摘要：随着社会的不断发展，科学技术水平不断进步，物联网、AI、大数据等技术的兴起，为智慧城市建设奠定坚实的基础。智慧城市建设涵盖了多个方向，它包含了医疗、交通、能源、通信等方向。在世界范围内，没有看到有已经成型的示范性城市。建筑业的智慧化是智慧城市建设的很重要的一环，所以BIM与多项技术融合是智慧城市建设的重要一环。BIM与GIS融合、BIM与IOT融合、BIM与VR融合已经成为智慧城市建设很重要的一环。
关键词：BIM；GIS；IOT；建筑信息模型
引言
传统的二维信息工程系统已经无法准确表达复杂大体量项目在整个生命周期所需的信息，通过BIM和GIS在工程领域的融合应用，可以很好地解决该问题并能满足智慧城市的管理和发展需求。然而，不同的信息模型软件内部采用不同标准的数据格式，使得不同系统之间很难实现信息集成与共享，这不免使得建筑数据信息需要反复录入，导致数据互用性低，易造成各专业参与方之间的信息不对称和信息断层。建筑模型数据得不到有效的集成和共享，不仅会阻碍当前建设工程领域计算机应用的进步，也会影响建设工程领域信息化水平的提高和现代智慧城市的发展。基于IFC标准和CityGML标准的融合，BIM和GIS的数据信息只要遵循同一个表达和传输标准并通过标准的数据接口进行交互，就可完成全生命周期的数据交换以及协同工作，并且不改变自身的数据格式，进而实现2种模型的标准化和广泛化应用，以及易于开展2种技术的融合和二次开发。
1 BIM技术
过去，人们往往把BIM等同于建立一个高仿真的三维模型，随着BIM的发展，人们意识到把BIM单独看成一个模型是对工程信息模型的一种误解。BIM（BuildingInformationModeling）建筑信息模型，不再是单独应用于设计阶段，能够参与工程项目的可行性分析、勘察、设计、施工、运营维护、拆除等工程阶段、BIM的魅力在于工程各个阶段信息的集成，有利于提高工程施工效率。BIM技术过去常常应用于设计阶段，现在可以应用于工程的全生命周期中。BIM过去常常是单独应用于工程项目中的，现在随着技术的发展，BIM技术不再单独应用于工程项目中，往往结合多项技术应用于工程之中，为人们的生活提供便利。
2 BIM+GIS
BIM与GIS融合是当前最热门的一个方向。城市体量不断扩大，人口、建筑群的规模逐渐增大，智慧城市建设迫在眉睫。BIM可以用来创建、管理和共享建筑信息数据，而GIS可以用来存储、管理和分析描述城市环境数据，它是水平分布的。因此，BIM和GIS融合在智慧城市建设中是必不可少的，可以提供设施、建筑和城市环境的数据。BIM刚刚发展起来，BIM和GIS的综合应用更是少之又少，还没有一个完善的理论供相关人员借鉴。BIM与GIS融合可以应用于选址、能源设计、交通设计、结构设计、气候评估、设计授权、性能评估等活动。往往还应用于应急的快速响应，对于火灾、洪涝等灾害，有着重要的用途。减少伤害、快速反应、应急抢险救援等都有十分显著的效果。在火灾救援中，BIM与GIS融合可以获知消防站点的位置信息，从而规划救援人员到达火场的最佳路线。目前，关于BIM与GIS综合应用的研究主要分为两类。一种是针对某一个阶段的应用，另一种是针对整个生命周期提出统一的综合管理模型。
3 标准融合中存在的问题
围绕2种标准的融合问题，目前，国内外学者主要研究IFC标准和CityGML标准的几何和语义转换。IFC和CityGML定义对象的几何和语义方式不同，但可基于C++、VB、Java等编程语言对2种标准的几何和语义信息进行编写整合[2]。目前，可使用IFCExplorer、BIM-Server、FME等软件将IFC数据向CityGML标准进行转换。然而，在实际使用过程中存在转换数据紊乱的情况。针对以上问题，本文基于构建模型方法和模型空间定位2个方面进行分析。
