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BIM与GIS携手打造智慧城市

作者:AG8com 发布日期:2020-06-11 10:40



  编者按:不知大家是否了解BIM?住建部先后出台《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》和《建筑信息模型施工应用标准》,对建筑界而言,BIM时代已经来临。同时,“BIM + GIS + 物联网 + 云技术”是智慧城市建设最基础的技术架构,BIM和GIS是智慧城市数据的重要来源。随着智慧城市建设的深入发展,BIM和GIS从各自领域的研究逐步走向两个领域的融合。因此,不管是出于增城建筑信息化还是建设智慧增城的考量,我们都有必要来认识BIM,并且看看BIM和GIS融合后将对未来智慧增城的建设提供哪些有效应用。

  BIM是指建筑信息模型(Building Information Modeling),简单理解,BIM就是建立一个建筑的三维模型,把所有建筑信息放进去。BIM 是建设项目的数字表达,它并非以二维方式展示,而是直接以三维的方式表达;同时 BIM 也是一个共享的知识资源,是该设施从建设到拆除的全生命周期中的所有决策提供依据的过程;在项目的不同阶段,不同利益相关方通过 BIM 修改信息,实现协调作业。即BIM有5个优点:(1)可视化,所见即所得;(2)协调性,避免或减少冲突;(3)模拟性,尽早把控现场情况;(4)优化性,更好进行施工管理;(5)造价精确与可控性,提高工作效率。

  BIM在建筑界有着非常重要的位置。BIM出现前,技术信息化就只是负责CAD制图、造价、施工等“技术活”,与业主方沟通、人事、财务等并没有太大联系,而管理信息化就只是单纯地管理信息,与“技术活”也无半点联系,技术信息化和管理信息化缺乏关联。而BIM作为“建筑业中的大数据”这一信息载体,是将技术信息化和管理信息化联系起来的核心技术和方法。总而言之,“围绕着所有建筑行业,将会有一根线,将一切的环节穿起来,形成一个闭合的环,而这根线就是BIM。”

  GIS是指地理信息系统(Geographic Information System),是对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。GIS在地理界有着非常重要的位置。

  BIM掌握了建筑从设计到施工产生大量的信息,特别是建筑设计三维模型,包含了建筑详细的空间信息,BIM的精度更高,更注重微观。

  GIS并不需要譬如工作进度、工程费用、材质等非图形的信息,只需要建筑物的模型数据、兴趣点数据和城市街道路网数据,GIS关注的是宏观尺度。

  更加容易混淆的是3维GIS与BIM。有人把BIM看做是微型的3维GIS系统。其实两者是有所区别的:首先,传统的3维GIS系统大多是城市级别的,最小也是园区级别,而BIM则可能只是一栋楼。其次,只从三维模型来说,BIM模型的精细化程度和GIS不是一个粒度的:以一栋楼房为例,GIS通过“航测+地面摄影”生成的三维建筑模型可理解为走不进去的实心体,通过激光雷达进行室内外扫描,并进行室内三维建模可生成能够走入的建筑体,但反映不出水泥体里面的水电线等;BIM的模型可以精细到,你把每个结构解剖开,看里面钢筋绑扎的间距——毫米级。

  从以上观点来看,GIS与BIM的目的和需求是不一样的,其注重的行业领域与行业标准皆不相同。从尺度上来讲,BIM更加精细,关注室内与空间,并具有工作流管理性质;GIS更加宏观,相对静态,注重对平面与图层的控制。

  上面我们可以看到BIM与GIS的诸多不同,但是从数据管理来看,BIM与GIS殊途同归,两者有很多共通点:

  BIM+GIS=微观+宏观。BIM需要GIS,将BIM系统中的数据带入到地理坐标下的可视化空间,使建筑物与自然环境形成交互与比对,将用户置身于自然地理和社会环境之中,实现对宏观情况的全盘掌握、统筹安排,从而使现代化建设管理迈上一个更高的台阶。GIS需要BIM,BIM是重要的数据来源,能够使GIS从宏观走向微观,可以精细化管理;BIM可使GIS从室外走向室内,实现室内外一体化。总之,GIS离开了BIM,止步于建筑之外;BIM离开了GIS,成为“空中楼阁”。

  采用GIS与BIM集成技术,实现了城市彻底地“数字化”,将为数字城市、智慧城市建设奠定坚实的信息基础设施。下面我们来看两者融合的典型应用:

  前面提到GIS生成的建筑模型往往是“空壳”,没有建筑室内信息。而通过BIM,可以轻易得到建筑的精确高度、外观尺寸以及内部空间信息。因此,通过综合BIM和GIS,先对建筑进行建模,然后把建筑空间信息与其周围地理环境共享,应用到城市三维GIS分析中,就极大的降低了建筑空间信息的成本。当然这个前提是建筑都应用到BIM,现阶段在我国还很难实现。

  运用GIS和BIM建立的微观室内与宏观路网结合的城市系统模型,可以实现城市的可视化,让智慧城市“未建先见”,通过“动态数字沙盘”带来建设的全新体验:在规划设计城市时,可以给设计好的规划建立模型,模拟城市车流、人流等动态行为数据,结合自然环境,检测规划设计的合理性,帮助城市实现模块化与弹性化新型规划,支持可持续发展与精细化管理。

