GIS與BIM集成在城市建筑規(guī)劃中的運用研究

【摘要】伴隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)不斷深入，城市建筑規(guī)劃問題愈發(fā)突出，逐漸成為城市規(guī)劃發(fā)展主要內(nèi)容。城市建筑規(guī)劃不僅可以合理開發(fā)利用城市土地資源，滿足當(dāng)前社會日益上漲的住房需求，還能夠優(yōu)化城市布局，提升城市整體形象。因此，為進(jìn)一步完善城市建筑規(guī)劃內(nèi)容應(yīng)加強其與GIS與BIM集成技術(shù)的不斷融合。基于此，本文立足GIS與BIM概念解讀，分析城市建筑規(guī)劃發(fā)展的重要性，并研究GIS與BIM集成在城市建筑規(guī)劃中的具體運用，僅為相關(guān)學(xué)者研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】GIS與BIM集成技術(shù)；城市現(xiàn)代化建筑規(guī)劃；運用研究

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.017

隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，建筑行業(yè)新興技術(shù)層出不窮，其中GIS與BIM集成技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的運用，不僅可以促使城市建筑功能最優(yōu)化，從而為城市居民提供更加便捷、舒適、實用的服務(wù)，還能夠合理規(guī)劃與充分利用城市土地、自然、水利、人文等資源，從而有效避免資源浪費，進(jìn)而確保城市建筑規(guī)劃的生態(tài)環(huán)保效值?；诖耍瑸橛行苿映鞘锌焖倏沙掷m(xù)發(fā)展，必須加強GIS與BIM集成技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的運用，由此為城市居民提供良好生活環(huán)境的同時完善城市規(guī)劃建設(shè)。

1、GIS與BIM概念解讀

1.1 GIS技術(shù)

GIS技術(shù)（地理信息系統(tǒng)技術(shù)）是集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統(tǒng)，在城市建筑規(guī)劃中可以及時對城市土地資源變化信息進(jìn)行自動化分析處理[1]。此外，地理信息系統(tǒng)技術(shù)與遙感技術(shù)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)被稱為3S測繪技術(shù)，是新時代現(xiàn)代化技術(shù)不斷研發(fā)，為滿足社會發(fā)展應(yīng)運而生的新型建筑工程測量技術(shù)。GIS技術(shù)在建筑工程測量中的實際運用不僅可以改善原工程測量數(shù)據(jù)誤差現(xiàn)象，還能夠為建筑工程建設(shè)提供先進(jìn)工程測量技術(shù)支持，提升工程質(zhì)量。

1.2 BIM技術(shù)

BIM技術(shù)是隨著信息技術(shù)迅猛發(fā)展為進(jìn)一步滿足建筑行業(yè)需求所應(yīng)運而生的一種以計算機為載體、以三維信息技術(shù)為核心的先進(jìn)技術(shù)[2]。BIM技術(shù)具有“可模擬、可計算、可視化”等優(yōu)勢，在城市建筑規(guī)劃中能夠?qū)⑾嚓P(guān)設(shè)計圖紙三維立體化、透視化，使工作人員可以全方位觀察城市建筑規(guī)劃設(shè)計的合理性。BIM技術(shù)除在建筑設(shè)計中得以廣泛應(yīng)用外，還被推廣普及于管理、運營等行業(yè)領(lǐng)域中，有學(xué)者認(rèn)為BIM技術(shù)是一種數(shù)字化技術(shù)，但同時也有學(xué)者否定該含義，認(rèn)為其是一種信息化管理思維。

2、城市建筑規(guī)劃發(fā)展的重要性

城市道路，橋梁，地鐵以及基于政府責(zé)任和義務(wù)為居民提供有償或無償公共產(chǎn)品和服務(wù)的各種建筑物、構(gòu)筑物都屬于城市規(guī)劃內(nèi)容[3]。而隨著我國城鄉(xiāng)一體化建設(shè)不斷深入，致使大量農(nóng)村人口開始向城市流動聚集，從而導(dǎo)致城市住房問題愈發(fā)突出，因此，為促進(jìn)城市健康發(fā)展，加強城市建筑規(guī)劃建設(shè)十分重要?；诖耍瑸楸ＷC城市規(guī)劃工作成效，需要加強城市建筑規(guī)劃重點控制。與此同時，城市建筑規(guī)劃是城市規(guī)劃的主要構(gòu)成部分，主要涉及城市公共建筑、民用建筑、商業(yè)建筑。在城市建筑規(guī)劃體系中的建筑物并不都屬于無償性質(zhì)，其中一部分建筑物的使用仍然是有償?shù)摹?/p>

