BIM與GIS技術(shù)的融合與應(yīng)用

摘? 要：隨著建筑行業(yè)技術(shù)的發(fā)展與成熟，工程項(xiàng)目逐漸趨于大型化、復(fù)雜化、高精度化。許多工程實(shí)例引入BIM技術(shù)，進(jìn)行建筑過(guò)程三維可視化模擬分析，完成建筑的設(shè)計(jì)施工。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（GIS）逐漸與BIM技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工場(chǎng)地周圍地理信息的采集、運(yùn)算、分析和描述。本文就BIM與GIS技術(shù)協(xié)同工作做出以下分析。

關(guān)鍵詞：BIM;GIS;技術(shù)融合

1 BIM、GIS概括

BIM（Building Information Model）譯為“建筑信息模型”。它是指基于三維數(shù)字設(shè)計(jì)和工程軟件所構(gòu)建的“可視化”數(shù)字建筑模型。BIM技術(shù)已廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域。在進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)時(shí)，可利用BIM軟件進(jìn)行等比例繪制結(jié)構(gòu)框架、管道、設(shè)備，從而觀察建筑效果，同時(shí)進(jìn)行碰撞檢查，在施工前發(fā)現(xiàn)并解決問(wèn)題，以防推遲工期。在施工前，通過(guò)BIM技術(shù)模擬施工過(guò)程，可在滿足各分部分項(xiàng)工程量前提下縮短工期，減少工程造價(jià)，提高效率。同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的節(jié)能、采光、通風(fēng)等性能分析。

GIS（Geographic Information System）即“地理信息系統(tǒng)”，是一種應(yīng)用較廣的空間信息系統(tǒng)，可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持下，對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。GIS這一概念是在20世紀(jì)60年代，由加拿大測(cè)量學(xué)家羅杰·湯姆林森博士最先提出的，當(dāng)時(shí)主要用于政府管理資料信息。后由于計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的深入研究與發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了GIS的發(fā)展與普及。到20世紀(jì)90年代，GIS技術(shù)逐漸成熟，注重于空間決策支持分析，各國(guó)政府相繼成立了學(xué)術(shù)性機(jī)構(gòu)。到如今，GIS向三維發(fā)展，逐步完善建模系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)建模、拓?fù)浣?、網(wǎng)絡(luò)建模。通過(guò)對(duì)擬建項(xiàng)目地理信息圖層疊加分析可得出該地區(qū)氣候、自然信息，如降雨量、周圍污染物擴(kuò)散路徑、周圍管道直徑等。

2 BIM與GIS技術(shù)的融合

隨著建筑行業(yè)技術(shù)的發(fā)展，單純的使用BIM對(duì)建筑分析的實(shí)例減少，更多的是與其他技術(shù)融合，以發(fā)揮更大的價(jià)值，多項(xiàng)技術(shù)的融合成為當(dāng)今發(fā)展潮流。而GIS與BIM的集成應(yīng)用正是在這股潮流中應(yīng)運(yùn)而生，GIS的側(cè)重點(diǎn)為室外的規(guī)劃、大場(chǎng)景的分析，BIM技術(shù)側(cè)重點(diǎn)為建筑單體的高精度建模。將BIM模型置于GIS環(huán)境中進(jìn)行模型的展示可觀測(cè)場(chǎng)地交通、氣候等情況，完成項(xiàng)目從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工到維護(hù)的全生命周期管理。BIM+GIS技術(shù)可廣泛應(yīng)用于道路交通、城市規(guī)劃、資產(chǎn)信息的管理與應(yīng)急決策等。本文從以下三方面介紹未來(lái)BIM+GIS的發(fā)展及應(yīng)用。

2.1 BIM+GIS與城市規(guī)劃

BIM與GIS的結(jié)合在規(guī)劃設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用最為廣泛。在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，利用BIM建立模型可對(duì)建筑進(jìn)行節(jié)能、日照、采光、暖通負(fù)荷、聲環(huán)境的分析，確保擬建建筑的各項(xiàng)指標(biāo)都符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);GIS可對(duì)空間進(jìn)行分析，采用GIS可觀測(cè)周圍已建建筑的密集度、高度，同時(shí)可得知周圍交通狀況進(jìn)而規(guī)劃停車區(qū)。將BIM模型置于GIS中，進(jìn)行建筑群的合理布置、綠化面積的設(shè)置，改善城市通風(fēng)問(wèn)題，緩解城市熱島效應(yīng)。

