金文韬1、2，张业星3、4，徐纵驹1、2，朱欢丽1、2
1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 311122，
2.浙江华东工程数字技术有限公司，浙江 杭州 311122
3.数字城市CIM技术浙江省工程研究中心，浙江 杭州 311122；
4.浙江省工程数字化技术研究中心，浙江 杭州 311122
【摘要】对BIM、GIS技术各自的特点进行了分析，并在此基础上结合两者的优势，提出了一种BIM与GIS数据在工程项目中融合的方法。将BIM三维模型与GIS倾斜摄影影像进行叠加，并对两者属性进行融合，达到对工程室内室外、宏观微观信息的有效管理，为工程可视化及管理提供更丰富、全面的信息。
【关键词】建筑信息模型；地理信息系统；工程；数字化；
Research on application of BIM and GIS fusion technology in engineering construction
（1.?POWERCHINA HUADONG ENGINEERING CORPORATION，Hangzhou，311122
2.?Zhejiang Huadong engineering Digital Technology Corporation，Hangzhou，311122
3．Zhejiang Digital City CIM Technology Reasearch Center，Hangzhou，311122
4. Zhejiang Engineering Digital Reasearch Center，Hangzhou，311122）
Abstract：Based on the analysis of the characteristics of BIM and GIS, proposed a method of integrating BIM and GIS data in engineering projects. Method superimposed the BIM 3d model and photographic image，and fused their attributes，effectively manage project indoor and outdoor, macro and micro information.Provide richer and comprehensive information for engineering visualization and management.
Key Words: Building Information Modeling； Geographic Information System；Engineering；Digitization
伴随国民经济的快速发展，市政建设速度日益加快，对其数字化、智慧化的需求也日益增加。市政工程建设对资源和信息化的依赖程度也越来越高，传统的二维数据已经无法满足三维空间分析需求，精细化、标准化、智能化已然成为市政工程管理的核心要求。BIM 与GIS技术能够从不同的角度对工程数据的数字化、智慧化提供助力。两者融合技术为市政工程管理提供一种新的方法，以弥补目前市政建设管理中的短板。
1.BIM与GIS技术特点
BIM（建筑信息模型，Building Information Modeling）[1] 是工程物理和功能特性的数字化表达。BIM 作为工程项目的共享知识资源库，能够为工程建设项目的规划、设计、施工、运营等阶段的决策提供可靠依据；在工程不同阶段，业主、设计、监理、施工方等项目参与方都可以在 BIM 中新增、删除、编辑和查询信息[2]，有效的实现项目信息的共享和协同。
BIM 技术目前主要应用于单体建筑，能够将建筑属性信息精细到构件级别，具有可视化程度高、建筑信息全面、协调性好等众多优势。但对于大范围的地理空间数据处理分析的能力略显不足。
GIS（地理信息系统，Geographic Information System）是对地理空间数据的获取、存储、处理、分析、显示和描述的技术系统，具有极强的空间综合分析能力；3DGIS场景[3]从三维地形表面建模和建筑物三维建模入手，构建和模仿真实空间环境，在此基础上进行地理空间分析[4]。但是在微观模型的展示效果上则是其短板，无法创建精细化的建筑模型且模型信息粗略。
因此，把BIM 与GIS 技术结合起来，可以同时展示微观与宏观数据，将为工程可视化及管理提供更丰富、全面的信息。
2.BIM与GIS数据结构
