BIM-GIS 技術(shù)在建筑工程可視化中的應(yīng)用

國(guó)林

（壽光市建筑業(yè)發(fā)展中心，濰坊 262700）

1 前言

隨著科技的迅速發(fā)展和建筑工程行業(yè)的不斷演進(jìn)，建筑工程項(xiàng)目的規(guī)模和復(fù)雜性也在不斷增加，為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，建筑界一直在尋求創(chuàng)新的方法來提高項(xiàng)目管理的效率。在這一背景下，建筑信息模型與地理信息系統(tǒng)（BIM-GIS）技術(shù)的融合嶄露頭角，成為了建筑工程可視化的關(guān)鍵工具。

2 BIM-GIS 技術(shù)在建筑工程可視化中的應(yīng)用案例分析

BIM-GIS 技術(shù)在公路工程中的應(yīng)用提供了強(qiáng)大的可視化工具，幫助設(shè)計(jì)和管理人員更好地理解和規(guī)劃復(fù)雜的交通基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目。一個(gè)典型的應(yīng)用案例是在圖新地球GIS 基礎(chǔ)平臺(tái)上的建設(shè)，結(jié)合高分辨率影像地形、無人機(jī)實(shí)景三維模型、激光點(diǎn)云等空間數(shù)據(jù)，以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如紅線、地質(zhì)、自然保護(hù)區(qū)、行政區(qū)劃、國(guó)土空間規(guī)劃和耕地保護(hù)矢量數(shù)據(jù)。

通過BIM-GIS 技術(shù)，公路工程項(xiàng)目的可視化變得更加全面和直觀。例如，高分辨率影像和地形數(shù)據(jù)提供了詳細(xì)的地理信息，幫助規(guī)劃者精確了解地表特征。無人機(jī)采集的實(shí)景三維模型和激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)則增加了對(duì)工程地貌和結(jié)構(gòu)的深入理解，形成了符合1：500 測(cè)繪精度要求的數(shù)據(jù)成果。這些數(shù)據(jù)集成了紅線、地質(zhì)、自然保護(hù)區(qū)、行政區(qū)劃、國(guó)土空間規(guī)劃和耕地保護(hù)矢量數(shù)據(jù)等多樣業(yè)務(wù)信息，使得規(guī)劃者能夠在一個(gè)綜合平臺(tái)上進(jìn)行高效整合。

公路工程設(shè)計(jì)是一個(gè)多專業(yè)領(lǐng)域，需要全面考慮周邊環(huán)境、國(guó)土規(guī)劃、地質(zhì)、環(huán)保等多個(gè)方面的因素。BIM-GIS 技術(shù)的應(yīng)用將這些數(shù)據(jù)與工程設(shè)計(jì)信息融合，為設(shè)計(jì)者提供更全面、準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)依據(jù)。例如，紅線數(shù)據(jù)提供了土地用途限制，地質(zhì)數(shù)據(jù)顯示了地下地質(zhì)條件，自然保護(hù)區(qū)數(shù)據(jù)指出了需要特別保護(hù)的生態(tài)系統(tǒng)，行政區(qū)劃和國(guó)土空間規(guī)劃數(shù)據(jù)幫助規(guī)劃者理解項(xiàng)目所在區(qū)域的政策和規(guī)劃要求，耕地保護(hù)矢量數(shù)據(jù)則強(qiáng)調(diào)土地資源的保護(hù)。

3 BIM-GIS 技術(shù)在建筑工程可視化中應(yīng)用的意義

3.1 實(shí)現(xiàn)了建筑項(xiàng)目的全面集成

建筑工程涉及到大量的數(shù)據(jù)，包括建筑設(shè)計(jì)、地理信息、工程進(jìn)度、成本管理等多個(gè)方面的信息。BIM-GIS技術(shù)將BIM 中的三維建模與GIS 中的地理信息集成在一起，使各種數(shù)據(jù)可以無縫連接和共享，這不僅有助于不同專業(yè)人員之間的協(xié)作，還可以提高項(xiàng)目管理的效率。例如，工程師可以在地理信息系統(tǒng)中查看項(xiàng)目地點(diǎn)的地形和地質(zhì)信息，然后將這些信息與建筑模型相結(jié)合，以更好地規(guī)劃基礎(chǔ)設(shè)施和施工流程。