  随着建筑设计和施工技术的发展,建筑造型各异,体量越来越大,建筑内部结构越来越复杂,人们的活动不是在室内就是在室外,在高层建筑、室内面积大的建筑中,特别是标识不够清晰明确的情况下,人们也比较容易迷失方向,尤其是在商场、活动中心、医院等地方,就算方向感很好的人想一下子搞清楚东南西北也是很不容易的,因此人们对于室内导航的需求不亚于室外导航。

  然而现在为数不多的室内导航图也只是二维电子图,甚至只是示意图,用起来不方便, 而BIM与GIS结合,刚好能解决这个问题。成熟的三维 GIS 平台,已经支持物联网数据的接入,结合 BIM 建筑模型特点,可以轻松做到模拟真实情景定位,应用方面当然也很广,比如博物馆里寻找展厅、商场里寻找店面、医院里寻找科室等。

  BIM和GIS集成应用,不仅可以将GIS的导航功能拓展到室内,还可以优化GIS已有的功能。如利用BIM模型对室内信息的精细描述,可以保证在发生火灾时室内逃生路径是最合理的,而不再只是路径最短。

  现阶段,BIM应用主要集中在设计、施工阶段,而BIM和GIS融合应用可解决大型公共建筑、市政及基础设施的BIM运维管理,将BIM应用延伸到运维阶段。如我区马上要建设的第二机场项目,将二者融合应用,能成功开发机场航站楼运维管理系统,实现航站楼物业、机电、流程、库存、报修与巡检等日常运维管理和信息动态查询。

  我区正在快速推进交通建设,利用GIS宏观尺度上的功能,可将BIM的应用范围由单个建筑物扩展到道路、铁路、隧道、水电、港口等工程领域。如,高速公路项目开展BIM与GIS集成应用,可实现基于GIS的全线宏观管理、基于BIM的标段管理以及桥隧精细管理相结合的多层次施工管理。

  从应用中我们可以体会到BIM和GIS都具有可视化的特点,融合后将进一步拥有精细化和室内外一体化的特点。两者融合以后的应用领域非常广阔:城市和景观规划、建筑设计和管理、旅游和休闲活动、环境模拟、热能传导模拟、灾害管理等等。

  BIM和GIS融合的最终目标就是打造“智慧城市”。基于BIM和GIS结合的智能城市将是一个能够全面感知的容器和载体,植入物联网、云计算的创新建设模式,创建线上以数据浓缩呈现的“虚拟世界”,真正从源头打造“智慧城市”。

  以BIM技术为契机,增城城乡院正积极开展BIM技术的的学习,提升人才技术实力,推进建筑信息化建设,加深建筑与测绘的专业融合,为建设智慧增城添助力!

  国务院办公厅:2017年2月印发《关于促进建筑业持续健康发展的意见》。指出,加快推进建筑信息模型(BIM)技术在规划、勘察、设计、施工和运营维护全过程的集成应用,实现工程建设项目全生命周期数据共享和信息化管理,为项目方案优化和科学决策提供依据,促进建筑业提质增效。

  住建部:2016年9月19日,住建部出台了《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》,全文28次提到BIM;2017年5月4日,住建部批准《建筑信息模型施工应用标准》为国家标准,自2018年1月1日期实施。

  北京市:2014年5月北京质量技术监督局/北京市规划委员会发布关于《民用建筑信息模型设计标准》,提出BIM的资源要求、模型深度要求、交付要求是在BIM的实施过程规范民用建筑BIM设计的基本内容,该标准于2014年9月1日正式实施。

  上海市:2014年10月发布《关于在本市推进BIM技术应用的指导意见》,明确了未来三年BIM技术应用目标和重要任务,同时也制定了政策落实的具体保障措施。2016年,上海市建管委出台《关于进一步加强上海市建筑信息模型技术推广应用的通知》,规定了“定价规则由建设单位牵头组织实施BIM技术应用的项目,在设计、施工两个阶段应用BIM技术的,每平方米补贴20元,最高不超过300万元;在设计、施工、运营阶段全部应用BIM技术的,每平方米补贴30元,最高不超过500万元。”

  广东:到2014年底,启动10项以上BIM技术推广项目建设;到2015年底,基本建立我省BIM技术推广应用的标准体系及技术共享平台;到2016年底,政府投资的2万平方米以上的大型公共建筑,以及申报绿色建筑项目的设计、施工应当采用BIM技术;到2020年底,全省建筑面积2万平方米及以上的建筑工程项目普遍应用BIM技术。

  深圳:在工程设计领域鼓励推广BIM技术,力争5年内BIM技术在大中型工程项目覆盖率达到10%。

  成都:大力推进基于BIM(建筑信息模型)的建筑信息化技术应用,到2018年,全市房建工程项目单体建筑预制装配率不低于20%,新建政府投资项目单体建筑预制装配率不低于30%;市政工程桥梁项目除必须现浇的部分外,全部实现预制装配化。深入推进BIM等建筑信息化技术应用,到2020年,BIM在设计、生产、施工和运营管理环节广泛应用,推动建设工程全寿命期信息化科学管理。”

  应该说,随着国家对BIM的推行和应用,不管是出于主动还是被动因素,BIM离我们并不远,BIM时代已悄然来临。

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