多年来，国内外学者陆续将BIM技术及GIS技术引入到公路信息化管理，在公路建设、路政执法和资产管理方面取得较好的效果。美国联邦公路局将GPS、GIS及多媒体视频等技术应用到公路资产管理，可以迅速的定位查看损坏的公路资产视频，保证了道路的安全性。新西兰ＲOMDAS集成GPS和Video，用GPS中心线实现了可视化的公路管理。对比国外的BIM应用，我国的BIM应用则是刚起步，只有一些大型的地标型建筑采用了BIM。目前的公路养护系统应用一般采用传统的二维地图显示方位信息，无法全面表示立面目标之间准确的相对关系，这样就不能通过信息系统对立面设施进行查询、观察和分析，严重影响了GIS技术在公路领域的应用。同时，在我们国内的具体应用中，由于公路系统内包括运营、路政、养护等多个部门，各个部门有各自的信息系统，彼此之间的数据也是由各自部门维护。因为采用不同的数据格式和交换格式，导致无法整合到统一的地理数据平台上进行统计分析和数据挖掘，不能有效实现业务数据共享，从而使得各个部门之间难以实现高效协同，决策者难以通过统一的数据展示平台及时全面地掌控整体的公路运营状态。
因此本文提出将BIM和GIS结合起来，利用移动数据采集系统提供道路养护检测所需要的数据，再通过利用统一的数据标准，实现地理设计和BIM相结合，在此基础上建立基于BIM的交通设施资产及运营维护管理系统。利用整合后的BIM模型信息，将公路资产管理与养护集成到三维可视化平台，同时基于BIM模型，提出预防性养护决策模型，为公路资产管理、道路养护管理等提供管理决策平台。其优势在于:基于数据库的管理系统，调用的是逻辑关联的信息，如公路基础设施三维模型与设施使用手册、运行参数、保养周期等关联，消除查阅纸质文件的不便;并实现管理上的联动，提高运营可靠性，为公路运维及养护监测带来新的思路和方法。
移动数据采集系统
公路养护日常管理工作中，经常需要对现场情况进行直观的了解。如:需要查看某标志牌所处位置，以及周边的情况。目前管理工作中，通常采用像对测量的方式对公路及附属设施进行查看和量测，通过图片进行现场情况展示。手段上存在一定的局限性。例如，如果要对一座跨线桥进行查看和量测，传统像对测量的方式则需要进行正反双方向的数据采集、需拍摄正反双方向的全景照片和部分细节照片。
为了能够获得道路现状，确保道路通畅，管理部门希望能够获得现状地形图的同时，也能够获得现势性强的三维全景影像资料，做到及时、准确地掌握道路目前状况，快速查询道路且制定维护养护计划。本文采用高清数字摄影摄像+陀螺仪+GPS三种技术组合的移动式道路实景信息采集技术，车载移动激光扫描技术代表着移动测量系统(Mobile Mapping System)的最新发展趋势。该技术可以快速获取高密集、高精度的激光点云数据，并同步获取与点云高精度匹配的数码相片。能够有效地获取道路养护专题信息并重建道路三维场景。当我们采用了基于MMS技术的实景三维GIS系统以后，你可以将每一公里道路、每个立交、隧道、桥梁、收费站、服务区、停车区、边坡、涵洞、上跨下穿管线，乃至任何你要关注和管理的构造物、设备都采集到你的路段、路网GIS数据库。同时，利用公路任意桩号360度的“可视”影像信息通过和高精度激光点云融合又实现了“可测”，进一步分析又可以提取公路纵横断面、计算平整度、车辙以及路况破损数据。
全景激光雷达公路路况采集技术集成方案
检测设备的要求，能够同步采集车辆所在精确位置、车辆当前姿态及速度方向等信息、当前所在点的三维全景影像、当前所在点的激光扫描数据。
路面检测部分:集成全景影像采集设备、车载Li-DAＲ设备、GPS及惯导设备、数据存储及处理设备，进行现场数据采集。采集后的数据，通过数据加工平台进行后续处理。