3.2 改進(jìn)項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計(jì)

BIM-GIS 技術(shù)在建筑工程可視化中的應(yīng)用對(duì)于改進(jìn)項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計(jì)具有顯著的意義。通過結(jié)合三維建模（BIM）和地理信息系統(tǒng)（GIS），規(guī)劃者和設(shè)計(jì)師可以實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確、全面的項(xiàng)目可視化。首先，這種技術(shù)整合提供了更全面的項(xiàng)目數(shù)據(jù)，包括建筑物屬性、地理位置、地形、土地用途、交通網(wǎng)絡(luò)等多維信息，使規(guī)劃者能夠更深入地了解項(xiàng)目背景，這有助于更精確地定位資源配置和基礎(chǔ)設(shè)施改進(jìn)，降低規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段的錯(cuò)誤和修改成本。其次，BIM-GIS 技術(shù)允許模擬和評(píng)估不同規(guī)劃和設(shè)計(jì)方案的影響，包括土地用途、建筑布局、環(huán)境可持續(xù)性等，通過在虛擬環(huán)境中調(diào)整參數(shù)，規(guī)劃者和設(shè)計(jì)師可以快速識(shí)別最佳的設(shè)計(jì)選擇，減少資源浪費(fèi)，提高項(xiàng)目效率。最后，項(xiàng)目規(guī)劃和設(shè)計(jì)過程中，BIM-GIS 技術(shù)提供了可視化工具，使團(tuán)隊(duì)成員更容易理解和協(xié)作。通過在三維模型中呈現(xiàn)復(fù)雜的設(shè)計(jì)概念，團(tuán)隊(duì)可以更有效地溝通，協(xié)調(diào)和解決問題，提高項(xiàng)目的質(zhì)量和進(jìn)度。

3.3 提高了項(xiàng)目的可持續(xù)性和效率

BIM-GIS 技術(shù)在建筑工程可視化中的應(yīng)用對(duì)項(xiàng)目的可持續(xù)性和效率提高具有深遠(yuǎn)的意義。首先，通過綜合考慮地理信息，能夠更全面地了解項(xiàng)目所在地區(qū)的環(huán)境特征，如氣候、地形、土壤質(zhì)地等，這為建筑工程規(guī)劃提供了寶貴的信息，有助于更智能地規(guī)劃能源使用和廢物管理系統(tǒng)，以減少對(duì)自然環(huán)境的不利影響。在廢物管理方面，地理信息系統(tǒng)可以用于確定最佳的廢物處理設(shè)施位置，以最小化廢物運(yùn)輸距離和處理成本。這有助于減少建筑工程對(duì)垃圾填埋場(chǎng)和垃圾焚燒設(shè)施的依賴，降低對(duì)環(huán)境的污染，并促進(jìn)廢物資源化的可持續(xù)性。

4 BIM-GIS 技術(shù)在建筑工程可視化中應(yīng)用的策略

4.1 對(duì)信息來源進(jìn)行精準(zhǔn)劃分

在建筑工程可視化中，對(duì)信息來源進(jìn)行精準(zhǔn)劃分確保了項(xiàng)目數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性和可用性，從而提高項(xiàng)目的效率。首先，利用BIM-GIS 技術(shù)可以精確識(shí)別和劃分各種信息來源。通過整合BIM模型和GIS 地理信息，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以清晰地確定數(shù)據(jù)的來源，如建筑設(shè)計(jì)、地理地形、氣象數(shù)據(jù)等，這種整合使得各類信息可以在同一平臺(tái)上集成，避免了信息孤島和不一致性。例如，建筑設(shè)計(jì)師可以將BIM 中的建筑元素與GIS 的地理數(shù)據(jù)相結(jié)合，確保建筑模型與周圍環(huán)境相匹配，從而更準(zhǔn)確地評(píng)估項(xiàng)目的可行性。其次，BIM-GIS 技術(shù)有助于建立數(shù)據(jù)更新和維護(hù)的機(jī)制。項(xiàng)目數(shù)據(jù)通常需要定期更新，以反映項(xiàng)目進(jìn)展和環(huán)境變化。BIM-GIS 可以自動(dòng)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并更新相關(guān)模型，確保項(xiàng)目的信息始終保持準(zhǔn)確和最新狀態(tài)。