基于此，自改革開放后我國城市化進(jìn)程不斷加快，近幾年城市化已經(jīng)步入快速發(fā)展階段，因此，目前各城市發(fā)展中所需要的公共基礎(chǔ)設(shè)施與建筑物數(shù)量大幅度上升，所以，為保證城市現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展，加強城市建筑規(guī)劃建設(shè)尤為重要，能讓城市在新時期背景下煥發(fā)新的生機[4]。

3、GIS與BIM集成技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的運用

3.1 在城市土地開發(fā)整理中的運用

第一，發(fā)掘城市土地資源存量潛力。由于現(xiàn)代化建設(shè)進(jìn)程加快以及村鎮(zhèn)建設(shè)規(guī)劃管理，致使大部分工廠遷移到特定工業(yè)園區(qū)內(nèi)，而農(nóng)村住宅也向城鎮(zhèn)遷移，促使其占地面積逐漸規(guī)整化，土地資源零碎化現(xiàn)象減輕?；诖?，可以利用現(xiàn)代GIS與BIM集成技術(shù)對城市建筑空間進(jìn)行重新規(guī)劃，發(fā)掘城市土地資源存量潛力，將發(fā)生土地資源變化區(qū)域進(jìn)行有效整合，便于后續(xù)城市建筑規(guī)劃建設(shè)利用[5]。

第二，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境。在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中，各種不可再生資源利用率大大增加，生態(tài)平衡遭到破壞，以煤礦資源為例。在對礦山進(jìn)行開采時，不可避免地會對礦山以及礦山周圍城市環(huán)境造成破壞，而為了有效恢復(fù)礦山地區(qū)城市生態(tài)環(huán)境平衡，可以利用現(xiàn)代GIS與BIM集成技術(shù)對依礦山而建的城市土地資源進(jìn)行調(diào)查分析，根據(jù)GIS與BIM集成技術(shù)的信息化調(diào)查結(jié)果，對城市生態(tài)進(jìn)行復(fù)原，從而在一定周期內(nèi)改善生態(tài)環(huán)境。

第三，災(zāi)區(qū)土地開發(fā)整理。由于我國社會經(jīng)濟發(fā)展較快，各種工業(yè)污染加重，導(dǎo)致洪水、地震、臺風(fēng)等自然災(zāi)害頻發(fā)，而發(fā)生自然災(zāi)害的地區(qū)內(nèi)的房屋、田地都會受到嚴(yán)重破壞。基于此，為在短時間內(nèi)恢復(fù)災(zāi)區(qū)生產(chǎn)發(fā)展和重建，可以利用GIS與BIM集成技術(shù)對受災(zāi)區(qū)域進(jìn)行土地資源調(diào)查勘探，從而制定災(zāi)后土地資源整理和開發(fā)方案，在最短時間內(nèi)使城市恢復(fù)生機。

3.2 在城市建筑分布更新調(diào)查中的運用

GIS與BIM集成技術(shù)在城市建筑分布更新調(diào)查中具有顯著成效。GIS與BIM集成技術(shù)在城市建筑分布更新調(diào)查過程中可以根據(jù)原有的建筑分布數(shù)據(jù)，結(jié)合遙感技術(shù)和全球定位系統(tǒng)技術(shù)，基于衛(wèi)星技術(shù)、航空影像對城市建筑進(jìn)行多層次、多角度、全方面調(diào)查。

首先，遙感技術(shù)在城市建筑分布更新調(diào)查中具有實時、高校、快速扥等優(yōu)勢，可以及時感測到建筑信息的變化。其次，土地資源變化中的具體圖斑可以通過GPS測繪技術(shù)進(jìn)行調(diào)查獲取，GPS測繪技術(shù)對變化圖斑調(diào)查結(jié)果的精準(zhǔn)度較高。最后，GIS技術(shù)（地理信息系統(tǒng)技術(shù)）是集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統(tǒng)，在城市建筑分布更新調(diào)查中可以及時對建筑變化信息進(jìn)行自動化分析處理。

