程行业中广泛应用°BIM也是一个共享的知识资源库，为全寿命周期项目的应用提供了决策依据，依托BIM技术可实现不同阶段、不同相关方工作协同和数据共享°BIM与二维GIS结合，能够使数据从宏观走向微观，有利于项目的精细化管理。
二、研究现状
BIM和GIS本属于两个领域，近几年，随着公路工程BIM 技术的广泛应用，行业开始探索通过BIM提供基础数据，GIS 则提供空间地理信息数据，将二者结合起来可以实现数据从宏观走向微观。广西荔玉高速BIM技术团队通过倾斜摄影采集GIS数据，再结合BIM模型研究了基于BIM+GIS的公路工程建管一体化系统，该系统包括三维可视化平台、质量安全管理、投资管理、征地拆迁等多个子模块。但是，在没有坐标转换之前，模型进入GIS平台，需要工作人员对位置进行校正，手动调整BIM模型在GIS平台中的位置。在BIM建模完成后，能否进行坐标转换，自动与GIS地形坐标匹配，将BIM模型自动定位至GIS平台地形上，减少人为发生的错误，从而使工作更为便捷、模型放置更为精准，还值得进一步探究。
三、BIM+GIS三维场景构建
BIM数据结构主要分为两部分，空间数据模型和属性数据。空间数据模型包含空间位置、形状等；属性数据包含设计参数、施工参数等。而GIS涵盖了B IM的数据结构，有部分功能与BIM重叠。本项目BIM建模主要采用Civil3D、Revit和Tekla；GIS数据采集主要采用无人机生成Osgb格式倾斜摄影数据。
(-)BIM模型创建
公路工程项目为线性工程，建模以路线设计线为基础。
本项目使用Autodesk Civil3D软件建立路线设计线模型，根据路线设计线提取建模需要的逐桩坐标表，将逐桩坐标表整理成Excel，在Revit软件中运用Dynam o模块进行编程，再将
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生成Exce1的逐桩坐标表导入Dynam o模块并根据图纸对各个构件进行建模，通过参数化族和逐桩坐标表以“搭积木”的形式自动生成桥梁、道路、隧道工程的模型。部分钢结构模型，可以通过Tekla进行建模。模型创建完成后再根据图纸进行命名、内置设计参数、施工参数等。
连枷胸在建模过程中，针对图纸中的错、漏、碰、缺等问题同步进行整理问题汇总表和模型工程量汇总表，以供施工阶段应用，建模技术路线如图1所示。
图1.BI M模型创建技术路线
路桥隧模型根据逐桩坐标表创建完成后，可按标段、分部、工区等将各模型进行拼接，拼接完成后形成项目管理所需要的工程模型，如图2所示。
（二）GIS地形建模
通过倾斜摄影技术采集GIS模型数据是近几年发展起来的新型测量技术，首先通过5台传感器，从一个垂直、四个倾斜、五个不同的角度进行影像采集，拍摄照片时，同步记录高度、航速、坐标参数等，然后通过专业处理生成真实的三维实景模型。该技术能够反映实际地形、地貌状况并且可对其进行坐标定位、测量，同时还具备高性价比、高效率等特点。圆柱凸轮
采用中海达D6无人机D5高清摄像头对现场进行实测航拍，以高速公路为目标区域，根据现场实际地形情况合理规划飞行高度、速度、覆盖率等飞行参数，对公路两侧一定宽度范围内的地物、地貌进行航拍。对于项目、拌和站等大临设施区域，进行专门补拍，直到所有区域完成航测，然后进行内业数据处理。航测完成后，采用Context Capture Center软件将数据进行初步处理，形成三维实景模型。
倾斜摄影模型上集成了真实的地物、地貌、交通线路以及空间三维坐标信息，项目前期规划的拌和站、钢筋加工场、碎石场、弃土场等临建设施，可以在倾斜摄影平台上进行展示，GIS模型采集效果如图3所示。
图3.通过倾斜摄影生成GIS地形模型杭州师范大学学报
（三）坐标转换
通过软件Ultra Edit、EGStar3.0和奥维地图进行坐标转换工作，在坐标转换过程中首先要确定数据体系，然后收集相关数据，最后将收集完成的数据进行转换。
远程压力表
使用Ultra Edit软件新建文本，将坐标体系、本初子午
线、控制点坐标、投影面高程等数据导入文本中，每行显示一个控制点坐标并用逗号隔开。排布顺序为：控制点名称、北坐标、东坐标、海拔标高，文件存储格式为“.dat”。控制点对应的WGS84大地坐标文件中的格式与控制点文件相同，但排序调整为：控制点名称、纬度、经度、海拔高程，文件存储格式为.RTK。最后需要转换的点，转换格式与控制点完全相同。
数据整理完成后，启动EGStar3.0选择坐标系统，将准备好的控制点、转换文件存入EGStar3.0相应的文件夹中，再选择文件格式为“.dat”和“.RTK”的数据文件导入坐标管理库。数据导入完成后，选择控制点已知坐标，即选择一个点的球面坐标添加其对应的大地坐标，通过以上方式将全部的6个点添加完成。保存转换参数并将转换参数赋值予当前工程。
转换前选择平面坐标，转换后选择大地坐标，点击坐标管理库选择要转换的坐标，点击转换系统则会生成转换点。坐标转换完成后，在坐标管理库中，点击文件导出并选择导出的文件类型点击确定，最后将txt文件调整为Exce l格式从而完成坐标转换。转换完成后的数据可以导入奥维地图中进行验证其是否准确，如图4所示。
图4.测试数据与路线图对比
四、模型整合与三维可视化
通过转换不同施工标段的坐标，得到每个施工标段的坐标转换系数，从而能够计算出与其对应的WGS84坐标，在GIS 场景中，通过坐标对应模型进行放置和定位，如图5所示。
图5.BIM在GIS场景中整合
通过坐标转换，可以将大临建设施、拌和站、项目经理部等的BIM模型精准地放置在GIS场景中，为拌
和站选址、隧道洞口场地规划、弃土场规划选址、施工便道规划等方面提供了三维可视化的参考，提高了前期策划以及施工过程中的沟通效率，进而降低了沟通成本，如图6所示。
图6.大临建选址
五、应用总结
通过对BIM+GIS坐标转换与三维可视化的应用研究，在较短的时间内可获得目标区内的大量数据，这些数据能够如实地反映现场实际情况，准确度较高。如应用于地形复杂、地势陡峭、交通不便的山区沟谷地带项目，可减少工作人员工作量及劳动强度，降低了安全风险。在项目施工过程中，也可为场站的规划和决策提供更多数据支撑，实现临建设施、便道设施的三维可视化设计。电力系统
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揠苗助长教学实录
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