浅谈GIS+BIM技术在智慧城市中的应用

摘要：通过对BIM技术和GIS技术融合应用优势的分析，探讨两项技术在某城市公园项目中的应用要点，阐述智慧建造管控平台的组成，利用BIM技术和GIS技术进行地形测量、地形设计优化、场地规划、虚拟场景构建、进度管理、协同管理、安全管理、环境管理、人员管理及定位管理，并提出“BIM+IOT”的应用策略。

关键词：智慧城市、BIM技术、GIS技术

引言：随着社会经济的发展，人们对城市建筑水平提出更高的要求，智慧型城市建设属于重要发展方向。传统的数字城市建模方法在当前的智慧城市建设中缺乏可行性，在此背景下，BIM技术和GIS技术相结合的技术应用方案更具可行性。基于此，探讨BIM技术和GIS技术在智慧城市建设中的应用策略具有重要意义。

1、BIM技术和GIS技术结合应用的优势

BIM技术和GIS技术在功能上具有互补的关系。BIM技术是数字化动态管理信息的技术，将其应用于建筑工程中，可涵盖建筑工程的各项内部信息，但由于缺乏定位功能，难以实现全面化的空间信息管理；GIS技术是与地理环境分析有关的技术，其优势在于可高效处理空间信息，但难以获得建筑内部信息。因此，BIM技术和GIS技术综合应用可兼顾内部信息管理和空间信息管理两项要求，有效提高三维建模质量以及分析精度，降低工程成本[1]。

GIS技术有效推动了智慧城市的发展，若结合BIM技术，可实现对智慧城市项目建设全生命周期的全方位管理，例如，在规划审批、建设监管、运营管理等方面均有突出的应用效果。具体而言，BIM技术和GIS技术综合应用方式的优势体现在以下4方面：（1）提供管理和空间分析功能。（2）提供二维、三维一体化的基础底图，为施工提供参考。（3）提供各BIM单体间的连接网络管理功能，在智慧城市项目中，涵盖市政道路、地下管线等。（4）提供BIM数据管理功能，尤其是在大规模建筑群中，BIM技术和GIS技术具有其他技术难以比拟的优势。以“BIM+3DGIS”模式为例，包含精准的城市三维建模、实时的人流监控以及全面的传感网络等，能够给智慧城市的规划设计、建设、运营管理提供重要的指导。

因此，BIM技术和GIS技术相融合的方式具有良好的应用效果，适用于城市规划设计、市政基础设施建设、环境模拟、灾害管理等领域，在BIM技术和GIS技术相结合的技术应用模式下，提高智慧城市的建设水平和服务水平。

2、智慧建造管控平台

智慧建造可选择的软件和硬件丰富，各自的数据类型各异，可能因数据类型的差异而无法正常流通数据，出现数据孤岛。针对该问题，建立1个智慧建造管控平台，将碎片式的信息化管理集成至智慧建造管控平台，提高对BIM应用、BIM+GIS应用、BIM+IOT应用各子系统的集成化水平，突出信息集成化特点，在项目管理中深入融合信息化技术。智慧建造管控平台的功能丰富，可根据项目特点开发相应的功能板块，融合GIS厂商、大数据厂商等模块，对外提供统一的、开放的API数据接口环境，打破各专业系统间的信息壁垒，加快信息的流通与共享，统一整合多维度的数据并进行叠加分析，提取利用价值的数据。智慧建造管控平台拥有属于自身的数据生态系统，集成项目概况、资料管理、协同管理、进度管理、环境监测、人员定位、车辆定位、人员考勤、视频监控、试块养护、深基坑监测及无人机应用共计12个模块[2]。

