如何看待BIM与GIS的整合

Posted 2020-12-15

BIM与GIS的跨界整合，使微观领域的BIM信息内容与宏观领域的GIS信息内容完成互换和互操作，提高了BIM运用深度，将BIM的运用从单体拓宽到建筑群乃至城市级，为GIS行业发展提供了新的突破口，另外也提供了一些新的挑战。应对挑战，GIS基本服务平台要具有什么工作能力？文中将分析BIM+GIS运用过程中碰到的难题及其解决方式 。

在GIS平台中载入高架桥的BIM数据（左），并累加在影像数据上（右）
挑战一：将BIM数据连接到GIS平台
世界各国BIM三维建模软件类型各种，不同的软件有不同的储存方法。这种数据文件格式相互差异，且相对性较为封闭没有公布文档构造，给BIM数据连接到GIS平台提供了最直接的挑战。
BIM数据取决于BIM系统软件，例如Revit的rvt文档自身不是带材质贴图的，是存在于Revit安装文件的材质库中，要载入Revit数据的详细信息内容，包含特性、材料、几何图形等，不可或缺Revit系统软件自身。完成载入BIM数据现阶段最务实的方式 便是依托于BIM到GIS数据格式转换工具或软件，也就是依托于BIM软件库的原生态支撑，将BIM数据变换到GIS数据库。
ZTMAP依次带来了几款BIM流行制图软件的变换软件和专用工具，如Autodesk主打产品的Revit、AutoCAD及其Civil3D软件，及其Bentley的MicroStationCONNECTEdition、达索的CATIA系统软件，将数据的端点和特性信息内容一次性导出来，而且分类或图层展开归类。导出数据不但保存了BIM数据实例化的特性，还转化成了多关键点层级(LevelsofDetail)，提高数据在三维GIS平台中载入和访问的特性。ZTMAP也为一些制造行业的规范文件格式-IFC带来了相匹配的转换软件。
挑战二：完成BIM模型轻量
BIM三维建模软件重视的是单一体工程建筑，但GIS必须管理一个地区或整个大城市的BIM数据，而且GIS终端设备可能是配备不太高的PC，乃至是Pad或手机上，因而GIS应对的数据量挑战更大。因此大家不但要处理数据格式转化，更要展开适度的数据轻量和提升，ZTMAP对外开放带来的软件早已嵌入了智能化轻量的工作能力。
完成BIM轻量必须下列重要技术：
原生态LOD（LevelofDetail）技术。BIM系统软件中的三维目标是参数化的，例如圆柱，用圆心点、半径、高度来叙述，但导进GIS系统软件要三角化为三角网，在三角化时，运用此技术可转化成好几个不同细节层级的模型，将要BIM模型分析出不同的显示信息精密度和显示信息等级。

不同细节层级（左为LOD-0，右为LOD-2）的通风风管模型
实例化技术，即对BIM模型中存有的很多共用目标只储存一份。如在修建环节，会存有很多的小螺丝钉目标，他们的端点和材料等全是一样的，仅仅部位差异，依托于储存一个小螺丝钉和好几个部位的方法完成重复使用模型。在显卡也适用那样的实例化3D渲染，进而提高3D渲染效率。
挑战三：在GIS平台表达BIM模型
目标模型是一类GIS空间数据模型，用于叙述离开空间的因素，包含二/三维点、线、面及其三维体目标模型。在其中，三维体目标是依托于拓扑结构闭合、高精度的三角网来表达的。三维体目标模型能够表达实际目标，如工程建筑、公路桥梁等。
GIS要从室外迈向室内，室内数据必须BIM来获得。要完成BIM模型适用查询、统计分析及剖析等作用，最先需要处理怎样在GIS平台表达BIM模型的难点。与3dsMax模型对比，BIM模型并不是一张皮的表层模型，它是体目标，具有健全的拓扑结构一致性及创伤性，因而可以用三维体目标模型来表述那样的工程建筑。
BIM模型展开三角化后，统一到三维体目标模型，能够做三维空间关联分辨（包括、交点、相离）、三维空间运算（交、并、差），还适用测算面积和容积，适用各种三维空间剖析如控高剖析、搭建三维缓冲区等，为灵活定制城市规划设计标准带来技术支撑。

