多引擎BIM+GIS數(shù)據(jù)集成管理平臺設(shè)計(jì)與開發(fā)

劉葦 李爽 宋百川 章嘯程

上海勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 上海 200335

1 引言

隨著工程數(shù)字化與智慧城市[1]等信息領(lǐng)域的快速發(fā)展，GIS服務(wù)和BIM服務(wù)在工程建設(shè)中起著至關(guān)重要的作用。崔桐赫，郭祥等[2]開發(fā)智能鐵路BIM數(shù)字化建設(shè)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、施工和各模塊數(shù)據(jù)互聯(lián)互通、信息高度共享；劉心怡，徐鵬[3]等基于GIS+BIM的工程全生命周期三維映射平臺體系，以三維引擎為基礎(chǔ)，集成GIS時空數(shù)據(jù)分析與參數(shù)化建模，實(shí)現(xiàn)了多層次信息融合；張婷婷[4]通過應(yīng)用BIM+GIS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對整體項(xiàng)目的全程、全員、全專業(yè)的協(xié)同管理。

綜上所述，BIM+GIS在各項(xiàng)目因不同應(yīng)用需求而采用了不同的技術(shù)路線，形成大量的幾何圖形和數(shù)據(jù)服務(wù)，而這些服務(wù)數(shù)據(jù)的價值僅在其平臺內(nèi)部得到使用。因此，有必要開展BIM和GIS可視化與數(shù)據(jù)資源服務(wù)的統(tǒng)一管理，建設(shè)多引擎下BIM+GIS服務(wù)集成管理平臺，最大限度的納管不同項(xiàng)目的服務(wù)內(nèi)容，以平臺與對外接口支撐的方式為后續(xù)項(xiàng)目提供BIM+GIS服務(wù)統(tǒng)一管理方法。

2 平臺研發(fā)

2.1 技術(shù)架構(gòu)

本平臺的技術(shù)架構(gòu)可以分成數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層。

引擎層：三維可視化平臺的底層支撐，為可視化平臺提供基礎(chǔ)的可視化數(shù)據(jù)，包括各大廠商的GIS平臺（提供GIS服務(wù)的發(fā)布和管理）、BIM平臺（存儲和發(fā)布BIM模型）、自研的BIM和GIS技術(shù)平臺、用于模型文件解析的轉(zhuǎn)換服務(wù)等數(shù)據(jù)層：融合集成選型的BIM和GIS基礎(chǔ)圖形引擎，研究其中的可視化服務(wù)數(shù)據(jù)、自定義構(gòu)件樹數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和編碼數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建整個平臺的數(shù)據(jù)支撐。

服務(wù)層：標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)API、視圖配置存儲、構(gòu)件樹管理、BIM發(fā)布管理、GIS平臺同步、GIS服務(wù)發(fā)布、服務(wù)數(shù)據(jù)提取、屬性數(shù)據(jù)提取、報(bào)表定義和管理和編碼規(guī)則管理等基礎(chǔ)服務(wù)。

應(yīng)用層：在數(shù)據(jù)和服務(wù)的基礎(chǔ)上，針對各種業(yè)務(wù)需求開發(fā)的基礎(chǔ)通用模塊，包括但不限于編碼及屬性應(yīng)用模塊，直接面向用戶來滿足各個實(shí)際應(yīng)用場景的通用需求。

終端：用戶使用平臺時采用的設(shè)備，平臺側(cè)根據(jù)設(shè)備展示方式提供不同的瀏覽方案和頁面適配，保證不同客戶端用戶都有良好的使用體驗(yàn)。

2.2 數(shù)據(jù)庫關(guān)鍵表設(shè)計(jì)

本章節(jié)選擇功能對應(yīng)數(shù)據(jù)庫的關(guān)鍵表的表設(shè)計(jì)進(jìn)行說明。

表1 服務(wù)信息表：Service

表2 文件信息表：FileInfo

表3 屬性定義表：AttributeDefine

表4 報(bào)表信息表：ReportFormInfo

表5 構(gòu)件樹定義表：ComponentTreeDefineInfo

2.3 系統(tǒng)功能

平臺分為三大功能模塊，分別為首頁、文件管理、服務(wù)管理。其中首頁無業(yè)務(wù)性功能，均為基本信息展示功能，不做贅述。文件管理與服務(wù)管理為平臺核心功能模塊。