数据处理平台:根据检测设备采集到的数据，依据路面破损特征识别库的定义，基于路面正射影像和激光点云进行路面破损的自动识别;根据平整度和车辙的检测标准，基于路面的激光点云数据进行平整度和车辙的自动提取识别;同时自动加工出带有精确经纬度坐标的全景+激光点云数据，以提供给全景展示平台使用。
用户交互部分:根据全景+激光点云数据进行展示，同时提供量测功能、设施标示功能等交互功能。同时，与养护软件系统集成，实现养护相关功能点。
利用高精度车载LiDAＲ传感器技术、全景摄影测量技术，车载LiDAＲ传感器在无遮挡地区最远测程100m，20%反射率目标，一次可采集多车道及其周边100m范围内的三维点云信息，在无中央隔离带情况下，无需进行多次往返重复观测，可大大提高作业效率及检测精度。
平整度、车辙自动检测解算
根据采集加工后的检测数据，根据相关标准，自动提取车辙(ＲD)检测结果并计算车辙深度指数(ＲDI);自动计算平整度(IＲI)，并根据《公路技术状况评定标准》分别对高速公路、一级公路评定ＲQI值。
利用LiDAＲ点云，通过路面高程变化可自动识别坑槽和凸起，有效弥补高速摄像机对非纹理性的拥包、推移、沉降的路面破损漏识别的问题;通过影像对非高程变化的路面裂缝、标线进行快速自动识别;对于影像识别不到但高程上有突变的路面，由计算机进行逻辑运算清晰地分辨出沉降与坑槽等相似度较高的破损信息，最终建立公路路面破损识别特征库，基本实现道路破损的自动、准确识别。
由LiDAＲ设备发出的激光束，与路面的距离通常小于10m，因此其误差应小于2mm，2个相邻激光点之间的相对误差应小于1mm，因此满足平整度及车辙的检测结果精度要求。
根据车辆行驶轨迹的经纬度坐标，进行线性坐标系转换，即可提取特定桩号所对应的路面点云数据。提取点云数据之后，选择路面范围的横向点云数据的高程值，代入车辙计算公式进行车辙评价值计算;选择路面范围的纵向点云数据的高程值，代入路面平整度IＲI值计算公式进行计算。
公路参数化自动BIM模型创建
公路参数化自动BIM建模首先根据公路工程设计资料划分公路结构，其次准确地提取公路平面和纵断面参数及桥涵构造物和公路其他附属设施设计参数，最后利用自动化构建公路三维模型工具软件快速自动地生成公路BIM三维模型。
公路BIM模型建立
公路BIM模型是按照公路设计资料创建公路组成部分的模型，依据公路建设规范将模型组装起来，并通过三维GIS平台展现。直接利用公路设计参数解析，通过公路设计资料的平纵设计参数(如纬地、Card/1等设计软件的平纵设计文件)或公路逐桩坐标对照表可以计算公路各桩号点的准确三维坐标。这里我们输出的公路BIM三维模型并不是简单像3DMAX模型那样，而是包含了设计内容的信息模型，用户可以通过调整设计参数，实现数据和模型的实时关联，同步刷新，可以真实的反映标志的桩号、版面、结构和基础等各项参数信息。
道路附属设施主要指和道路相关的排水设施、安全设施、防护设施、监控设施、通讯设施、收费设施、绿化设施、服务设施、管理设施、照明设施、消防设施、通风设施、渡口码头、交叉道口、苗圃菜地、界桩、测桩、里程碑、界碑等。
通过搜集交通工程设计图纸，或者通过现场实际道路调查，获取邯大高速上所使用的交通工程道路附属设施种类、数量、位置等情况，批量构建所需要的单个道路附属设施模型。然后利用系统以独立模型或沿道路走向布置方式自动或半自动添加到真三维道路场景中。
BIM模型管理
将道路、桥梁、基础设施的属性信息与BIM模型相关联，实现BIM模型的可视化关联。通过点击模型，可对模型的属性信息进行查询。
