GIS—BIM技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的應(yīng)用

1、GISBIM技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的應(yīng)用摘要：隨著城市的高速開展，城市建筑規(guī)劃問(wèn)題弊端日益顯現(xiàn)，可持續(xù)的城市建筑規(guī)劃成為城市開展的最大需求，然而，傳統(tǒng)的城市建筑規(guī)劃卻難以滿足這一目的。GIS與BIM技術(shù)的集成的提出，為解決這一困難提供了契機(jī)。該文通過(guò)介紹GIS_BIM的集成過(guò)程，深入分析了其在城市建筑規(guī)化中的應(yīng)用點(diǎn)，得出GIS_BIM技術(shù)必將使城市建筑規(guī)劃走向更加合理和標(biāo)準(zhǔn)的道路。關(guān)鍵詞：GISBIM城市建筑規(guī)劃可持續(xù)開展中圖分類號(hào)：P208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791202104c-0006-02隨著綠色建筑、智能建筑以及城市可持續(xù)開展概念的不斷深入，傳統(tǒng)的城市建筑規(guī)劃越來(lái)越不滿

2、足人們的需求，所帶來(lái)的弊端也日益突出，如建筑的光污染、建筑的空間布局、通風(fēng)不合理等問(wèn)題。建筑作為城市空間的根本組成元素，其功能和外部空間的照應(yīng)關(guān)系是城市規(guī)劃的重要組成局部，如何進(jìn)行合理健康的建筑規(guī)劃是城市規(guī)劃面臨的最大難題【1】。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)及大數(shù)據(jù)的高速開展，帶來(lái)了GIS空間信息技術(shù)的大力開展，同時(shí)也推動(dòng)了建筑業(yè)BIM技術(shù)變革時(shí)代的到來(lái)，而GIS與BIM技術(shù)的集成給合理健康的城市建筑規(guī)劃帶來(lái)了契機(jī)。該文主要介紹了GIS空間信息技術(shù)、BIM技術(shù)以及GIS_BIM技術(shù)集成，分析了GIS_BIM技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的具體應(yīng)用點(diǎn)，得出GIS_BIM技術(shù)必將使城市建筑規(guī)劃走向更加合理和標(biāo)準(zhǔn)的道路

3、，為城市的可持續(xù)開展奠定根底。1GIS-BIM技術(shù)簡(jiǎn)介1.1地理信息系統(tǒng)GIS地理信息系統(tǒng)GIS，GeographicInformationSystem是指以計(jì)算機(jī)、地理學(xué)與地圖學(xué)為根底，結(jié)合專業(yè)軟件，對(duì)地理空間信息進(jìn)行獲取、輸入、編輯、存儲(chǔ)、查詢、分析計(jì)算、制圖顯示等處理的綜合性空間計(jì)算機(jī)技術(shù)。GIS這一概念最早由加拿大土地局在針對(duì)專題地圖的疊加、面積量算等的研究工作中提出，1963年加拿大科學(xué)家R.F.Tomlinson利用計(jì)算機(jī)技術(shù)開發(fā)出了用于土地利用分析的地圖數(shù)據(jù)系統(tǒng)，奠定了GIS技術(shù)的根底。近年來(lái)，伴隨著數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)的迅猛開展，地理信息系統(tǒng)已經(jīng)開展為結(jié)合了地理學(xué)、地圖學(xué)、遙感以及計(jì)

4、算機(jī)科學(xué)的綜合性學(xué)科，被廣泛應(yīng)用于土地管理、城市建筑規(guī)劃、土木工程、海洋工程、遙感測(cè)繪、森林科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域【2】。1.2建筑信息模型BIMBIM是建筑信息模型BuildingInformationModeling的縮寫，以三維數(shù)字技術(shù)為根底，集成了建筑工程工程各種相關(guān)信息的工程數(shù)據(jù)模型，該數(shù)據(jù)模型是物理設(shè)施和功能特性的數(shù)字表達(dá)，也是一個(gè)共享的信息平臺(tái)，在工程的不同階段，各個(gè)參與方都能在該數(shù)據(jù)模型中進(jìn)行提取、插入、更新和信息的修改，實(shí)現(xiàn)各方實(shí)時(shí)的協(xié)同工作，為建筑物從概念到撤除的全壽命周期過(guò)程提供可靠的決策依據(jù)。與傳統(tǒng)的建筑工作方式相比，BIM技術(shù)具有著可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性、可出圖性、一

