基于“BIM+ GIS”技术在徐州园博园项目智慧建造应用研究

高学芹

（江苏建筑职业技术学院，徐州 221008）

1 前言

BIM（Building Information Modeling）是建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的且与实际情况一致的建筑工程信息库[1]。GIS(Geographic Information System)地理信息系统是一种用于捕捉、存储、分析、管理和展示地理空间数据的系统，GIS允许用户可视化、解释和分析空间模式和关系。BIM与GIS 的集成是从数字城市向智慧城市转化的关键技术之一，是国内外专家学者广泛关注的问题。

将GIS 与BIM技术融合，把微观领域的BIM信息和宏观领域的GIS 信息进行交互，建立三维辅助设计关键技术体系，满足动态设计、展示查询和空间信息分析等功能，克服BIM技术对外部宏观环境把握不足的缺点[2]。在建筑全生命周期管理中使用BIM+GIS 技术是实现智慧建造的必然趋势。

2 全智能化的智慧设计体系

徐州园博园选址于徐州吕梁山宕口生态治理区域，徐州园博园总体规划以“生生不息，大美大舒”为主题。根据实地地形、地貌，秉承绿色建造、智能建造理念进行场地规划设计和景观。

2.1 园区高精度三维数字地形模型建立

工程实施之前，利用无人机倾斜摄影技术对园区及周边地形进行实时、精准、快速的拍摄，生成还原度高、高精准的三维模型数据，宏观掌握规划区域周围全要素的地形地貌特征。采用CASS 软件将模型中的地理点云数据导出，生成场地坐标点和等高线。该成果把现状地形数字化，具有真实坐标和高程，反映山、水、林、田等地形地貌，是对项目环境真实还原。如图1 所示，为规划数据分析和绿色设计提供基础。

图1 园博园原地形图

2.2 规划数据分析

在数据平台基础上，按照规划设计图纸导入规划场馆、景观、交通设施的平面位置和标高等信息，运用GIS技术对规划信息数字化。在园林规划和设计阶段，注重考虑生态系统的结构和功能，合理布局植物、水体、土壤等要素，以提供良好的生态环境和景观效果。注意对生态系统中的生物多样性和生态功能的保护和重建。

2.3 规划成果BIM制作

该项目实施过程中各地场馆、园林方案变化大，建设周期较短，预算成本有限，既要呈现高品质景观效果，又要体现各地文化特色，多元融合，难度较大。因此，首先要收集规划成果的相关数据，包括规划图纸、设计方案、土地利用数据等，然后使用BIM 软件，如Revit、Archicad 等，根据收集到的规划成果数据建立BIM 模型。并利用BIM软件的渲染功能，对BIM模型进行渲染，生成真实的可视化效果。

本项目中首先建立一个包含各种植物信息的数据库，包括植物的名称、特征、生长要求、季节变化等要素，这些信息可以用于选择合适的植物，并在BIM模型中进行布局。然后通过BIM模型，设计师可以根据本项目的需求和场地的条件，从植物信息库中选择合适的植物。设计师可以考虑植物的尺寸、形状、颜色、生长特点等因素，以实现景观的美观性和功能性。在BIM模型中，设计师可以将选定的植物放置在适当的位置，并进行布局和组合。通过BIM模型的可视化功能，设计师可以预览植物的外观和效果，优化植物的位置和密度，以达到理想的景观效果。设计师还可以将植物的养护信息和需求与BIM模型集成，包括浇水、施肥、修剪等，这有助于后期园林管理人员进行植物的养护计划和跟踪，以保持植物的健康和美观。利用BIM进行植物选择和布局可以提高设计效率、减少错误和冲突，它为园林设计师提供了一个综合的数字化平台，将植物信息、设计、分析和管理功能集成在一起，实现更优质的园林设计和管理。

2.4 方案优化，绿色设计

利用BIM+GIS 融合技术园博园总体规划通过地形整治工程和植被恢复工程，将生态修复和景观重建作为“一”，衍生出涅槃重生后的园博园公共园林和特色展园共融的“二”，进而联动周边，构建山水林田湖草形成区域生命共同体的“三”，最终以园博园为核心，联动片区发展形成徐州全城园博的“万物”，如图2 和图3 所示[3]。BIM与GIS 数据集成的模型，可帮助设计师进行项目多方面效能分析以及特定专业系统的仿真。