除上述GIS技術(shù)與其他現(xiàn)代建筑技術(shù)在城市建筑分布更新調(diào)查中的技術(shù)應(yīng)用外，在城市建筑分布更新調(diào)查中也可用BIM技術(shù)對GIS技術(shù)反饋結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)性整合、建檔或成立數(shù)據(jù)庫，從而可以更好地對城市建筑變化信息進(jìn)行研究分析，以便為城市建筑規(guī)劃提供充分的數(shù)據(jù)支持[6]。

3.3 在城市建筑測量中的運用

BIM技術(shù)在城市建筑規(guī)劃運用中，可以通過三維測量技術(shù)對建筑物的體積、面積、高度、寬度、石方用量、鋼材水泥用量、填挖方等內(nèi)容進(jìn)行全方位計算，從而通過計算確定資源數(shù)量，避免資源浪費，同時還能夠通過計算結(jié)果確保建筑各個標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)更加精準(zhǔn)、科學(xué)、合理，進(jìn)而保證建筑質(zhì)量安全。

但在建筑較為密集區(qū)域?qū)ㄖM(jìn)行三維測量時，單用BIM技術(shù)，難度則較大，不僅用時較長且精準(zhǔn)度會產(chǎn)生一定偏差。而GIS與BIM集成技術(shù)的合理運用，則可以完美解決這一難點問題。GIS與BIM集成技術(shù)的運用可以將建筑所有涵蓋的信息通過三維建筑模型呈現(xiàn)出來，不僅可以清晰明了掌握建筑高度、長度等基本信息，還能夠測量出建筑的角度值，進(jìn)而為城市建筑規(guī)劃奠定精準(zhǔn)的建筑數(shù)據(jù)信息基礎(chǔ)[7]。

3.4 在城市建筑保溫中的運用

隨著綠色建筑理念的不斷深入，物業(yè)供暖雖然可以為建筑提供充足的保溫效用，但其造成的能源浪費對生態(tài)環(huán)保具有一定影響，因此，為較少物業(yè)供暖所帶來的能源浪費，在城市建筑規(guī)劃時應(yīng)側(cè)重建筑物日照層面帶來的保溫作用。

季節(jié)、時間、地理位置、建筑物結(jié)構(gòu)等多方位因素均會影響建筑日照，因此，為計算主建筑物最佳日照效果，應(yīng)利用GIS與BIM集成技術(shù)將所有相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計算分析，并將計算結(jié)果與建筑三維圖像進(jìn)行結(jié)合，從而展示出最后的光影效果，進(jìn)而使建筑規(guī)劃方案得以優(yōu)化，保證建筑物能夠達(dá)到充分的日照。

4、GIS與BIM集成技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的思考

伴隨著城市建筑規(guī)劃不斷深入，各個環(huán)節(jié)流程中的重點要素也在不斷增加，并成為影響城市建筑規(guī)劃質(zhì)量的關(guān)鍵，因此，加強城市建筑規(guī)劃要點思考，通過GIS與BIM集成技術(shù)對各個重點要素進(jìn)行優(yōu)化是城市建筑規(guī)劃不斷發(fā)展中需要關(guān)注的重點問題。城市建筑規(guī)劃要點如下：

第一，施工工期?？茖W(xué)、合理的施工工期規(guī)劃和制定是城市建筑規(guī)劃建設(shè)過程中的重點要素之一，是確保城市建筑工程能夠在有效期間內(nèi)順利開展和竣工的基礎(chǔ)要素。以樟樹市某棚戶區(qū)改造工程為例，其工期為730自然日，因此，為確保棚戶區(qū)在工期內(nèi)順利竣工，需要針對工程實際概況，基于施工質(zhì)量前提下，設(shè)計和實施施工進(jìn)度表、施工進(jìn)度網(wǎng)絡(luò)圖等內(nèi)容。

第二，安全生產(chǎn)。在城市建筑項目工程施工現(xiàn)場，多臺設(shè)備同時運行是一種常見現(xiàn)象，是保證施工效率的重要方法，但與此同時，多臺設(shè)備的同時運行也可能對現(xiàn)場施工人員造成安全危害。基于此，安全生產(chǎn)是城市建筑規(guī)劃建設(shè)中的重點要素之一，要通過系統(tǒng)的、有效的措施以來保證施工現(xiàn)場安全。