3、BIM技术和GIS技术的应用方法

3.1 无人机地形测量

无人机设备采用大疆经纬M300+赛尔PSDK102S，适配南方CASS PS2016软件， 用无人机采集项目施工区域的地理空间数据后，通过软件生成三维地形模型，再从模型中导出地理点云数据，利用CAD软件提供原始地形数据，例如，场地等高线、坐标点，以便开展地形设计工作。项目施工现场征拆工作进度不一，需要根据工程现状进行分区，有序实施。由于难以按照竖向设计一次完成堆坡造景作业，需分多次进行，施工内容烦琐。项目作业面积大，工期紧张，在指定时间内精准完成测量作业是项目进程得以正常推进的重要前提。若采用人工测量方法，整个项目范围的测量作业量达到600余人次，调整为“无人机+GIS”的测量技术后，可缩短95%的测量时间，测量耗时仅为2 d，原因在于可利用Civil3D生成地形模型，利用模型直观反映项目场地内的地形条件，在对比分析施工地形和设计地形后，确定填挖高差，计算土方工程量并规划施工方式，有效提高土方作业效率。

3.2虚拟场景

项目实施阶段的干扰因素多，景观方案的控制难度高，需要在短时间内呈现高质量的景观效果、通过项目景观元素展 现地方文化特色以及控制成本，为实现前述提及的多项目标，项目采取如下措施：（1）根据绿植初设图纸可知，园区内有100余种灌木和300余种乔木，按1∶1 的比例对其进行建模，形成直观性、可视性的苗木模型库。（2）对苗木种植虚拟还原，从苗木搭配方式、树种间距等角度对比分析园区苗木栽植方案，调整设计方案，共完成500余处优化。以设计方案为准，通过虚拟化、数字化的方式建造未来场景，在尚未建设时便获得沉浸式体验感。

3.3协同管理

得益于协同管理功能，参与方可通过线上发起办公流程，进行工序验收、安全巡查等日常管理工作。以短信的形式向参与人员告知工作流程，各相关主体在线上参与项目管理，保证管理效果的同时提高管理效率。协同管理的方式突破空间和时间的束缚，方便管理人员随时随地对项目采取管理措施，有效保障了管理的实效性。

3.4人员管理

项目人员管理主要通过人员考勤模块实现，管理人员可利用平台查看各区域人员数量、各工种人员数量等，结合工程建设任务调度管理工程人员。通过人员考勤模块的应用，有效避免人员闲置的情况，提高了人力资源利用水平。

5.9定位管理

项目定位管理主要采用的是定位模块，在“BIM+GIS”技术的孪生场景中动态展现人员分布状况，对各施工危险点进行实时定位，加强对危险施工点位的安全巡视，充分保障人员的人身安全。此外，在施工车辆上安装定位装置，在卫星定位系统的配合下，可及时查询车辆的位置，生成车辆运行轨迹，便于管理人员优化车辆运行线路以及调节各道工序的施工时间，尽可能通过优化管理措施减少交通冲突点，保障施工安全。

结束语：

综上所述，本项目属于重要的城市基础配套设施，根据高品质的建设要求，项目构建指挥建造管控平台，在项目设计、建造等阶段联合应用BIM技术和GIS技术，有效突破地形营造控制难度高、统筹管理复杂、质量可控性差、效率低等问题。同时，BIM技术和GIS技术的信息交流效率高，管理人员可直观获取工程信息，判断工程实际进度以及工作状况，及时采取针对性的管控措施。管控平台增强了项目各部门的协同性，构建立体化的管理模式，管理对象涉及工程人员、工程进度、工程车辆等方面，在全面的管控下，项目各项活动按照计划如期进行，施工安全得到保障，施工质量符合预期实践证明，BIM技术和GIS技术的联合应用方式具有可行性，有推广价值。

参考文献：

[1]许怡蕾.BIM和GIS技术融合在智慧城市建设中的应用[J].智能城市，2020（13）：16-17.

[2]陈静，王晓轩，卢集富.BIM与GIS技术在数字城市建设中的应用研究[J].无线互联科技，2019（10）：130-131.

[3]孙小艳.基于BIM和GIS技术的数字城市模型研究的必要性及难点[J].智能城市，2018（7）：43-44

课题来源：重庆市教育委员会科学技术基金《智慧工地系统在民用建筑项目施工中的应用研究（KJQN202305301）》