對(duì)于建筑行業(yè)的小伙伴來說BIM與GIS并不算陌生，BIM是指建筑信息模型，簡(jiǎn)單理解，BIM就是建立一個(gè)建筑的三維模型，把所有建筑信息放進(jìn)去。GIS即地理信息系統(tǒng)，有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”。眾所周知，“GIS+BIM“是智慧城市建設(shè)最基礎(chǔ)的技術(shù)架構(gòu)，GIS的出現(xiàn)為城市的智慧化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，BIM的出現(xiàn)附著了城市建筑物的整體信息，它們的完美結(jié)合使得智慧城市的各項(xiàng)建設(shè)工作將事半功倍。
1.什么是智慧城市？
依據(jù)城市化的水平，城市被劃分為五代：第一代是原始城市，第二代是市區(qū)化城市，第三代是郊區(qū)化城市，第四代是網(wǎng)格化城市，第五代是智能網(wǎng)格化城市，也稱作智慧城市。
智慧城市是城市發(fā)展的新階段，其以網(wǎng)格化的傳感器網(wǎng)絡(luò)作為其神經(jīng)末梢，形成自組織，自適應(yīng)并具有進(jìn)化能力的智慧生命體。現(xiàn)階段智慧城市的初級(jí)階段即數(shù)字城市，是城市在信息化發(fā)展階段的重要目標(biāo)。可以簡(jiǎn)單理解為運(yùn)用信息管理和通信技術(shù)等手段感測(cè)、分析、整合城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，通過軟、硬件設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)城市智慧式管理和運(yùn)行，進(jìn)而為城市中的人創(chuàng)造更美好的生活，促進(jìn)城市的和諧、可持續(xù)發(fā)展。
2.BIM與GIS
BIM是一個(gè)設(shè)施（建設(shè)項(xiàng)目）物理和功能特性的數(shù)字表達(dá)，它是一個(gè)共享的知識(shí)資源，是一個(gè)分享有關(guān)這個(gè)設(shè)施的信息，為該設(shè)施從建設(shè)到拆除的全生命周期中的所有決策提供可靠依據(jù)的過程，在項(xiàng)目的不同階段，不同利益相關(guān)方通過在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自職責(zé)的協(xié)同作業(yè)。BIM技術(shù)就是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為模型的基礎(chǔ)進(jìn)行建筑模型的建立。它具有可視化，協(xié)調(diào)性，模擬性，優(yōu)化性和可出圖五大特點(diǎn)。簡(jiǎn)單來說BIM就是建筑物的數(shù)字化信息模型，而BIM技術(shù)便是以這信息為基礎(chǔ)開發(fā)數(shù)字模型并對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、建造及運(yùn)營(yíng)管理的一項(xiàng)技術(shù)。
地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)是近些年迅速發(fā)展起來的一門空間信息分析技術(shù)，在資源與環(huán)境應(yīng)用領(lǐng)域中，它發(fā)揮著技術(shù)先導(dǎo)的作用。
GIS技術(shù)不僅可以有效地管理具有空間屬性的各種資源環(huán)境信息，對(duì)資源環(huán)境管理和實(shí)踐模式進(jìn)行快速和重復(fù)的分析測(cè)試，便于制定決策、進(jìn)行科學(xué)和政策的標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)，而且可以有效地對(duì)多時(shí)期的資源環(huán)境狀況及生產(chǎn)活動(dòng)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和分析比較，明顯地提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益，為解決資源環(huán)境問題及保障可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支持。GIS是一種通過使用計(jì)算機(jī)獲取大量地理信息并對(duì)其進(jìn)行多樣性處理的系統(tǒng)，而GIS技術(shù)則是通過這一系統(tǒng)的處理結(jié)果來解決實(shí)際問題的一種技術(shù)。
3.BIM與GIS的融合
