公路BIM可以定义为：在公路工程规划、设计、施工、运营、养护乃至改扩建(或拆除）全生命周期内，对公路工程空间信息和非空间信息进行数字表达的共享知识资源，为项目参与各方协同工作、共享信息、智慧决策提供可靠的信息支持，从而实现公路工程建设、运营的效益最大化和管理、决策的最优化。作为线性工程，公路BIM应具备以下特征，以体现上述定义的核心价值：

（1）公路BIM的基础模型应是具有空间信息和属性信息的对象模型

公路BIM必须面向公路工程生命期进行信息管理，实现面对全过程的工程信息管理保证不同工程阶段信息传递时不会发生信息流失，减少信息的不一致性。

公路BIM的基础模型不应仅是几何数据模型，而是具有空间信息和属性信息的对象模型。图1为buildingSMART提出的IFC Alignment概念模型，该模型的建立虽然是基于面向对象的设计方法，但本质上仍然是几何对象及几何属性。公路线形设计及其所需要共享的信息，还应包括设计过程多目标协调所体现的信息，如规范符合性、设计连续性、交通安全影响等。

因此，公路BIM基础模型必然是在现有几何数据模型基础上建立的面向全生命期的工程信息模型，并基于统一的标准实现工程信息的共享和管理。

（2）公路BIM的构造模式是以BIM子模型为核心的

公路工程项目从工可研阶段至设计阶段（初步设计、施工图设计）到施工阶段到运营养护阶段，其工作研究对象由宏观至微观，工程约束条件逐步显现，工程信息逐步清晰和集成，最后完成描述公路工程生命期的工程信息集成。因而，本文提出公路BIM中信息模型构建应是面向工程阶段的以BIM子模型为核心的构建模式，如图2所示。针对工程项目的不同阶段，分别建立相应的子模型信息结构。各子模型随着项目阶段的转换，能够自动通过对上一工程阶段模型中信息的提取、扩展，完成子模型间的自动演化，形成本阶段的BIM子模型，从而体现公路工程设计、施工、养护、运营特点。

（3）公路BIM必须建立在GIS空间数据库及空间分析基础上

公路工程项目绵延数十乃至上百公里，直接暴露于自然界。自然环境和社会环境对工程决策的约束，贯穿于项目的全生命周期。公路设计、施工和养护决策的科学化依赖于对地形、地质、岩土、水文乃至气象等信息的获取和分析。这种空间分析的需求，正是GIS的核心功能。因此，公路BIM与GIS的集成和融合是必然趋势，其集成模式如图3所示，集成的途径可以分为两种：

一是GIS成为BIM的一部分，在统一数据模型的基础上，扩展BIM的功能模块，使其兼具传统BIM的功能和GIS空间分析与决策功能。目前这种方式在技术上、管理上均存在众多困难。

二是建立GIS和BIM之间数据信息交换、功能调用的渠道，即BIM将数据需求传递至GIS，GIS返回分析结果;或者BM直接调用GIS功能模块，实现对空间数据分析的需求。这种方式的集成，涉及到数据一致性的问题，同时也会造成一定的数据冗余。

（4）公路BIM应构筑在领域专家知识库基础上

BIM本身是对工程空间信息和非空间信息进行数字表达的共享知识资源，然而这里的知识是工程在其生命周期中，由信息的提取、分析和综合而提升的知识。从设计的角度，公路设计属于“定义不清晰”的问题，在设计的过程中，对于设计方案拟定、工程风险分析与评价、设计方案选择等环节更多地依赖领域专家经验。事实上，这种领域专家经验对工程决策的作用，也体现在施工、养护、运营等阶段，贯穿于公路工程全生命周期。可见，构筑公路工程专家知识库体现BIM的核心价值具有重要意义。专家知识虽然体现在设计、施工、养护、运营各个环节，但对于某个工程项目来说，是相对固定的。因此，可以将领域专家知识库独立于公路BIM模型之外，通过软件接口的方式进行访问。

本文作者：张兴宇（长安大学）

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