BIM与GIS 融合技术方案从此公路施工实现信息化

BIM 技术特点

BIM 技术可以集成三维数据，可以将建筑数据信息通过模型的方式呈现出来，同时数据可以实现联动。将传统的二维表达转换成三维表达，更容易实现信息的管控。BIM 的三维数据可以提供构件级结构的工程信息，高精度的可算性使 BIM 模型为构筑物的工程量直接高速运算提供可能。通过 BIM 技术建立的信息化三维模型，集成了大量的工程信息，便于整个工程的规划、设计、施工、运维等全生命期的建设。但是BIM信息化管理只是针对单一特定的对象进行集成展示，实现个案的三维信息化管理，在地理位置精确、空间地理信息分析和构筑物周边环境整体展示中，都有极大的缺陷，无法实现工程整体的统筹和信息化管控。

GIS技术特点

GIS 技术是对空间地理信息进行整合的系统。通过软硬件系统的结合，对空间地理信息化数据进行集成与分析，同时将地理分布数据进行数字化统计分类与管理。GIS技术已经达到了较高程度的标准化和数字化，可以进行图形数据的输入和输出。因此，GIS可以辅助BIM 模型搭建周边地理环境的大场景，提高 BIM 模型的建筑性能信息完备性。但是GIS技术对构筑物本身的模型精细度不够，无法实现构筑物单体内部的构件级精细化管理。

BIM + GIS应用目标

项目施工采用 BIM + GIS 管理技术，主要是消化、吸收和借鉴现有施工行业技术应用，从而探索、创新和建立一套符合施工现场实际业务管控需要的 BIM+GIS标准体系、管控要求、业务流程和业务平台，为今后全面应用BIM+GIS系统奠定坚实的基础。以建立好的模型为工作载体，从项目施工管理，到技术管理、成本管理、质量管理、安全管理、竣工交付等项目建造阶段全过程进行跟踪，为工程项目前期规划、设计，过程中的施工建造，后期的运营、维护等提供数据管理载体，通过BIM+GIS信息平台系统实现公路施工的信息化管理。

BIM + GIS 数据融合的影响因素

1) 模型的多分辨率处理及轻量化
BIM模型具备设计构件精细、对象种类繁多、数据量大的特点; 无人机倾斜摄影技术辅助建立的GIS模型具有模型内存占有量大的特点。同时搭载BIM和GIS模型在同一空间进行三维综合表达，便对数据的承载力提出了高要求。所以模型多分辨率层次的自动生成，利用轻量化的手段达到不同级别细节的按需表达，是解决2种模型有效融合的关键因素。

2) 地形修改与套合
工程建模不仅要建立构筑物主体模型，还要对地表形态模型进行修改。修改后的地形模型要与主体构筑物相结合，这对模型处理提出较高精度要求，比如需要做挖空处理的地方，如地铁车站明挖段。GIS对于大范围地形模型一般采用连续规则格网数据结构，因此需要研究 GIS与BIM结构的混合表达方法，将带有孔洞的 GIS 地形模型按照坐标信息精准地融入到 BIM 模型中。

3) 数据信息的交互
BIM与GIS模型不仅有三维几何模型，还有其附带的数据信息。所以在将 BIM 模型与GIS模型进行融合时，不仅要将几何模型进行三维可视化表达，还要将模型附带的数据信息进行交互融合。IFC 是国际通用的数据交换标准，也是工程数据模型交互的通用文件格式。IFC 对 BIM 系统信息数据有较为全面的集成，但是 GIS 系统的 IFC 文件不支持提取数据信息。因此如何达成 BIM 系统与 GIS 系统的数据交互与融合，是 BIM 与 GIS 结合的重要因素之一。

4) 在应用点上的结合模式
目前BIM技术应用相对独立，厂商的软件产品对 GIS 系统的对接非常有限。而GIS系统已经走向了服务化和规范化，国际标准的 WFS、WMS 地理信息服务接口已经广泛应用。BIM软件需要完成对GIS软件服务标准的支持，才能与GIS系统无缝对接。

BIM 模型和GIS模型的搭建

以公路工程为例，BIM 模型的搭建主要通过 Autodesk 公司的Revit 软件建立土建模型、Civil3D 建立地形地质模型、Revit MEP 建立地下管网模型。无人机倾斜摄影技术辅助搭建 GIS 模型主要是通过大疆精灵 4pro 多旋翼无人机采集 DOM 和 DEM 影像，同时在采集影像前为确保 GIS 数据的精度，进行地面像控点的布设，再利用 Bentley 公司的 ContextCapture 软件生产GIS 模型，最终利用中海达 V30RTK 测量仪在预先设置的像控点进行打点校核，确保GIS模型数据的精度。

BIM模型与GIS模型的融合方法

利用3DMax融合处理模型，最终实现模型的轻量化操作。
先将 Revit 建立的 BIM 模型导出Fbx格式文件，再将GIS模型重新生产为Obj格式文件，最终在3DMax中通过固定点的坐标进行整合，重新编辑整体模型的构建，最终实现BIM + GIS模型的融合。
由于在3DMax中对构成Fbx三维模型的三角面片Mesh采用了合并处理，减少了冗余的几何信息，极大地降低了最终集成到平台的文件数据量。
将BIM模型导入GIS平台后进行操作时，利用3DMax进行入驻处理，可以实现模型的轻量化、贴图编辑以及要素坐标系的三不处理操作。
一系列研究证明3DMax 中可以实现 BIM + GIS 模型的轻量化融合。

BIM模型与GIS模型的融合注意事项

1) 在项目实施前，应该由项目各参与单位根据项目的类型、规模、专业实际特点进行协商，确定 BIM+GIS 的实施深度目标、模型的时间节点; 同时根据 BIM+GIS 整体团队具体情况，制定出合理、详细的 BIM+GIS 实施计划。

2) 将BIM+GIS应用作为项目的一项指标进行考核，根据项目的实际特点，制定系统化、行之有效的BIM+GIS标准，包括数据交换标准、BIM+GIS应用能力评估准则、规范 BIM+GIS项目实施流程等。

3) 在BIM+GIS 项目实施过程中，正确对待BIM+GIS的态度是在计划实施 BIM+GIS项目中取得成功的必要条件。项目部为BIM+GIS应用设置专门的例会制度或者合并其他例会制度，各部门应该对项目部在应用过程中提出的意见进行详细分析后再妥善回复。

4)在BIM+GIS技术应用实施过程中，施工单位可以通过 BIM+GIS建模进行不同效果的对比，以达到辅助决策的作用。通过三维模拟生长过程进行施工方案的模拟，提供施工方案的辅助深化设计，整理出符合实际施工要求的可行性施工方案，从而达到少变更、计划精细度提升等效果。

相关：公路工程GIS+BIM解决方案

BIM+GIS技术融合发展成为工程规划建设新热点