圖1 功能架構(gòu)圖

（1）文件管理：文件管理模塊分為三大功能，文件目錄樹支持管理各項(xiàng)目全過程產(chǎn)生的大量的電子文檔資料，以及支持三維模型、二維圖紙、地理矢量地圖、遙感影像等BIM與GIS數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分類積累和檢索利用等操作；文件維護(hù)支持文件上傳、下載、重命名、刪除、文檔查閱、媒體文件播放、圖紙查閱等功能；關(guān)聯(lián)模型支持與已發(fā)布服務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，可一鍵跳轉(zhuǎn)至關(guān)聯(lián)服務(wù)進(jìn)行服務(wù)預(yù)覽。

（2）服務(wù)管理：服務(wù)管理模塊實(shí)現(xiàn)了地理信息資源和項(xiàng)目BIM、GIS、工程圖文檔等數(shù)據(jù)資源的整合，為其他業(yè)務(wù)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)共享服務(wù)，并能在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)BIM+GIS的持續(xù)應(yīng)用開發(fā)需要。該模塊整合了項(xiàng)目過程中涉及到的數(shù)據(jù)和服務(wù)，包括GIS服務(wù)管理、BIM模型管理、服務(wù)拼裝三個部分，為個項(xiàng)目提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)匯聚和接口服務(wù)，實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)的共享與交換。其中，GIS服務(wù)管理支持GIS服務(wù)的發(fā)布、外部引入、預(yù)覽、版本管理、關(guān)聯(lián)文件等功能；BIM服務(wù)管理支持BIM服務(wù)的發(fā)布、外部引入、預(yù)覽、版本管理、關(guān)聯(lián)文件、屬性提取、屬性管理、報(bào)表定制等功能。服務(wù)拼裝支持以用戶自定義配置BIM模型和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的形式，創(chuàng)建適合業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的BIM+GIS場景和BIM場景，并且支持用戶根據(jù)需求自主配置模型場景中需要使用的功能組件。

服務(wù)管理模塊中BIM模型管理還支持屬性管理、報(bào)表管理、構(gòu)件樹管理等屬性數(shù)據(jù)的高級功能，為BIM屬性數(shù)據(jù)的落地應(yīng)用提供支持工具。

1、屬性管理：數(shù)據(jù)管理主要通過對平臺中的BIM數(shù)據(jù)服務(wù)和專題數(shù)據(jù)服務(wù)的讀取解析獲取具體數(shù)據(jù)信息，用戶可以在提取到的屬性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)充，可以采用手動或表格批量錄入，錄入后的數(shù)據(jù)能夠被可視化平臺統(tǒng)一的數(shù)據(jù)api獲查詢到。

2、報(bào)表管理：允許用戶預(yù)先自定義輸出數(shù)據(jù)報(bào)表的內(nèi)容，用于快速查詢和導(dǎo)出屬性數(shù)據(jù)。例如當(dāng)用戶定義輸出報(bào)表的關(guān)鍵字段位“構(gòu)件id”和“構(gòu)件名稱”后，數(shù)據(jù)查詢接口可以根據(jù)該字段進(jìn)行查詢輸出。

3、構(gòu)件樹管理：為便于各專業(yè)信息模型的統(tǒng)一協(xié)調(diào)與組織，需要預(yù)先構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的各專業(yè)信息模型構(gòu)件樹。構(gòu)件樹將各專業(yè)信息模型按照樹形結(jié)構(gòu)進(jìn)行管理，既可清楚地表述各構(gòu)件的邏輯關(guān)系，又能實(shí)現(xiàn)信息模型構(gòu)件在平臺中的快速查找定位。

構(gòu)件樹業(yè)務(wù)邏輯如下：

（1）構(gòu)件樹定義，確定構(gòu)件樹各層級與模型服務(wù)各屬性數(shù)據(jù)的邏輯關(guān)系。

（2）根據(jù)構(gòu)建好的構(gòu)件樹定義，一鍵生成構(gòu)件樹實(shí)例。

（3）構(gòu)件樹定義可以以模板的形式進(jìn)行復(fù)制，以便快捷的應(yīng)用于其他模型服務(wù)。

3 結(jié)語

通過建設(shè)該平臺，統(tǒng)一了BIM+GIS二三維模型源數(shù)據(jù)管理需求、統(tǒng)一了BIM+GIS二三維服務(wù)管理需求、統(tǒng)一了BIM+GIS三維數(shù)據(jù)屬性管理需求，可為各項(xiàng)目提供通用性文件管理平臺、二三維服務(wù)管理平臺與三維模型屬性數(shù)據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫專項(xiàng)服務(wù)，以期為工程資產(chǎn)全生命周期管理、智慧化管理、智能建造管理等工程數(shù)字化項(xiàng)目提供必要的技術(shù)支撐與工具。