建筑工程中BIM+GIS集成技術(shù)的應(yīng)用研究

【摘要】BIM與GIS兩種技術(shù)在數(shù)據(jù)層面進(jìn)行集成，進(jìn)行交互利用以達(dá)到集成應(yīng)用目的，能夠提高有效提高數(shù)據(jù)精確度和使用效率。本文在對BIM技術(shù)和GIS技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對BIM+GIS集成技術(shù)的實(shí)踐、應(yīng)用價(jià)值、面臨的困難以及解決途徑進(jìn)行了研究分析。

【關(guān)鍵詞】GIS；BIM；建筑工程

1、概述

BIM是指建筑信息模型，是在建設(shè)項(xiàng)目的各種相關(guān)信息數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上建立模型，通過數(shù)字信息仿真模擬，表達(dá)建筑物的真實(shí)信息。BIM技術(shù)適用于建筑工程全壽命周期，對于提取建筑內(nèi)材料的信息十分方便。在建筑管理中應(yīng)用 BIM 技術(shù)可以顯著提高效率、大量減少風(fēng)險(xiǎn)。

GIS是指地理信息系統(tǒng)，是基于計(jì)算機(jī)的空間信息系統(tǒng)，對空間信息進(jìn)行分析和處理，GIS以及在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的“數(shù)字地球”在人們的生產(chǎn)和生活中發(fā)揮越來越重要的作用。傳統(tǒng)的GIS領(lǐng)域著重于宏觀環(huán)境與地理空間信息及其相關(guān)應(yīng)用，并沒有建筑室內(nèi)信息，因此GIS大多停留在瀏覽外部信息層面。

近年來，隨著研究的不斷深入，GIS為建筑行業(yè)的發(fā)展提供了良好的技術(shù)支撐，由于GIS系統(tǒng)基于空間數(shù)據(jù)庫，能夠很有效率地顯示大場景。但在顯示細(xì)節(jié)方面一直存在明顯的不足。而BIM具有顯示精細(xì)、信息豐富的特點(diǎn)，為GIS技術(shù)更加深入的應(yīng)用提供了有益的補(bǔ)充。GIS與BIM的集成，可以拓展延伸GIS的應(yīng)用，同時(shí)也可以提升BIM應(yīng)用價(jià)值，將在國土安全、室內(nèi)導(dǎo)航、三維城市建模、市政模擬、資產(chǎn)管理等多方面發(fā)揮重要作用。

2、GIS與BIM的數(shù)據(jù)集成

BIM與GIS集成最主要要解決的是如何進(jìn)行兩個(gè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享。IFC （ Industry Foundation Classes ）是BIM領(lǐng)域通用的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)，而GIS 領(lǐng)域采用的數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)是City GML（ City Geography Markup Language）。CityGML 主要是用來表現(xiàn)城市三維對象的通用信息，它定義了道路、建筑、水域、植被、綠地等的描述，但它對建筑物的細(xì)節(jié)描述非常有限。兩類數(shù)據(jù)模型的幾何、語義信息共享成為 BIM 和 GIS 集成的基礎(chǔ)。兩類數(shù)據(jù)模型的幾何、語義信息共享成為 BIM 和 GIS 集成的基礎(chǔ)[1]。自 2009 年，CityGML 新的擴(kuò)展，GeoBIM 作為CityGML 新的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)開始實(shí)行，通過 GeoBIM，IFC的數(shù)據(jù)就可以進(jìn)入 CityGML 中，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享從，促進(jìn) BIM 與 GIS 的集成融合[2]。

3、GIS+BIM集成的應(yīng)用

3.1建筑設(shè)計(jì)

建筑設(shè)計(jì)是一個(gè)龐大復(fù)雜，涉及到業(yè)主、設(shè)計(jì)方、施工單位等多個(gè)參與方和設(shè)計(jì)方進(jìn)行溝通交流以及協(xié)同作業(yè)。過去，建筑設(shè)計(jì)只能以傳統(tǒng)二維和分專業(yè)設(shè)計(jì)模式進(jìn)行，BIM+GIS集成后可以使用自己的三維可視化平臺(tái)，分階段引入BIM數(shù)據(jù)，能夠有效改善建筑設(shè)計(jì)現(xiàn)狀。例如，根據(jù)鐵路設(shè)計(jì)的中線原始數(shù)據(jù)，在基于原始鐵路設(shè)計(jì)中線數(shù)據(jù)，將其導(dǎo)入Smart Earth三維可視化平臺(tái)，能夠自動(dòng)生成鐵路路基，成橋梁，隧道，接觸網(wǎng)，護(hù)坡等橫斷面模型，進(jìn)行土方量分析、量測、縱斷面信息采集等。

