曹聰潔，施 冬＊

（1.長江大學(xué)，湖北 武漢 430100）

國內(nèi)近幾年提出的CIM指的是城市信息模型，是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，它是由GIS數(shù)據(jù)+BIM數(shù)據(jù)構(gòu)成的。GIS為當(dāng)今城市的建設(shè)和管理提供了基礎(chǔ)框架，BIM為城市建設(shè)管理提供單棟建筑的精確信息模型[7]。隨著GIS應(yīng)用的不斷深入，三維GIS與建筑信息模型(BIM)和建筑工程的無縫集成將帶來革命性的變化，并極大地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的健康發(fā)展[1-8]。

1 技術(shù)支持

1.1 BIM技術(shù)

BIM又稱建筑信息模型，是隨著信息技術(shù)在建筑行業(yè)中應(yīng)用的深入和發(fā)展而出現(xiàn)的。是一種將數(shù)字化的三維建筑模型作為核心應(yīng)用于建筑工程的設(shè)計(jì)、施工等過程中的工作方法[3]。這種技術(shù)提供了集成管理環(huán)境，可以使工程在整個過程中減少風(fēng)險(xiǎn)、提高效率。BIM相關(guān)的軟件有許多，BIM平臺及其主要用途如表1所示。

表1 BIM平臺及用途列表

本文主要使用Auto Desk Revit軟件進(jìn)行制作[9]，Revit軟件具有強(qiáng)大的聯(lián)動功能，并且在實(shí)際工程中，設(shè)計(jì)人員可以在族庫中選取項(xiàng)目所需的族并將其載入到工程中，可以根據(jù)圖1對所有類似模型進(jìn)行創(chuàng)建。

圖1 BIM公寓制作流程圖

1.2 場景模型構(gòu)建技術(shù)

本文周邊場景建模選擇使用3Ds Max軟件進(jìn)行建模[10-12]。在使用該軟件進(jìn)行場景建模時(shí)[13]，可以更改模型使其為真實(shí)物體的尺寸并用貼圖賦予模型真實(shí)的質(zhì)感，材質(zhì)球可以幫助我們用更簡化的方法和更高的效率來獲取所需要的真實(shí)效果，模擬真實(shí)環(huán)境[14]。要注意實(shí)景拍攝的圖片需要先使用Photoshop軟件進(jìn)行處理，在用軟件處理貼圖時(shí)應(yīng)注意貼圖的像素，設(shè)置為2的冪次方。

1.3 模型整合技術(shù)

為了實(shí)現(xiàn)BIM與GIS的無縫銜接，很多學(xué)者在不同方面都有所研究，在集成方法的研究方面已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。例如，ArcGIS軟件提供Bentley等BIM軟件數(shù)據(jù)導(dǎo)出插件，可以導(dǎo)入BIM格式的數(shù)據(jù)；Super Map軟件在已有的基礎(chǔ)上集成了相關(guān)算法，對于BIM數(shù)據(jù)格式，如IFC、FBX、OBJ、OSGB等格式予以支持，真正實(shí)現(xiàn)了向三維GIS表面模型中加載BIM實(shí)體模型[15]。本文選擇使用Super Map軟件，它提供了較好的組件集成功能。

Revit軟件制作出的BIM模型數(shù)據(jù)為.rvt格式，3Ds Max軟件中構(gòu)建的三維模型為.max格式文件，兩者都需要通過安裝插件將模型導(dǎo)出，把官網(wǎng)下載的插件安裝在兩款軟件中，并設(shè)置好插入點(diǎn)經(jīng)緯度及渲染格式后導(dǎo)入數(shù)據(jù)源中。

2 數(shù)據(jù)來源與處理

2.1 BIM數(shù)據(jù)來源

本文以鄭州師范學(xué)院靜馨公寓為研究對象，在鄭州師范學(xué)院基建處獲取到的CAD數(shù)據(jù)有：學(xué)生宿舍封面、說明和學(xué)生宿舍平面圖。制作模型前，可以對CAD圖進(jìn)行研究以獲取需要的數(shù)據(jù)。在制作模型時(shí)，將CAD圖紙導(dǎo)入Revit軟件中，使用圖紙也可以更準(zhǔn)確的了解模型構(gòu)造，它在整個模型制作過程中都起著重要的參考作用，是模型制作不可或缺的一部分。

