1引言

随着信息时代来临，高速公路路面的传统运营管理技术已无法满足信息时代对提高工程质量的更高要求。BIM+GIS融合技术与BIM、GIS的单独应用相比，建模质量、分析精度、决策效率等方面都得到显著提高，在公路运营和养护领域发挥巨大作用。除存储、分析、管理、查询和显示全景的能力外，GIS技术弥补BIM计算能力的不足。本文以BIM模型为精细化管理的基础，以GIS为宏观管理的支撑，构建了一个基于BIM+GIS技术的公路运维平台。实现了整个公路的多维可视化，并根据路面管理要求综合运用图像分析技术检测路面，提高路面管理水平。

本文的创新点是在BIM模型的基础上进行精细化管理，在GIS的支持下进行宏观+管理。BIM和GIS的集成分析方法引入高速公路运营+系统，基于BIM+GIS对高速公路进行三维漫游，并检测路面病害，提高了运营高速公路的路面管理技术。

2基于BIM+GIS技术的公路运维平台建设

本文旨在构建一个基于BIM+GIS技术的公路运维平台。该平台的总体架构包括倾斜摄影模型和BIM模型的协同可视化、BIM和GIS的双向查询、公路运营和养护数据与BIM模型间的动态关联。研究分析了数据关联机制，运维数据可通过属性匹配与模型自动关联，以便在模型上查看服务信息。可考虑按里程值、经纬度值定位。通过BIM和GIS的双向查询技术，可以在BIM模型上定位业务数据。

2.1总体架构

4D BIM云平台应用程序文件存储组件存储非结构化数据，存储组件使用网络连接存储，是云服务器实例的文件存储服务，提供标准的文件访问协议。可使用容量和性能扩展不受限制、单命名空间、多共享、高可靠性和高可用性的分布式文件系统。在创建NAS文件系统实例和挂载点后，可使用标准NF协议在计算节点上挂载文件系统，并使用标准接口访问文件系统。多个计算节点可以挂载同一个文件系统，同时共享文件和目录。

2.2建立BIM云平台

4D BIM云平台架构分两部分，即用于处理公路业务数据的业务平台和用于分析、挖掘公路多源异构数据的分析平台。业务平台与不同的公路管理系统互连，实现基于BIM+GIS的公路管理；分析平台整合来自不同参与者的数据。融合来自不同数据源和不同数据类型的数据，将数据转换为处理统计、分析、挖掘和深入挖掘数据隐藏价值。在平台中，项目中生成的数据是创造价值的基础。业务平台持续为分析平台提供数据，分析平台获得的知识和价值将反过来有利业务平台及其服务项目，在高速领域形成完整良性的大数据生态系统。

2.3倾斜摄影模型和BIM模型的协同可视化

斜向摄影技术是国际测绘领域的一项新技术。无人机被用作载体，从多个角度收集图像数据。在收集数据时，会准确记录高度、速度、方向和坐标等详细数据。斜向摄影技术主要有以下特点：真实地呈现物体实际状况；增加侧面深度等信息；单图像测量。结合支撑软件的使用，可根据结果测量长度、高度、面积、角度和坡度，捕捉侧面纹理；它可通过网络各渠道共享倾斜图像数据。3D漫游功能可从大场景角度浏览整个公路，准确定位具体位置，分析环境条件，并协助评估公路建设的合理性、科学性和可行性。斜向摄影模型渲染效果。

2.4 BIM和GIS的双向查询技术

BIM与GIS的集成涉及BIM三维坐标和GIS经纬度坐标的转换，由于它面向公路运营和养护领域，公路的管理维度是路线+里程，因此平台需构建三者之间的转换关系。

高速公里智能管理平台的核心是数据，在工程中会产生海量数据。如何以无序方式存储海量数据、快速组织及检索海量数据，是其关键问题。在平台设计过时，以10m长公路段为核心，其他数据都将与10m长公路段相关联。这样，数据库中就会形成以10m路段为中心的网络关联关系，可以从10m路段快速检索到该路段的完整运营和养护信息。

2.5公路运维数据与BIM模型的自动关联技术

O&M服务数据可以通过属性匹配自动与模型相关联，以便在模型上查看服务信息。通过BIM和GIS的双向查询技术，将里程值、纬度和经度值定位的服务信息定位在BIM模型上。

4D BIM云平台创新性地引入用于组件检索和组件与业务之间动态关联的搜索引擎技术，革命性地提高模型属性检索速度，将更多精力投入到数据的使用与价值挖掘中。云平台使用开源搜索引擎，使用格式与用于存储属性字段相结合。当数据库添加、修改或删除模型或业务的属性时，其属性内容将以ISON形式推送，将自动索引检索内容。当查询属性或通过属性获得业务和模型之间的关联时，客户端会向服务器发送请求。包含查询条件和排序规则，根据查询条件和索引获取模型或业务ID，并将其返送客户端。其原理是一个分布式搜索和数据分析引擎，通过有限状态机实现全文搜索的反向索引，BKD树用于存储数字和位置数据，列存储用于分析；并支持水平扩展，以自动管理索引和查询在集群中的分布方式，处理PB级结构化或非结构化数据。在组件和业务数据间的自动关联中，业务数据的n个条件通常与模型的m个条件相匹配。若映射时出现一点错误，则匹配会失败，实际应用情况更麻烦。为提高自动关联的准确性，引入一种基于字符串模糊匹配算法，只要两个字符串的匹配度超过75%即可，基于模糊匹配对业务数据和模型进行匹配。

通过网络隔离或用户隔离、文件系统标准权限控制、权限组访问控制RAM主子账户授权等安全机制，保证文件系统数据安全。为展示数据库模型，对高速运营养护业务数据进行统一管理。

3基于BIM+GIS平台在道路健康管理中的应用探索

首先，将原始图像导入BIM智能系统，进行直方图均衡处理，并对二值图像进行滤波以进行初步裂缝识别。通过引入行投影和列投影，可在BIM智能系统中准确识别裂缝，并判断道路裂缝是水平或垂直的，可以直观地理解道路裂缝。从图像中可以看出，对道路裂缝有准确的识别，图像包含位置信息。通过BIM和GIS双向查询技术，生成裂纹信息和模型进行管理，并定位在整体模型上进行统一显示。同时，可提取平台中的其他业务信息，如道路年龄、养护记录和各种监控信息等，并将这些业务信息与识别出的裂缝信息相结合，为客户提供智能养护决策帮助。

4总结

本文以BIM模型为精细管理的基础，以GIS为宏观管理的支撑。将BIM和GIS的集成分析方法引入高速公路运营系统，基于BIM+GIS进行高速公路的三维漫游。结合BIM和GIS，检测出实际路面裂缝，大大提高运营高速公路的路面管理技术。本文创新性地将BIM和GIS的集成技术应用于路面裂缝检测的研究。在实践中，它在很大程度上从智能的角度解决了以往路面检测和识别的难点，更好地提高路面的安全性。然而，本文目前的研究仍然局限于路面检测；在未来研究中，将加强BIM+GIS组合系统的应用，并对路面以外的其他公路设施进行智能分析，更好地实现公路系统的数字化和智能化。

参考文献

[1] 谢峰.基于GIS的高速公路路面管理智能决策模型研究[D].西南交通大学,2024.