4.2 合理把控建筑工程施工進(jìn)度

合理把控建筑工程施工進(jìn)度是確保項(xiàng)目按計(jì)劃進(jìn)行、減少延誤和成本超支的關(guān)鍵要素之一。在建筑工程可視化中，借助BIM-GIS 技術(shù)，可以更精確地實(shí)施施工進(jìn)度控制策略，這種技術(shù)整合了建筑信息模型和地理信息系統(tǒng)，提供了全面的數(shù)據(jù)和可視化工具，以支持施工進(jìn)度的監(jiān)控和優(yōu)化。首先，施工企業(yè)可以利用BIM-GIS技術(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與規(guī)劃比對(duì)，BIM-GIS 允許將建筑模型與地理信息相融合，產(chǎn)生一個(gè)三維可視化的項(xiàng)目環(huán)境，這樣項(xiàng)目管理人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)施工進(jìn)度，將實(shí)際進(jìn)展與計(jì)劃進(jìn)行對(duì)比，迅速識(shí)別潛在的延誤或沖突。其次，可以利用BIM-GIS 技術(shù)進(jìn)行資源和材料的管理，它能夠整合供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)，幫助項(xiàng)目管理人員了解資源使用情況，確保材料供應(yīng)和勞動(dòng)力的準(zhǔn)時(shí)投入，進(jìn)而防止資源短缺或資源浪費(fèi)，提高施工的穩(wěn)定性。

4.3 創(chuàng)建安全計(jì)劃和培訓(xùn)模擬

在建筑工程中，安全管理是至關(guān)重要的，確保工人和施工現(xiàn)場(chǎng)的安全是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵。為了創(chuàng)建有效的安全計(jì)劃，并提供高質(zhì)量的培訓(xùn)，BIM-GIS 技術(shù)應(yīng)該得到充分應(yīng)用。首先，可以將BIM-GIS 技術(shù)用于模擬建筑施工場(chǎng)景，包括建筑物的結(jié)構(gòu)、材料和設(shè)備的位置。通過將三維BIM模型與地理信息相結(jié)合，可以在虛擬環(huán)境中準(zhǔn)確呈現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)，這使得培訓(xùn)人員可以在虛擬環(huán)境中模擬各種施工任務(wù)和場(chǎng)景，從而更好地理解潛在的危險(xiǎn)和安全措施。例如，培訓(xùn)模擬包括模擬危險(xiǎn)區(qū)域、高度工作、重型設(shè)備操作等，以幫助工人熟悉安全操作規(guī)程。其次，BIM-GIS 技術(shù)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)。通過傳感器和數(shù)據(jù)采集，可以收集有關(guān)工人位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和材料存儲(chǔ)的信息，這些數(shù)據(jù)能夠與BIM-GIS 模型相結(jié)合，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。如果發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)或違規(guī)行為，系統(tǒng)可以立即發(fā)出警報(bào)，以及時(shí)采取糾正措施，確保工人的安全。最后，BIM-GIS 技術(shù)可用于創(chuàng)建高質(zhì)量的安全培訓(xùn)和教育材料。通過虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)，工人和管理人員可以在模擬的建筑工程場(chǎng)景中接受培訓(xùn)，這種互動(dòng)式培訓(xùn)可以幫助他們更好地理解安全程序、危險(xiǎn)區(qū)域和緊急情況的應(yīng)對(duì)措施。此外，培訓(xùn)材料還可以包括安全視頻、可視化報(bào)告和虛擬現(xiàn)實(shí)演練，以增強(qiáng)工人的安全意識(shí)和培訓(xùn)效果。

