BIM+GIS技术在建筑内外一体化模型建立中的应用研究

姚彦娜 杜慧慧 程思远

摘  要：智慧城市，是从智能建筑发展而来的一种新概念、新模式。为促进智慧城市的建设和发展，建筑物作为城市建设的重要组成部分，急需对建筑物进行信息化和数字化建设。目前建筑行业广泛应用BIM模型实现建筑室内环境和信息的可视化管理;而GIS技术属于其他学科，可对建筑物周围的地理空间数据进行采集，建立相应的三维信息模型，实现建筑外环境信息的可视化。两种不同领域的技术，却分别提供了建筑室内和室外的三维模型。本论文主要进行两种技术融合共建室内外一体化模型的应用研究。

关键词：智慧城市;BIM模型;GIS模型;一体化

引言：

2020年新冠肺炎席卷全球，数字化城市管理的优势凸显，全国各地的智慧城市建设经受一次重大考验。以往我国智慧城市以垂直服务为主导，现如今，正向以整体数字空间为载体的新型智慧城市建设转变。智慧城市，源于智能建筑，要实现“智慧”二字需要各行各业以更加科学、更加合理的手段进行城市管理，进而实现城市的健康可持续发展[1]。建筑物作为城市建设的一个重要组成部分，对建筑物进行信息化和数字化建设有利于智慧城市的建设和发展。

一、BIM技术的应用及局限性

在建筑领域，BIM（Building Information Modeling）由建设全寿命周期中的各种信息集合而成，是包含了建筑详细空间信息的三维建筑模型[2]。比如：一个完善的BIM信息模型，能够链接建筑项目生命周期不同阶段的数据和资源，对工程对象完整描述，分析建筑物自带信息，实现室内环境和信息的可视化管理;BIM技术在建筑领域表现出有很强的应用优势，可以实现建筑物整体的模型化、数字化及可视化[3]，BIM模型本身就是建筑的三维信息模型，具备可视化操作，利用BIM技术可以进行施工模拟，合理分配施工空间;在模拟过程中，通过三维模拟发现图纸中的错漏碰缺等专业间冲突，进而提供施工精度，降低返工风险[4]，节约成本;利用BIM技术还可以对建筑施工安全危险源进行高效辨识及分级，进而采用合理方法进行有效控制[5];但同时也存在局限性，比如BIM技术在对模型进行空间分析时存在一定的劣势，BIM模型的丰富信息都包含在模型自身中，故BIM技术只能分析建筑物自带的信息，不能对建筑物外部的信息进行分析。

二、GIS技术及其重要性

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是一门综合学科，是从地理学、测量学、制图学、遥感学、图形图像学引用电子计算机技术后形成的一门边缘学科，以地理和测绘为基础，以计算机技术为支撑，慢慢地发展成为多元化、信息化、产业化的学科，已广泛应用于土地、环境、交通及经济建设等各个方面[5]。GIS是以地理空间数据为操作对象，用于采集、存储、管理、处理、检索、分析和表达，是分析和处理海量地理数据的通用技术。故地理信息系统为智慧城市发展提供最重要也是最基础的信息——地物的精准定位[6]。GIS 在实际应用中，主要是通过利用地理信息技术、三维仿真技术对实物数据信息进行收集、分析和整合，并通过模拟数据信息来建立三维地图。GIS模型可对建筑物周围的地理空间数据进行采集，建立相应的三维信息模型，实现室外环境信息的可视化。地理信息系统还可以提供信息的智慧集成平台，满足不同行业人群的使用。城市建设人员将其应用于智慧城市建设发展中，便可以利用三维GIS、结合城市实际情况，构建智慧城市三维地图模型。但GIS提供的建筑三维仅仅包含建筑物的外观，并没有深入到建筑物内部当中。而且GIS技术并没有在建筑行业中被广泛使用，主要应用在测绘及地理信息系统行业中。

三、BIM+GIS技术在建筑内外一体化模型建立中的应用

为促进智慧城市的建设发展，对建筑物进行信息化和数字化处理显得尤为重要，BIM+GIS融合共建建筑室内外一体化模型，BIM模型主要提供了建筑物内部的三维模型，而GIS模型提供了包含建筑物外部轮廓的三维信息模型，提供BIM模型没有的室外环境信息及数据，辅助项目决策、优化项目的设计和施工。将BIM和GIS技术融合研究，通过两种技术融合，两者的优势必将结合，建立建筑室内外一体化模型，可实现建筑全方位、全过程的可视化监督与管理，最大限度地合理利用资源、提高管理水平、提高工作效率和项目质量、改进安全培训，以低成本實现设备的高质量和安全使用。

BIM+GIS 技术融合，可以辅助整理施工数据，划分数据信息来源，协助施工全过程的内部的资料管理工作，并且可以同时关注国家方针政策及市场环境变化等外部信息，及时作出应对及调整，极大地便于了解建筑内部资料及外部大环境的信息数据的管理工作。

利用BIM+GIS技术构建建筑室内外一体化模型，创建项目各参与方的平台访问口，建设方、施工方、设计方及其他参与方实现建筑内外数字化信息共享，实现各参与方信息无衰减。各方管理人员可从多方面了解工程造价、材料运输路线及供应情况，可视化及透明化管理各施工环节的成本支出及运行情况。

在建立的室内外一体化模型中，运用可视化技术，实现3D模拟施工全过程，并借助GIS模拟现场施工环境，提高操作精度及生产效率，促进施工的安全生产;这种3D模拟还可用在施工前的安全培训中，降低事故率;运用GIS软件的缓冲区分析和最短路径分析技术，并在建立的模型中进行事故点模拟，实现最快速的逃生及紧急救援。

结束语：

智慧城市建设需要理念、技术、方法上的创新，仍然任重而道远。而建筑行业的智能化需要将海量的信息数据具象化，并加强对数据的管理及分析能力。尽管BIM和GIS在技术上的融合已经逐步被业内学者们所关注，但之前很多研究还是把两种技术独立开来，看似实现融合，但本质上还是未实现BIM和GIS的真正融合[6]。为实现真正的室内外一体化三维模型仍需我们砥砺前行，加强不同领域、不同学科之间的融合研究，服务于智慧城市的建设发展。

参考文献：

[1] 天宏明.测绘地理信息在智慧城市建设中的作用剖析[J]. 中国学术期刊电子出版社：勘测，2020，（06）：5-8

[2] 慕旭.集成GIS-BIM的三维地理场景快速构建方法研究[D].北京：北京建筑大学，2019

[3] 侯继伟.GIS协同BIM的室内路网模型研究[D].北京：北京建筑大学，2019

[4] 张新影.BIM技术在工程施工中的应用研究[J].建筑工程技术与设计，2019

[5] 申朝阳. BIM 技术在建筑施工安全管理中的应用[J].工程施工，2020

[6] 吴基胜. BIM技术在全生命周期造价管理中的应用[J].绿色环保建材，2020，07

★ 本文系（河北工程技术学院）（BIM+GIS技术在建筑内外一体化模型建立中的应用研究）（2020HG04）阶段性研究成果/研究成果之一