刘济，李文俊，姚旭婷，苏 杰，马玉超

（1.北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045；2.北京市规划和自然资源委员会，北京 101160；3.北京城市副中心投资建设集团有限公司，北京 101117；4.广联达科技股份有限公司，北京 100193）

0 引 言

为响应“数字中国、智慧社会”的国家战略部署，紧跟未来技术发展趋势，推动行业数字化转型，北京、雄安、南京、厦门、广州等多个地区被列为运用BIM系统和CIM平台建设试点城市，从政策、技术等多个方面开展三维BIM报建审查平台的研究。

北京市作为首批试点城市之一，在多规合一业务协同系统和三维城市规划建设管理审批决策平台的基础上，深入开展面向工程建设项目规划报建审查的BIM关键技术研究，探索基于BIM的规划报建审查软件原型研发和示范应用，逐步推广基于BIM的工程建设项目规划报建审查的应用。这对深化建设项目审批制度改革、提高城市运行效率具有重要意义。为此，本文旨在探索基于多种类数据的新型三维电子报建审查系统实现方式。

1 三维电子报建审查系统的优势

二维电子报建审查是基于平面CAD图纸，平面几何信息丰富，但立体信息和属性信息缺乏，部分指标只能通过人工辅助或者完全人工审查的方式完成，智能化程度较低。在传统二维电子报批模式下，报审前期需要人工进行电子报建数据制作，并且可审查的指标数量有限，需要耗费大量的人力、财力和物力；在审批阶段，需要人工核对报建数据和规划控制指标，技术审查时间较长，且对于体量较大、复杂程度高的建筑技术审查难度更大，所需时间更长。此外，二维报建的数据仅能服务于二维的报建工作，不能形成格式统一并能动态管理的数据库，无法实现数据的沿用性。

相比二维电子报建审查，三维电子报建审查是基于BIM模型的三维报审过程，采用BIM+GIS（地理信息系统）技术架构，具有模型可视化、审批智能化、数据可复用、审批效率高等优点，同时便于项目的全生命周期管控，为实现数字孪生城市奠定了基础。

（1）模型可视化

开发建筑工程设计方案BIM审查软件，能够利用完全真实的尺寸和形状在计算机屏幕上展现建筑项目的形态、特征、颜色、材质等信息，实现二维图纸无法实现的空间分析、算量等功能，全方位服务于行政审批。

（2）审批智能化

基于BIM+GIS的规划报审平台可提供除传统的交互方式（如键盘、鼠标、触控设备、麦克风等）之外的，更真实、更人性化的交互方式，如基于语音、触控、眼动、手势和体感的VR/MR交互方式。

报建平台具备在线测量功能，可进行距离-空间测量、距离-贴地测量、面积测量、角度测量、高度-高度差测量、高度-三角测量、楼-楼间平面距离测量。通过在线实现各建筑物之间的空间关系测量，为规划报审审批提供真实场景和判定工具；不用再查找项目周边建筑档案资料，为项目建设规划、土体利用情况、环境影响等决策分析提供帮助，提高了规划报审的审批效率。

（3）数据可复用

信息模型上传平台后，模型信息将直接展示在平台界面，无须对信息进行再处理，只须对模型构件信息进行提取操作即可，平台可自动归类报建所需信息。此外，三维报建数据通过数据格式转化可以形成格式统一并能动态管理的数据库，服务于建筑工程项目的全生命周期。

（4）平台可拓展性强

基于互联网技术实现的BIM+GIS报建平台，不依赖国外软件进行软件功能的二次开发，预留多种拓展接口，为规划报建多平台数据共享和数据管理提供方便，同样平台更新升级的难度降低。

2 三维电子报建审查系统的数据关系

2.1 系统的底层信息与审查依据

三维电子报建审查过程中需要接收多种数据。其中，城市基础地理信息主要包括测量控制点、水系、居民地、设施、交通、管线、境界、地形地貌、植被与土质、正射影像图、数字高程模型、实景三维模型及土地利用等现状要素数据。应用GIS技术将城市基础地理信息汇集起来，作为三维电子报建审查系统的数字基底。同时，应用GIS技术对规划数据进行表达，可以快速地获取用地边界和规划审批指标等信息，使城市规划数据更具准确性，给三维电子报建审查以强大支持，为三维电子报建审查系统提供审查依据。

2.2 系统审查的数据内容

系统主要对建设单位提供的BIM中的关键要素进行审查。然而，目前建设工程领域BIM设计软件众多，每个单位的BIM技术解决方案不同，选取的BIM设计软件也不同。市场主流的Autodesk、Bentley、Catia三大平台，数据格式不同，而政府也不能指定建设单位采用某种平台软件，因此三维电子报建审查系统需要具备读取、收录各类BIM格式数据的能力。