5、體化、參數(shù)化及信息完備性八大特點(diǎn)。自1975年喬治亞理工大學(xué)的ChuckEastman教授提出BIM概念以來(lái)，BIM技術(shù)就得到了突飛猛進(jìn)的開展，先后有CharlesEastman、JerryLaiserin及McGraw-Hill建筑信息公司等都對(duì)其進(jìn)行了延伸和開展，逐漸改變著工程各參與方的工作模式，成為建筑業(yè)開展的一種必然趨勢(shì)。1.3GIS-BIM集成平臺(tái)GIS是用于道路、電力、供水、燃?xì)獾却罂臻g尺寸的一種技術(shù)，是對(duì)空間地理位置相關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的系統(tǒng)，BIM是用于單體建筑的結(jié)構(gòu)、建筑、機(jī)電等進(jìn)行信息建模，實(shí)現(xiàn)建筑物設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)等全壽命周期的管理，將GIS與BIM技術(shù)進(jìn)行集成，不僅能夠

6、實(shí)現(xiàn)城市級(jí)別的全視野的信息管理，還能精細(xì)到單體建筑物內(nèi)部詳細(xì)的三維空間信息展示，實(shí)現(xiàn)微觀領(lǐng)域與宏觀領(lǐng)域的信息交換和對(duì)接，滿足更精確的空間信息的查詢與分析功能，在城市建筑規(guī)劃中起到協(xié)調(diào)性功能評(píng)價(jià)互補(bǔ)。在GIS與BIM技術(shù)集成過(guò)程中，需要解決的主要困難是兩個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)融合共享。在BIM技術(shù)中，各BIM軟件之間實(shí)現(xiàn)信息的共享，通常是通過(guò)IFC標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口，形成統(tǒng)一的建筑數(shù)據(jù)模型實(shí)現(xiàn)軟件之間的數(shù)據(jù)流通。IFC標(biāo)準(zhǔn)是一種很好的數(shù)據(jù)文件，它不會(huì)因?yàn)槠脚_(tái)的不同造成信息的大量流失。GIS那么是通過(guò)CityGML標(biāo)準(zhǔn)來(lái)表達(dá)三維城市的通用信息，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)道路、電力、植被等大空間尺寸的信息有著很好的描述，但對(duì)建筑

7、物的細(xì)節(jié)描述卻十分有限。因此，在CityGML標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)現(xiàn)IFC標(biāo)準(zhǔn)的兼容是GIS與BIM集成的關(guān)鍵所在。為實(shí)現(xiàn)這一目的，2021年，CityGML標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展為GeoBIM標(biāo)準(zhǔn)，成功實(shí)現(xiàn)了IFC數(shù)據(jù)在GIS中的導(dǎo)入，促進(jìn)了GIS與BIM的融合【3】。2GIS-BIM技術(shù)在城市建筑規(guī)劃的應(yīng)用點(diǎn)GIS_BIM技術(shù)在城市建筑規(guī)劃中的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)從宏觀到微觀、室外到室內(nèi)、地下到地上的多層次的功能分析，如三維測(cè)量、光照分析、通風(fēng)分析、設(shè)計(jì)方案的比選、建筑供應(yīng)鏈的監(jiān)控，都能為建筑規(guī)劃提供準(zhǔn)確可靠的決策依據(jù)。2.1三維測(cè)量三維測(cè)量主要是對(duì)被測(cè)物進(jìn)行全方位的測(cè)量，如測(cè)量空間的距離、地塊的面積、建筑面積、住宅間距以

