陳靜 王曉軒 盧集富

摘? ?要：隨著科技的不斷進(jìn)步發(fā)展，數(shù)字城市已經(jīng)是未來(lái)城市信息化的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，也是所有城市信息化建設(shè)的主要目標(biāo)。為了順應(yīng)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，在進(jìn)行城市信息化建設(shè)的時(shí)候，可以結(jié)合目前的發(fā)展需要，合理地運(yùn)用BIM與GIS技術(shù)。文章將研究分析BIM與GIS兩種技術(shù)的特點(diǎn)，并分析研究這兩種技術(shù)在數(shù)字城市中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字城市：BIM技術(shù);GIS技術(shù);城市信息化

隨著城市信息化的不斷發(fā)展，人們對(duì)于承載城市信息的空間數(shù)據(jù)載體提出了更高的要求，目前的數(shù)字城市建模手段和應(yīng)用方式已經(jīng)很難滿足人們愈加深入的應(yīng)用分析需求。建筑信息模型（Building Information Model，BIM）與地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的集成被視為數(shù)字城市向智慧城市發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一，但受制于數(shù)據(jù)來(lái)源、軟件平臺(tái)、顯示效率等技術(shù)難題，還沒(méi)有正式實(shí)現(xiàn)三維模式的數(shù)字城市的集成。基于BIM與GIS技術(shù)的素質(zhì)城市，是未來(lái)城市化建設(shè)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，技術(shù)上的發(fā)展還需要繼續(xù)努力，以建設(shè)更加完美的數(shù)字化城市。

1? ? 數(shù)字城市的作用

城市的三維仿真模型包括對(duì)于城市地形及地面情況的描述，還包括城市內(nèi)部的建筑物和城市立體交通等城市描述。城市三維仿真模型是數(shù)據(jù)城市構(gòu)建的基礎(chǔ)，是一種脫離了傳統(tǒng)的二維圖紙與三維圖紙結(jié)合的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)方式，直接通過(guò)三維建模、數(shù)字虛擬技術(shù)、測(cè)控技術(shù)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，形成一個(gè)直觀、立體的三維立體城市模型。這種技術(shù)的出現(xiàn)直接方便了城市規(guī)劃師和設(shè)計(jì)師對(duì)城市的加深認(rèn)識(shí)，不用再通過(guò)實(shí)地考察來(lái)確認(rèn)城市內(nèi)部的具體情況，提高了工作效率的同時(shí)，還為城市規(guī)劃實(shí)施與配套設(shè)施的管理提供了很多幫助[1]。

2? ? BIM與GIS技術(shù)的簡(jiǎn)介

目前的數(shù)字城市還是通過(guò)與各種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和多種傳感器結(jié)合的方式來(lái)構(gòu)建，在構(gòu)建的過(guò)程中所需的各種數(shù)據(jù)資料需要用到GIS技術(shù)、BIM技術(shù)以及數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)。首先，由GIS技術(shù)獲取需要測(cè)量地區(qū)的基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)，建立出一個(gè)完整的地理數(shù)據(jù)庫(kù)。其次，利用BIM技術(shù)建立出建筑的數(shù)據(jù)信息模型。最后，再將建筑模型與素質(zhì)攝影測(cè)量技術(shù)、基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)信息相結(jié)合，還原出測(cè)量地區(qū)的實(shí)際情況的仿真三維模型。

2.1? GIS技術(shù)

GIS是集計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)于一體，用來(lái)存儲(chǔ)和處理空間信息的高新技術(shù)?？梢园训乩砦恢煤拖嚓P(guān)的屬性有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，根據(jù)用戶的需求將空間信息及其他相關(guān)的數(shù)據(jù)信息都準(zhǔn)確地輸送給用戶，便于用戶的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與管理。而三維GIS技術(shù)則是一個(gè)綜合性的數(shù)據(jù)庫(kù)，相比較傳統(tǒng)的二維GIS來(lái)說(shuō)，三維GIS技術(shù)更加直觀、準(zhǔn)確和生動(dòng)，更容易被理解，也更加容易操作。

2.2? BIM技術(shù)

BIM是一種應(yīng)用于建筑學(xué)、工程學(xué)以及土木工程的信息建筑模型。BIM可以幫助實(shí)現(xiàn)建筑信息的集成，將建筑的設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行甚至直到建筑使用壽命結(jié)束期間內(nèi)的所有信息都統(tǒng)合到一個(gè)三維信息建筑模型當(dāng)中，方便各個(gè)部門(mén)之間協(xié)同工作，有助于提高工作效率、降低成本。