图2 园博园区域划分

2.5 精准控制项目工期和项目成本

通过将时间维度与BIM模型结合，可以进行4D 建模，即将项目进度与三维模型相结合。通过设置任务和工序的时间轴，可以模拟项目的施工过程，并可视化展示项目的工期安排。这样可以帮助项目团队更好地理解和规划施工进度，及时发现和解决潜在的时间冲突和瓶颈。在BIM模型中添加成本信息，可以进行5D 建模，即将成本维度与三维模型相结合。通过将材料、人工、设备等成本信息与模型元素关联，可以实时计算和分析项目的成本，帮助项目团队在设计阶段就能够评估不同设计方案的成本，优化设计以控制项目成本。利用BIM平台和云技术，可以实现多个团队成员之间的模型协作和信息共享。通过实时更新和共享模型，不同专业的团队可以更好地协调工作，减少冲突和错误，提高工作效率，减少项目的重复工作和修正，从而节省时间和成本。

3 全智能化的智慧施工体系

3.1 实时动态智慧施工体系

智慧施工体系是利用先进的信息技术和管理方法，对施工过程进行智能化和数字化管理的一种方法。通过智慧施工体系，可以提高施工效率、降低施工风险，并实现项目的高质量和高效率。施工人员可以随时随地获取项目信息、提交工作报告、进行协作和沟通。移动应用可以提供实时的施工进度、质量检查等功能，施工管理人员通过对施工过程中产生的大量数据进行分析和挖掘，可以获取施工过程的关键信息，如施工进度、质量问题等。利用人工智能技术，可以进行施工风险预测、优化施工方案等。利用BIM 技术可以虚拟现实和增强现实技术，可以用于施工过程的模拟和培训，帮助施工人员更好地理解和掌握施工流程。无人机和机器人技术可以用于施工现场的勘察、监测和施工作业，无人机可以进行施工现场的航拍和测量，机器人可以进行施工作业的自动化和智能化。

3.2 高效真实竣工验收体系

利用BIM模型和虚拟现实技术，可以对建筑工程进行可视化展示。通过虚拟现实技术，可以进行建筑工程的虚拟漫游和模拟验收，帮助验收人员更好地理解和评估建筑工程的质量和性能。园博园项目建设工程竣工后，利用三维扫描技术可以快速高效真实还原工程竣工现场，进行竣工验证。监理单位可以直接拿施工单位的点云数据，抽样考核验收，与BIM数据进行对照验证。

在施工过程中，将工程相关的设计变更资料、工程过程文件、质量验收资料等以数据的形式存储并关联到BIM模型中，竣工验收时只需根据交付规定对工程信息进行过滤筛选，筛除冗余信息，工程资料更客观、全面、便捷。

4 全智能化的智慧运维管理体系

4.1 高效精准的智慧运维体系

园博园采用高效、快速、低成本的倾斜摄影技术定时获取园区地形地貌数字信息，对数据进行定时更新，为园区提供更精准和及时的服务。用大数据分析和人工智能技术对采集到的数据进行处理和分析，以获取设备的运行状态、故障预测等信息，还可以通过建立模型和算法，实现对设备运行的预测和优化。

4.2 绿色、智能的现代化生态园林管理体系

利用GIS+BIM技术构建园博园绿色、立体感知、管理、协同、决策、智能、服务于一体的现代生态园林管理体系。通过GIS 技术及时收集、分析植物的种植、养护、修剪和病虫害防治等信息，保证园林植物的健康生长和景观效果。收集湖泊、水池、喷泉等水体的水质监测、水位调控、水生植物管理等信息，保持水体的清洁和生态平衡。收集土壤的质量检测、施肥、改良和保护等信息，保证土壤的肥力和适宜的生态环境。这些数据可以被整合和分析，为园林管理者提供决策支持和优化养护的依据。

5 结论

园博园项目利用“BIM+GIS”技术实时、全面、快速地拍摄，生成三维地形图，在三维数字地形图中，将规划场馆、景观设计、交通规划用BIM建模，从而实现规划景观与实际环境结合的三维实景展现，并利用BIM虚拟技术进行方案优选，节约设计时间和设计成本。利用GIS技术实时、精准获取施工过程中的安全、进度、质量等信息，收集的数据更全面、及时和可追溯性，通过大数据共享和BIM 的虚拟技术突破传统信息交流模式中的传递和沟通障碍，可以大幅度提高各岗位间的沟通效率，强化信息化管理水平。