程才 于金平 于杭琳 白银

摘  要：传统意义上的BIM技术，仅停留在完成建设工程项目的建筑信息模型。但文章认为真正意义上的BIM技术应是建立在GIS技术的数据分析、数据处理与项目可行性研究等的基础上，使用BIM+GIS技术融合地理信息与建筑信息在多维度层面上对建设工程项目进行全生命周期管理。

关键词：BIM;GIS;融合;应用价值

中图分类号：TU17 文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）24-0041-03

Abstract： In the traditional sense， the BIM technology only stays in the building information model of the construction project. However， this paper thinks that the real BIM technology should be based on the data analysis and data processing of GIS technology and the study of project feasibility. Thus， the BIM+GIS technology is used to integrate geographic information and building information， so as to manage the whole life cycle of construction projects on multi-dimensional levels.

Keywords： BIM; GIS; integration; application value

前言

BIM与GIS技术本身隶属于两个不同的学科，GIS技术在宏观层面上提供地理空间信息，BIM技术在微观层面上提供建筑信息数据。两者的融合，并不属于一场意外，而是属于互相之间的取长补短、互惠互利。

BIM与GIS技术的融合适用于建筑物的选址、施工管理、建筑设计、结构设计、交通规划、能源设计等方向。其广泛的应用价值打通了建筑工程项目的全生命周期，同时GIS技术优化BIM技术的信息管理层级，融合真实的地理信息，设计建造集安全+美观+信息+管理于一体的多维度空间模型。

1 GIS、BIM简介

1.1 GIS技术

GIS技术属于一门综合类学科，综合了计算机科学、地图学等，并依托数据库管理系统与计算机辅助设计逐渐发展兴盛起来的。简单的说GIS技术就是通过三维空间数据的获取以实现对所识取数据的分析和处理。三维空间数据的获取方式如图1。

其技术特征主要包括：大数据分析、数据城市、智慧城市、交通规划。

但是，传统的GIS技术更加侧重于对建筑物的外部转态以及外界环境的处理，缺乏对建筑物内部数据的描述。导致模型的整体精细度不高，这时就需要BIM技术发挥作用。

1.2 BIM技术

BIM（建筑信息模型），它以三维数字作为基础，三维几何模型作为载体，集成项目建造过程中的全部信息文件和材料属性。其附着在模型上集中管理，为参建各方提供一个信息交流与共享的平台，加快了项目的整体效率和管理水平。BIM保持信息更新和在一个集成的数字环境中访问模型，来帮助工程师、建造师和业主摆脱有关项目整体的束缚。以便于能够更快的做出明确有据的决策。

BIM的设计应用主要是强调建筑全生命数字化模型的过程，它是完整的项目全生命周期的设计，并且是将合作范畴从单一的设计阶段扩展到建筑的建造、运营和管理阶段。其研究内容涉及范围广泛，包括建筑设计、建筑结构、施工、管理、造价预算、机电设备等。也包括与建筑行业有关的应用，如室内装饰、桥梁工程、铁路工程、地铁工程等。

承接上文GIS技术缺乏建筑内部信息的弱点，BIM（建筑信息模型）可帮助GIS弥补这点缺陷。从目前BIM与GIS的发展来看，二者之间的界限越来越不明显。因此BIM+GIS的融合与应用显得尤为重要。

2 BIM+GIS融合机理

2.1 BIM+GIS融合

BIM+GIS技术的融合应用，主要通过数据融合、模型融合、应用融合、系统融合等层面来实现的。我们可以通过BIM模型融合GIS、GIS模型中融合BIM等方法来实现两者的深度融合，以拓宽两者的研究价值和应用价值。

随着BIM技术与GIS技术的发展，两者的融合所能产生的应用价值，越来越受人们的关注。但是两者之间的差异如从技术层面分析BIM通常采用IFC国际标注，而GIS采用GML标准，使得BIM与GIS的精确融合成为发展难点。

2.2 融合关键点

2.2.1 数据转换

由于不同的BIM软件都有各自的数据储存格式，如Revit的RVT格式与鲁班BIM的LBIM格式，缺乏强硬性标准的限制。且传统BIM软件生成的模型格式必须要依赖于源BIM软件自身才能读取项目的数据、信息等。因此数据转换给BIM与GIS的融合带来了最直接的挑战。要实现BIM与GIS的融合必须出现一种数据转换软件，能在BIM原生数据库的基础上，将BIM数据转换为GIS数据。

2.2.2 BIM轻量化

由于GIS技術侧重于管理大范围区域数据，而BIM技术倾向于建筑物本身的建筑信息。如果直接将所需要区域的所有BIM数据导入到GIS数据中，将极大增加GIS终端设备的负荷。因此BIM数据轻量化在整个融合过程中尤为重要。目前市面上出现许多BIM轻量化软件或中间件，如EveryBIM、品茗CCBIM、Super Map等，都能为其提供解决方案。

2.2.3 BIM模型的集成

GIS数据是一个大规模的区域数据，而BIM数据是单个项目的建筑信息。要实现两者精确融合，必须解决单体BIM数据之间的集成，如：单体项目之间的管廊连接、道路连接等区域数据管理问题。这个问题的解决需要在GIS环境下进行操作。首先提取出明确的单体项目之间的三维网络数据，以此为基础，提取出带拓扑连接关系的三维点、线对象，即可建立区域三维模型。