2.2 周邊場景數(shù)據(jù)來源

使用手機(jī)、相機(jī)等數(shù)碼設(shè)備，對建模實(shí)體進(jìn)行拍攝以獲得最直觀的感受，這樣在制作模型時(shí)可以不受地域影響，隨時(shí)可以看到公寓實(shí)體，提高建模的真實(shí)性。模型成組后可以根據(jù)遙感影像圖（圖2）進(jìn)行調(diào)整放置，將遙感影像圖調(diào)整成真實(shí)尺寸后導(dǎo)入3Ds Max軟件中，參照影像圖可以確定模型的真實(shí)位置，模型導(dǎo)入Super Map軟件中也是模型的真實(shí)地理坐標(biāo)。

圖2 鄭州師范學(xué)院遙感影像圖

3 模型集成應(yīng)用

以鄭州師范學(xué)院靜馨公寓為例，利用上述技術(shù)和數(shù)據(jù)，根據(jù)圖3所示流程進(jìn)行模型集成應(yīng)用。

圖3 模型制作與應(yīng)用流程圖

3.1 BIM模型構(gòu)建

使用Revit軟件進(jìn)行建模時(shí)，標(biāo)高與軸網(wǎng)主要用來對物體進(jìn)行定位以及標(biāo)識信息。在Revit軟中繪制標(biāo)高時(shí)，建議畫圖只按單方向繪制軸號，缺失的軸號后面重新計(jì)算繪制，減少任務(wù)量并提高繪圖效率[10]。Revit軟件的使用不僅節(jié)約了建筑專業(yè)30%以上的設(shè)計(jì)與出圖時(shí)間，還大大降低了建筑結(jié)構(gòu)間的配合難度[16]，設(shè)施修改后整體模型如圖4所示。

圖4 靜馨公寓示意圖

3.2 場景模型構(gòu)建

本文利用基礎(chǔ)模型與修改器配合使用來建造場景模型，在所有單體模型創(chuàng)建完成后，要根據(jù)公寓真實(shí)場景進(jìn)行模型位置的調(diào)整（圖5）。

圖5 部分模型示意圖

3.3 集成應(yīng)用

在Super Map軟件中添加完場景模型后，在工作空間內(nèi)打開BIM模型所在數(shù)據(jù)源，將BIM模型添加到上述球面場景中，調(diào)整兩者經(jīng)緯度對模型進(jìn)行整合（圖6）。

圖6 軟件中模型集成效果圖

3.3.1 模型管理

軟件中每個圖層可以單獨(dú)操作，使用該軟件可以顯示導(dǎo)入的BIM模型的部件的相關(guān)屬性，輕松查詢宿舍中各部件的詳細(xì)信息。

3.3.2 三維空間分析

在GIS平臺中，經(jīng)常對模型進(jìn)行通視分析，用于判斷三維場景中兩點(diǎn)之間的通視情況。使用軟件對靜馨公寓值班室窗口至停車棚、大門、乒乓球臺處分別進(jìn)行通視分析（圖7），可以用來確定攝像頭的安放位置。

圖7 靜馨公寓通視分析圖

4 結(jié)語

隨著三維GIS與BIM的集成技術(shù)的日益成熟，三維實(shí)體的應(yīng)用也越來越廣泛。本文運(yùn)用三款軟件，通過GIS平臺，將BIM建筑信息模型數(shù)據(jù)融合到三維場景中，完成了使用Revit軟件進(jìn)行公寓主體的BIM模型建造，使用3Ds Max軟件建造公寓周邊場景模型，介紹了軟件的一些使用技巧和方法；通過Super Map idesktop 10i GIS平臺對2種模型集成，從而進(jìn)行校園公寓建筑信息模型的展示應(yīng)用。