同时，在公路勘查设计、施工及运营养护各阶段，除了关系型的属性数据之外，还存在多种其他格式的数据，如地理空间数据(矢量数据和栅格数据)、CAD设计文件、Excel电子表格、Word文档、PDF文档、影像图片等各种多媒体数据等。这些数据来源多样，数据量大，操作复杂，难以在传统关系数据库中存储管理。为了有效集成这些格式不同、来源不同的数据，系统设计了可定义的智能化数据导入接口，将各类数据导入资源整合数据库及文件系统并建立相互之间的关联关系，借助3DGIS平台将多元数据有效的集成起来，形成一个有机的、合理的、关联的数据整体，使资源整合平台的数据更加丰富、全面。
基于BIM模型的预防性养护决策
传统的养护决策分析方法，如决策树、推理机分析等，往往偏重于理论分析，与实际的公路养护业务产生脱离，养护决策无法达到公路养护管理的实际需求。本文基于BIM模型，提出一套切合公路管理业务的预防性养护决策分析方法，真正实现养护决策与公路养护业务的紧密贴合。
建立公路路况数据采集与技术状况评定系统，实现公路路况数据的多种方式采集，实现公路技术状况的计算、分析与评定。系统提供路基、路面、构造物及沿线设施评价单元损坏调查表的人机界面录入功能和批量数据导入功能，系统提供检测明细数据的导入接口，明细数据可直接更新到按公里路段统计的各类损害调查表中，明细数据导入接口包括路况自动化检测设备数据接口和人工检查数据接口等。按《公路技术状况评定标准》JTGH20－规定的公路技术状况评价标准和评价模型，系统能自动计算各路段的公路技术相关参数和技术状况分值，并按分值进行技术状况评定，并提供技术状况修正、复核、审核、审定等功能，同时提供路况调查表、评定表等信息的查询功能，并能够导出相应Excel文件。
构建路面养护决策分析系统，实现较为全面和智能的养护决策分析功能，为合理计划和科学实施公路养护提供决策支持。系统可根据路面技术状况和使用性能，分析未来1～的路网养护需求，进行资金约束条件下的路网养护优化决策，结合最终调整后的养护对策，生成养护计划明细数据。
本功能根据公路养护管理需要，按路线行政等级、路线技术等级、路线车道分类、涵洞分类、养护经费来源、交通量等指标进行查询统计与数据汇总，分别以信息列表或是图形的方式表现，并可生成excel表格。
用户可自定义当前年度的养护资金额度，系统按照效益最大原则(优化分配方法或优先排序模型)，将给定的养护预算优化分配到公路网中那些最需要养护并且最具效益的路段上，分析提出在资金约束条件下的最佳养护计划，包括养护时机、养护方案选择等建议。系统同时支持采用多种评价和决策模型进行综合分析，利用线性规划法的系统分析方法，结合净现值、费效比、收益率等经济分析决策模型进行综合分析，并可对分析结果进行筛选、优化。
根据需求分析或优化决策结果，系统可自动生成养护工程计划;用户可考虑项目实施和施工方面的影响因素，对基于系统分析的养护计划进行人工调整，改善养护计划的可行性;通过编制路面养护计划，提出路网的大修、中修和日常养护预算，为向上级财政部门申请公路养护资金，提供科学的“公路养护预算编制计划”。编制人计划编制完毕后提交给具有审核权限的用户进行审核，审核通过后计划生效。
结语
随着我国交通基础设施的完善，如何搞好公路的养护管理，是摆在公路管理部门及经营企业面前一项长期而艰巨的任务。本文将BIM和GIS结合起来，利用移动数据采集系统提供道路养护检测所需要的数据，建立基于BIM的交通设施资产及运营维护管理系统，提出预防性养护决策模型，为公路资产管理、道路养护管理等提供管理决策平台。其优势在于:基于BIM的思路，利用数据库管理，将公路基础设施三维模型与设施使用手册、运行参数、保养周期等关联，提高运营可靠性，为公路运维及养护监测带来新的思路和方法。
