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工程设计阶段是基于项目工程本身的一种泛化的、抽象化的调研和分析工作，是把工程师脑海里的概念具体化、真实化的一个过程，设计阶段的工作势必会对后续的其它阶段产生深远的影响。BIM技术应用在工程项目宏观设计阶段，可以在以下几方面体现出重要作用：
首先，BIM技术可以帮助项目工程师对工程项目的环境部分进行设计分析。大部分的建筑工程项目是否能够正常立项，除了受经济、政策因素影响外，环境因素也是其中重要的一个影响因素，特别是在工程项目所处地域的地形地貌环境相对复杂、地质条件比较特殊的情况下，环境因素对项目影响比较突出。在传统的工程项目设计过程中，通常的办法是依靠工程师以往积累的工程经验来对项目的环境条件进行分析和研究工作，一般情况下没有进行定量的分析或者由于环境条件极为特殊导致只进行一个层面的定量分析，更谈不上利用先进技术进行实地工作，对于一些复杂环境的信息收集和分析缺乏完善性，导致相关设计信息准确性较差。而利用BIM技术，通过与GIS技术、虚拟环境建模技术、三维地质环境建模技术的结合，可以深入实现对项目工程环境的虚拟呈现和整体评价，完成线路周围环境预测，为后期的设计和施工阶段打下坚实的基础。
其次，BIM技术可以帮助工程项目进行性能方面的设计分析。工程项目的性能是否满足业主单位和用户对该项目的目标和需求，是工程项目设计分析阶段的重要组成部分，只有充分、准确的评价出性能，才能够从整体和长远的角度确定该项目是否具备实施的条件。借助BIM技术，可以结合相关分析软件以及有关的设计规范和模型，对项目中各种建筑和实体的结构、热工、流体分析、光环境、声环境、风环境等多个方面的性能进行模拟，从而完成精确评估。整个性能分析的过程和结果，都可以为设计人员提供大量的可视化信息数据，当发现项目中部分实体性能无法满足需求，可以通过BIM设计软件继续完善方案，最终实现项目的整体最优化。
最后，BIM技术可以帮助工程项目实现最优设计方案的比选、分析和论证。对于工程项目的方案设计人员来讲，利用BIM技术可以更简洁、更直接地表现出自己的方案意图、目标以及论证方案的有效性，并通过BIM软件不断完善方案，寻求最优解决方案。对于业主方面，BIM技术能够从宏观上为业主提供方案的估算、工期、成本等基本信息，以及一些方案的具体细节，还可以帮助业主快速对比不同的方案，明确每个设计方案的优缺点，最终筛选出合理的方案。
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