姜 文，王輝明，王祥林

（新疆大學(xué) 建筑工程學(xué)院，烏魯木齊 830046）

0 引言

在傳統(tǒng)建筑行業(yè)的背景下，BIM＋GIS 技術(shù)的提出與出現(xiàn)對(duì)整個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域是具有變革性的意義。目前，BIM 技術(shù)在工程領(lǐng)域的運(yùn)用主要集中在仿真建模上，而在項(xiàng)目建成運(yùn)行后的管理中卻很少提及。因此，對(duì)該技術(shù)在水利工程運(yùn)行管理中的研究探索就很有必要，借助此技術(shù)的引入，可以有效解決傳統(tǒng)水利工程運(yùn)行管理難的問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)BIM＋GIS 技術(shù)提升工程運(yùn)行管理的水平，提高該技術(shù)在水利工程運(yùn)行管理中的應(yīng)用效率和使用價(jià)值，也是實(shí)現(xiàn)水利工程有效運(yùn)行管理的重要手段之一。同時(shí)，水利工程與其他項(xiàng)目工程存在較大的差異，其特點(diǎn)普遍具有規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、投資高、施工條件復(fù)雜等，而在水利工程的日常管理當(dāng)中，能否將管理方法和科學(xué)技術(shù)緊密地結(jié)合在一起就顯得至關(guān)重要，但其在建成交付使用后卻依舊依賴于管理從業(yè)人員長(zhǎng)年積累的自身經(jīng)驗(yàn)，由于從業(yè)人員使用傳統(tǒng)的水利工程運(yùn)行管理方法存在著很大的局限性，因此傳統(tǒng)管理方法很難做到全面細(xì)致的管理。

1 BIM 和GIS 技術(shù)的研究背景

隨著B(niǎo)IM＋GIS 集成技術(shù)的日漸完善，業(yè)內(nèi)學(xué)者們的關(guān)注度逐步升高，也有越來(lái)越多的學(xué)者開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行研究。在水利建筑領(lǐng)域，BIM 包含了從一開(kāi)始的建筑設(shè)計(jì)到最后交付運(yùn)行的整個(gè)生命周期中的各類信息集，GIS 是在構(gòu)建的三維模型中包含了詳細(xì)的地理空間信息等，在BIM 和GIS 融合方面則是主要研究如何將水利工程模型與流域詳細(xì)的地理空間信息有機(jī)結(jié)合在一起。

BIM 屬于設(shè)計(jì)、建筑施工和施工設(shè)施管理領(lǐng)域，而GIS 屬于集匯總、存儲(chǔ)、檢索、表達(dá)的地理空間信息服務(wù)領(lǐng)域，而且兩個(gè)軟件數(shù)據(jù)輸出的技術(shù)與格式不相同也不相通，如果要將兩個(gè)本不是同一領(lǐng)域的軟件融合在一起使用，那首先需要考慮的問(wèn)題便如何做到讓兩個(gè)軟件不同數(shù)據(jù)類型之間互通適用。2017年11 月，Autodesk 和ESRI 兩家公司針對(duì)BIM 與GIS 的開(kāi)發(fā)使用開(kāi)始聯(lián)手合作，這對(duì)研究BIM 和GIS 融合技術(shù)的學(xué)者來(lái)說(shuō)是個(gè)令人振奮的消息，因?yàn)閮杉夜镜暮献鲗?duì)進(jìn)一步研究BIM 和GIS 的結(jié)合提供了更多可能性和支持，而對(duì)于水利工程管理行業(yè)來(lái)說(shuō)，BIM＋GIS 技術(shù)的更好集成使其管理水平又踏上了一個(gè)新的高度。

2 水利工程運(yùn)行管理中BIM＋GIS 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

與傳統(tǒng)工程管理方式相比較，BIM＋GIS 技術(shù)的核心就是將包含工程信息的建筑模型與可對(duì)周邊地理環(huán)境進(jìn)行分析的空間信息模型相結(jié)合，以三維可視化模型為基礎(chǔ)的數(shù)字化管理體系，這將可以使我們從整個(gè)流域的角度來(lái)看待水工建筑物的管理模式是否更加科學(xué)合理。該技術(shù)的應(yīng)用不但滿足多維數(shù)據(jù)的集成而且還可以進(jìn)行遭遇洪水模擬等測(cè)試，可以讓管理人員一目了然。BIM 和GIS 將成為未來(lái)水利工程管理發(fā)展的主要使用手段，而兩者的結(jié)合也將會(huì)在水利工程運(yùn)行管理中發(fā)揮更為重要的作用。

