基于BIM+GIS的建筑工程規(guī)劃管理研究

趙典剛 劉宏斌 周東明 景 園 張彥歡

（1 青島理工大學(xué)， 山東 青島 266033）

0 引言

當(dāng)前，BIM (Building Information Modeling，建筑信息模型)技術(shù)已成為國內(nèi)工程建設(shè)領(lǐng)域研究應(yīng)用的熱點，其應(yīng)用價值已經(jīng)得到政府的高度關(guān)注和行業(yè)的普遍認(rèn)可[1]。GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）技術(shù)同樣是近年來逐漸成熟起來的一門空間信息分析技術(shù)，由最初在資源與環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域中的成熟應(yīng)用逐漸向建筑領(lǐng)域滲透，并逐步展現(xiàn)出了其在建筑工程領(lǐng)域中的價值。BIM+GIS的集成也越來越成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。

1 BIM+GIS與建筑工程規(guī)劃管理

1.1 BIM與GIS

BIM是一個完備的信息模型，主要針對于微觀單體建筑的應(yīng)用，能夠?qū)⒔ㄖこ添椖康母黜椣嚓P(guān)信息數(shù)據(jù)集成在一個模型中[2]，這樣的工程信息模型可快速實現(xiàn)創(chuàng)建、拆分、整合等行為，并且可以支持多種維度下對模型和信息加以查看、分享、提取、分析、利用，為項目各階段及時提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

GIS是一種特定的空間信息系統(tǒng)，主要針對于宏觀區(qū)域的應(yīng)用，能夠?qū)Πù髿鈱釉趦?nèi)的全部或部分地球表面的地理空間進行數(shù)據(jù)采集、存儲、計算、處理、描述[3]，從某個建筑工程項目而言，則包含了建筑工程的地理位置信息、周邊環(huán)境信息、地上和地下管線系統(tǒng)、周圍道路信息等空間宏觀信息。

BIM和GIS是兩個不同的行業(yè)領(lǐng)域，其二者之間并沒有可替代性，二者更像是一種互補的關(guān)系。建筑工程領(lǐng)域，BIM可以提供建筑基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，GIS可以提供地理空間定位數(shù)據(jù)，建筑信息模型與地理信息的串聯(lián)互補，BIM+GIS的融合將帶來極大的價值，在城市和景觀規(guī)劃、智慧城市建設(shè)、建筑設(shè)計、災(zāi)害管理、地圖導(dǎo)航、室內(nèi)導(dǎo)航等領(lǐng)域發(fā)揮極大的作用。

1.2 建筑工程規(guī)劃管理

建筑工程規(guī)劃管理的主要包含建筑審批、建筑設(shè)計的建筑管理、違章建筑管理，是城市規(guī)劃管理的重要組成部分，囊括了對建筑使用性質(zhì)、建筑容積率、建筑密度、建筑高度、建筑間距、建筑基地綠地率、基地出入口、建筑基底標(biāo)高、建設(shè)環(huán)境等方面的控制[4]。

科學(xué)的建筑工程規(guī)劃是進行合理化城市布局，促進城市可持續(xù)化，為人們的生產(chǎn)和生活帶來便利的重要環(huán)節(jié)。以生態(tài)環(huán)境保護、突出城市特色、契合城市規(guī)劃方案為前提，對工程進行合理的規(guī)劃與管理，是當(dāng)前所提倡的智慧城市建設(shè)的一種助推劑。

1.3 BIM+GIS——建筑工程規(guī)劃管理的信息化手段

BIM+GIS的集成融合應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊，其中在建筑工程規(guī)劃領(lǐng)域有著極其重要的作用。通過BIM+GIS的融合可以使規(guī)劃者在直觀的三維中查看新建建筑物與周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性、觀察新建建筑物的出入口與周圍道路、控制新建建筑的高度與基地標(biāo)高、查看建筑間距、進行日照模擬等，省卻了傳統(tǒng)建筑工程規(guī)劃管理中大量公式的計算。隨著BIM+GIS的深度融合，其必將成為建筑工程規(guī)劃管理的一種重要信息化手段[5]。

2 在建筑工程規(guī)劃管理中BIM+GIS集成的技術(shù)路線

目前BIM與GIS已經(jīng)實現(xiàn)初步集成融合，業(yè)內(nèi)存在多種BIM+GIS融合的方法。本文總結(jié)出如圖2.1的BIM+GIS集成的技術(shù)路線。

2.1 傾斜攝影形成三維的GIS模型

傾斜攝影技術(shù)是近些年測繪領(lǐng)域發(fā)展起來的一門新技術(shù)，是指通過搭載高像素攝像頭的無人機，同時從垂直、傾斜等不同角度采集地物影像，其采得的傾斜攝影數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確的反映地物信息，并且?guī)в袦?zhǔn)確的定位信息。傾斜攝影數(shù)據(jù)采集完成之后，通過PC端實景建模軟件將傾斜攝影數(shù)據(jù)處理成三維的實景模型，這樣就省卻了大量的BIM建模工作，直接構(gòu)建成真實的場景。生成的三維實景模型可以直接被GIS平臺識別，這樣就在地圖里形成了直觀的三維GIS模型，如圖2.2所示，某校GIS實景模型。

