BIM与GIS融合技术在城市地下空间开发中的应用研究

摘要：随着城市化进程的加快，城市地面空间开发日益紧张，地下空间开发已经成为缓解城市空间压力的重要途径。但是，地下空间的开发具有较强的复杂性和挑战性，开发者应具备较高的精度空间的信息管理能力和分析能力。BIM与GIS的融合拓宽了城市地下空间的开发。本文主要研究BIM和GIS融合技术在城市地下空间开发中的有效应用，为先关研究提供参考和借鉴。

关键词：BIM；GIS；空间开发

引言

BIM是建筑信息模型，它以建筑工程项目的各项相关数据为基础，构建建筑模型， 可以实现对建筑信息的全面数字化管理。GIS是地理信息系统，它专注于地理空间数据的采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述，具有强大的空间信息处理能力。二者融合可以产生巨大的能力，实现对城市地下空间从微观到宏观、从设计到运行的全面化管理，为地下空间开发提供科学依据和技术支持[1]。

一、数据集成与管理

BIM 与 GIS 的融合实现了地下空间数据的深度融合和统一管理。BIM提供各项精准建筑信息，包括构件以及空间关系等。而GIS对城市某一地下空间的数据进行分析。通长通过IFC标准（是BIM中的一种国际标准）与CityGML（开放数据模型）标准的互操作，这样可以实现两种数据格式的无损转换和集成，这种方式可以将城市地下空间的三维可视图展示出来，便于空间的规划设计和决策。例如：为了保障地下管廊安全运行管理，快选哪个绿色城市发展新理念。上海臻图信息ZTMap利用GIS（地理信息系统）+BIM（建筑信息模型）等技术搭建地下管廊智慧管理平台。平台利用三维可视化和虚拟仿真技术进行渲染模型，高仿真模拟地下综合管廊内部场景，以3D场景为主，2D数据面板为辅，围绕数据、感知、传输、应用等多方面的技术研究和应用，数字化展现城市地下隧道空间管线的铺设基本情况，实现地下综合管廊的智能化运维和智慧化管控。

二、规划设计与优化

在城市地下空间开发的规划设计与优化阶段，BIM -GIS提供了强大的数据分析支持能力。地质、环境、基础设施等相关数据的分析为地下空间开发提供支持。地下空间的开发是为了服务城市居民，所以它应支持采光、通风、疏散等的功能，BIM -GIS可以最大程度满足这些要求。另外，BIM -GIS融合技术可以实现协同作业，可大大提高项目的研发效率。建筑、结构、机电等专业模型与地理空间数据的集成，为空间设计方案的科学性和可行性提供双重保障。以城市轨道交通现代化为例，由于地下管线种类多、分布复杂，对车站设计与施工具有重大影响。通过BIM+GIS融合技术，可以直观展现其与车站、基坑以及地表模型的相对位置关系，查看埋深及权属信息。利用GIS强大的空间分析功能，可以直接找到与车站、基坑模型相交的管线，在参建方以及管线权属单位在场的情况下快速确定迁移方案，减少会商时间，加快工程进度，使碰撞点的确定与改移方案的确定更加方便快捷。

三、施工过程的管理

城市地下空间的开发过程是重要环节，BIM+GIS融合技术提高了工程管理的效率。施工进度信息与三维模型的结合，实现了施工过程的可视化管理。GIS的空间分析功能支持施工影响评估，减少对周边环境的影响。另外，实时监测数据的引入，实现了施工质量的动态化监控。例如：立体停车场的运用。它主要通过 BIM 提供三维可视化模型，为停车位存储车位编号、停车位长宽等属性信息。综合平台结合 BIM 模型及 GIS 的实时采集数据为车辆形成最优的规划路径并规划停车位，实现实时的数据存储、分析以及最终的图像浏览、分析与展示。通过物联网的感知层、网络层、应用层对立体停车场的全面感知、数据的传输处理和控制。通过上述做法，提高车辆管理的效率。

四、运维的管理应用

运维是指运营和维护，BIM-GIS融合技术既实现了设施设备的生命周期管理。无论是在城市地下空间开发前、中、后，都需要对相应的设施或者指标进行监测和维护。其核心主要包括设备信息、维护记录和空间位置的关联，以此提高运维管理的效率。还实现了数据的动态更新和共享。在信息技术快速发展的背景下，传感器已“入岗”，它的引入使相关工作人员能够及时掌握城市地下空间的开发情况。例如：雄安新区从从BIM到TIM的升维路径探索。TIM建设的本质是重构国土空间治理的数字孪生体系，为国土空间本底和变化的调查监测提供数据治理框架。使基于TIM的数字化管理本身成为监测数据的来源，进而形成可计算的数据本体，解决国土空间规划实施监测缺乏专项调查的问题。现在主要基于雄安新区现有BIM0-BIM5的模型体系，针对现有存量数据和感知监测增量数据形成的主题数据，遵循动态更新、定期更新的原则，切实保障国土空间规划实施监测数据服务。

五、应急管理的支持

BIM-GIS融合技术在应急管理事件中发挥着非常重要的作用，地铁、地下商场等很有可能发生突发事件，地下疏散人群比地上要难。但BIM-GIS技术实现了三维模型和实时数据的结合，再引入监控数据，指挥中心能够及时掌握地下的情况。而且BIM-GIS平台可以协同消防、医疗等部门的信息，提高应急指挥的效率。例如：MDPI开放科学账号发布了这样一篇文章“基于BIM和GIS的建筑物火灾场景构建与人员疏散规划研究”，研究结果表明根据RWC原则，BIM与GIS的融合可以形成火灾场景构建方法和思路，以及生命安全保障路径的规划与设计。根据火灾的增加趋势、火灾放热速率和消防系统的工作状态，通过对环境因素的时空模拟，获得火灾场景的特征参数，构建建筑物火灾场景，通过对不同火灾情景和四季发展趋势研究，采用蚁群搜索算法对生命安全保障路径进行评估，即LSAP最大限度地缩短了路径距离和疏散时间，确保人员的安全疏散[2]。

结束语

综上所述，通过对BIM和GIS融合技术在城市地下空间开发中的应用研究可以发现，BIM和GIS的融合既实现了对建筑信息的全面数字化管理，还扩展了地理信息系统的应用范畴，使其从宏观地理环境走向微观建筑内部，实现了室内外一体化的管理。未来，技术还会不断发展，其应用场景也会不断创新，BIM 与 GIS 融合技术将在城市地下空间开发中展现更大的价值，为城市的可持续发展贡献力量。

参考文献：

[1]谢瑞.城市地下空间开发中的BIM技术应用[J].信息系统工程，2022，（10）：6-9.

[2]胡朝辉.城市地下空间开发中BIM技术的应用探析[J].中国高新区，2018，（08）： 12-13.