2.1 基于BIM 技術(shù)的建模

近年來(lái)，隨著建筑信息技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，BIM 將成為下一代建筑行業(yè)的新興技術(shù)已被全世界所公認(rèn)。BIM 技術(shù)是依托傳統(tǒng)建筑施工技術(shù)為基礎(chǔ)，將數(shù)字信息化和模型可視化表達(dá)相結(jié)合，從項(xiàng)目一開(kāi)始的策劃、可行性研究、決策、設(shè)計(jì)、施工、項(xiàng)目交付驗(yàn)收到項(xiàng)目的后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)等各個(gè)方面的信息集成，貫穿項(xiàng)目的整個(gè)生命周期，不但提高了社會(huì)效益和環(huán)境效益，而且提高了項(xiàng)目工程經(jīng)濟(jì)效益。BIM 技術(shù)因其帶有建筑屬性的3D 可視化功能在大型水利項(xiàng)目管理中扮演著重要的角色，其為管理者帶來(lái)的效益與便利從項(xiàng)目之初的設(shè)計(jì)持續(xù)到最后的運(yùn)行管理。目前市面上基于BIM 技術(shù)的三維應(yīng)用軟件種類有很多，其中Autodesk 公司的Revit 憑借在民用建筑市場(chǎng)AutoCAD 已被廣為接受使用的優(yōu)勢(shì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)他的市場(chǎng)占有率和接受度要更高一些。Revit 建模是基于三維環(huán)境的，不同于傳統(tǒng)建筑模型，BIM 模型賦予了模型參數(shù)信息，使得工程在后期可視化管理時(shí)可以隨時(shí)調(diào)閱信息數(shù)據(jù)，為工程管理帶來(lái)了更加方便快捷的模式。

2.2 基于三維GIS 的建模

GIS 技術(shù)是近年逐漸發(fā)展起來(lái)的一門依托地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，用于采集、管理、檢索和表達(dá)，分析和處理大量地理數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)。而構(gòu)造三維地理信息系統(tǒng)，則是GIS 技術(shù)目前和未來(lái)的主要發(fā)展方向之一。市面上現(xiàn)有的大部分?jǐn)?shù)字建模軟件都是基于三維GIS 平臺(tái)完成的，常見(jiàn)的有AutoCAD、MapGIS、Sketchup 等軟件，都可以實(shí)現(xiàn)在沙盤內(nèi)對(duì)空間模型的建立，但他們所創(chuàng)建的模型無(wú)法做到賦予建筑物工程屬性和具體信息，只能滿足外觀上的可視化，缺少調(diào)取施工圖紙信息查閱的功能，也無(wú)法獲取建筑模型的材質(zhì)信息等?；贕IS 技術(shù)，在項(xiàng)目的運(yùn)行管理階段，通過(guò)GIS 技術(shù)提供豐富的地理空間數(shù)據(jù)，從而幫助項(xiàng)目管理者建立各種類型的數(shù)據(jù)地圖、數(shù)字地貌等模型。如將其引入到水利工程管理當(dāng)中，有利于突破傳統(tǒng)水工建筑物周邊空間信息只能停留在二維平面地圖當(dāng)中的約束，從而實(shí)現(xiàn)水工建筑物與周邊環(huán)境的三維可視化研究分析。

隨著建筑行業(yè)的需求不同，近幾年SuperMap 軟件在功能開(kāi)發(fā)和多元數(shù)據(jù)集成方面有著非常搶眼的表現(xiàn)，通過(guò)插件的處理，不斷發(fā)掘并滿足GIS 的各項(xiàng)應(yīng)用廣度，在我國(guó)的使用人數(shù)日趨增長(zhǎng)。三維GIS 所建造的宏觀規(guī)劃模型是帶有地理坐標(biāo)數(shù)據(jù)的，因此可以對(duì)其進(jìn)行空間分析，同時(shí)我們可以利用SuperMap 中的iObject for C＋＋組件來(lái)建造三維場(chǎng)景，至于建筑模型則可將上一小節(jié)中的BIM 模型直接導(dǎo)入。

