試述智慧城市三維GIS在現(xiàn)代化發(fā)展前景

宋增雨

摘? ? 要：數(shù)字城市是使用現(xiàn)代計算機技術，多媒體技術;同時，綜合運用遙感、全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等技術，對城市進行多種比例尺度、多種時空條件、多種類型的三維描述。在“智慧城市”建立的過程中，GIS與BIM技術發(fā)揮了極為重要的作用。 本文根據(jù)筆者工作實踐，對智慧城市三維GIS在現(xiàn)代化發(fā)展前景進行了分析和探討。

關鍵詞：智慧城市;三維;GIS;現(xiàn)代化;發(fā)展

1? 智慧城市表達現(xiàn)狀

城市三維仿真模型是地表景觀的一類三維計算機模型，它包括了對于城市地形及地面的描述，還包括了城市建筑物、城市立體交通等的描述。城市三維仿真模型是智慧城市構建的基礎，它的出現(xiàn)跳脫了原來以二維圖紙與三維模型相結合的規(guī)劃設計方式，而是對城市地景更加生動與真切的三維立體表達;通過這種方式，拓寬了規(guī)劃師、設計者以及管理者的認知視角;同時也對于城市規(guī)劃、城市設計、城市配套設施管理、道路規(guī)劃、公園綠地設計及管理等城市規(guī)劃內容多有助益。

現(xiàn)今，創(chuàng)建城市的三維仿真模型主要包括以下流程。

（1）采集空間定位數(shù)據(jù)，包括各類二維數(shù)據(jù)與三維數(shù)據(jù)。

（2）編輯和建立三維仿真模型，三維模型是各類城市數(shù)據(jù)的基礎。

（3）建筑物的表面數(shù)據(jù)主要用于提供視覺標識，通過這些建筑表面數(shù)據(jù)，可以增強建筑物的感知度和被識別度。

（4）VR等可視化技術的運用，可以使得智慧城市的使用者能更加直觀便捷地使用城市場景與各項城市數(shù)據(jù)。

2? GIS、BIM技術在智慧城市中的應用

當前的智慧城市虛擬系統(tǒng)是利用虛擬現(xiàn)實的軟、硬件與多種傳感器結合的綜合系統(tǒng);同時，綜合應用全數(shù)字攝影測量技術、GIS技術、BIM技術等建立起來。建立智慧城市，首先應用數(shù)字測量技術，GIS技術等獲取該區(qū)域的基礎地理數(shù)據(jù)，建立地理數(shù)據(jù)庫，然后利用測量數(shù)據(jù)和BIM技術建立建筑信息模型。使用者可以基于此仿真環(huán)境復原真實的空間信息，以及提供該環(huán)境的各種預測可能性。

2.1? GIS技術及三維GIS平臺

GIS（Geographic Information Systems） 技術，全稱是地理信息系統(tǒng)，可實時提供各項城市數(shù)據(jù)和信息。三維GIS是一個綜合性的數(shù)據(jù)庫，主要采集、存儲、輸入各類空間數(shù)據(jù);同時也為各類使用者提供了非?？煽康目臻g數(shù)據(jù)，以用于規(guī)劃、設計和管理。相比于傳統(tǒng)的二維GIS技術，三維GIS更加直觀，也更具準確與生動性。

2.2? BIM技術

BIM（Building information model）是“建筑信息模型”的簡稱，其被定義為將一個建筑建設項目在整個建筑生命周期內的所有建筑特征，功能要求、性能信息、施工進度、節(jié)點控制等多方面的信息綜合到一個統(tǒng)一的模型當中。

2.2.1? 實現(xiàn)BIM的軟件

BIM需要依靠軟件來實現(xiàn)，與傳統(tǒng)的CAD繪制圖紙不同，BIM需要一系列的軟件來支持。按功能可以將BIM軟件進行以下分類：

（1）BIM建筑與結構建模軟件，如Autodesk的Revit MEP和Archi CAD的MEP模塊等等。

（2）BIM模型分析軟件，有檢測BIM模型規(guī)范性的Solibri Model Checker，有結構分析軟件如PKPM，管理施工的Navisworks，以及一些概預算軟件等。

2.2.2? 基于BIM模型的工程應用

基于BIM模型，通過各種分析軟件，可以取得以下成果：在計算機上模擬真實環(huán)境，建筑相關人員能借助BIM模型的可視化應用身臨其境的感受三維虛擬的建筑空間。檢測模型錯誤，查找BIM模型中的結構碰撞等，在施工前及時解決可能存在問題。指導建筑施工，BIM模型能準確的估算出建筑所耗費的材料用量，從而控制生產成本。且能利用3D可視化技術改善施工方法與流程。

