BIM+GIS一体化助力CIM发展

(整期优先)网络出版时间:2023-05-25
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BIM+GIS一体化助力CIM发展

劳金鹏

广东省建筑设计研究院有限公司   广东.深圳518000

摘要:由于建筑工程的工作量大、任务多,所以需要进行信息化的分析与管理。然而,在科技进步的过程中,我们已经在建筑工程周期内中,使用了BIM技术来引导工程的建设,并且使用了GIS技术为BIM技术提供信息整理。将BIM与GIS技术相融合,实现了建筑施工过程的综合性管理。

关键词:BIM+GIS;一体化;CIM

前言:在经济发展的大环境中,加速智慧城市的建设已是一个重要的发展战略。在智慧城市中,大量的现代新技术被应用到了基础设施中。新型基础设施建设战略的实施,为智慧城市的发展带来了全新的思路、全新的动力和助力点。运用BIM与GIS相结合的方法,为城市基础设施建设奠定了坚实的技术保障。

  1. 相关概念和应用

1.1  概论

(1)GIS

GIS是指地理信息系统, 这是一种在计算机领域新发明的技术。随着时间的推移和技术的不断发展,才有了现在这样的成就。基于计算机的地理信息系统,将会给科学和技术的革新带来更加惊人的进步。这是GIS开发与研究不可或缺的一环。

(2)BIM

BIM技术是美国麦克格劳·希尔(McGrawHill)所提出的一种基于数字化建模技术的设计、施工和运营技术。BIM技术将传统的2D图纸转化为3D图纸,使建筑物的信息更加全面和直观。BIM技术是对工程或设备的功能性特征进行实体化的数字表示,是参建方共同拥有的一种信息资源。在工程建设各个阶段中,参建方可以在BIM中提取、插入、完善、更新信息参数,在公共的BIM模型中,可以达到相互帮助操作的效果。在建筑工程全生命周期中,BIM模式可以为施工过程中的所有决策,提供最直观、最可靠的基础,最终达到提高施工工程质量、增加效率、大幅降低风险的目标。

(3)CIM

CIM(City Information Modeling, 城市信息模型)与BIM 概念相对应,将应用的目标由单一的建筑或工程群体扩展到全城,是对各种要素及其时空信息的一种数字表现形式。在技术上,它是一个大情景GIS+小情景BIM+物联网的复合体。BIM和GIS能够在大面积的自然条件下,为建筑物的实体进行各种尺寸的可视化,而IOT能够把数据的流速和数据的流动,使CIM 平台呈现客观世界所有的状态,这就是我们常说的“数字孪生”概念。

1.2 GIS 在CIM 中的应用

GIS( Geographic Information System 或 Geo-Information system,地理信息系统)是在对真实的地理状况进行信息采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的基础上构建的一种空间信息系统。它具有较强的空间解析和数据处理功能,可有效展现建筑及其周边的空间信息,并可储存大量的3D地理数据。但是,GIS缺少了对建筑物的高精度描述,无法精确地反应出建筑物的微观结构。

1.3 BIM 在CIM 中的应用

BIM(Building Information Modeling, 建筑信息模型)是一种对建筑物及其功能属性进行数字表示的方法,它在工程项目的规划、设计、实施和运营过程中具有重要的作用。若把建筑信息模型比喻成人的机体,BIM则是身体里的一个细胞。该方法可以基于3D数字对建筑的内外信息进行精细、准确的呈现,但是对其支撑的空间范围较少,对建筑与其所在的地理环境相融合的表现方式有一定的局限性,同时也没有GIS技术所具有的强大的数据处理功能。

通过分析可以清楚的看到:没有GIS,建筑物的信息化建造无异于“空中楼阁”, GIS脱离了建筑物的信息建模,只能停留在建筑物的外面。BIM是一个“点状”的存储单元, GIS是一个“点状”的存储单元,因此, BIM和 GIS是点与面、宏观与微观之间的连接。可以发挥各自的作用,并与物联网技术相融合,构建出了一个以大量的动态数据为基础的虚拟城市模型,达到1+1>2的目的。城市信息建模并不只是表面上与其类似的立体空间和实时运作的数字,而是要展现隐藏在其后面的城市运作的逻辑,即数据服务于业务而非服务于感官。

2.BIMGIS技术的应用优势

BIM技术首先将建筑工程的整个施工过程进行建模,并根据建模结果将有关的信息传递给建筑企业。而在此过程中,要对一个建筑开始的可行性分析、工程招标、图纸设计、建设过程、完工阶段以及后期的维护等进行监管。BIM技术在对施工过程进行建模后,还会利用3D技术将施工质量、施工进度和施工材料等方面的影响体现在施工过程中,以更为直观的形式对施工流程进行管理。GIS技术就是常见的地理信息系统,主要进行地理测绘的工作。该系统将从人造卫星拍摄到的图像与电脑生成的图像相对比,发现二者的差异,并将差异加以排列。GIS技术在建设的过程中,为建设的管理者所提供的信息可以作为施工依据。GIS技术不但具备真实性,还具备实时性,在进行决策时,可以让管理者更谨慎、更精准地作出决定。例如,BIM模型轻量化,GIS地理信息系统要对一个地区或者城市的BIM模型及各类信息进行处理,多个大体型BIM模型的同时加载,会让GIS的终端出现卡顿、乃至瘫痪的情况,而BIM轻量化则能减少BIM建模及信息的加载压力(如图1)。