第三，文明施工。城市建筑規(guī)劃建設(shè)過程中所產(chǎn)生的施工噪聲和建筑垃圾是無法避免的，但針對施工過程中所產(chǎn)生的垃圾進(jìn)行無害化處理以及在施工進(jìn)行中加強文明施工理念倡導(dǎo)是城市建筑規(guī)劃的重點要素之一。在城市建筑項目工程建設(shè)過程中文明施工的實施可以基于較為的完善的施工方案和管理制度實現(xiàn)。

第四，質(zhì)量管理。質(zhì)量管理貫穿施工始終，是城市建筑規(guī)劃的核心要素。高效的質(zhì)量管理可以確保市城市建筑施工材料安全、施工步驟緊扣、施工細(xì)節(jié)完善，同時，也是保證建筑使用年限，保障使用者生命財產(chǎn)安全的重點?；诖?，在城市建筑規(guī)劃過程中，應(yīng)建立完善的質(zhì)量管理制度與落實精細(xì)化監(jiān)理，做到自檢自控。

基于上述城市建筑規(guī)劃要點可見，可以利用GIS與BIM集成技術(shù)對各個重點要素進(jìn)行優(yōu)化。

例如，為管理與控制好施工工期，需要進(jìn)一步完善施工現(xiàn)場管理控制體系，因此，可以利用GIS與BIM集成技術(shù)結(jié)合施工方案、圖紙、土質(zhì)、環(huán)境以及施工企業(yè)自身所具備的施工技術(shù)、設(shè)備、經(jīng)驗等制動一份系統(tǒng)性、完整性、可操作性的施工方案，與此同時，還能夠構(gòu)建三維可視化建筑模型，為工作人員提供技術(shù)支持。

又如，為進(jìn)一步加強城市建筑工程質(zhì)量把控，可以利用GIS與BIM集成技術(shù)分析施工環(huán)節(jié)各個重要節(jié)點以及要求施工單位嚴(yán)格按照三維建筑圖紙進(jìn)行施工，同時，還應(yīng)對施工現(xiàn)場物料以及各施工環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量把控，并制定一系列驗收標(biāo)準(zhǔn)，如：（1）深入現(xiàn)場，全面掌握城市建筑工程施工動態(tài)，從而對施工情況做到心里有數(shù)。（2）對施工隊伍是否根據(jù)建筑圖紙進(jìn)行施工進(jìn)行監(jiān)督管理，把控房屋工程質(zhì)量。（3）對建筑材料供應(yīng)商是否依據(jù)購銷合同要求進(jìn)行供貨監(jiān)督管理，從而做好建筑材料追本溯源，進(jìn)一步保證建筑材料質(zhì)量。（4）準(zhǔn)確把握市政房屋現(xiàn)場施工進(jìn)度節(jié)點，實時監(jiān)測和審核施工隊伍的項目施工進(jìn)度是否符合其所提報的項目工程施工進(jìn)度計劃表。（5）及時掌握設(shè)計變更內(nèi)容，并與施工團隊負(fù)責(zé)人進(jìn)行溝通處理，保證施工質(zhì)量。（6）快速地對事前、事后風(fēng)險以及施工現(xiàn)場突發(fā)問題提出解決辦法。而基于環(huán)節(jié)較多，為確保各個環(huán)節(jié)之間的信息共享效率，可以再次利用GIS與BIM集成技術(shù)對項目信息進(jìn)行匯總，從而構(gòu)建項目信息集成管理平臺，進(jìn)而便于工作人員及時掌握城市建筑規(guī)劃信息。

結(jié)語：

城市建筑規(guī)劃是以便民、利民、惠民為宗旨的建設(shè)工程，是提高人民生活水平和對外開放水平的基本條件。隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)不斷深入以及城市人口密度不斷增加，致使作為城市規(guī)劃主要構(gòu)成的城市建筑規(guī)劃成為城市生存和發(fā)展必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)?；诖?，立足現(xiàn)代化GIS與BIM集成技術(shù)，加強GIS與BIM集成技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的全方位融合運用對促進(jìn)城市快速發(fā)展具有重要作用。

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作者簡介：

張潘，女，出生年月：1985年4月，湖北武漢人，漢族，碩士研究生，武漢城市學(xué)院城建學(xué)部講師，研究方向：城市規(guī)劃與設(shè)計。