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。
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
路基专业
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三维地形模型能够直观审视设计工点区域的土地使用情况，制定合理的征地拆迁方案，减少不必要的经济损失。
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三维场景能够真实反映设计工点全部的实际情况，为二维设计专业提供连续的设计参考。如带挡墙路基坡度的确定，仅凭借于二维断面图无法全面了解边坡环境的起伏变化，可视化的三维场景能够提供有效的放坡参考。
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为合理安排排水口位置提供可靠的依据。
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。
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。
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地形曲面制作 在CATIA 中导入地面点云数据，通过设置合理的构网间距生成地形曲面。
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地形曲面贴图 在CATIA 中创建包裹材质，然后加载对应的影像图，根据地形坐标、施工坐标系偏移值等参数，经过一系列计算得到铺贴比例值，将材质影像投影到地形曲面，完成贴图。
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地形曲面裁切 为保证相关专业( 路基、站场和隧道) 特殊工点的模型不被地表覆盖，根据专业需求，按照裁切范围线对地形模型进行切割。
铁路沿线的铁路BIM地形模型
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。
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数据承载能力: CATIA软件平台有较强的数据承载能力，可一次性加载数十公里级长度的地形点云数据，在点云数据的批量处理方面有较大优势，且生成的地形模型与实际线路区域高程点拟合较好。
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材质贴图质量: 点云数据生成的地形曲面只能表达线路途经区域的地面高低起伏，而地形影像能真实反映工程区域的地物地貌，为项目工程的规划和设计提供可靠的依据。因此，影像贴图的质量是影响整个地表模型信息表达的重要因素，也是影响场景观赏效果的关键所在。相较于其他软件，CATIA软件在铺贴0. 2 m分辨率的影像时不存在影像虚化的现象，可将清晰度的损失降到最低，满足了信息表达的基本要求和观赏效果的最佳状态。
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裁切工具灵活: 地形模型是其他各专业展开设计的依托和基础。为符合工程实际情况，需要测绘专业对有需求的设计工点进行地形裁切。CATIA灵活的切割工具能够处理复杂的闭合范围曲线，可操作性更强。
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.