本文基于 IFC 标准和 CityGML 标准对BIM数据与GIS数据进行融合。在此基础上BIM 和 GIS 的数据只要遵循同一表达和传输标准并通过标准的数据接口就能进行交互，能够在不改变自身数据结构的基础上，完成工程全生命周期的数据交换以及协同工作。
IFC 由 BuildingSMART 为建筑信息模型领域提出的数据交换标准，标准自下而上可分为资源层、核心层、互操作层以及领域层[5、6]。IFC 标准的实质是实体、种类、函数、属性、规则之间关系的集合。
实体是由共有的属性以及约束所定义的信息类，是各类信息的载体，实体集成了建筑模型的各种属性及属性集，用户可对实体进行属性定义及拓展，从而实现建筑领域信息的表达[7、8]。
CityGML 由OGC 发布，基于地理标记语言（GML）的城市领域应用模式。不同于GML表现二维空间的要素，CityGML主要表现城市三维对象的信息，用于城市三维对象及其之间关系的表达[9]。CityGML则定义了城市中的大部分地理对象的分类及其之间的关系，对区域模型的几何、拓扑、语义、外观属性进行了定义，包括了主题分类之间的层次、聚合关系、对象之间的关系与空间属性。IFC与CityGML数据对比[10]如下图1所示：
表1：IFC与CityGML数据差异
格式 IFC CityGML
几何表达 边界描述 、实体几何 、扫描体 边界描述
模型外观 纹理较少，以材质呈现为主 LOD 层级都有丰富的纹理特征
表现尺度 单个建筑或实体 大范围
语义信息 建筑细节及构件间的空间关系 多层级的语义信息
3.工程数据融合
基于上文中所介绍的BIM数据与GIS数据的融合方法，进行了相关实验。实验中选用无人机航飞获取的倾斜摄影数据（GIS数据）进行正射校正，生产数字正射影像，并与通过Bentley MicroStation软件建模产生的BIM模型进行叠加，进行GIS数据与BIM数据的融合，具体技术路线如下图1所示：
图1：技术路线图
实验平台选用SuperMap IDesktop软件，搭建BIM 和 GIS 的三维可视化平台。在实验平台中将OSGB的倾斜数据转化为S3M数据格式，并与BIM模型进行叠加，进行场景的配置，并通过模型构件GlabalID与地理空间定位信息对模型属性进行融合，从而实现GIS数据与BIM数据的融合,效果如下图2所示：
图2：数据融合效果图
4.结论与展望
本文基于IFC 标准和 CityGML 标准，采用SuperMap IDesktop软件构建实验平台，将无人机航飞获取的GIS数据与通过Bentley MicroStation软件建模产生的BIM模型进行叠加，达到对工程室内室外、宏观微观信息的融合，在提升工程信息管理效率的同时也为工程可视化提供了一条新的思路。但目前该技术方法还存在平台受限，模型渲染效率存在瓶颈等问题需要进一步进行研究。
参考文献
[1] 牟茗，四维建筑信息模型技术研究，[硕士学位论文]，北京：北京林业大学，2009
[2] 宋麟，BIM 在建设项目生命周期中的应用研究[硕士学位论文]，天津大学，2013
[3] 朱庆，三维GIS及其在智慧城市中的应用[J]．地球信息科学学报，2014（2）：151-157．
[4] 梁红莲，刘登忠，GIS 应用现状及发展趋势探讨，物探化探计算技术，2001，（01）：68~73+92
[5] 邱奎宁,张汉义,王静等. IFC 标准及实例介绍[J]. 土木建筑工程信息技术, 2010(1):68-72.
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[7] 唐春凤,刁波,王利锋. IFC 文件的一般结构和EXPRESS语言介绍[C]计算机技术在工程建设中的应用——第十二届全国工程建设计算机应用学术会议论文集. 北京：中国土木工程学会.2004：450-455.
[8] Wu I‐Chen, Hsieh Shang‐Hsien. Transformation from IFC data model to GML data model: Methodology and tool development[J]. Journal of the Chinese Institute of Engineers, 2007, 30(6):1085-1090.
[9] 陈引川.对城市地理标记语言(CityGML)的探讨[J].测绘科学,2009, 34(5):145-146,135.
[10]汤圣君,朱庆,ＢＩＭ与GIS数据集成：IFC和CityGML建筑几何语义信息互操作技术[J]．土木建筑工程信息技术，2014(4)：003.