基于 BIM技术的校园电子沙盘设计与研究

基于 BIM技术的校园电子沙盘设计与研究

冯万达 崔海明 康静 王诗博

沈阳城市学院 辽宁省 110000

摘要：校园电子沙盘区别于传统的实体沙盘展示手段，BIM模型与三维GIS（地理信息系统）相结合，通过渲染的实景模型。建立校园内的建筑、景物等三维数字参数模型，在通过图、文、声、像、动画等多媒体形式，以最直接、最生动的方式向参观者充分展示整体建筑和细节部分，用行走、俯瞰等方式在校园中漫游，让参观者有种身临其境的感觉。运用BIM技术研究校园电子沙盘的制作，为未来的智慧城市、数字城市研究奠定基础。

关键词：电子沙盘；BIM；三维数字；GIS

1. 概述

随着时代的发展和科学技术的进步，人们的思想观念和鉴赏水平也随之大大提高。沙盘正朝着功能多样化、智能化、艺术化、人性化的方向发展。现代科技的发展尤其是智能感知技术和虚拟现实技术的快速发展，促使电子沙盘技术朝多样化、智能化和艺术化的趋势发展。

新一代电子沙盘是在传统沙盘模型的基础上，融合了当前先进的自动控制技术、电子技术、数据库技术和计算机图形图像处理技术。它可以精确处理各种数据，从而构建一个具有强烈现实感的电子沙盘。电子沙盘系统的核心是场景图像和人与地理环境的虚拟交互。

校园电子沙盘将占地1300亩的风景园林，33幢近26万平方米鳞次栉比的教学建筑及建筑内部结构设施运用BIM技术建立校园的电子图纸。

2. BIM模型与GIS信息制作电子沙盘

1. 数据准备

利用卫星遥感地图中的数据，将地图中呈现出的地貌，以及地形等数据下载出来。卫星遥感地图目前采用最多的是谷歌卫星地图，选择好设计数据和高程，进行等高线精度计算数据，采用勘测数据的1:2000来进行制作电子沙盘地形。这样数据精密既可以在设计阶段进行使用，又可以在数据检测阶段作为备用数据使用。不仅保证了精度而且达到BIM模型与地形融合后的设计复核作用。目前，主流电子

沙盘构建方法设计软件如AutoDesk、及三维地理信息软件如ArcGIS等平台为基础，将地图中所呈现的图像数据如图1所示，使用ArcGIS 处理地形数据可以将其转换为电子沙盘所需的DEM数据。

图1地图模型

（二）BIM模型创建

BIM模型可使用多种软件进行建模，并在模型中添加对应的坐标 信息进行定位，最后输出为整合软件所支持的格式即可。在此次项目研究中我们所使用的是Autodesk公司的Revit 2016建立筒单主体模型，在建模过程中要严格按照图纸数据创建如图2所示，精细程度根据具体应用事项而不同，但要保证尺寸与坐标准确。为了更好地反映BIM模型和真实地形的真实效果，需要渲染BIM模型中的结构和真实地形，如图3所示。包括结构的真实外观、场景的真实感、照明效果等。转换上述轮廓线的DEM数据和高清谷歌卫星地图后，可以在高精度地形下获得更逼真的场景。

图2 图纸数据 图3 渲染效果图

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（三）电子沙盘的制作

本项目采用整合软件为LocaSpace，这是一款免费开放的三维地图软件，是多种互联网地图的集成，包括了谷歌地图、百度地图、微软地图等。使用方便，可对多种格式的二、三维模型导入、浏览、输 出，很适合作为BIM模型与GIS模型的整合依托^【1】，且附带标签标注、测量与空间分析功能，为之后在沙盘中进行操作分析、安排部署提供了便利的条件。将GIS模型、BIM模型、CAD图纸以及控制点坐标点等信息导入LocaSpace进行整合，生成电子沙盘。

三、校园电子沙盘的好处

校园电子沙盘是校园文化与校园内形象的扩展延伸，校园电子沙盘可覆盖整个校园的信息内容，结合投影技术、互动技术、虚拟仿真技术的使用，运用中央控制系统，通过文字、解说、视频等手段及时、同步的显示当前所需要展示的内容，能够生动形象的全方位、多角度诠释沙盘所展示的校园未来规划发展蓝图。

该电子沙盘的开发在当前市场上也已出现，此项目相比于传统沙盘，能够跟好的直观的浏览到整个学校的面貌，同时可替代传统沙盘，增强了使用者的体验效果，电子沙盘结合多媒体影像技术、交互体验技术、声光电技术于一体，实现对沙盘模型灯光动作进行自动、手动、遥控、激光笔（点哪亮哪）方式控制，能以语音、文字、图片和视频图像等多媒体形式展示实景沙盘中的各类相关信息，达到互动式的多媒体沙盘模型展示效果。

四、结论

Gis+BIM作为一种新兴技术，将Gis技术与BIM技术相结合，包含了Gis的地理信息，也包含了BIM的模型信息。对施工前期的大临设施的选址与布置问题提供了的策划依据，能直观准确地对从周围环境、交通、安全、运距等各个方面进行最为合理的规划，对征地拆迁信息进行整理汇总有关部门进行汇报时能更加直观准确地表达现场情况。通过设计模型与真实地形的相互关系确定族工方案，避免了大量重复性的测量、绘图工作，对施工部署等方面有着很大的作用。

BIM技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合于一个三维模型信息数据库中，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用，以实现可持续发展。

为此我们在沈阳城市学院大学生创新创业项目中，特以 BIM 为基础，建立校园电子沙盘这一项目。校园电子沙盘通过建立虚拟的建筑、景物等三维模型，利用数字化基础，使其智能化，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库，便于未来对建筑功能性和全周期寿命的应用管理。另外，此项目能够让参观者有一种身临其境的感觉，也为日后学校的数字化发展打下基础。

综上所述、BIM技术与GIS技术在模型中都起到了非常多的作用，希望这种技术可以得到大量的推广。

参考文献

[1]许文国.GIS与BIM整合应用.台湾“中央研究院”，2011