8、及土方的挖填計(jì)算等，確定被測(cè)物的三維坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)，從而為這些距離、面積挖方填方的設(shè)計(jì)提供合理可靠的理論依據(jù)。近些年來(lái)，隨著城市的快速開展，大量的高層建筑的修建以及建筑物密集程度增加，導(dǎo)致三維測(cè)量成為一大難題。在GIS_BIM技術(shù)集成的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)中，通過(guò)城市室內(nèi)外模型的精準(zhǔn)構(gòu)建，三維測(cè)量可以得到很好的解決。進(jìn)行空間距離的測(cè)量時(shí)，只需在系統(tǒng)中點(diǎn)擊出要測(cè)量的兩端點(diǎn)，屏幕上就會(huì)自動(dòng)地計(jì)算出兩點(diǎn)的距離，無(wú)論是室外的長(zhǎng)距離的測(cè)量還是室內(nèi)的微觀測(cè)量都能夠?qū)崿F(xiàn)；角度的測(cè)量只需確定出三個(gè)點(diǎn)，就可以得出以第二點(diǎn)為頂點(diǎn)的角度；面積的測(cè)量只需確定測(cè)量地區(qū)的定點(diǎn)就可求出。2.2日照分析在以往的城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中，日照

9、分析在二維圖紙中都是比較困難的點(diǎn)，往往易被忽略或設(shè)計(jì)不夠科學(xué)，導(dǎo)致建筑室內(nèi)的采光、取暖與視覺(jué)不合理。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，近年來(lái)因?yàn)槿照諉?wèn)題引起的矛盾和法律糾紛越來(lái)越來(lái)多，建筑物日照越來(lái)越得到人們的重視。日照分析主要是為了考察建筑地理位置、建筑的間距、建筑的空間格局十否滿足要求，防止建筑物遮擋光線或是造成光污染等。在GIS_BIM的三維地理信息系統(tǒng)中，通過(guò)將建筑物進(jìn)行三維的建模，使用BIM技術(shù)模擬性的優(yōu)勢(shì)，首先計(jì)算出不同時(shí)間點(diǎn)的太陽(yáng)位置，再模擬出不同時(shí)間點(diǎn)各棟建筑物之間不同的光照遮擋情況，從而進(jìn)一步計(jì)算出建筑間距、陰影面積等是否合理，為建筑物規(guī)劃設(shè)計(jì)提供優(yōu)化依據(jù)。2.3通視分析通視分析作為城

10、市空間結(jié)構(gòu)研究的根本問(wèn)題，主要是以某一點(diǎn)為觀察點(diǎn)對(duì)該區(qū)域的通視情況進(jìn)行分析，對(duì)建筑物的高度進(jìn)行合理的控制，讓城市中的景點(diǎn)及其周圍的建筑物都有其合理的高度，保護(hù)景點(diǎn)良好的視覺(jué)效果。通視分析包括了兩點(diǎn)間的可視性分析，觀察點(diǎn)視域范圍分析以及多點(diǎn)通視面積的交集計(jì)算。利用GIS_BIM的城市三維模型進(jìn)行通視分析，可以選擇三維模型中的任意一點(diǎn)作為觀察點(diǎn)，觀察視野前的建筑物和景觀的通視情況，有著很好的精確性和直觀性。2.4通風(fēng)分析通風(fēng)設(shè)計(jì)作為建筑設(shè)計(jì)的重要組成局部，其有著將建筑物室內(nèi)污濁的空氣直接或凈化后排至室外，再把新鮮的空氣補(bǔ)充進(jìn)來(lái)，從而保持室內(nèi)的空氣環(huán)境符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的作用。其目的有以下幾種：1保證排除

