经天路图——国产BIM设计软件的探索

据2021年《中国数字经济发展白皮书》显示，2020年中国数字经济规模达39.2万亿元，各行各业都在数字化进程中快速迭代，数字化也改变着我们的日常生活。

企业数字化的关键要素是各行各业正在使用的基础软件，如操作系统、数据库、工业软件等。但在达成“中国制造”与“基建强国”这些目标时，我们必须看到的现实是，各类工业软件细分领域90%的市场已经被国外软件占领。其中技术壁垒最高的研发设计类工业软件，以CAE、CAD、EDA为代表，其主要作用是提升企业在产品研发工作领域的能力和效率。这类软件具有专业性强、集中度高、研发难度大、开发周期长、资金需求高等特征，是工业软件中非常重要的一个类别，国内厂商市场份额仅有5%左右。

改革开放以来，我国的基础建设投资一直保持高速增长，全国建成了数以万计的隧道和桥梁。15万公里的在营铁路，总里程达528万公里的公路，铺就了全球最大的高速铁路网和公路网，基建强国名副其实。

惊人的中国速度、伟大的工程奇迹离不开基础性的设计软件。上世纪80年代，AutoCAD一类的国外工业软件长驱直入，国外软件商乐见低成本的盗版软件在国内盛行，从而助其快速布局市场。而属于基础科研的国产工业软件由于研发投入不足，2019年国产基础研发类设计软件的市场份额仅5%。

21世纪初，随着互联网和计算机快速发展，BIM（建筑信息模型）逐渐引起市场普遍关注，BIM的标准体系开始建立，使得BIM技术日趋成熟。与此同时，云计算、物联网、人工智能、5G、建筑机器人、虚拟现实等新技术与BIM技术结合，促进建筑业信息化市场进一步重构。

在整个基建行业，目前占据BIM软件平台市场大多数份额的主要有三家公司，分别是美国的欧特克(Autodesk)、本特利(Bentley)和法国的达索系统(Dassault Systems)。三家公司均有各自的BIM系统平台及其数据交换接口，以及各自的BIM解决方案。各个平台在不同细分专业领域应用有所区别，但合计占据了中国BIM软件90%以上的市场份额，其中欧特克更是因其在民用建筑市场的广泛应用而居于领先地位。许多国内设计院自己的本土化BIM系统解决方案，也多是基于以上三家平台的二次研发。

今年，全球最大数据库厂商甲骨文宣布暂停在俄罗斯的所有业务，欧特克作为全球最大的二维、三维设计和工程软件巨头也暂停了在俄业务，一系列软件、应用商共同制裁俄罗斯，直接结果就是各个相关领域在俄的工作全线停摆。“技术无国界”成为过去，核心技术一定要掌握在自己手中。

打破被动局面的最佳方式，必定是技术的国产自主可控。

“十四五”期间，数字化转型已成为各行各业的“必修课”。基建方面，以“八纵八横”高速铁路主通道为主骨架的综合立体交通网络要更加完善。在国外市场，2020年我国对外承包新签合同额达到2555.4亿美元，在“全球承包商250强”承包的国际基建项目中，中国企业的项目占25.4%，即每4个国际基建项目中就有1个有中国企业参与。全球基建市场依然庞大，因此在政策扶持鼓励、产业转型、市场需求的多重驱动下，国产软件崛起，既契合经济发展需要，也是必然趋势。

公路设计软件的国产化历程，可追溯至上世纪70年代末期至80年代初期。二维设计方面，通过多年的市场化发展，技术逐渐成熟并广泛应用于交通基础设施设计领域，也形成了固有的设计习惯。此阶段的计算机辅助公路设计，与CAD技术的发展与推广密不可分。近几年随着BIM技术在我国的大力推广，一些企业纷纷开始了BIM技术在公路设计中的探索，一部分是基于已有的国外基础平台进行二次开发，形成新的解决方案；另一部分则着重于自我研发。大量研发力量的投入，使得近几年我国公路BIM技术形成了一些突出的成果，但主流设计形式依然是使用二维设计。这其中BIM技术因学习成本高、对硬件设备要求高、设计数据体量庞大、设计流程迥异等因素，自身的发展与推广速度受到了制约。

相较于公路设计行业短时间内延续传统的局面，测绘行业在近几年产生了巨大的变革。传统测绘逐步被现代数字化测绘技术取代，测绘学科形成了以全球导航定位技术、遥感技术、地理信息系统技术为核心的新场景。测绘与地理信息相关学科发展迅猛，无人机遥感成为新兴发展方向。目前，测绘部门内部和大部分行业基本完成现有的参心坐标系下的成果到“2000国家大地坐标系”的转换工作，一些设计项目前期取得了大量的航测、倾斜摄影数据。如何最大化使用测绘成果，加载大体量的测绘数据服务于后续设计过程成为新课题。这也是测绘科技面对无人机倾斜摄影测量、三维激光扫描技术技术融入勘察设计工作带来变革的同时所面临的新挑战。为解决数据应用层面的问题，GIS（地理信息系统）引擎所扮演的角色十分关键，BIM+GIS概念也应运而生，二者的跨界融合使微观领域的BIM信息与宏观领域的GIS信息实现交互，提升了BIM的应用深度，也更加适合公路、铁路等带状建筑。