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在构建模型方面，IFC通过边界描述、扫描体、构造实体几何的方式来实现模型的几何信息表达，具有丰富的建筑语义信息；CityGML通过边界描述这一单一方式进行几何信息表达。表达方式的不一致使得在转换过程中IFC大部分语义不能直接映射到CityGML中，所以，需要使用大量的坐标数据进行解析、转换以及建立拓扑关系来实现间接映射。间接映射为模型数据转换带来极大的工作量，若在转换过程中丢失拓扑信息会使转换速度变慢，甚至会出现数据缺失表达或重复表达的现象。
在空间定位方面，CityGML使用基准的定义模式来实现大、小范围的空间参考系在更广泛的空间内进行三维空间的信息交换；IFC为提高建模效率，只定义了真北方向，这是因为建筑工程领域中的模型范围较小。由于IFC没有坐标基准信息，使得2种标准在坐标系的融合方面存在困难。目前，大部分学者主要利用2种标准的坐标参照物建立彼此之间的逻辑联系，从而实现IFC在CityGML中的空间表达，但大量的几何数据解析和转换将使得在实际应用过程中出现数据处理错误和遗失的情况。
综上可知，BIM和GIS的数据在实际使用中还不能完整准确地进行交互，而且在数据交互过程中还存在复杂大体量模型数据解析和转化的处理速度较慢、模型关键节点的描述缺乏唯一性等问题。
4 BIM和GIS在智慧城市中的应用
若能完成高质量的标准融合，BIM可将其系统中某一建筑物或建筑群的详细信息数据导入GIS系统中，可弥补GIS系统仅有地理空间数据这一弱势，为GIS系统增添丰富的建筑微观信息；将GIS中丰富海量的空间地理几何信息导入BIM中，可在BIM中准确表达出建筑工程项目周边环境的地理信息，对推进项目进展、掌握项目信息和提高施工效率等方面有着重要意义。BIM和GIS的融合应用在以下3类领域中将起到重要作用。
4.1城市智慧交通网
BIM的精细化建模赋予GIS系统的城市路网更深层次的微观信息。不同于传统的交通领域，智慧交通除了可以掌握城市内车辆交通行为、交通流量数据外，还可通过道路的微观数据来检查路面使用状况，对路面裂缝、不均匀沉降等现象及时进行修补，保证交通网的安全运行。以高精度的道路和场景模型为依托，可以给车路协同的自动驾驶提供全方位的技术细节和道路数据方案，极大地保障自动驾驶的安全性。
4.2城市灾害模拟
相较于使用GIS模拟城市救援和疏散路线，BIM的加入为应急管理部门增加了精确的室内路线、各类灾害模拟和震后重建模拟等功能，提高了救援的精确定位和应急响应效率，并使得城市多种灾害的救援和震后重建方案趋于合理。
结语
BIM与GIS融合可以应用于选址、能源设计、交通设计、结构设计、气候评估、设计授权、性能评估等活动。BIM与VR融合在设计和施工方面表现出巨大的潜力。BIM与IOT融合，是把物与网络连接，实现多平台的融合，多项功能的集成。这些技术是智慧城市建设的重要技术。
参考文献
[1]刘晨辰,翟晓莉.BIM-GIS技术在城市建设中的运用分析[J].新型建材与施工技术,2016(12):155-156
[2]刘延宏.基于BIM+GIS技术的铁路桥梁工程管理应用研究[J].交通世界.运输车辆,2015(27):30-33.
[3]邓雪原,张之勇,刘西拉.基于IFC标准的建筑结构模型的自动生成[J].土木工程学报,2007(2):6-12.
作者简介：刘玥，内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗人，职称：学生，单位：郑州大学，专业：地理信息科学。
论文作者:刘玥
论文发表刊物:《知识-力量》2019年11月53期
论文发表时间:2019/12/6
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