图1BIM模型轻量化

3.BIM+GIS 一体化的CIM 平台应用

3.1 BIM+GIS 使城市管理集约高效

(1)工程建设项目审批

在传统的城市管理研究中,人们常常从多个视角对其进行分析,而各个领域的工作都被划分到了多个职能部门中,导致信息孤岛和重复工作的现象,对构建互联互通、融合集成的城市治理机制是不利的。

(2)城市存量规划

当前,国内部分城市的发展已逐渐从增量转向了存量。利用“旧城改造”等方式实现“城镇空间结构”的优化与调控,是当前我国城镇建设与发展中亟待解决的问题。与“增量”计划相比,“存量”计划所涉及到的城市信息更为丰富,对评价的精确性和数据的精确性都有很高的要求。在BIM+GIS+IOT的CIM平台上构建的数字孪生城市可以对城市进行全面的再现,将土地、人口、建筑和相关的产权等方面都反映出来。另外,由于在存量计划中所牵扯到的利益主体较多,因此,这就要求在未来的发展过程中,由国家和各类市场主体共同协商,共同承担责任,实现利益共享。而BIM和GIS集成的系统可以使各方共同协商,数据共享,提升了项目的设计层次和设计效率。

3.2 BIM+GIS 为工程建设领域带来技术革新

将BIM与GIS相结合,将其应用于建筑施工过程中,会对建筑施工过程发挥生重大作用。在前期决策过程中,BIM+GIS集成平台可以将实际环境作为一个整体,为社会、经济、环境等因素的评价提供海量的信息,极大地提高了决策的精确性和城市规划的质量。同时,不同学科的建筑师也能根据实际的工程情况进行协同合作,减少在工程中的设计与施工的风险。在工程执行过程中,利用GIS技术对工程进度进行优化,达到缩短工程时间、降低成本、提升工程建设效率的目的。在项目运行期间,该系统能够对项目的各项数据进行及时的监测,为项目的维护和失效预测提供了有力的支持。在整个工程寿命期间,不管位于何处,市政当局和工程建设单位都可以对云计算中的数据进行有效的处理,无需进行任何的数据交换。

3.3 BIM+GIS 让城市生活更美好

BIM+GIS集成的解决方式,并不仅仅是针对政府、建筑公司,它还在于为人们提供更好的生活和生活环境。

比如,伴随我国工程设计和施工水平的提高,出现了大量体积巨大、内部结构复杂的大型公用建筑,若没有明确的标识,人群很容易在建筑中迷路,在紧急情况下逃生困难。与目前较为完备的户外环境相比,目前国内的环境定位技术尚处于起步状态,大部分仍处于2D电子化的状态,有的只有是一张简单的平面图。BIM技术和GIS技术相融合,为实现室内和室外的一体化定位奠定了技术基础。将城市交通模型与建筑物模型进行流畅的对接时,人们可以在户外定位下,抵达目标楼房,并走进楼房的内部,这样就可以在模拟立体场景的导航指引下,抵达目的地,例如:医院中的科室、校园中的教室、商场里的店铺等。完备的室内、室外立体定位系统为市民提供了便利,为市民节省了不少的时间,也为市民的工作生活提供了更多的方便。除此之外,还可以通过BIM+GIS的一体化的导航体系,来对城市中的紧急撤离和救援、物资输送路线进行模拟,让城市中的安全管理人员能够更好地制订出紧急撤离计划,更好地掌握紧急撤离的最佳时机。具体的应用如图2所示。

图2  GIS道路信息结合BIM临街建筑信息生成的城市数据模型

结束语:目前,我们国家的城市智慧化工作还停留在从数字化走向智慧化的过程中。但是,因为“智慧城市”的概念过于广泛,体系过于庞大,所以,智慧城市的建设不可能在短时间内一蹴而就。而集成了BIM+GIS的CIM平台作为一个关键的突破口和技术支持,将促进智慧化城市的建设。

城市作为一个多元复合的生态系统,要想使其可持续发展,就必须将新技术、新思维与现代建设相结合,为其提供更多的智慧化的经营方式和管理方式。BIM+GIS并不只是一个承载各种应用的集装箱,它还为无数的新思想、新技术和新创意提供了基础支撑,必将与城市共同升级,促进城市发展。

参考文献

[1]童钟,王刚,李国杰,等.BIM与GIS融合技术在航道整治工程中的应用[J].水运工程.2021,(4).028.

[2]朱亭,张贵金,刘琦,等.三维可视化大坝安全监控系统研发及应用[J].人民长江.2019,(7).038.

[3]李国杰,刘松,郭涛,等.BIM技术在航道整治工程全生命期的应用[J].水运工程.2018,(8).65-66.

[4]卞小草,雷畅,丁高俊,等.基于GIS+BIM的水电项目群建设管理系统研发[J].人民长江.2018,(7).015.