城市规划设计-控高剖析
挑战四：BIM单体之间连接互联网表达
互联网模型是另一类GIS空间数据模型，包含二维互联网数据模型及其三维互联网数据模型。三维互联网模型数据能够表达路面、地下综合管廊、管道等数据中间的拓扑结构联接关联。BIM的运用目标通常是单体建筑，但怎样完成如地下管道、铁路线、隧道施工、海港等规模性地区性目标的管理方法，则必须集成化GIS来完成，用三维互联网模型数据来表达BIM单个中间的连接互联网，例如路面数据，能够获取出带拓扑结构联接关联的三维点、线目标，随后搭建三维互联网数据模型。
那样就可以将BIM模型运用于各种各样繁杂的具体工程项目行业中，比如爆裂网络分析，若某一处市政工程水系/热力管网/天燃气管道的地下管道发生了崩裂，我们可以依托于三维互联网数据模型的拓扑关系了解关掉什么闸阀，什么管道遭受了危害，进而立即、迅速的解决困难。

三维设备网络分析-爆裂剖析
挑战五：三维数据坐标转换
BIM一般 选用单独的坐标系统，如地区坐标系，GIS数据来源于诸多，收集方法差异，所选用的坐标系也存有一定的差异。BIM与GIS集成化运用遭遇着不同平面坐标差异，没法配对的难题。GIS最基础的工作能力便是坐标转换，点线面的坐标转换早已十分完善，但变换工作能力是不是能运用到三维模型数据中，对GIS平台也是一个挑战。
ZTMAP已完成适用三维模型的逐顶点坐标变换工作能力，适用BIM模型和GIS数据在平面坐标系和地理坐标系中间的变换，完成在地球折射率危害下的BIM模型和GIS数据精准配对，防止3D渲染时的缝隙和系统漏洞等难题，考虑诸多制造行业，如公路桥梁、路面、水利工程水坝等，在基本建设、经营、管理方法全过程中对数据的精密度要求。

地区平面坐标下的BIM模型变换到地理坐标系下，再累加到天地图上的显示效果
挑战六：BIM与多源数据整合配对
GIS有一个很重要的特点，便是集成化了大量多源数据，例如地貌影象、倾斜摄影模型、激光点云、细致模型、河面、地下管道及其场数据等。怎样完成BIM与多源数据整合配对，进而提升数据的运用使用价值，它是对BIM+GIS运用的又一挑战。
要展开整合配对，最先必须展开坐标转换和数据配准，将BIM模型与倾斜摄影模型、地貌等多源数据统一到一个平面坐标，完成各种各样信息内容两端对齐；随后再对数据展开实际操作和解决，展开例如包镶铺平剪裁等实际操作，完成数据平滑对接、纹路拼接自然。

BIM模型与多源数据整合
挑战七：三维空间数据规范欠缺
三维空间数据的高效发布、数据共享资源和数据规范是三维GIS运用网络热点之一。BIM+GIS得到了愈来愈普遍的运用，但欠缺统一的三维空间数据规范和标准，三维空间数据的互操作和对外开放共享资源变成难题，这在一定水平上牵制了BIM+GIS更为深层次的运用。
现阶段，世界各国早已发布了诸多数据规范和文件格式，如S3M、I3S、3DTiles等。这种规范与文件格式的发布，促进了三维数据规范化和三维数据的对外开放共享资源。
ZTMAPGIS发布的S3M（Spatial3DModel）规范，适用网络空间和线下自然环境下大量多源三维空间数据的数据传送、互换、高性能数据可视化，完成了在B/S下公布和共享资源大量BIM与GIS数据，也完成了大量BIM与GIS数据在桌面端、电脑浏览器端、移动端有关运用。
挑战八：多终端支持BIM+GIS运用
IT技术的飞快蓬勃发展，深刻而长久地危害了BIM与GIS 2个行业。在其中，VR/AR及其WebGL等IT新技术，为BIM+GIS运用引入了强悍的驱动力。以便完成这种IT新技术与BIM、GIS的集成化运用，需要多终端设备适用BIM+GIS运用。
ZTMAPGIS根据html5WebGL技术，发布了轻量级三维客户端，那样不必安装程序、不必安裝软件、不必下载数据，就可以在电脑浏览器上高效率访问三维服务项目，并根据开源系统的S3M标准支持好用的三维空间查询、量算以及空间剖析等作用。ZTMAP将AR与BIM、GIS融合，在GIS手机端服务平台上把智能化的BIM推广到一切情景中。如在施工现场，将方案设计与具体施工工地展开核对，能够及时处理难题并展开调整 。
结语
软硬件整体实力的持续提高，及其智能化社会发展的基本建设要求，为BIM和GIS技术的跨界结合造就了机会。BIM+GIS的运用使用价值前途无量，需要大家逐步推进探索与发掘。