3 三维报建审查系统中多源异构BIM数据融合实现方式

为解决建设流程中多维度和多领域信息集合、多种文件格式互通问题，提出了以政府管控目标为界限、以政府管控指标为范围的公开格式的思路，对BDB公开数据框架体系进行设计，打破各专业、各软件交汇障碍，确保数据安全。

3.1 BDB公开数据格式体系框架

BDB公开数据格式将以结构化（使用文件数据库SQLite）和非结构化数据结合的方式对模型数据进行表述，其中将包含建筑、市政、电力、燃气、热力、通信、环卫、水利、园林、湿地、林地、轨道交通各专业的几何数据、属性信息、关联关系、系统拓扑等，最终应用于各类平台之中。具体BDB体系框架如图1所示。

图1 BDB公开数据格式体系框架

3.2 BDB数据概念结构设计

BDB数据概念结构在设计时分为两步完成：第一步是根据调研成果进行数据抽象，设计局部概念模型；第二步是将局部概念模型综合成全局概念模型。

3.2.1 数据抽象和设计局部概念结构

在BDB公开数据格式中，不同专业的信息需求是构造全局概念结构的基础。因此，先从专业分项的内容需求出发，对数据存储、使用方法相似的专业建立一个相应的局部概念结构，在局部概念结构建立时再对需求分析的结果进行进一步的细化、补充和修改。例如各类点状工程中（民用建筑、工业建筑、市政建筑）的建筑单体文件在BDB公开数据格式中的使用和存储方法类似，可以建立相应的局部概念结构，并根据不同点状工程的需求分析，对点状工程整体的局部概念结构进行细化、补充和修改。

3.2.2 将局部概念模型综合成全局概念结构

综合BDB公开数据格式各局部概念设计结构，可以得到反映北京地区各工程建设管控阶段需求的全局概念结构。在综合过程中，着重处理各局部结构对各种对象定义的不一致问题，包括同名异义、异名同义和同一事物在不同专业局部概念设计结构中被抽象为不同类型的对象（例如道路在点状工程中被定义为属性，在线性工程中被定义为几何构件）等问题；且在综合过程中同时解决了各专业的局部概念结构合并产生的数据冗余问题，做到轻量化数据表达。

（1）各专业局部概念结构

在对BDB公开数据格式局部概念模型进行设计时，采用的是实体联系方法（E-R方法），建立E-R模型，用E-R图表示概念结构，得到数据库的局部概念结构。BDB公开数据格式研究优先开展了建筑和市政专业的局部概念设计。

（2）全局概念设计结构

在完成BDB公开数据格式局部概念模型设计后，对点状工程-建筑专业、线性工程-市政道路、线性工程-市政管道的局部概念设计E-R图进行整理，最后形成汇聚点状工程-建筑专业、线性工程-市政道路、线性工程-市政管道这三个子系统的全局概念设计结构，其中各子系统中各类二维和三维数据均以几何形式在BDB中储存和关联，并对应相应材质与纹理，如图2所示。

图2 全局概念设计结构

3.3 BDB数据格式优势

与常见的IFC、COBie等数据格式相比，BDB数据不仅适用于建筑专业，也适用于非建筑专业。BDB数据对于多源异构数据的可扩展性相较于IFC、COBie等数据格式更简单、便捷，是一种公开的通用数据格式标准。

将各类多源异构数据转化为BDB格式，实现了将CAD、Revit、Catia、Bentley等各类工程建设项目常用的二维/三维设计软件中包含的用于建设管控的数据进行无损转化。BDB兼容并承载多种数据格式，将各工程建设行业的数字化成果文件汇聚为BDB数据格式，便于各行业生成的成果进入三维电子报建审查系统。

BDB格式作为公开的数据交换格式，可以将根据标准要求制作的不同版本、不同软件的二维/三维数据进行集中转化，使报审数据可以彻底摆脱第三方软件厂商对审查工具的束缚。作为贯穿整个建设周期过程的中间数据格式，能够为此类三维工程建设项目审批平台提供有效的数据支撑。

将BIM模型转化为通用的BDB数据格式，在三维电子报建审查系统中进行流转，既保证了数据的准确性、可靠性，又保障了系统的安全性，以轻量化的模型展示，保障三维电子报建审查系统的运行性能。

4 结 语

三维电子报建审查系统具有模型可视化、审批智能化、数据可复用、平台可拓展性强等优势。城市基础地理信息数据和城市规划数据为三维电子报建审查系统提供数字基底和审查依据。针对BIM软件种类众多、格式不统一、数据管理困难等问题，提出建立BDB公开数据格式标准，将多源异构BIM数据转化为统一的BDB格式，在三维电子报建审查系统中进行流转审查，保证了数据的准确性、可靠性、安全性。