4.4 項(xiàng)目協(xié)同和溝通

項(xiàng)目協(xié)同和溝通涉及各種利益相關(guān)者，包括建筑師、工程師、施工人員、項(xiàng)目經(jīng)理以及項(xiàng)目所有者。缺乏協(xié)同和溝通會(huì)造成項(xiàng)目延誤、成本增加和質(zhì)量問題，在這個(gè)背景下，BIM-GIS 技術(shù)為建筑工程提供了一種強(qiáng)大的工具，可用于協(xié)調(diào)團(tuán)隊(duì)、共享信息、優(yōu)化決策，并確保項(xiàng)目的順利進(jìn)行。首先，通過BIM-GIS 技術(shù)，建筑工程項(xiàng)目可以實(shí)現(xiàn)多方數(shù)據(jù)的集成和共享，包括建筑模型、地理信息、項(xiàng)目計(jì)劃、成本估算和施工進(jìn)度等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)。關(guān)鍵是建立一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，使不同利益相關(guān)者能夠?qū)崟r(shí)訪問和更新這些數(shù)據(jù)，這種集成數(shù)據(jù)的方式有助于減少信息孤島，提高項(xiàng)目的協(xié)同效率。其次，BIM-GIS 技術(shù)可以用于創(chuàng)建虛擬協(xié)作環(huán)境，使項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)能夠在線上進(jìn)行協(xié)作和溝通，包括實(shí)時(shí)的項(xiàng)目進(jìn)度跟蹤、問題解決、會(huì)議記錄和決策歷史。通過虛擬平臺(tái)，團(tuán)隊(duì)成員可以隨時(shí)隨地進(jìn)行協(xié)作，無論他們的地理位置如何，這有助于提高團(tuán)隊(duì)的協(xié)同性和效率，減少了時(shí)間和地理上的限制。

4.5 利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的結(jié)合與BIM-GIS 技術(shù)為建筑工程的設(shè)計(jì)、施工和管理提供了更直觀和高效的工具，這種整合使項(xiàng)目參與者能夠以更沉浸的方式理解和與項(xiàng)目互動(dòng)，從而提高了溝通、協(xié)作和決策效率。在建筑工程設(shè)計(jì)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可用于創(chuàng)建逼真的三維模型，使設(shè)計(jì)者能夠在虛擬環(huán)境中實(shí)時(shí)查看和修改設(shè)計(jì)方案。例如，建筑師可以穿戴虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔，步入一個(gè)虛擬建筑內(nèi)部，以直觀感受空間布局和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，這種實(shí)時(shí)的沉浸式體驗(yàn)有助于發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。以某個(gè)高層寫字樓項(xiàng)目為例，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與BIM-GIS 數(shù)據(jù)結(jié)合，設(shè)計(jì)了一個(gè)辦公室樓層的內(nèi)部布局，設(shè)計(jì)者能夠通過虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的漫游，評(píng)估不同的辦公室布局、照明設(shè)計(jì)和家具布局，以便最大程度地提高工作效率和員工舒適度。

在建筑工程的施工階段，虛擬現(xiàn)實(shí)可以用來進(jìn)行工程可視化，以提高工人和管理人員的培訓(xùn)和施工監(jiān)督。施工團(tuán)隊(duì)可以在虛擬環(huán)境中模擬施工過程，以確保安全性和效率。例如，虛擬現(xiàn)實(shí)可以用于培訓(xùn)工人如何正確安裝設(shè)備或進(jìn)行復(fù)雜的結(jié)構(gòu)裝配。比如在一個(gè)大型橋梁項(xiàng)目中，工人可以在虛擬環(huán)境中模擬吊裝步驟，熟悉操作流程，以避免潛在的事故和延誤。

