淺析“GIS+BIM”技術在智慧校園中的應用

鄒 宇

（貴州水利水電職業技術學院，貴州 貴陽 551400）

IBM公司總裁彭明盛在2008年首次提出了“智慧地球”（Smart Planet） 的概念，此后“智慧”一詞很快并融入了各行各業，“智慧城市”“智慧旅游”“智慧礦山”“智慧校園”等一系列新名詞先后出現在公眾的視野中[1]。學校作為知識傳播和科學研究的主戰場，智慧校園的建設受到社會各界的廣泛關注。

所謂智慧校園 （Smart Campus），是以大數據、云計算、物聯網等先進的信息技術為基礎，以各種應用服務系統為載體，聯合先進的教育理念，構建出集教學、科研、管理和生活為一體的智能化和智慧化校園環境[2]。但現行的智慧校園建設，大多只是簡單地構建了學校的三維模型，只能粗略地反映校園的空間位置信息，僅僅停留在靜態的層面，只有外觀展示功能，不能體現出校園的“智慧”性。

BIM與GIS技術的出現，為智慧校園建設和管理提供了新的方法和手段。將BIM+GIS模型進行有效融合，建成智慧校園管理平臺，結合物聯網技術，必能促使校園管理從靜到動、從表到里、從粗到細的變革，增強智慧校園在規劃、建設、管理等問題上的智能程度。

1 GIS與BIM概述

地理信息系統 （GIS），是對整個或部分地球表面 （包括大氣層在內） 與空間和地理分布有關的數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的空間信息系統[3]。該技術能將模型數據和屬性信息融于一體，實現空間數據與屬性數據的有機結合。利用其強大的空間分析功能與數據庫管理功能，可以為智慧校園建設提供一種十分有效的管理工具。

BIM是建筑信息模型的簡稱，它是以三維數字技術為基礎、集成了建筑工程項目各種相關信息的數據模型，是對工程項目設施實體與功能特性的數字化表達[4]。BIM具有可視化、協調性、模擬性與優化性等特點。在智慧校園中，可運用BIM技術建立信息集成的可視化校園建筑模型。

2 GIS與BIM相結合的優越性

GIS側重于對建筑物地理信息的表達，多用于建筑物的地理位置定位和空間信息分析，能很好地展示建筑物的外部環境，確保信息的完整性。但對建筑物的表達不夠精細，不能精確反映建筑物的內部信息。

BIM能夠將建筑物的外部與內部結構用三維模型的形式準確地呈現出來，并能管理附著在模型上的相關屬性信息。但不具備建筑物空間信息的分析與定位功能，并且在對建筑物周邊環境的整體展示上，也存在缺陷。

將GIS與BIM進行技術融合，用BIM構建精細的三維建筑模型，對建筑物的內部信息進行分析和管理，這些高精度的BIM模型是GIS的重要數據來源，也為后期運營維護管理提供基本的模型數據及所屬的多維信息數據；GIS可作為智慧校園的神經中樞，能夠管理區域空間，分析空間地理信息數據。從而使宏觀的GIS數據和微觀的BIM信息相結合，這樣可實現兩者之間的優勢互補，再加以當前的物聯網技術，可為智慧校園構建一個很好的基礎平臺。

3 GIS與BIM融合的實現

如上所述，將GIS與BIM進行技術融合，可實現兩者之間的優勢互補，為智慧校園構建一個很好的基礎平臺。但兩者的數據不能交互使用，是隔在GIS與BIM技術之間的一道屏障。如何進行兩種數據模型的轉換，是GIS與BIM技術結合首先要解決的問題。

目前，GIS與BIM數據融合的方法主要有兩種：一種是基于數據格式轉換的方法融合GIS與BIM；另一種是基于CityGML和IFC標準擴展的方法融合GIS與BIM[5]。由于在數據轉換過程中不可避免的會導致信息丟失，所以GIS與BIM的融合大多通過CityGML和IFC標準擴展的方式完成。具體思路如圖1所示。

圖1 GIS與BIM的融合

利用BIM構建精細化的三維校園模型，并輸入包括空間的類型、設備、結構、面積、門窗等的其他詳細信息，將攜帶了詳細信息的模型轉化為標準的IFC文件[6]。然后根據該IFC實體的定義和分類方式，對CityGML進行ADE機制的擴展，并將IFC實體分類和定義結果融入CityGML中，即可得到一個集成GIS與BIM的交互平臺。

4 “GIS+BIM”技術在智慧校園中的應用

通過“GIS+BIM”集成技術所構建的智慧校園管理平臺，能夠對學生管理、教務管理、實訓室管理、圖書管理等工作進行有效的智能化管理。

4.1 在學生管理中的應用

將構建好的校園三維仿真模型放到學校主頁，學生報考前、入學前，可以全方位地了解學校。在已經建好的校園三維仿真模型的基礎上，開發智慧校園管理系統APP，將每個職能部門的位置、學生的報到程序及宿舍的安排都提前設置好，學生在報到時，只需下載校園APP，實名注冊后，即可根據APP的定位及導航功能，快速到達目標位置，進行報到注冊。報到時間結束后，學校還能很方便地統計出哪些同學還未報到等相關數據。

4.2 在教務管理中的應用

教務管理部門可以將課程表導入智慧校園管理系統中，實現教師-班級-教室-課程的聯動管理，教師和學生通過智慧校園APP能夠很方便地查詢每一天的課程及教室位置。每次考試之前，教務管理人員只需將考生的姓名和考場里的座位相匹配，即可完成考場的布置，學生從APP里面便能找到自己考試位置，方便監考老師進行考場管理。同時也方便教務管理部門進行日常教學監督和管理。

4.3 在實訓室管理中的應用

每個實訓室有哪些設備，每種設備的功能、使用說明、能開設哪些實訓課程等，都可以添加到智慧校園管理系統中所對應的實訓室的屬性信息里面。這樣既方便實訓室、機房進行預約和實驗儀器的借還管理，又有利于實訓室的資產管理和實驗儀器的有效利用。

4.4 在圖書管理中的應用

將圖書的內容簡介、出借情況、剩余數量及所在書架的位置等信息錄入智慧校園管理系統中，教師和學生需要借閱時，通過輸入圖書名字即可檢索出該本圖書的相關信息，還能利用室內定位及導航功能快速找到需要的書籍。除此以外，在系統里面輸入關鍵信息，系統即可自動推送相關的書籍，方便讀者系統學習某一領域的知識。管理人員還能很方便地管理圖書館中的書籍。

5 結語

將“GIS+BIM”技術應用到智慧校園中，能夠充分利用GIS及BIM兩項新技術的優勢，使之產生“1+1＞2”的效果，解決智慧校園中的一些管理問題，幫助管理人員進行決策和管理。但“GIS+BIM”技術的應用遠不止于此，隨著科學技術的不斷發展，“GIS+BIM”技術更多的應用必將被人們所挖掘，為智慧校園建設提供優質服務。