3.2三維測量

三維測量是指對待測量物進(jìn)行全方位量測，以確定待測物的空間數(shù)據(jù)。在建筑工程中主要是為了進(jìn)行空間、住宅等間距或距離設(shè)計(jì)，地塊、建筑等面積的設(shè)計(jì)以及填挖方計(jì)算等而進(jìn)行三維量測，提供合理的依據(jù)。但是當(dāng)建筑物密集、超高建筑很多的情況會(huì)加大量測的難度。而采用BIM+GIS集成技術(shù)可以很好地解決這個(gè)問題。單擊要測量線段的兩個(gè)端點(diǎn)即可得到實(shí)際處理結(jié)果，在進(jìn)行高度、角度、面積量測時(shí)，也可以采用這種技術(shù)來得到較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

3.3室內(nèi)導(dǎo)航

過去，常常是采用建筑的二維電子圖來生成室內(nèi)定位的地圖，有些甚至只是示意圖，用起來并不是非常直觀方便。結(jié)合BIM來建立建筑內(nèi)部模型，配合定位技術(shù)，可以進(jìn)行三維導(dǎo)航，可為人員快速進(jìn)行跨樓層活動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)航，同時(shí)可模擬突發(fā)緊急情況，預(yù)演疏散路線，大大減少所造成的災(zāi)害傷亡程度。

4、GIS+BIM集成面臨的困難

4.1元數(shù)據(jù)的獲取困難

對于BIM+GIS的集成，用來描述數(shù)據(jù)屬性信息的元數(shù)據(jù)是至關(guān)重要的。元數(shù)據(jù)在提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、互操作性和細(xì)化程度方面發(fā)揮重要作用，然而在地理信息行業(yè)內(nèi)，大家大多不太熟知數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，BIM和CAD元數(shù)據(jù)元素也還不成熟。這些都會(huì)導(dǎo)致在確定指示數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置、訪問文件記錄、查閱資源的時(shí)候遇見問題。所以還需要我們進(jìn)行大量工作，深入研究。

4.2細(xì)化程度有待提高

BIM應(yīng)用現(xiàn)階段，數(shù)據(jù)詳細(xì)程度已經(jīng)達(dá)到一個(gè)較為成熟的階段。但在將它應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)世界與示例相同環(huán)境基礎(chǔ)上的時(shí)候，需要重新定義概念以及檢查細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。比如地圖上的地下設(shè)施，僅僅部分暴露在地面上，無法進(jìn)行全面分析。在這方面就需要我們加大關(guān)注，為能夠利用BIM+GIS完整展現(xiàn)地圖中表達(dá)的所有要素而努力。

5、解決方案

5.1政府應(yīng)加大政策、技術(shù)扶持力度

BIM+GIS集成技術(shù)尚處于研發(fā)前期階段，還有很長的路要走。但是前期投入的成本較大，如果全部由企業(yè)承擔(dān)，是很重的負(fù)擔(dān)。所以需要政府加大政策、技術(shù)扶持力度，減輕企業(yè)在研發(fā)階段負(fù)擔(dān)，鼓勵(lì)企業(yè)繼續(xù)堅(jiān)持技術(shù)研發(fā)。同時(shí)，政府應(yīng)加快人才建設(shè)，從高校做起，在為學(xué)生提供學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)的同時(shí)，為企業(yè)提供人才支援，達(dá)到雙贏的效果。

5.2企業(yè)應(yīng)完善技術(shù)團(tuán)隊(duì)建設(shè)

企業(yè)應(yīng)加大BIM+GIS集成團(tuán)隊(duì)的人才，資金投入。增強(qiáng)不同部門之間的協(xié)同工作能力，提高工作效率，打造自己有力的集成團(tuán)隊(duì)。同時(shí)也需要行業(yè)協(xié)會(huì)需制定標(biāo)準(zhǔn)，來實(shí)現(xiàn)BIM與GIS各自領(lǐng)域元數(shù)據(jù)元素的統(tǒng)一，減輕元數(shù)據(jù)獲取的困難程度，提高BIM+GIS集成的細(xì)化程度。

結(jié)語：

BIM與GIS兩大領(lǐng)域相互滲透，通過BIM+GIS集成技術(shù)能夠衍生出新的商業(yè)機(jī)遇，創(chuàng)造很大的價(jià)值。但是該技術(shù)尚不成熟，還有很長的路要走，需要政府，企業(yè)，個(gè)人等多方面的努力來促進(jìn)其發(fā)展。讓BIM+GIS技術(shù)真正融入社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的創(chuàng)造中去，推動(dòng)中國建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯圣君，朱慶，趙君嶠.BIM與GIS數(shù)據(jù)集成：IFC與CityGML建筑幾何語義信息互操作技術(shù)[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2014，（04）：11-17.

[2]王玲莉，戴晨光，馬瑞.GIS與BIM集成在城市建筑規(guī)劃中的應(yīng)用研究[J].地理空間信息，2016，14（6）：75-78.

作者簡介：

顧嘉臻（1996.03），女，民族：漢族，籍貫：江蘇省常州市，學(xué)歷：本科，

研究方向：工程管理，職稱：學(xué)生。

資助項(xiàng)目：

江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：201610304092X