3? 智慧城市中GIS與BIM技術的融合運用

在智慧城市的建立中，可綜合運用GIS與BIM技術，將BIM中的數(shù)據(jù)導入GIS軟件，同時將GIS中的數(shù)據(jù)反向運用于BIM軟件中。通過這樣的方式，BIM數(shù)據(jù)可以作為GIS系統(tǒng)重要的基礎數(shù)據(jù)源，而GIS中的數(shù)據(jù)也可用作空間數(shù)據(jù)源，幫助構建建筑信息模型。現(xiàn)代城市規(guī)劃并不能單方面的考慮城市環(huán)境建設問題，同時要綜合城市發(fā)展需求及城市建設目標等多方面要素做深度分析，所以GIS技術條件下的城市規(guī)劃首先要保障規(guī)劃設計的精準性，將傳統(tǒng)意義上的城市規(guī)劃精精確至固定的建設區(qū)域，將個體生態(tài)及經濟環(huán)境建設等進行串聯(lián)，使其形成完善的城市協(xié)同發(fā)展整體，以此達到提高城市規(guī)劃科學性目的。

3.1? 精確的空間數(shù)據(jù)管理

空間數(shù)據(jù)管理是指綜合多方面的城市發(fā)展因素，將單一的城市規(guī)劃個體建立成城市規(guī)劃整體，從城市未來階段的社會發(fā)展融入性角度出發(fā)，把GIS技術數(shù)據(jù)分析納入城市規(guī)劃參考體系，在傳統(tǒng)的城市象形設計中進行脫離，將形象設計作為城市規(guī)劃的重要組成部分，而非是城市規(guī)劃的總體目標，要以長遠的發(fā)展目標做周期性與階段性城市規(guī)劃設計，不同的階段城市規(guī)劃發(fā)展應采用多種設計方案，重點突出技術性特征，結合現(xiàn)代城市發(fā)展的復雜性，以GIS技術做重要的規(guī)劃先導，不斷的拓展城市規(guī)劃設計的影響范圍，將傳統(tǒng)的多體城市規(guī)劃結構進行拆分，采用模塊化組合方面重新參照GIS技術參數(shù)標準做城市排列規(guī)劃。

3.2? 多維度空間數(shù)據(jù)分析

多維度空間數(shù)據(jù)分析是運用GIS技術信息平臺的數(shù)據(jù)更新，實時掌握城市規(guī)劃發(fā)展信息，根據(jù)城市發(fā)展需求對現(xiàn)有的城市規(guī)劃目標做一定的調整，使城市規(guī)劃方向與城市發(fā)展方向保持一致，從傳統(tǒng)的平面城市規(guī)劃設計向多維度城市空間設計轉變，將社會發(fā)展作為城市規(guī)劃的重要導向，輔以GIS技術進行城市規(guī)劃資源的合理調配，解決城市規(guī)劃發(fā)展的突出矛盾問題，及時的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)階段城市規(guī)劃設計問題，做到具體問題具體分析，使GIS技術的運用成為引領城市現(xiàn)代化發(fā)展的風向標。

3.3? 以技術為主導的城市規(guī)劃決策

以技術為主導的城市規(guī)劃決策，必須符合城市現(xiàn)階段的經濟與社會發(fā)展建設目標，綜合多方面的社會資源發(fā)展需求調整城市規(guī)劃方向。從技術層面應用多種信息技術算法對歸納人口發(fā)展與城市規(guī)劃發(fā)展的對應關系，進一步評估城市規(guī)劃管理風險，結合視覺重疊與盲區(qū)圖像結構重塑技術將GIS技術信息做立體化呈現(xiàn)，以便為城市規(guī)劃的發(fā)展決策提供更為科學的參考內容。

3.4? 以管理為核心的城市規(guī)劃管理

城市規(guī)劃管理的根本目的在于保障城市規(guī)劃發(fā)展可以按照預定規(guī)劃設計目標穩(wěn)步進行，提高城市規(guī)劃管理的綜合實踐能力，運用GIS視圖實現(xiàn)理論規(guī)劃布局設計內容，科學配置城市規(guī)劃資源，彌補現(xiàn)階段城市規(guī)劃管理信息更替不足，建立城市規(guī)劃管理信息互通機制，將GIS技術所反饋的信息內容共享至信息管理網絡，綜合多個部門及多個社會機構的實際意見，實現(xiàn)統(tǒng)一的城市規(guī)劃目標管理，拓展城市發(fā)展空間，擴大城市規(guī)劃建設影響范圍，以城市中心規(guī)劃建設帶動城市周邊區(qū)域建設，使GIS技術運用從理論分析向實踐建設不斷邁進。

4? 結語

智慧城市是一個城市的空間各類信息匯總的基礎平臺，也是國家城市鄉(xiāng)村各項空間數(shù)據(jù)的重要組成部分。智慧城市是信息集成的載體、是智慧城市賴以實現(xiàn)的不可或缺的基礎支撐。GIS與BIM技術的相互融合，在智慧城市建設中扮演著愈發(fā)重要的角色。同時，隨著GIS與BIM技術的不斷發(fā)展，也可以實現(xiàn)智慧城市管理中的快捷溝通與準確數(shù)據(jù)支持。

參考文獻：

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