圖2.1 BIM+GIS集成的技術(shù)路線

圖2.2 某校GIS實景模型

2.2 輕量化的BIM模型置換GIS模型

BIM模型包含項目所有的信息，這些信息并不是在模型建立之初便是存在的，而是隨著項目在全生命周期過程中動態(tài)增長與變化的。在建筑工程規(guī)劃階段，將擬建建筑的BIM模型進行輕量化處理導(dǎo)入到GIS平臺中，即IFC和CityGML數(shù)據(jù)格式之間的兼容。在實景模型中將對應(yīng)部分替換，填補 GIS模型中所沒有的項目屬性信息，如層高、建筑出入口、構(gòu)件屬性等信息，實現(xiàn)宏觀數(shù)據(jù)與微觀數(shù)據(jù)的整合，如圖2.3某高校BIM中心模型導(dǎo)入GIS平臺。

2.3 BIM+GIS的集成應(yīng)用

在BIM模型導(dǎo)入GIS平臺之后，BIM模型中關(guān)于項目信息填補了GIS模型中對單個個體信息的缺乏的不足，此時的模型便具備了在規(guī)劃的需求，可以圍繞BIM模型和GIS模型展開一系列的應(yīng)用，BIM+GIS的集成在建筑工程規(guī)劃管理中的主要應(yīng)用將在下文中詳述。

圖2.3 某高校BIM+GIS模型

3 BIM+GIS集成在建筑工程規(guī)劃管理中的主要應(yīng)用

3.1 在GIS平臺中查看項目信息

在BIM模型導(dǎo)入GIS平臺之后，可以通過GIS平臺任意查看項目的相關(guān)信息及任意構(gòu)件的信息。基于BIM+GIS的建筑工程規(guī)劃管理，信息是動態(tài)變化的：一方面，在規(guī)劃階段，BIM模型多是概念模型，即只包含項目的位置朝向、尺寸等項目概念信息，模型中遠沒有達到項目建設(shè)所需要的信息，可以在BIM模型中不斷增加信息以滿足規(guī)劃管理的需求。另一方面，在規(guī)劃階段對模型的應(yīng)用所產(chǎn)生的信息（如光照分析等數(shù)據(jù)）可以附加到BIM模型當(dāng)中傳遞到項目下一階段，最后用于項目的運維。

3.2 日照采光模擬分析

建筑工程規(guī)劃管理中，關(guān)于日照采光的分析尤為重要。在GIS平臺中給予BIM模型以準(zhǔn)確的定位，這就具備了進行日照采光模擬分析的基礎(chǔ)，通過設(shè)置具體時間段的形式，可以真實的模擬項目在建設(shè)地點某一具體時間段的光照變化，生成模擬視頻，并給出分析報告。

3.3 可視域分析

可視域分析也是建筑工程規(guī)劃管理中不可或缺的一環(huán)，在 GIS平臺可以基于BIM模型的任意一點做此點的對周邊的可視分析。通過可視域分析可以合理安排監(jiān)控位置，減少監(jiān)控的盲區(qū)，實現(xiàn)對項目的全面監(jiān)控。

3.4 控制建筑高度及建筑間距

建筑高度和建筑間距是影響是建筑形態(tài)控制的重要指標(biāo)，其對建筑采光、房屋通風(fēng)、安全以及居住者隱私有著重要的影響，因而在建筑工程規(guī)劃過程中控制好建筑高度和建筑間距尤為重要。在 GIS平臺中，可以實現(xiàn)多角度查看建筑間距和高度情況，并可以進行實時的精確測量。

3.5 新建建筑物的出入口規(guī)劃控制

建筑工程出入口的設(shè)置對人員車輛進出的便捷性和對周邊道路的交通情況有著極為重要的的影響，合理的建筑出入口設(shè)置對城市科學(xué)規(guī)劃和使用者的使用體驗有積極的促進作用。在項目規(guī)劃之初，便可以通過 GIS平臺觀察分析新建建筑物周圍的道路情況，并結(jié)合建筑的項目規(guī)模、使用性質(zhì)、人員車輛進出率等因素確定新建建筑物的出入口。

4 結(jié)語

在當(dāng)今信息技術(shù)飛速發(fā)展的時代，跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的現(xiàn)象已經(jīng)屢見不鮮，BIM與GIS技術(shù)的集成融合便是其中之一。BIM+GIS的集成應(yīng)用，必將會引起工程項目規(guī)劃管理的變革，推動項目規(guī)劃管理向著更加綠色、節(jié)能、便民的方向發(fā)展。然而，基于BIM+GIS的建筑工程規(guī)劃管理只是智慧城建設(shè)中的一部分，BIM與GIS集成融合所產(chǎn)生的價值也絕不會緊緊局限于規(guī)劃領(lǐng)域，其必將在其他相關(guān)領(lǐng)域大放異彩，產(chǎn)生不可估量的價值。