浅析“GIS+BIM”技术在智慧校园中的应用

邹 宇

（贵州水利水电职业技术学院，贵州 贵阳 551400）

IBM公司总裁彭明盛在2008年首次提出了“智慧地球”（Smart Planet） 的概念，此后“智慧”一词很快并融入了各行各业，“智慧城市”“智慧旅游”“智慧矿山”“智慧校园”等一系列新名词先后出现在公众的视野中[1]。学校作为知识传播和科学研究的主战场，智慧校园的建设受到社会各界的广泛关注。

所谓智慧校园 （Smart Campus），是以大数据、云计算、物联网等先进的信息技术为基础，以各种应用服务系统为载体，联合先进的教育理念，构建出集教学、科研、管理和生活为一体的智能化和智慧化校园环境[2]。但现行的智慧校园建设，大多只是简单地构建了学校的三维模型，只能粗略地反映校园的空间位置信息，仅仅停留在静态的层面，只有外观展示功能，不能体现出校园的“智慧”性。

BIM与GIS技术的出现，为智慧校园建设和管理提供了新的方法和手段。将BIM+GIS模型进行有效融合，建成智慧校园管理平台，结合物联网技术，必能促使校园管理从静到动、从表到里、从粗到细的变革，增强智慧校园在规划、建设、管理等问题上的智能程度。

1 GIS与BIM概述

地理信息系统 （GIS），是对整个或部分地球表面 （包括大气层在内） 与空间和地理分布有关的数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的空间信息系统[3]。该技术能将模型数据和属性信息融于一体，实现空间数据与属性数据的有机结合。利用其强大的空间分析功能与数据库管理功能，可以为智慧校园建设提供一种十分有效的管理工具。

BIM是建筑信息模型的简称，它是以三维数字技术为基础、集成了建筑工程项目各种相关信息的数据模型，是对工程项目设施实体与功能特性的数字化表达[4]。BIM具有可视化、协调性、模拟性与优化性等特点。在智慧校园中，可运用BIM技术建立信息集成的可视化校园建筑模型。

2 GIS与BIM相结合的优越性

GIS侧重于对建筑物地理信息的表达，多用于建筑物的地理位置定位和空间信息分析，能很好地展示建筑物的外部环境，确保信息的完整性。但对建筑物的表达不够精细，不能精确反映建筑物的内部信息。

BIM能够将建筑物的外部与内部结构用三维模型的形式准确地呈现出来，并能管理附着在模型上的相关属性信息。但不具备建筑物空间信息的分析与定位功能，并且在对建筑物周边环境的整体展示上，也存在缺陷。

将GIS与BIM进行技术融合，用BIM构建精细的三维建筑模型，对建筑物的内部信息进行分析和管理，这些高精度的BIM模型是GIS的重要数据来源，也为后期运营维护管理提供基本的模型数据及所属的多维信息数据；GIS可作为智慧校园的神经中枢，能够管理区域空间，分析空间地理信息数据。从而使宏观的GIS数据和微观的BIM信息相结合，这样可实现两者之间的优势互补，再加以当前的物联网技术，可为智慧校园构建一个很好的基础平台。

3 GIS与BIM融合的实现

如上所述，将GIS与BIM进行技术融合，可实现两者之间的优势互补，为智慧校园构建一个很好的基础平台。但两者的数据不能交互使用，是隔在GIS与BIM技术之间的一道屏障。如何进行两种数据模型的转换，是GIS与BIM技术结合首先要解决的问题。

目前，GIS与BIM数据融合的方法主要有两种：一种是基于数据格式转换的方法融合GIS与BIM；另一种是基于CityGML和IFC标准扩展的方法融合GIS与BIM[5]。由于在数据转换过程中不可避免的会导致信息丢失，所以GIS与BIM的融合大多通过CityGML和IFC标准扩展的方式完成。具体思路如图1所示。

图1 GIS与BIM的融合

利用BIM构建精细化的三维校园模型，并输入包括空间的类型、设备、结构、面积、门窗等的其他详细信息，将携带了详细信息的模型转化为标准的IFC文件[6]。然后根据该IFC实体的定义和分类方式，对CityGML进行ADE机制的扩展，并将IFC实体分类和定义结果融入CityGML中，即可得到一个集成GIS与BIM的交互平台。

4 “GIS+BIM”技术在智慧校园中的应用

通过“GIS+BIM”集成技术所构建的智慧校园管理平台，能够对学生管理、教务管理、实训室管理、图书管理等工作进行有效的智能化管理。

4.1 在学生管理中的应用

将构建好的校园三维仿真模型放到学校主页，学生报考前、入学前，可以全方位地了解学校。在已经建好的校园三维仿真模型的基础上，开发智慧校园管理系统APP，将每个职能部门的位置、学生的报到程序及宿舍的安排都提前设置好，学生在报到时，只需下载校园APP，实名注册后，即可根据APP的定位及导航功能，快速到达目标位置，进行报到注册。报到时间结束后，学校还能很方便地统计出哪些同学还未报到等相关数据。

4.2 在教务管理中的应用

教务管理部门可以将课程表导入智慧校园管理系统中，实现教师-班级-教室-课程的联动管理，教师和学生通过智慧校园APP能够很方便地查询每一天的课程及教室位置。每次考试之前，教务管理人员只需将考生的姓名和考场里的座位相匹配，即可完成考场的布置，学生从APP里面便能找到自己考试位置，方便监考老师进行考场管理。同时也方便教务管理部门进行日常教学监督和管理。

4.3 在实训室管理中的应用

每个实训室有哪些设备，每种设备的功能、使用说明、能开设哪些实训课程等，都可以添加到智慧校园管理系统中所对应的实训室的属性信息里面。这样既方便实训室、机房进行预约和实验仪器的借还管理，又有利于实训室的资产管理和实验仪器的有效利用。

4.4 在图书管理中的应用

将图书的内容简介、出借情况、剩余数量及所在书架的位置等信息录入智慧校园管理系统中，教师和学生需要借阅时，通过输入图书名字即可检索出该本图书的相关信息，还能利用室内定位及导航功能快速找到需要的书籍。除此以外，在系统里面输入关键信息，系统即可自动推送相关的书籍，方便读者系统学习某一领域的知识。管理人员还能很方便地管理图书馆中的书籍。

5 结语

将“GIS+BIM”技术应用到智慧校园中，能够充分利用GIS及BIM两项新技术的优势，使之产生“1+1＞2”的效果，解决智慧校园中的一些管理问题，帮助管理人员进行决策和管理。但“GIS+BIM”技术的应用远不止于此，随着科学技术的不断发展，“GIS+BIM”技术更多的应用必将被人们所挖掘，为智慧校园建设提供优质服务。