2.3 BIM 與GIS 聯(lián)合途徑

水利工程的運(yùn)行管理不僅需要了解水工建筑物的整體情況，還需要掌握整個(gè)流域內(nèi)的河道和山體的地理信息，因此從水利項(xiàng)目選址、施工、運(yùn)行、管理的整個(gè)生命周期中，可以通過(guò)BIM ＋GIS 技術(shù)對(duì)水工建筑物、山體、河道建模后對(duì)其進(jìn)行空間分析。雖然BIM 技術(shù)在建筑模型方面有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，可以將豐富的工程參數(shù)都包含在模型當(dāng)中，但其在空間分析時(shí)存在有一定的局限和劣勢(shì)。由于BIM 技術(shù)只能對(duì)建筑物自帶的信息進(jìn)行分析，無(wú)法做到對(duì)建筑物以外的地理空間信息進(jìn)行有效分析和統(tǒng)一管理，這一短板使BIM 技術(shù)只能對(duì)建筑物進(jìn)行管理而不能將建筑物與周圍地理、空間、環(huán)境進(jìn)行有機(jī)結(jié)合統(tǒng)一。但BIM 缺少對(duì)周邊地理、空間、環(huán)境進(jìn)行分析的功能可以在GIS中得到很好的應(yīng)用和體現(xiàn)，因?yàn)镚IS 的主要功能就是通過(guò)以建筑物周邊的地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，將虛擬現(xiàn)實(shí)與空間分析有機(jī)結(jié)合，從而填補(bǔ)了BIM 在地理、空間、環(huán)境分析上的空白。秉承強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的觀念，通過(guò)SuperMap 中的Export 插件和Object＋C 組件將BIM 和GIS 各自的優(yōu)勢(shì)結(jié)合到一起，應(yīng)用到水利工程，將在設(shè)計(jì)勘察、節(jié)約成本、工程效率、后期維護(hù)管理等方面都有很好的表現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

BIM 和GIS 都不能完全促進(jìn)水利行業(yè)的管理和決策，而兩者的融合可以使水工建筑物與外部環(huán)境的一體化得以實(shí)現(xiàn)，這將有利于促進(jìn)水利行業(yè)的智能化發(fā)展。BIM 和GIS 的融合及其應(yīng)用是未來(lái)需要不斷研究的課題，尤其是在水利的可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域。同時(shí)，越來(lái)越多的研究表明，BIM 和GIS 融合應(yīng)用在水利行業(yè)中，可以最大化的發(fā)揮其效益和價(jià)值，具有廣闊的前景。本文研究分析了傳統(tǒng)的三維可視化建模軟件只能對(duì)模型進(jìn)行可視化展示，而沒(méi)有工程屬性，BIM 模型則含有豐富的數(shù)據(jù)信息，故將BIM 技術(shù)和GIS 技術(shù)結(jié)合使用在水利工程運(yùn)行管理中有著重要的意義，“BIM＋GIS”的整合應(yīng)用價(jià)值總結(jié)如下：（1）BIM＋GIS 有助于提高水利工程運(yùn)行管理中的工作效率。（2）BIM＋GIS有助于大規(guī)模的水利設(shè)施的規(guī)范化管理。（3）BIM＋GIS 有助于將兩者的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮并應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中。GIS 發(fā)展已經(jīng)有很多年的歷史，BIM 也已經(jīng)發(fā)展了十幾年，但BIM 和GIS 的融合技術(shù)仍然處于探索階段，所以還有很多未知的難題需要我們?nèi)ソ鉀Q。目前關(guān)于BIM＋GIS 技術(shù)在水利工程運(yùn)行管理中的應(yīng)用案例還不多，相關(guān)的理論研究還不夠成熟，本文所提出的研究思路和理論方法還需要進(jìn)一步論證，同時(shí)對(duì)其他項(xiàng)目中的BIM＋GIS 應(yīng)用也提供了思路。