BIM與GIS之間并無可替代性，而是更傾向于一種互補(bǔ)關(guān)系。GIS的出現(xiàn)為城市的智慧化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，BIM的出現(xiàn)附著了城市建筑物的整體信息，兩者的結(jié)合創(chuàng)建了一個(gè)附著了大量城市信息的虛擬城市模型，而這正是智慧城市的基礎(chǔ)。總體來說，BIM是用來整合和管理建筑物本身所有階段信息，GIS則是整合及管理建筑外部環(huán)境信息。把微觀領(lǐng)域的BIM信息和宏觀領(lǐng)域的GIS信息進(jìn)行交換和結(jié)合，對(duì)實(shí)現(xiàn)智慧城市建設(shè)發(fā)揮了不可替代的作用。
基于GIS和BIM的集成和融合能給人類帶來的價(jià)值將是巨大的，方向也是明確的。在國(guó)際范圍內(nèi)，各國(guó)的專家學(xué)者對(duì)智慧城市多持有樂觀態(tài)度，大力倡導(dǎo)建設(shè)?；贐IM和GIS結(jié)合的智能城市將是一個(gè)成熟技術(shù)的融合，它還包含精準(zhǔn)的城市三維建模，發(fā)達(dá)的城市傳感網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)的城市人流監(jiān)控，使城市中的人們的生活更加智能和便捷。從衛(wèi)星遙感到地理信息，接著又從數(shù)字城市到智慧城市，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我們的城市將越來越智能。
4.基于BIM和GIS結(jié)合的智能城市
在基于GIS和BIM的融合以后的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，包含一下幾大方面：城市和景觀規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)和管理、旅游和休閑活動(dòng)、環(huán)境模擬、熱能傳導(dǎo)模擬、災(zāi)害管理、三維導(dǎo)航等。
5.城市景觀規(guī)劃
運(yùn)用GIS和BIM，我們可以建立一個(gè)區(qū)域完整的城市系統(tǒng)模型，模型中附著建筑和道路的詳細(xì)信息，如：設(shè)計(jì)單位、施工單位、建設(shè)時(shí)間、使用時(shí)間、使用年限、建筑現(xiàn)狀、建造材料、道路連接等。當(dāng)?shù)缆烦霈F(xiàn)損壞時(shí)，我們可以快速從模型中找出這條路的信息，聯(lián)系施工單位、材料供應(yīng)商、相連通的道路，以便合理疏導(dǎo)交通流、盡快修好損壞路段，恢復(fù)交通。
在規(guī)劃設(shè)計(jì)城市時(shí)，可以給設(shè)計(jì)好的規(guī)劃建立模型，置入現(xiàn)狀系統(tǒng)模型中，模擬城市車流、檢測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)的合理性，根據(jù)模擬的結(jié)果優(yōu)化規(guī)劃設(shè)計(jì)。目前BIM技術(shù)在城市規(guī)劃領(lǐng)域中已有廣泛應(yīng)用，尤其是在軌道交通和橋梁方面，從設(shè)計(jì)到投入使用，BIM貫穿項(xiàng)目的全生命周期，已取得良好的成效。
6.三維導(dǎo)航
現(xiàn)在行業(yè)中都想解決室內(nèi)定位這一難題，但是大多關(guān)注的都是定位的手段，例如到底是WiFi還是藍(lán)牙，是LFC還是NFC等等，但是室內(nèi)定位的地圖卻一般都是建筑的二維電子圖來生成的，甚至只是示意圖；室外的地圖導(dǎo)航都開始真三維化了，室內(nèi)導(dǎo)航還用二維線條。但是如果有BIM，那這一問題就能迎刃而解：通過BIM提供的建筑內(nèi)部模型配合定位技術(shù)可以進(jìn)行三維導(dǎo)航。
隨著建筑設(shè)計(jì)和施工技術(shù)的發(fā)展，建筑造型各異，體量越來越大，建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，人們的活動(dòng)不是在室內(nèi)就是在室外，在高層建筑、室內(nèi)面積大的建筑中，特別是標(biāo)識(shí)不夠清晰明確的情況下，人們也比較容易迷失方向，尤其是在商場(chǎng)、活動(dòng)中心、醫(yī)院等地方，就算方向感很好的人想一下子搞清楚東南西北也是很不容易的，因此人們對(duì)于室內(nèi)導(dǎo)航的需求不亞于室外導(dǎo)航。
然而現(xiàn)在為數(shù)不多的室內(nèi)導(dǎo)航圖也只是二維電子圖，甚至只是示意圖，用起來同樣不是很方便，而BIM與GIS結(jié)合，剛好能解決這個(gè)問題。成熟的三維GIS平臺(tái)，已經(jīng)支持物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的接入，結(jié)合BIM建筑模型特點(diǎn)，可以輕松做到模擬真實(shí)情景定位，應(yīng)用方面當(dāng)然也很廣，比如博物館里尋找展廳、商場(chǎng)里尋找店面、醫(yī)院里尋找科室、學(xué)校里尋找教室等。