3? ? GIS技術(shù)數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

GIS技術(shù)在數(shù)字化城市建設(shè)過(guò)程中，可以對(duì)需要測(cè)量地區(qū)的人口、城市的產(chǎn)值、資源的空間分布、城市的高度以及視野情況都進(jìn)行分析總結(jié)，然后將這些數(shù)據(jù)都反饋給使用者，有效地提高了城市規(guī)劃和發(fā)展的速度。該技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的不斷發(fā)展已經(jīng)相對(duì)比較成熟，一直被廣泛應(yīng)用于城市的規(guī)劃和建設(shè)當(dāng)中，且使用效果很明顯，對(duì)于城市的規(guī)劃和建設(shè)工作幫助很大[2]。要建設(shè)數(shù)字城市，GIS技術(shù)可以起到很大的作用，具體應(yīng)用范圍可以分為消防規(guī)劃、城市公共場(chǎng)所的位置選擇、市政建設(shè)等。

3.1? 消防規(guī)劃應(yīng)用

消防建設(shè)作為保障一個(gè)城市內(nèi)部的所有廣大群眾生命和財(cái)產(chǎn)安全的重要建設(shè)工程，其重要性不言而喻。GIS技術(shù)可以客觀地評(píng)價(jià)一個(gè)城市的消防現(xiàn)狀，而且在監(jiān)測(cè)和作出反應(yīng)方面，GIS也非常有優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的消防反應(yīng)模式相比，更加靈活、準(zhǔn)確，反應(yīng)也更加迅速，能讓人民群眾的財(cái)產(chǎn)損失降到最低。

3.2? 城市公共場(chǎng)所的位置選擇

城市公共場(chǎng)所的建設(shè)關(guān)乎每一個(gè)人民群眾的日常生活，其位置的安排至關(guān)重要，既要能滿足和方便民眾的日常生活需要，還要盡可能地降低建設(shè)成本。利用GIS技術(shù)就可以完美地實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，利用GIS技術(shù)的空間分析能力，并綜合該地區(qū)的人口密度、人流量、交通狀況、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等數(shù)據(jù)，可以分析并確定一個(gè)最佳的公共場(chǎng)所的建設(shè)位置。

3.3? 市政建設(shè)

在市政建設(shè)過(guò)程中，可以利用GIS技術(shù)建立出一個(gè)相應(yīng)的三維可視化模型，將地表的物體以三維模型的方式表現(xiàn)出來(lái)，令所有建筑的情況更加直觀、詳細(xì)，方便所有的規(guī)劃和設(shè)計(jì)人員的工作。群眾也可以利用數(shù)字城市來(lái)監(jiān)督城市內(nèi)部市政建設(shè)的情況，提高政府對(duì)于城市建設(shè)工作的透明度，還能讓群眾對(duì)于政府的市政建設(shè)更加放心，加強(qiáng)群眾對(duì)政府的認(rèn)可度。

4? ? BIM在數(shù)字城市建設(shè)中的應(yīng)用

4.1? 直接應(yīng)用方式

BIM技術(shù)在三維數(shù)字城市建設(shè)過(guò)程中可以直接應(yīng)用，這種應(yīng)用方式主要是建立在三維地理信息瀏覽平臺(tái)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合現(xiàn)代化的BIM技術(shù)和GIS技術(shù)，對(duì)實(shí)際工作狀況進(jìn)行分析，建立一個(gè)專(zhuān)門(mén)的建筑漫游系統(tǒng)的數(shù)據(jù)平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)各類(lèi)系統(tǒng)對(duì)各類(lèi)平臺(tái)的切換和數(shù)據(jù)共享。在平臺(tái)間的數(shù)據(jù)共享過(guò)程中，可以將測(cè)量地區(qū)的實(shí)際位置信息、海拔氣候等信息都進(jìn)行交互，提高數(shù)據(jù)的利用率，提高工作效率。

