BIM与GIS技术的融合与应用

摘  要：随着建筑行业技术的发展与成熟，工程项目逐渐趋于大型化、复杂化、高精度化。许多工程实例引入BIM技术，进行建筑过程三维可视化模拟分析，完成建筑的设计施工。随着计算机技术的发展，地理信息系统（GIS）逐渐与BIM技术相结合，实现对施工场地周围地理信息的采集、运算、分析和描述。本文就BIM与GIS技术协同工作做出以下分析。

关键词：BIM;GIS;技术融合

1 BIM、GIS概括

BIM（Building Information Model）译为“建筑信息模型”。它是指基于三维数字设计和工程软件所构建的“可视化”数字建筑模型。BIM技术已广泛应用于建筑领域。在进行建筑设计时，可利用BIM软件进行等比例绘制结构框架、管道、设备，从而观察建筑效果，同时进行碰撞检查，在施工前发现并解决问题，以防推迟工期。在施工前，通过BIM技术模拟施工过程，可在满足各分部分项工程量前提下缩短工期，减少工程造价，提高效率。同时，可实现对建筑的节能、采光、通风等性能分析。

GIS（Geographic Information System）即“地理信息系统”，是一种应用较广的空间信息系统，可在计算机系统的支持下，对地理数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS这一概念是在20世纪60年代，由加拿大测量学家罗杰·汤姆林森博士最先提出的，当时主要用于政府管理资料信息。后由于计算机领域的深入研究与发展，进一步推动了GIS的发展与普及。到20世纪90年代，GIS技术逐渐成熟，注重于空间决策支持分析，各国政府相继成立了学术性机构。到如今，GIS向三维发展，逐步完善建模系统，包括数据建模、拓扑建模、网络建模。通过对拟建项目地理信息图层叠加分析可得出该地区气候、自然信息，如降雨量、周围污染物扩散路径、周围管道直径等。

2 BIM与GIS技术的融合

随着建筑行业技术的发展，单纯的使用BIM对建筑分析的实例减少，更多的是与其他技术融合，以发挥更大的价值，多项技术的融合成为当今发展潮流。而GIS与BIM的集成应用正是在这股潮流中应运而生，GIS的侧重点为室外的规划、大场景的分析，BIM技术侧重点为建筑单体的高精度建模。将BIM模型置于GIS环境中进行模型的展示可观测场地交通、气候等情况，完成项目从规划、设计、施工到维护的全生命周期管理。BIM+GIS技术可广泛应用于道路交通、城市规划、资产信息的管理与应急决策等。本文从以下三方面介绍未来BIM+GIS的发展及应用。

2.1 BIM+GIS与城市规划

BIM与GIS的结合在规划设计领域的应用最为广泛。在规划设计中，利用BIM建立模型可对建筑进行节能、日照、采光、暖通负荷、声环境的分析，确保拟建建筑的各项指标都符合行业标准;GIS可对空间进行分析，采用GIS可观测周围已建建筑的密集度、高度，同时可得知周围交通状况进而规划停车区。将BIM模型置于GIS中，进行建筑群的合理布置、绿化面积的设置，改善城市通风问题，缓解城市热岛效应。

2.2 BIM+GIS打造三维地图

随着“互联网+”这一概念深入生活和生产的各个领域，各项技术也逐渐向数据化、智能化发展。利用广联达、斯维尔等公司研发的BIM软件进行体量建模，绘制出各个建筑物、构筑物的模型放置于地理信息系统软件ArcGIS中，可实现地理信息的三维观测，从而打造与现实世界相似的“三维地图”。这一构想的实现能够更加直观形象地观察地理信息、道路情况，可完全取代传统的平面地图。若在这一构思的基础上引进GPS（全球定位系统），打造基于“BIM+GIS+ GPS”模式的三维地理信息定位系统，从而实现在三维地图中定位与导航。“三维地图导航”在传统平面导航的基础上，增加了地理情况、构建筑物情况，实现三维立体导航。

2.3 BIM+GIS管理建筑全生命周期

建筑全生命周期是指建筑从规划、设计、施工、运营维护到拆除与处理的全循环过程。建筑工程普遍具有技术含量高、施工周期长、体量大、施工过程复杂等特点，因此建筑全生命周期的管理显得尤为重要。BIM与GIS结合，从建筑选址、环境分析开始便发挥作用，到设计阶段的节能设计、设备设计，再到施工阶段的建筑材料可视化管理，可以说，BIM与GIS的组合贯穿了建筑全生命周期，并在其中发挥了重要作用。

3 BIM+GIS所面临的挑战

虽然BIM与GIS的集成会创造出巨大价值，现阶段BIM与GIS的融合主要还是处于理论研究阶段，两者的结合仍面临许多挑战。

首先，常使用的BIM建模软件主要基于两大平台，即Autodesk公司研发的CAD和Revit，而GIS建模则是单独的平台，当前的BIM与GIS共同工作的原理是数据格式的相互转换，但由于平台不同，在BIM模型与GIS模型数据交互时会存在几何和语义丢失的状况，导致得出的模型有误或出现部件的损坏。其次，在建筑选址时，应观测建筑场地周围的地下管路，如何在GIS模型中精准描述管道位置成为一大考验。管线的地理坐标应足够精确，以避免在基础施工时与地下管路发生碰撞，造成经济损失;在GIS模型中观测地下管线的前提是GIS模型拥有不同图层，可随意开启或关闭，但这增加了GIS建模的难度，对数据的精准度与软件的功能要求极高。最后，需要开发多终端支持BIM+GIS应用，BIM建模所需的软件繁多，BIM模型与GIS模型的结合也需要GIS提供的软件，操作复杂且易出错，为方便两者的集成，需要多终端支持应用。

4 结语

总之，BIM与GIS技术的融合仍处于理论研究阶段，虽然两者的结合在未来的建筑领域将发挥极大地优势，但在技术层面仍面临诸多挑战，如从数据到模型的转化、不同模型的融合，目前尚未有完善的解决措施，“BIM+GIS”技术的发展任重而道远。

参考文献

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作者简介：曹秀梅（1998-），女，汉族，山东省济南人，大学本科在读，山东科技大学资源学院2017级土木工程专业，研究方向为土木工程。