BIM與GIS技術在數字城市建設中的應用研究

陳靜 王曉軒 盧集富

摘? ?要：隨著科技的不斷進步發展，數字城市已經是未來城市信息化的一個發展趨勢，也是所有城市信息化建設的主要目標。為了順應未來的發展趨勢，在進行城市信息化建設的時候，可以結合目前的發展需要，合理地運用BIM與GIS技術。文章將研究分析BIM與GIS兩種技術的特點，并分析研究這兩種技術在數字城市中的應用。

關鍵詞：數字城市：BIM技術;GIS技術;城市信息化

隨著城市信息化的不斷發展，人們對于承載城市信息的空間數據載體提出了更高的要求，目前的數字城市建模手段和應用方式已經很難滿足人們愈加深入的應用分析需求。建筑信息模型（Building Information Model，BIM）與地理信息系統（Geographic Information System，GIS）的集成被視為數字城市向智慧城市發展的關鍵技術之一，但受制于數據來源、軟件平臺、顯示效率等技術難題，還沒有正式實現三維模式的數字城市的集成?；贐IM與GIS技術的素質城市，是未來城市化建設設計的發展方向，技術上的發展還需要繼續努力，以建設更加完美的數字化城市。

1? ? 數字城市的作用

城市的三維仿真模型包括對于城市地形及地面情況的描述，還包括城市內部的建筑物和城市立體交通等城市描述。城市三維仿真模型是數據城市構建的基礎，是一種脫離了傳統的二維圖紙與三維圖紙結合的城市規劃設計方式，直接通過三維建模、數字虛擬技術、測控技術等技術的綜合應用，形成一個直觀、立體的三維立體城市模型。這種技術的出現直接方便了城市規劃師和設計師對城市的加深認識，不用再通過實地考察來確認城市內部的具體情況，提高了工作效率的同時，還為城市規劃實施與配套設施的管理提供了很多幫助[1]。

2? ? BIM與GIS技術的簡介

目前的數字城市還是通過與各種虛擬現實技術和多種傳感器結合的方式來構建，在構建的過程中所需的各種數據資料需要用到GIS技術、BIM技術以及數字攝影測量技術。首先，由GIS技術獲取需要測量地區的基礎地理數據，建立出一個完整的地理數據庫。其次，利用BIM技術建立出建筑的數據信息模型。最后，再將建筑模型與素質攝影測量技術、基礎地理數據信息相結合，還原出測量地區的實際情況的仿真三維模型。

2.1? GIS技術

GIS是集計算機和數據庫于一體，用來存儲和處理空間信息的高新技術?？梢园训乩砦恢煤拖嚓P的屬性有機地結合起來，根據用戶的需求將空間信息及其他相關的數據信息都準確地輸送給用戶，便于用戶的規劃、設計與管理。而三維GIS技術則是一個綜合性的數據庫，相比較傳統的二維GIS來說，三維GIS技術更加直觀、準確和生動，更容易被理解，也更加容易操作。

2.2? BIM技術

BIM是一種應用于建筑學、工程學以及土木工程的信息建筑模型。BIM可以幫助實現建筑信息的集成，將建筑的設計、施工、運行甚至直到建筑使用壽命結束期間內的所有信息都統合到一個三維信息建筑模型當中，方便各個部門之間協同工作，有助于提高工作效率、降低成本。

3? ? GIS技術數字城市建設中的應用

GIS技術在數字化城市建設過程中，可以對需要測量地區的人口、城市的產值、資源的空間分布、城市的高度以及視野情況都進行分析總結，然后將這些數據都反饋給使用者，有效地提高了城市規劃和發展的速度。該技術經過幾十年的不斷發展已經相對比較成熟，一直被廣泛應用于城市的規劃和建設當中，且使用效果很明顯，對于城市的規劃和建設工作幫助很大[2]。要建設數字城市，GIS技術可以起到很大的作用，具體應用范圍可以分為消防規劃、城市公共場所的位置選擇、市政建設等。

3.1? 消防規劃應用

消防建設作為保障一個城市內部的所有廣大群眾生命和財產安全的重要建設工程，其重要性不言而喻。GIS技術可以客觀地評價一個城市的消防現狀，而且在監測和作出反應方面，GIS也非常有優勢，與傳統的消防反應模式相比，更加靈活、準確，反應也更加迅速，能讓人民群眾的財產損失降到最低。

3.2? 城市公共場所的位置選擇

城市公共場所的建設關乎每一個人民群眾的日常生活，其位置的安排至關重要，既要能滿足和方便民眾的日常生活需要，還要盡可能地降低建設成本。利用GIS技術就可以完美地實現這一點，利用GIS技術的空間分析能力，并綜合該地區的人口密度、人流量、交通狀況、經濟發展等數據，可以分析并確定一個最佳的公共場所的建設位置。