11、室內(nèi)污染物；2保證室內(nèi)人員的熱舒適；3滿足室內(nèi)人員對(duì)新鮮空氣的需要?，F(xiàn)代的建筑設(shè)計(jì)中積極地考慮自然通風(fēng)，并注意與地域建筑的有效結(jié)合，對(duì)于自然通風(fēng)的合理利用、節(jié)約能源具有現(xiàn)實(shí)意義?；贕IS_BIM的城市三維模型進(jìn)行自然及機(jī)械通風(fēng)的模擬分析，可直觀地模擬出室內(nèi)外的通風(fēng)情況，找出通風(fēng)設(shè)計(jì)中缺乏，優(yōu)化通風(fēng)設(shè)計(jì)，到達(dá)設(shè)計(jì)的綠色環(huán)保效果。2.5建筑供應(yīng)鏈的監(jiān)控建筑供應(yīng)鏈?zhǔn)且环N考慮了網(wǎng)絡(luò)、態(tài)度和協(xié)作三種屬性的按訂單制造的供應(yīng)鏈。其中網(wǎng)絡(luò)是指建筑工程的全壽命周期過(guò)程中為滿足各方面的要求而形成的一種網(wǎng)絡(luò)組織；態(tài)度指的是各參與方的態(tài)度，將對(duì)供應(yīng)鏈產(chǎn)生巨大的影響；協(xié)作是指各參與方都以最低本錢為目標(biāo)完成質(zhì)量合格產(chǎn)品

12、的過(guò)程。與其他一般產(chǎn)品的供應(yīng)鏈管理一樣，建筑供應(yīng)鏈也會(huì)出現(xiàn)庫(kù)存問(wèn)題及伙伴合作問(wèn)題，同時(shí)還會(huì)因?yàn)槭┕?chǎng)地及施工條件的限制，出現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理考慮不周或經(jīng)驗(yàn)缺乏所引起的矛盾和空間沖。因此，如何有效地防止建筑供應(yīng)鏈的空間問(wèn)題、延遲問(wèn)題及人員協(xié)作問(wèn)題的發(fā)生對(duì)實(shí)現(xiàn)建筑供應(yīng)鏈的目標(biāo)至關(guān)重要。BIM_GIS的城市三維信息化系統(tǒng)，通過(guò)BIM對(duì)擬建工程的內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)的建模，再利用GIS分析與建筑供應(yīng)鏈有關(guān)的對(duì)象，對(duì)BIM空間分析能力的缺乏進(jìn)行彌補(bǔ)，形成一個(gè)可視化的建筑供應(yīng)鏈物料監(jiān)控管理系統(tǒng)，從而保證在各個(gè)環(huán)節(jié)做到物料的順利交付。2.6建筑設(shè)計(jì)方案比照分析建筑師們?cè)谶M(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候都希望自己的方案能順利地通過(guò)甄選，但

13、在方案的最初設(shè)計(jì)到中標(biāo)的過(guò)程中，往往都存在著很多反復(fù)修改的地方，最終中標(biāo)的作品都經(jīng)過(guò)了千錘百煉。以往方案的比選最多都是通過(guò)二維設(shè)計(jì)圖紙的一個(gè)比較得出，由于二維圖紙的局限性，對(duì)建筑的三維立體空間不能直觀準(zhǔn)確的展示，其對(duì)專業(yè)人員的要求及時(shí)間本錢的花費(fèi)都是巨大的，而且這種模式很有可能造成經(jīng)過(guò)大量的工作后選出的設(shè)計(jì)方案，在實(shí)施過(guò)程中發(fā)現(xiàn)并不是業(yè)主所想要的結(jié)果。在GIS_BIM城市三維模型系統(tǒng)中，通過(guò)GIS準(zhǔn)確的空間信息的表達(dá)，以及BIM技術(shù)所形成的細(xì)致的建筑模型，可以有效地展示出設(shè)計(jì)方案的三維外觀，同時(shí)其建筑的日照、通風(fēng)、通視情況都能很好地模擬展現(xiàn)，充分顯示出設(shè)計(jì)方案人性化、標(biāo)準(zhǔn)化的一面，以及設(shè)計(jì)缺乏的一面也能展現(xiàn)出來(lái)，這樣就能很好地提供一種直觀的比照方式，使選擇出的設(shè)計(jì)規(guī)劃方案更加合理。3結(jié)語(yǔ)GIS與BIM技術(shù)的集成，通過(guò)GIS宏觀的時(shí)空分析能力與BIM微觀的三維建筑模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)建筑的日照分析、通風(fēng)分析、通視分析、建筑供應(yīng)鏈管控及建筑設(shè)計(jì)方案的