BIM与GIS技术在数字城市建设中的应用研究

陈静 王晓轩 卢集富

摘   要：随着科技的不断进步发展，数字城市已经是未来城市信息化的一个发展趋势，也是所有城市信息化建设的主要目标。为了顺应未来的发展趋势，在进行城市信息化建设的时候，可以结合目前的发展需要，合理地运用BIM与GIS技术。文章将研究分析BIM与GIS两种技术的特点，并分析研究这两种技术在数字城市中的应用。

关键词：数字城市：BIM技术;GIS技术;城市信息化

随着城市信息化的不断发展，人们对于承载城市信息的空间数据载体提出了更高的要求，目前的数字城市建模手段和应用方式已经很难满足人们愈加深入的应用分析需求。建筑信息模型（Building Information Model，BIM）与地理信息系统（Geographic Information System，GIS）的集成被视为数字城市向智慧城市发展的关键技术之一，但受制于数据来源、软件平台、显示效率等技术难题，还没有正式实现三维模式的数字城市的集成。基于BIM与GIS技术的素质城市，是未来城市化建设设计的发展方向，技术上的发展还需要继续努力，以建设更加完美的数字化城市。

1    数字城市的作用

城市的三维仿真模型包括对于城市地形及地面情况的描述，还包括城市内部的建筑物和城市立体交通等城市描述。城市三维仿真模型是数据城市构建的基础，是一种脱离了传统的二维图纸与三维图纸结合的城市规划设计方式，直接通过三维建模、数字虚拟技术、测控技术等技术的综合应用，形成一个直观、立体的三维立体城市模型。这种技术的出现直接方便了城市规划师和设计师对城市的加深认识，不用再通过实地考察来确认城市内部的具体情况，提高了工作效率的同时，还为城市规划实施与配套设施的管理提供了很多帮助[1]。

2    BIM与GIS技术的简介

目前的数字城市还是通过与各种虚拟现实技术和多种传感器结合的方式来构建，在构建的过程中所需的各种数据资料需要用到GIS技术、BIM技术以及数字摄影测量技术。首先，由GIS技术获取需要测量地区的基础地理数据，建立出一个完整的地理数据库。其次，利用BIM技术建立出建筑的数据信息模型。最后，再将建筑模型与素质摄影测量技术、基础地理数据信息相结合，还原出测量地区的实际情况的仿真三维模型。

2.1  GIS技术

GIS是集计算机和数据库于一体，用来存储和处理空间信息的高新技术。可以把地理位置和相关的属性有机地结合起来，根据用户的需求将空间信息及其他相关的数据信息都准确地输送给用户，便于用户的规划、设计与管理。而三维GIS技术则是一个综合性的数据库，相比较传统的二维GIS来说，三维GIS技术更加直观、准确和生动，更容易被理解，也更加容易操作。

2.2  BIM技术

BIM是一种应用于建筑学、工程学以及土木工程的信息建筑模型。BIM可以帮助实现建筑信息的集成，将建筑的设计、施工、运行甚至直到建筑使用寿命结束期间内的所有信息都统合到一个三维信息建筑模型当中，方便各个部门之间协同工作，有助于提高工作效率、降低成本。

3    GIS技术数字城市建设中的应用

GIS技术在数字化城市建设过程中，可以对需要测量地区的人口、城市的产值、资源的空间分布、城市的高度以及视野情况都进行分析总结，然后将这些数据都反馈给使用者，有效地提高了城市规划和发展的速度。该技术经过几十年的不断发展已经相对比较成熟，一直被广泛应用于城市的规划和建设当中，且使用效果很明显，对于城市的规划和建设工作帮助很大[2]。要建设数字城市，GIS技术可以起到很大的作用，具体应用范围可以分为消防规划、城市公共场所的位置选择、市政建设等。

3.1  消防规划应用

消防建设作为保障一个城市内部的所有广大群众生命和财产安全的重要建设工程，其重要性不言而喻。GIS技术可以客观地评价一个城市的消防现状，而且在监测和作出反应方面，GIS也非常有优势，与传统的消防反应模式相比，更加灵活、准确，反应也更加迅速，能让人民群众的财产损失降到最低。

3.2  城市公共场所的位置选择

城市公共场所的建设关乎每一个人民群众的日常生活，其位置的安排至关重要，既要能满足和方便民众的日常生活需要，还要尽可能地降低建设成本。利用GIS技术就可以完美地实现这一点，利用GIS技术的空间分析能力，并综合该地区的人口密度、人流量、交通状况、经济发展等数据，可以分析并确定一个最佳的公共场所的建设位置。