在建筑工程的管理和維護(hù)階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可用于創(chuàng)建數(shù)字化的設(shè)施管理系統(tǒng)，這允許設(shè)施管理人員和維護(hù)人員通過虛擬環(huán)境訪問建筑和設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以進(jìn)行監(jiān)測(cè)和維護(hù)。設(shè)施管理人員可以使用虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡巡視建筑，查看設(shè)備狀態(tài)，識(shí)別維護(hù)需求，并提高維護(hù)的效率。比如大型醫(yī)院采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來監(jiān)測(cè)設(shè)施的運(yùn)行狀況，維護(hù)團(tuán)隊(duì)可以通過虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡查看醫(yī)院各個(gè)區(qū)域的設(shè)備狀態(tài)，快速定位問題并采取維修措施，以確保醫(yī)療設(shè)備和環(huán)境的可用性。

4.6 結(jié)合云計(jì)算技術(shù)

一家國(guó)際建筑公司正在進(jìn)行一項(xiàng)大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，該項(xiàng)目包括道路、橋梁、排水系統(tǒng)和土地利用規(guī)劃，這個(gè)項(xiàng)目分布在多個(gè)地理位置，需要大量的BIM和GIS 數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)和協(xié)作。該公司決定采用云計(jì)算技術(shù)，將BIM 和GIS 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，以提高數(shù)據(jù)處理的效率和安全性，他們選擇了一個(gè)云計(jì)算服務(wù)提供商，建立了專門的云平臺(tái)來支持項(xiàng)目的數(shù)據(jù)需求。所有BIM 和GIS 數(shù)據(jù)，包括高分辨率影像、地形數(shù)據(jù)、實(shí)景三維模型、地理信息、建筑屬性和土地利用規(guī)劃數(shù)據(jù)，都被上傳到云端存儲(chǔ)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以隨時(shí)從任何地點(diǎn)訪問這些數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了全球范圍的協(xié)作，設(shè)計(jì)師、工程師、環(huán)境專家和項(xiàng)目經(jīng)理可以共享數(shù)據(jù)，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性和安全性。云計(jì)算技術(shù)還為數(shù)據(jù)處理和分析提供了巨大的計(jì)算能力。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)可以使用云端工作站來處理大型數(shù)據(jù)集，進(jìn)行復(fù)雜的地理信息分析、虛擬建模和模擬。例如，他們可以通過云計(jì)算快速生成不同規(guī)劃方案的三維模型，評(píng)估其對(duì)交通流量、環(huán)境影響和土地利用的影響。云計(jì)算平臺(tái)提供了高級(jí)的數(shù)據(jù)安全和備份機(jī)制。數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過程中都得到了加密和備份，確保數(shù)據(jù)的保密性和可用性。此外，數(shù)據(jù)的版本控制和審查功能也有助于確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和完整性。

通過云計(jì)算技術(shù)的整合，該建筑公司成功地實(shí)現(xiàn)了大型基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和協(xié)作。云端存儲(chǔ)和處理提高了數(shù)據(jù)的可訪問性和安全性，同時(shí)也加速了數(shù)據(jù)處理和分析的速度，使項(xiàng)目能夠更好地滿足需求，提高效率，同時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)的質(zhì)量和一致性。

5 結(jié)論

通過整合建筑信息模型和地理信息系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)更全面、準(zhǔn)確和可視化的項(xiàng)目管理，促進(jìn)工程的可持續(xù)發(fā)展，這一技術(shù)不僅在項(xiàng)目的不同階段提供了數(shù)據(jù)支持，還促進(jìn)了不同利益相關(guān)者之間的合作和溝通。未來，BIM-GIS 技術(shù)的應(yīng)用將持續(xù)推動(dòng)建筑工程領(lǐng)域的進(jìn)步，并為項(xiàng)目管理和可視化提供新的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。只有不斷探索和創(chuàng)新，才能夠更好地滿足社會(huì)和環(huán)境的需求，實(shí)現(xiàn)建筑行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。