3.3? 市政建設

在市政建設過程中，可以利用GIS技術建立出一個相應的三維可視化模型，將地表的物體以三維模型的方式表現出來，令所有建筑的情況更加直觀、詳細，方便所有的規劃和設計人員的工作。群眾也可以利用數字城市來監督城市內部市政建設的情況，提高政府對于城市建設工作的透明度，還能讓群眾對于政府的市政建設更加放心，加強群眾對政府的認可度。

4? ? BIM在數字城市建設中的應用

4.1? 直接應用方式

BIM技術在三維數字城市建設過程中可以直接應用，這種應用方式主要是建立在三維地理信息瀏覽平臺的基礎之上，結合現代化的BIM技術和GIS技術，對實際工作狀況進行分析，建立一個專門的建筑漫游系統的數據平臺，以實現各類系統對各類平臺的切換和數據共享。在平臺間的數據共享過程中，可以將測量地區的實際位置信息、海拔氣候等信息都進行交互，提高數據的利用率，提高工作效率。

4.2? 間接應用

BIM在數字城市中也有著間接的應用。在間接應用中，BIM技術所起到的作用是利用城市地理標記管理形式，建立專門的數據傳輸模型。在對地理信息領域進行分析的基礎上，利用數據儲存與交互等方式，構建出一個虛擬的三維城市模型機制，再加上現代化的科學管理手段，能夠最快速地應對各種突發問題。還能夠從城市細節處詳細分析各類數據的情況，然后從細節處進行描述，加強對城市內部細節部分的掌控，進而有效地提高城市工作效率和工作可靠性、準確性，建設出一個更加科學的現代化城市管理體系。不過在使用BIM技術的過程中，相關人員應該盡可能地完善數據服務平臺的數據信息，將各類數據都導入到數據平臺的服務器內，通過完善數據庫信息的辦法提高建模的準確性。

5? ? BIM與GIS在數字城市建設中集合應用

BIM技術與GIS技術作為數字城市的兩大基礎技術，如今的研究趨勢是將BIM技術與GIS技術相融合，建立出一個更加符合數字城市應用的技術手段，這種手段主要表現為將BIM技術所產生的數據信息導入到GIS軟件當中，同時，將GIS技術中的數據信息反過來應用于BIM軟件中，通過這樣的互相轉化，BIM技術的數據可以作為GIS系統的數據來源。反過來也一樣，GIS的數據信息也可以用作BIM的數據源，達到BIM技術與GIS技術的數據共享轉化，從而實現兩種技術互相融合的目的[3]。接下來便舉例說明兩種技術在數字城市中的結合應用。

5.1? 市政建設

在市政建設過程中，BIM技術和GIS技術可以共同建立出一個更加立體、具備各種信息資料的三維數據模型，能令城市內所有的建筑內外信息都一目了然。例如，利用三維數據模型模擬出冬季供暖所用的供熱線路，當發現有地區出現供熱不穩定的情況，工作人員可以根據三維模型內的所有供熱管道的情況，通過科學的計算方法，計算出到底是哪條、哪處線路出現了問題。而且還能在管道線路問題加劇的時候，通過三維模型第一時間制定出一個合理的疏散方案，避免人員傷亡，減少救援過程中人力、物力的消耗[4]。

5.2? 室內導航

人們在不熟悉的地方容易出現迷路的情況。傳統的地圖導航只能通過二維平面的方式進行導航，如果進入樓層內部，這種導航方法就無法使用。采用了BIM技術之后，就可以很好地解決這一問題。利用BIM技術提供的建筑內部的建筑模型，再配合定位技術就可以實現三維室內導航。

6? ? 結語

數字城市已經是城市發展的必然趨勢，BIM與GIS兩種技術作為數據城市建設的基石，在今后將會得到更多的應用，相關研究人員還要盡可能完善兩種技術的集成應用，為建設數字城市打下完美的基礎。

[參考文獻]

[1]韓東.數字城市中三維建模的內容與方式探討[J].土木建筑工程信息工程，2010.（34）：26.

[2]鮑文東.基于GIS的土地利用動態變化研究[D].濟南：山東科技大學，2007.

[3]胡章杰，張藝.BIM在三維數字城市中的集成與應用研究[J].北京測繪，2015（6）：21-25.

[4]張瑞芝.BIM技術在數字城市三維建模中的應用研究[J].土木建筑工程信息技術，2012（1）：47-51.