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    实例解释智能化领域GIS与BIM的联系与未来

    建筑工程2018年09月26日
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      什么是BIM?BIM是指建筑信息模型(Building Information Modeling),目前国内并没有官方的定义,所以从国 外 BIM 标准中理解,BIM 是一个建设项目或者实施物理和功能特性的数字表达,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 更改修改信息,实现协调作业, 基于它自身的特点,BIM 目前在建筑以及一些设计领域应用越来越普遍。  它以建筑工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础进行建筑模型的建立。它具有可视化,协调性,模拟性,优化性和可出图五大特点。
      BIM是指建筑信息模型
      什么是GIS?GIS即地理信息系统。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)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即地理信息系统
      位置与地理信息既是LBS的核心,也是LBS的基础。一个单纯的经纬度坐标只有置于特定的地理信息中,代表为某个地点、标志、方位后,才会被用户认识和理解。用户在通过相关技术获取到位置信息之后,还需要了解所处的地理环境,查询和分析环境信息,从而为用户活动提供信息支持与服务。
      
      GIS+BIM
      
      BIM和GIS的集成和融合能给人类带来的价值将是巨大的,方向也是明确的。然而,尽管两者如此接近,也并非能毫无阻碍的结合在一起。两者从实现方法来看,无论在技术上还是管理上都还有许多需要讨论和解决的困难和挑战。至少有一点是明确的:简单地在GIS系统中使用BIM模型或者反之进行目前都还不是解决问题的办法。
      
      BIM与GIS之间并无可替代性,而是更倾向于一种互补关系。在BIM出现以前,GIS始终只能呆在房子外面,因为房子里面的信息是没有的。BIM的应用让这个局面有了根本性的改变。对GIS而言,由于CAD时代不能提供房子里面的信息,因此把房子画成一个实心的盒子天经地义。但是现在如果有人提供的不是CAD图,而是BIM模型呢?GIS总不能把这些信息都扔了还是用实心盒子代替房子吧?对BIM而言,房子是在已有的自然环境和人为环境中建设的。新建的房子需要考虑与周围环境和已有建筑物的互相影响,不能只管房子里面的事情。而这些房子外面的信息GIS系统里面早已经存在了。BIM就应该利用这些GIS信息避免重复工作,从而建设新房子。
      
      总体上讲,CAD 用来绘制建筑物,BIM 是用来整合和管理建筑物本身所有阶段信息,GIS 则是整合及管理建筑外部环境信息。把微观领域的 BIM 信息和宏观领域的 GIS信息进行交换和相互操作,满足查询与分析空间信息的功能,是未来城市 GIS 的发展方向。
      
      GIS+BIM结合实例
      
      谷歌地球(Google Earth)中的“3D建筑图层”功能正是GIS与BIM相结合的重要实例之一。由卫星,飞机等航空器提供的GIS数据与BIM数据相结合,便得到了一个“基本在正确位置”的“不是实心盒子”的“真正的”建筑物。

      GIS+BIM结合实例

    GIS+BIM结合

      GIS+BIM结合能解决什么问题
      
      这两个系统的整合以后的应用领域很广阔,包含城市和景观规划、建筑设计、旅游和休闲活动、3D地籍图、环境模拟、热能传导模拟、移动电信、灾害管理、国土安全、车辆和行人导航、训练模拟器、移动机器人、室内导航等。虽然BIM在国内应用很少,但是行业内应该关注并展望BIM和GIS结合所带来的思路的转变、成本的降低以及效率的提高。下面我们来看一些具体例子。
      
      A:安全
      
      一名重要的政客沿着特定的路线行进,出于安全需要,需要事先找到所有能看到这条路线的窗子和建筑物,并通过计算得出狙击手可能躲藏的位置。
      
      以往是在3D查看器中浏览沿线所有的建模模型,并以专业人员的经验来判断狙击手可能选择的位置。但是现在可以通过BIM和GIS共同生成的城市的模型数据来生成一个线路沿线上符合条件的窗子和建筑的列表报告。如果只是应用其中一方作为分析手段都会产生局限性。例如GIS不会储存窗子的宽度和高度,而且要是通过几何形状去算的话将会非常复杂且费时费力;而且BIM中却正好存储了窗子的尺寸,这个例子正是通过利用路线沿线的城市模型所附加的非常详细的GIS+BIM的数据,所以我们非常简便并准确地才能定位和识别窗子。
      BIM测量建筑物尺寸
      B:导航
      
      现在行业中都想解决室内定位这一难题,但是大多关注的都是定位的手段,例如到底是Wi-Fi还是蓝牙,是LFC还是NFC等等,但是室内定位的地图却一般都是建筑的二维电子图来生成的,甚至只是示意图;室外的地图导航都开始真三维化了,室内导航还用二维线条,这着实有点跟不上节奏了!
      