7.消防管理
與傳統(tǒng)的建筑消防安全管理相比，由于BIM模型的三維特性，可以直觀顯示建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)、消防位置布局和消防通道狀態(tài)等，通過碰撞檢查解決軟沖突和硬沖突，促進(jìn)不同專業(yè)的協(xié)同，通過火災(zāi)模擬和人員疏散模擬，為新型的建筑工程消防設(shè)計(jì)提供依據(jù)。
BIM模型包含項(xiàng)目全生命周期中各專業(yè)和各階段的全部信息，不僅包括建筑構(gòu)件，還包括豐富的族庫以及自建族文件功能，可建立滅火器、火災(zāi)探測(cè)器、消防栓等消防設(shè)備，并且可提供該消防設(shè)備的各種參數(shù)信息，將消防信息整合到BIM模型中，可以制定相應(yīng)的消防預(yù)案，指導(dǎo)消防救援工作。在運(yùn)維階段，通過將BIM數(shù)據(jù)庫整合到智能消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，與自動(dòng)控制、傳感器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相結(jié)合，通過系統(tǒng)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)防火功能和被動(dòng)防火功能，以達(dá)到最佳的防火保護(hù)。
8.環(huán)境模擬
各種災(zāi)害安全工程的不斷進(jìn)步已經(jīng)極大地減少了火災(zāi)事故和人員傷亡。盡管這是一個(gè)好消息，但是這種發(fā)展也導(dǎo)致了未曾遇見的問題：由于災(zāi)害事故不很頻繁，消防官兵獲得的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)正在減少。這導(dǎo)致了消防人員實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和火場(chǎng)指揮技能的降低。災(zāi)害環(huán)境模擬是解決技能退步的有效方法。
通過BIM和GIS的技術(shù)結(jié)合，綜合運(yùn)用計(jì)算3D建模技術(shù)、人工智能、聲熱光電等增強(qiáng)體感技術(shù)，構(gòu)建出精確真實(shí)的VR全景的災(zāi)害場(chǎng)景，并通過VR眼鏡、手柄及語音對(duì)話模式進(jìn)行沉浸式人機(jī)交互演練，培養(yǎng)和鍛煉消防官兵的安全意識(shí)和消防能力。同時(shí)，VR演練系統(tǒng)還結(jié)合當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多人團(tuán)隊(duì)演練，以場(chǎng)景式教學(xué)的模式提升消防群體應(yīng)對(duì)突發(fā)性災(zāi)害的處置能力和安全素質(zhì)。
9.建筑設(shè)計(jì)和管理
傳統(tǒng)的施工現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)控主要是施工方單方面進(jìn)行，安全事務(wù)的處理受管理者的經(jīng)驗(yàn)影響較多，具有較大的片面性和局限性，不利于安全事務(wù)的處理。系統(tǒng)通過BIM技術(shù)、GIS技術(shù)、移動(dòng)計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑工程的精細(xì)化管理和對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度、安全、質(zhì)量的監(jiān)控。進(jìn)度滯后時(shí)，查看項(xiàng)管和總包的周報(bào)和進(jìn)度情況分析通過決策端的BIM模型查看進(jìn)度情況，從設(shè)計(jì)階段開始就整合業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工等參與項(xiàng)目的多方進(jìn)行協(xié)同安全分析、監(jiān)控和處理，整合各方的管理資源，及時(shí)解決項(xiàng)目中出現(xiàn)的安全問題。各參與方都能通過BIM實(shí)時(shí)"查看"系統(tǒng)，安全狀態(tài)數(shù)據(jù)信息自動(dòng)更新一覽無余。
（原標(biāo)題：BIM與GIS結(jié)合構(gòu)建智慧城市及其應(yīng)用梳理）