3.3  市政建设

在市政建设过程中，可以利用GIS技术建立出一个相应的三维可视化模型，将地表的物体以三维模型的方式表现出来，令所有建筑的情况更加直观、详细，方便所有的规划和设计人员的工作。群众也可以利用数字城市来监督城市内部市政建设的情况，提高政府对于城市建设工作的透明度，还能让群众对于政府的市政建设更加放心，加强群众对政府的认可度。

4    BIM在數字城市建设中的应用

4.1  直接应用方式

BIM技术在三维数字城市建设过程中可以直接应用，这种应用方式主要是建立在三维地理信息浏览平台的基础之上，结合现代化的BIM技术和GIS技术，对实际工作状况进行分析，建立一个专门的建筑漫游系统的数据平台，以实现各类系统对各类平台的切换和数据共享。在平台间的数据共享过程中，可以将测量地区的实际位置信息、海拔气候等信息都进行交互，提高数据的利用率，提高工作效率。

4.2  间接应用

BIM在数字城市中也有着间接的应用。在间接应用中，BIM技术所起到的作用是利用城市地理标记管理形式，建立专门的数据传输模型。在对地理信息领域进行分析的基础上，利用数据储存与交互等方式，构建出一个虚拟的三维城市模型机制，再加上现代化的科学管理手段，能够最快速地应对各种突发问题。还能够从城市细节处详细分析各类数据的情况，然后从细节处进行描述，加强对城市内部细节部分的掌控，进而有效地提高城市工作效率和工作可靠性、准确性，建设出一个更加科学的现代化城市管理体系。不过在使用BIM技术的过程中，相关人员应该尽可能地完善数据服务平台的数据信息，将各类数据都导入到数据平台的服务器内，通过完善数据库信息的办法提高建模的准确性。

5    BIM与GIS在数字城市建设中集合应用

BIM技术与GIS技术作为数字城市的两大基础技术，如今的研究趋势是将BIM技术与GIS技术相融合，建立出一个更加符合数字城市应用的技术手段，这种手段主要表现为将BIM技术所产生的数据信息导入到GIS软件当中，同时，将GIS技术中的数据信息反过来应用于BIM软件中，通过这样的互相转化，BIM技术的数据可以作为GIS系统的数据来源。反过来也一样，GIS的数据信息也可以用作BIM的数据源，达到BIM技术与GIS技术的数据共享转化，从而实现两种技术互相融合的目的[3]。接下来便举例说明两种技术在数字城市中的结合应用。

5.1  市政建设

在市政建设过程中，BIM技术和GIS技术可以共同建立出一个更加立体、具备各种信息资料的三维数据模型，能令城市内所有的建筑内外信息都一目了然。例如，利用三维数据模型模拟出冬季供暖所用的供热线路，当发现有地区出现供热不稳定的情况，工作人員可以根据三维模型内的所有供热管道的情况，通过科学的计算方法，计算出到底是哪条、哪处线路出现了问题。而且还能在管道线路问题加剧的时候，通过三维模型第一时间制定出一个合理的疏散方案，避免人员伤亡，减少救援过程中人力、物力的消耗[4]。

5.2  室内导航

人们在不熟悉的地方容易出现迷路的情况。传统的地图导航只能通过二维平面的方式进行导航，如果进入楼层内部，这种导航方法就无法使用。采用了BIM技术之后，就可以很好地解决这一问题。利用BIM技术提供的建筑内部的建筑模型，再配合定位技术就可以实现三维室内导航。

6    结语

数字城市已经是城市发展的必然趋势，BIM与GIS两种技术作为数据城市建设的基石，在今后将会得到更多的应用，相关研究人员还要尽可能完善两种技术的集成应用，为建设数字城市打下完美的基础。

[参考文献]

[1]韩东.数字城市中三维建模的内容与方式探讨[J].土木建筑工程信息工程，2010.（34）：26.

[2]鲍文东.基于GIS的土地利用动态变化研究[D].济南：山东科技大学，2007.

[3]胡章杰，张艺.BIM在三维数字城市中的集成与应用研究[J].北京测绘，2015（6）：21-25.

[4]张瑞芝.BIM技术在数字城市三维建模中的应用研究[J].土木建筑工程信息技术，2012（1）：47-51.