基于BIM和GIS 的智能电子沙盘

基于BIM和GIS 的智能电子沙盘

张拓

合肥工业大学；邮编：230000

摘要：为解决传统电子沙盘制作的诸多弊端，采用BIM与GIS的技术优势，基于BIM+GIS的智能电子沙盘，一是实现工程实体结构BIM模型快速建立和高精度工程环境三维模型建立，提高BIM建模效率和质量；二是通过GIS平台实现BIM模型和GIS模型整合、轻量化和可视化展示，辅助项目管理人员进行施工调查、征地拆迁、进度可视化管理和项目信息查询等管理，大大地降低电子沙盘使用成本。该方法有效提升了工程设计的质量和展现效果，在交通仿真、驾驶模拟、交通设施及运维管理等方面具有广阔应用前景。

关键词：BIM；GIS；智能电子沙盘

前言

近年来，BIM 技术和 GIS 技术的大力发展，使得更多学者探索二者结合的作用，BIM 技术的精细化模型与赋予建筑丰富属性信息的能力，以及 GIS 技术强大的数据处理和空间分析能力，也让我们看到了二者结合的价值。探索将二者真正意义上相结合的方法，对桥梁工程的信息化发展具有非比寻常的价值。

1 基于BIM和GIS 的智能电子沙盘优势

随着工程的推进、深化，BIM 作为载体不断容纳工程项目的所有信息；同时有助于各参与方的沟通协作；而且在设计、施工阶段 BIM 三维模型以更加立体的形式助力技术人员对整个工程的把控，包括建筑内各系统的碰撞检测，对隐蔽工程的解读等等。随着三维 GIS的发展，研究对象已经从地球表层影像发展至全空间数据，在二、三维空间数据分析、 管理、可视化等方面的发展已成熟。GIS 的优势在于三维空间数据的分析和管理，可在大范围空间内基于物理空间数据和室外环境进行空间分析；但在 GIS 中建筑物的表达很简单，而且缺少精细及全面的建筑信息数据。智慧城市的管理不仅需要宏观上空间查询、数据信息分析，显然还需要城市中每个建筑物的详细微观信息，所以微观数据信息的短缺是 GIS 的软肋。

BIM与GIS的融合将实现互利互补，为智慧城市建设奠定基础。然而，由于BIM的数据结构复杂、数据信息量大等特点，在硬件资源有限的情况下，大规模的BIM和GIS数据可视化仍然是一项具有挑战性的任务，尤其是在web和移动终端中。针对电子沙盘在行业中的应用现状和存在的问题，研究了一种基于BIM+GIS的电子沙盘快速生产和高效使用的方法，增强了电子沙盘的相关功能，提高了电子沙盘的生产效率。

2 主要研究内容

本文利用近年来国内外学者在该学科范围的研究，联合BIM 与 GIS 的有关性质，研究从 BIM 数据格式到 GIS 数据格式的转化过程，从而完成两种模型在语义层面与属性层面的真正融合。主要研究内容包括：

（1）通过相关文献的查阅，充分了解 BIM 与 GIS 的主体理论与技术手段加上对倾斜摄影技术基本理论的应用，并对BIM 、GIS和倾斜摄影 技术在工程上应用做出总结，探索其结合的可行性。

（2）利用相关的文献与资料，了解 BIM 模型数据与 GIS 模型数据的类别与特征，找出二者融合所必须保留的各种属性，并总结出其融合的困难之处，以便寻找二者融合的合理方法。

（3）通过相关文献与软件的学习，寻找 BIM 与GIS 融合的有利手段，通过对不同融合技术的结果对比，择优选择最适合的融合手段，并在已有研究成果的基础上，完成工程模型融合技术的拓展。

（4）将以上研究的融合方法应用到智能沙盘系统当中去中，应用 BIM 与 GIS 技术对智能沙盘进行优化，并分析融合技术的应用效果，主要应用于辅助施工前期调查、征地拆迁管理、施工动态监督等方面，总结优势与不足，为将来探索更适宜的融合方法做出技术铺垫。

3基于BIM和GIS 的智能电子沙盘的具体应用

本文选题的目的是在建筑领域研发出一种电子沙盘，结合BIM+GIS 的管理方法，实现智慧电子沙盘的快速制作和高效使用方法，为后续形成工程项目管理系统做铺垫。通过宏观到微观的模型创建，结合全过程的项目管理，形成精细化的工程项目建设体系的内容。基于BIM+GIS的电子沙盘，一是实现工程实体结构BIM模型快速建立和高精度工程环境三维模型建立，提高BIM建模效率和质量；二是通过GIS平台实现BIM模型和GIS模型整合、轻量化和可视化展示，辅助项目管理人员进行施工调查、征地拆迁、进度可视化管理和项目信息查询等管理，大大地降低电子沙盘使用成本。

4系统设计

4.1系统原理

工作原理分为三个部分，一是自主研发BIM快速建模插件，快速生成BIM模型和输出BIM构件树；二是总结无人机倾斜摄影技术，提升工程环境倾斜摄影模型精度；三是自主研发GIS服务平台，融合BIM、GIS、无人机倾斜摄影技术，构建电子沙盘系统，为施工调查、征地拆迁、动态展示等提供数据支撑。如图5-1所示。

图5-1 系统设计总体框架

4.2.2电子沙盘网页设计实现

将上传已完成工程实体结构BIM模型和工程环境倾斜摄影实景模型导入GIS平台，并通过位置参数调整，将其摆放到相应位置，并通过场景管理和添加标记功能挂接文字、图片、视频等信息，完成基于GIS+BIM的电子沙盘相关功能的快速搭建，并以网页端形式呈现，如图5-11所示。

图5-11 BIM模型和倾斜摄影模型融合

6 结束语

本文将基于BIM+GIS的智能电子沙盘，将传统的二维展示方式和三维静态模型方式升级为三维动态数字虚拟模式，无论是从视觉，还是立体逼真效果，都带来一种全新化的互动式体验。这种创新服务应用能够充分动态表达设计意图和成果。基于BIM+GIS的智能电子沙盘的应用必将推进设计与管理的创新和发展，将科技虚拟展览、展示形式与传统的信息传播载体相融合，在未来诸多领域必定都会得到升级与应用。

作者：张拓；单位：合肥工业大学；邮编：230000

参考文献

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