2.2 BIM+GIS打造三維地圖

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”這一概念深入生活和生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，各項(xiàng)技術(shù)也逐漸向數(shù)據(jù)化、智能化發(fā)展。利用廣聯(lián)達(dá)、斯維爾等公司研發(fā)的BIM軟件進(jìn)行體量建模，繪制出各個(gè)建筑物、構(gòu)筑物的模型放置于地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS中，可實(shí)現(xiàn)地理信息的三維觀測(cè)，從而打造與現(xiàn)實(shí)世界相似的“三維地圖”。這一構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)能夠更加直觀形象地觀察地理信息、道路情況，可完全取代傳統(tǒng)的平面地圖。若在這一構(gòu)思的基礎(chǔ)上引進(jìn)GPS（全球定位系統(tǒng)），打造基于“BIM+GIS+ GPS”模式的三維地理信息定位系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)在三維地圖中定位與導(dǎo)航。“三維地圖導(dǎo)航”在傳統(tǒng)平面導(dǎo)航的基礎(chǔ)上，增加了地理情況、構(gòu)建筑物情況，實(shí)現(xiàn)三維立體導(dǎo)航。

2.3 BIM+GIS管理建筑全生命周期

建筑全生命周期是指建筑從規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)到拆除與處理的全循環(huán)過(guò)程。建筑工程普遍具有技術(shù)含量高、施工周期長(zhǎng)、體量大、施工過(guò)程復(fù)雜等特點(diǎn)，因此建筑全生命周期的管理顯得尤為重要。BIM與GIS結(jié)合，從建筑選址、環(huán)境分析開(kāi)始便發(fā)揮作用，到設(shè)計(jì)階段的節(jié)能設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)，再到施工階段的建筑材料可視化管理，可以說(shuō)，BIM與GIS的組合貫穿了建筑全生命周期，并在其中發(fā)揮了重要作用。

3 BIM+GIS所面臨的挑戰(zhàn)

雖然BIM與GIS的集成會(huì)創(chuàng)造出巨大價(jià)值，現(xiàn)階段BIM與GIS的融合主要還是處于理論研究階段，兩者的結(jié)合仍面臨許多挑戰(zhàn)。

首先，常使用的BIM建模軟件主要基于兩大平臺(tái)，即Autodesk公司研發(fā)的CAD和Revit，而GIS建模則是單獨(dú)的平臺(tái)，當(dāng)前的BIM與GIS共同工作的原理是數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，但由于平臺(tái)不同，在BIM模型與GIS模型數(shù)據(jù)交互時(shí)會(huì)存在幾何和語(yǔ)義丟失的狀況，導(dǎo)致得出的模型有誤或出現(xiàn)部件的損壞。其次，在建筑選址時(shí)，應(yīng)觀測(cè)建筑場(chǎng)地周圍的地下管路，如何在GIS模型中精準(zhǔn)描述管道位置成為一大考驗(yàn)。管線的地理坐標(biāo)應(yīng)足夠精確，以避免在基礎(chǔ)施工時(shí)與地下管路發(fā)生碰撞，造成經(jīng)濟(jì)損失;在GIS模型中觀測(cè)地下管線的前提是GIS模型擁有不同圖層，可隨意開(kāi)啟或關(guān)閉，但這增加了GIS建模的難度，對(duì)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度與軟件的功能要求極高。最后，需要開(kāi)發(fā)多終端支持BIM+GIS應(yīng)用，BIM建模所需的軟件繁多，BIM模型與GIS模型的結(jié)合也需要GIS提供的軟件，操作復(fù)雜且易出錯(cuò)，為方便兩者的集成，需要多終端支持應(yīng)用。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，BIM與GIS技術(shù)的融合仍處于理論研究階段，雖然兩者的結(jié)合在未來(lái)的建筑領(lǐng)域?qū)l(fā)揮極大地優(yōu)勢(shì)，但在技術(shù)層面仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如從數(shù)據(jù)到模型的轉(zhuǎn)化、不同模型的融合，目前尚未有完善的解決措施，“BIM+GIS”技術(shù)的發(fā)展任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]? 羅顯圣，范玉俊.GIS在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用及數(shù)字城市發(fā)展[J].居舍，2020（13）：74.

[2]? 張帆，陳明生，顏超.基于BIM及3D GIS的城市水務(wù)應(yīng)用項(xiàng)目管理平臺(tái)[J].水利信息化，2020（01）：68-72.

[3]? 張芙蓉，楊雅鈞，齊明珠，許鎮(zhèn).結(jié)合BIM與GIS的城市工程項(xiàng)目智慧管理研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2019，11（06）：42-49.

作者簡(jiǎn)介：曹秀梅（1998-），女，漢族，山東省濟(jì)南人，大學(xué)本科在讀，山東科技大學(xué)資源學(xué)院2017級(jí)土木工程專業(yè)，研究方向?yàn)橥聊竟こ獭?/p>