2.2.4 BIM与GIS的数据匹配

这个层面上，需要解决准确定位BIM数据位置的问题。上文介绍了许多GIS三维空间数据的获取方法，这给两者的数据融合带来了困扰，如有的GIS模型是通过遥感技术建模而有的是通过贴图进行建模。要解决这个问题，必须要将数据统一到相同的坐标系当中，再通过布尔运算等方法对数据进行处理，找出准确的定位坐标。

2.2.5 规范缺乏

三维空间数据的发展带动了BIM与GIS技术的融合。但是目前仍然缺乏相关的规范来确定统一的标准。这给两者融合后的发展与应用带来了极大的困扰，让数据的共享性、操作性等成为发展中的难题。目前已经存在许多三维空间数据格式，相对来说提升了数据的操作性，但是标准的确立仍然势在必行。

2.3 Super Map

Super Map作为亚洲最大的GIS软件厂商为BIM+GIS的融合提供了系统的解决方案。在数据转换层面，Super Map提供了转换插件，方便使用者实现BIM与GIS数据的快速转换。且转换生成的GIS数据保留了原始BIM数据的全部信息，增强了GIS环境下项目数据的可观测性、操作性，实现了BIM数据在GIS环境下的分析与运算能力。

所谓分析与运算能力包括：三维空间数据查询、精确匹配、截面获取、布尔运算。

Super Map团队经过研发制定了三维空间数据规范：Spatial 3D Model（S3M）。上文提到规范标准对BIM+GIS的推广应用起着至关重要的作用。因此，此规范的出现解决了BIM导入数据在GIS环境下的操作性、融合、储存等难题，加速了BIM+GIS技术的应用推广。

最后Super Map团队研发SuperMap Online这款轻量级软件，其最大的特点在于即用即存。其轻量化了GIS数据，通过云应用的方式达到浏览、编辑、查询、分析等功能，为使用者带来了便利。

3 BIM+GIS融合机理应用领域研究

3.1 室内导航

室内导航属于BIM+GIS应用最突出的特征之一。传统的导航是依赖于GIS技术进行的，但是其最大的缺点是仅限于室外。GIS与BIM技术的融合，能弥补GIS技术的室内盲区，将GIS技术的导航应用拓展到室内。

3.2 市政领域

三维城市的建立如果单单依赖于GIS技术，无论是通过摄影或雷达扫描都需要后期人员做大量工作建立所谓的“空壳”。这里所谓的“空壳”即是缺乏建筑信息，无法查询和分析室内建筑环境。而与BIM技术的融合，首先通过BIM技术建立三维数据模型，再与GIS技术融合共享，实现建立城市建筑与周围环境的三维模型。提升了模型的精确性、可查询性等。

再者，通过BIM+GIS能实现对市政管廊与建筑信息的三维建立，并可以模拟如冬季供暖时的热传导路线，检查其对周围管线的影响，避免意外情况的发生。

对于市政维护，通过BIM技术对市政模型的建立与GIS技术的监控数据的连接。能及时观测市政工程中各项目的工作状态和信息，并将其及时反馈到BIM模型中去，及时更新市政项目的工作信息。

3.3 交通领域

交通管理需要首先通过BIM技术建立城市的三维数据模型，在此基础上融合GIS技术的监控功能，将道路信息、拥堵情况、道路事故等及时反馈。以便于城市管理者及时分析如公共交通工具调度、道路疏导等问题。

两者结合也能及时、准确的定位事故发生地点，并通过大数据分析得出准确、及时的事故处理方案。有助于救援人员、救援装置及时抵达事故发生地点。

3.4 基础设施建立

从应用层次分析，BIM技术往往运用在单个建筑项目中，而GIS技术更加侧重于宏观层次上的应用。GIS技术与BIM技术的融合，使BIM技术的应用范围提升至如公路、隧道、铁路等基础设施的建立中。提升了长线工程和大规模区域性工程大管理能力。

4 结束语

随着BIM技术日益兴盛，其逐渐走入人们生活。BIM软件自身具有直观、透明、可视化的特点。但在日趋进步与繁荣的今天，这些特点是不够的，因此BIM+GIS的融合与应用成为重要一环。本文浅谈BIM自身特点与GIS应用独特的方面，深度融合实际生产生活及应用，在不同领域（室内导航、市政模拟、市政维护、交通管理、事故定位及基础设施建立）迸发出不同反响，相信由BIM技术与GIS技术的融合摩擦出的火花会带来建筑业迈向新的高度。

参考文献：

[1]温丹祺，朱邦仁，满卫东.基于GIS+BIM的房屋出售管理系统[J].华北理工大学学报（自然科学版），2020，42（01）：85-92.

[2]邹宇.浅析“GIS+BIM”技术在智慧校园中的应用[J].智能城市，2019，5（19）：9-10.

[3]高翔.施工管理BIM+GIS技术应用研究[J].建筑技术开发，2019，46（10）：79-80.

[4]赵杏英，陈沉，杨礼国.BIM与GIS数据融合关键技术研究[J].大坝与安全，2019（02）：7-10.

[5]刘茂华，王岩，孙秀波，等.BIM與3DGIS结合实现室内、外三维一体化方法研究[J].科技通报，2017，33（07）：171-173+192.

[6]朱庆.三维GIS及其在智慧城市中的应用[J].地球信息科学学报，2014，16（02）：151-157.

[7]杨俊杰.BIM技术在三维数字城市建设中的应用[J].科技经济市场，2014（03）：11-12.