4.2? 間接應(yīng)用

BIM在數(shù)字城市中也有著間接的應(yīng)用。在間接應(yīng)用中，BIM技術(shù)所起到的作用是利用城市地理標(biāo)記管理形式，建立專(zhuān)門(mén)的數(shù)據(jù)傳輸模型。在對(duì)地理信息領(lǐng)域進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，利用數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與交互等方式，構(gòu)建出一個(gè)虛擬的三維城市模型機(jī)制，再加上現(xiàn)代化的科學(xué)管理手段，能夠最快速地應(yīng)對(duì)各種突發(fā)問(wèn)題。還能夠從城市細(xì)節(jié)處詳細(xì)分析各類(lèi)數(shù)據(jù)的情況，然后從細(xì)節(jié)處進(jìn)行描述，加強(qiáng)對(duì)城市內(nèi)部細(xì)節(jié)部分的掌控，進(jìn)而有效地提高城市工作效率和工作可靠性、準(zhǔn)確性，建設(shè)出一個(gè)更加科學(xué)的現(xiàn)代化城市管理體系。不過(guò)在使用BIM技術(shù)的過(guò)程中，相關(guān)人員應(yīng)該盡可能地完善數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)信息，將各類(lèi)數(shù)據(jù)都導(dǎo)入到數(shù)據(jù)平臺(tái)的服務(wù)器內(nèi)，通過(guò)完善數(shù)據(jù)庫(kù)信息的辦法提高建模的準(zhǔn)確性。

5? ? BIM與GIS在數(shù)字城市建設(shè)中集合應(yīng)用

BIM技術(shù)與GIS技術(shù)作為數(shù)字城市的兩大基礎(chǔ)技術(shù)，如今的研究趨勢(shì)是將BIM技術(shù)與GIS技術(shù)相融合，建立出一個(gè)更加符合數(shù)字城市應(yīng)用的技術(shù)手段，這種手段主要表現(xiàn)為將BIM技術(shù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息導(dǎo)入到GIS軟件當(dāng)中，同時(shí)，將GIS技術(shù)中的數(shù)據(jù)信息反過(guò)來(lái)應(yīng)用于BIM軟件中，通過(guò)這樣的互相轉(zhuǎn)化，BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)可以作為GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源。反過(guò)來(lái)也一樣，GIS的數(shù)據(jù)信息也可以用作BIM的數(shù)據(jù)源，達(dá)到BIM技術(shù)與GIS技術(shù)的數(shù)據(jù)共享轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)互相融合的目的[3]。接下來(lái)便舉例說(shuō)明兩種技術(shù)在數(shù)字城市中的結(jié)合應(yīng)用。

5.1? 市政建設(shè)

在市政建設(shè)過(guò)程中，BIM技術(shù)和GIS技術(shù)可以共同建立出一個(gè)更加立體、具備各種信息資料的三維數(shù)據(jù)模型，能令城市內(nèi)所有的建筑內(nèi)外信息都一目了然。例如，利用三維數(shù)據(jù)模型模擬出冬季供暖所用的供熱線路，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有地區(qū)出現(xiàn)供熱不穩(wěn)定的情況，工作人員可以根據(jù)三維模型內(nèi)的所有供熱管道的情況，通過(guò)科學(xué)的計(jì)算方法，計(jì)算出到底是哪條、哪處線路出現(xiàn)了問(wèn)題。而且還能在管道線路問(wèn)題加劇的時(shí)候，通過(guò)三維模型第一時(shí)間制定出一個(gè)合理的疏散方案，避免人員傷亡，減少救援過(guò)程中人力、物力的消耗[4]。

5.2? 室內(nèi)導(dǎo)航

人們?cè)诓皇煜さ牡胤饺菀壮霈F(xiàn)迷路的情況。傳統(tǒng)的地圖導(dǎo)航只能通過(guò)二維平面的方式進(jìn)行導(dǎo)航，如果進(jìn)入樓層內(nèi)部，這種導(dǎo)航方法就無(wú)法使用。采用了BIM技術(shù)之后，就可以很好地解決這一問(wèn)題。利用BIM技術(shù)提供的建筑內(nèi)部的建筑模型，再配合定位技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)三維室內(nèi)導(dǎo)航。

6? ? 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字城市已經(jīng)是城市發(fā)展的必然趨勢(shì)，BIM與GIS兩種技術(shù)作為數(shù)據(jù)城市建設(shè)的基石，在今后將會(huì)得到更多的應(yīng)用，相關(guān)研究人員還要盡可能完善兩種技術(shù)的集成應(yīng)用，為建設(shè)數(shù)字城市打下完美的基礎(chǔ)。

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[3]胡章杰，張藝.BIM在三維數(shù)字城市中的集成與應(yīng)用研究[J].北京測(cè)繪，2015（6）：21-25.

[4]張瑞芝.BIM技術(shù)在數(shù)字城市三維建模中的應(yīng)用研究[J].土木建筑工程信息技術(shù)，2012（1）：47-51.