      但是如果有BIM,那这一问题就能迎刃而解:通过BIM提供的建筑内部模型配合定位技术可以进行三维导航,例如有商场开发的室内导航系统,就是利用了BIM和GIS,可以为员工及顾客进行跨楼层跨楼体的导航。下图为百度提供基于BIM技术的室内导航图。
      
      C:三维城市建模
      
      城市建筑类型各具特色,外型尺寸不同,外部颜色纹理不同,以及障碍物阻挡等。如果是“航测+地面摄影”,后期需要人工做大量贴图;如果是用价格昂贵的激光雷达扫描,成本太高而且生成的建筑模型都是“空壳”,没有建筑室内信息,同时室内三维建模工作量也不小,并且无法进行室内空间信息的查询和分析。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,现阶段在我国还依旧很难实现。
      
      D:市政模拟
      
      通过BIM和GIS融合可以有效的进行楼内和地下管线的三维建模,并可以模拟冬季供暖时热能传导路线,以检测热能对其附近管线的影响。或是当管线出现破裂时使用疏通引导方案可避免人员伤亡及能源浪费。
      
      E:资产管理
      
      以BIM提供的精细建筑模型为载体,利用GIS来管理建筑内部资产的位置等信息,可以提高资产管理的自动化水平和准确性。不会出现资产管理不明,或是不在它该在的位置这种尴尬情况。
      
      F:当BIM遇见安防
      
      安全防范”是公安保卫系统的专门术语,是指以维护社会公共安全为目的,防火灾、防入侵、防被盗、防暴和安全检查等措施。
      
      为了达到以上目的,人们采用了以电子技术、传感器技术和计算机技术等基础安全防范技术,并将其构成一个安防系统,使其发挥最大功能作用。
      
      管理者能够通过BIM安防管理平台:实时掌控建筑所有报警,迅速响应,进度跟踪,结果审核,保护建筑资产和生命安全。
      
      BIM安防管理平台可集成所有安防子系统,如消防系统、视频监控系统、电子巡更系统和门禁系统等;是对原有独立子系统组合后的功能性提升,使得管理标准化、运维精细化、安全智能化,是一个真正意义上能让原各子系统“团结并战”的平台。
      
      当 BIM 遇见安防系统后
      
      1. 报警系统—快速处理、精细化管理
      
      当某个火警探测器报警时,BIM安防管理平台可通过BIM模型直接定位火警位置,提供火警点位周围视频画面及报警相关的详细文字描述。管理者第一时间即可掌握报警点位的位置信息、现场信息和火警信息,解决了传统模式的信息来源单一、传达易延误等问题。
      
      接下来管理者可通过BIM安防管理平台派发工单指定人员到现场检查,待工作人员处理火警后,必须通过APP填写现场处理情况和解决办法并对现场进行拍照,最后提交工单交由领导审核。
      
      2. 3D电子巡更—智能巡视、实时报修
      
      通过BIM安防管理平台实现全路线可视化管理,包括人员定位、巡视路线、扫码点位、延误说明、漏点说明、装修检查等巡视任务中的情况。
      
      BIM安防管理平台APP会定期通知巡视人员前往规定扫码地点,在完成第一个扫码后,系统会根据管理者制定路线提示巡视人员继续前往下个扫码地点。
      
      1. 如果各点位之间巡视超时,则必须填写延误说明,杜绝懒散巡视。
      
      2. 如果巡视中发现异常情况,巡视人员需要通过APP拍照并添加文字描述,同时发送工单至相应部门,做到巡视不留死角。
      
      3. 视频监控—精准定位、分组管理
      
      BIM安防管理平台—视频监控系统可定位楼内出现的可疑人员,通过点击BIM模型中的摄像机,即可查看相应视频画面,并根据现场情况预判可疑人员行进路线进行追踪,同时发送工单安排人员去现场盘查。
      
      BIM安防管理平台—视频监控系统还能自定义分组视频、查看历史视频和控制快球摄像机等。
      
      1. 解决中控员画面定位时,还需脑补实际位置的需要,实现精准定位更简单;2. 解决了人员跟踪时,通过不停在操作台输入摄像机编号来查询的需要,实现安全管理更高效;
      
      BIM与GIS融合的最终目标是什么?
      
      根据城市化的水平,城市被划分为五代:第一代是原始城市,第二代是市区化城市,第三代是郊区化城市,第四代是网格化城市,第五代是电脑网格化城市,即信息化城市,也称作智慧城市。智慧城市是城市发展的新阶段,其以网格化的传感器网络作为其神经末梢,形成自组织,自适应并具有进化能力的智能生命体。现阶段智能城市的初级阶段即数字城市,是城市在信息化发展阶段的重要目标。为了满足居民和城市发展的需求,城市正在急速扩张,同时城市的信息系统也越来越复杂、精细。智能城市将是一个成熟技术的融合,包含精准的城市三维建模,发达的城市传感网络,实时的城市人流监控,安全监控、车流监控等等。
      
      随着政府和企业对智慧城市的愿景越来越强烈,更多技术手段和应用被引入,城市也要越来越智慧、具有活性。技术间的融合和兼容将是智慧城市建设者需要优先考虑的,通过广泛参与和标准组织的合作可以促进智慧城市的平衡发展,以便更好地服务社会和人民。 而要达到这个目的,就不得不依赖于GIS与BIM的有机结合。GIS与BIM的融合,既是社会与科技发展的必然趋势,也是信息化世界的必经之路。

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