基于GIS平台面向未来智慧交通的BIM+GIS解决方案还在探索之中。四川省交通勘察设计研究院有限公司作为交通运输部认定的交通运输行业BIM技术应用研发中心，前期已将无人机航测、三维地质建模、智能选线、BIM+GIS建设管理等多项技术广泛应用于公路工程勘察设计中。在此基础上，基于国产三维引擎图新地球，研发了经天路图公路BIM设计软件。在底层引擎全国产化的基础上，经天路图软件既具有极高的可控性，也实现了大体量测绘数据及矢量数据的快速加载、设计数据的一键自动建模等功能，实现了基于国产，衔接高新航测技术成果。快捷搭建起轻量、快捷的三维设计平台，为交通勘察设计项目提供了符合设计流程的系统解决方案。

勘察设计很大一部分工作分为内业与外业，即外业现场实地踏勘与内业设计。工程师需要结合设计成果与现场实地踏勘情况，反复校核检验，并修改设计成果，以遵从设计原则，符合规范要求，形成高质量的设计成果。这其中涉及到各个专业如路线、桥梁、隧道、路基等专业间的协作。虽然全生命周期概念在近几年兴起，但实际生产中的内外业工作依然面临协同困难，数据有效传递效率低。四川省交通设计院的外业调查及经天路图系统解决方案，使航测结果同时服务外业调查与内业设计。以往需要现场实地调研的内容，如沿线的建筑、征地拆迁、与既有道路交叉情况等工作，都可以直接基于高清的无人机数据完成，现场只需复核调查结果。实地勘察时，“甩掉”纸质平面图和手写调查记录本，在手机上可查看航拍影像与设计图；根据精准定位，上传的数据绑定至对应的设计路线，并实时上传至云端，实现了无纸化外业调查工作。在自贡至永川（四川境）高速公路、G5京昆高速广元至绵阳段扩容、西昌至香格里拉高速西香支线等众多项目中，外业调查工作较以往提高了三分之一以上的效率，并且调查数据精度大幅提高。同时内业设计可以实时查看各个专业的外业调查结果，及时反馈至设计成果中，保障了调查信息的准确性与传递的及时性。内业设计直接在近乎真实的三维GIS场景中进行，不再是在密密麻麻的等高线中设计路线，设计精度提高，碰撞出错及修改量大幅减少。

以往BIM建模，以反向为主，设计与建模不能并行，工作量不减反增，效益优势不明显。而部分正向设计，则推崇全新的设计流程与设计习惯，系统流程学习成本高，适应性差，难推广使用。经天路图由一线设计师与研发人员共同打造，以兼容固有设计习惯的形式，利用过程数据自动生成轻量化模型，建模时间大幅缩短至可忽略不计的程度，充分考虑方案比选、专家汇报、政府沟通等等过程，紧贴一线生产需要。来自设计而服务设计，在实际生产项目中，大幅减少了辅助设计工作时间，也因其简单易于上手的特点，做到了好用、易用、用户想用。

相对于三大国外BIM平台，经天路图具有显著的轻量化、便捷化、本土化特点，不再为了BIM而BIM，而是做到了以BIM服务设计。内外业设计工作被重新定义，内外业划分因业务场景变化而逐渐改变。外业、内业设计因数据的精度大幅提高而更精准，内业设计因流程的便捷而更流畅。与此同时，从外业到内业，全流程的设计信息数字化程度显著提高，设计可全过程追溯，更有利于数据向下阶段的流转。

近些年BIM教学已经走进了校园，然而国外BIM平台超大的软件与数据体量使学生电脑难以应用，且流程复杂，本土化较差，与企业生产实际有较大差距。经天路图在教学中的应用，让学生轻松上手，更直观深刻地理解了设计课程，轻量化BIM软件的引入也给教学带来了极大的帮助，使教学方式跟上了企业生产技术的变革，有益于为企业培养专业能力强的实用人才，让国产软件的应用，从校园开始。

目前，经天路图已完全实现了公路BIM辅助设计板块。要想拥有更强生命力，还需一步步构筑起“生态圈”。国产工业软件，不是一家公司一个企业的事，需要多家企业乃至上下游行业的共同协作，联合学界、开发者与用户共同打造具有生命力的生态系统。