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聚焦行業熱點資訊 走在新基建建設前沿
BIM與GIS的跨界融合，使微觀領域的BIM信息與宏觀領域的GIS信息實現交換和互操作，提升了BIM應用深度，將BIM的應用從單體延伸到建筑群甚至城市級，為GIS行業發展帶來了新的契機，同時也帶來了一些新的挑戰。面對挑戰，GIS基礎平臺要具備哪些能力？本文將剖析BIM+GIS應用過程中遇到的難點以及應對方法。
在GIS平臺中加載立交橋的BIM數據（左），并疊加在影像數據上（右）
國內外BIM建模軟件種類繁多，不同的軟件有各自的存儲方式。這些數據格式彼此不同，且相對比較封閉沒有公開文件結構，給BIM數據接入到GIS平臺帶來了最直接的挑戰。
BIM數據依賴于BIM軟件，比如Revit的rvt文件本身是不帶貼圖的，是存在于Revit安裝目錄的材質庫中，要讀取Revit數據的完整信息，包括屬性、材質、幾何等，離不開Revit軟件本身。實現讀取BIM數據目前最務實的方法就是基于BIM到GIS數據格式轉換工具或插件，也就是基于BIM軟件庫的原生支撐，將BIM數據轉換到GIS數據庫。
SuperMap先后提供了多款BIM主流設計軟件的轉換插件和工具，如Autodesk旗下的Revit、AutoCAD以及Civil3D軟件，以及Bentley的MicroStation CONNECT Edition、達索的CATIA軟件，將數據的頂點和屬性信息一次性導出，并且按類型或圖層進行分類。導出數據不僅保留了BIM數據實例化的特點，還生成了多細節層次(Levels of Detail)，提升數據在三維GIS平臺中加載和瀏覽的性能。SuperMap也為某些行業的標準格式-IFC提供了對應的轉換工具。
BIM建模軟件注重的是單一體建筑，但GIS需要管理一個區域或整個城市的BIM數據，并且GIS終端可能是配置不高的PC，甚至是Pad或手機，因此GIS面對的數據量挑戰更大。所以我們不僅要解決數據格式轉換，更要進行適當的數據輕量化和優化，SuperMap對外提供的插件已經內嵌了智能輕量化的能力。
實現BIM輕量化需要以下關鍵技術：
原生LOD（Level of Detail）技術。BIM軟件中的三維對象是參數化的，比如圓柱體，用圓心、半徑、高度來描述，但導入GIS系統要三角化成三角網，在三角化時，利用此技術可生成多個不同細節層次的模型，即將BIM模型解析出不同的顯示精度和顯示層級。
不同細節層次（左為LOD-0，右為LOD-2）的風管模型
實例化技術，即對BIM模型中存在的大量共用對象只存儲一份。如在建造階段，會存在大量的螺絲釘對象，它們的頂點和材質等都是一樣的，只是位置不同，通過存儲一個螺絲釘和多個位置的方式實現復用模型。在顯卡也支持這樣的實例化渲染，從而提升渲染效率。
對象模型是一類GIS空間數據模型，用來描述離散空間的要素，包括二/三維點、線、面以及三維體對象模型。其中，三維體對象是通過拓撲閉合、高精度的三角網來表示的。三維體對象模型可以表示現實對象，如建筑、橋梁等。
GIS要從室外走向室內，室內數據需要BIM來獲取。要實現BIM模型支持查詢、統計及分析等功能，首先需要解決如何在GIS平臺表示BIM模型的難題。與3ds Max模型相比，BIM模型不是一張皮的表面模型，它是體對象，具備完善的拓撲完整性及閉合性，因此可以用三維體對象模型來表達這樣的建筑。
BIM模型進行三角化后，統一到三維體對象模型，可以做三維空間關系判斷（包含、相交、相離）、三維空間運算（交、并、差），還支持計算表面積和體積，支持多種三維空間分析如控高分析、構建三維緩沖區等，為靈活定制城市設計規則提供技術支撐。
城市設計-控高分析
網絡模型是另一類GIS空間數據模型，包括二維網絡數據模型以及三維網絡數據模型。三維網絡模型數據可以表示道路、管廊、管線等數據之間的拓撲連接關系。BIM的應用對象往往是單體建筑，但如何實現如地下管線、鐵路、隧道、港口等大規模區域性對象的管理，則需要集成GIS來實現，用三維網絡模型數據來表示BIM單體之間的鏈接網絡，比如道路數據，可以提取出帶拓撲連接關系的三維點、線對象，然后構建三維網絡數據模型。
這樣就可以將BIM模型應用于各種復雜的實際工程領域中，例如爆管網絡分析，若某一處市政水網/供熱管網/天然氣管道的地下管線發生了爆裂，我們可以基于三維網絡數據模型的拓撲關系知道關閉哪些閥門，哪些管線受到了影響，從而及時、快速的解決問題。
三維設施網絡分析-爆管分析
BIM通常采用獨立的坐標系統，如地方坐標系，GIS數據來源眾多，采集方式各異，所采用的坐標系也存在一定的差異性。BIM與GIS集成應用面臨著各自坐標系不同，無法匹配的問題。GIS最基本的能力就是坐標轉換，點線面的坐標轉換已經十分成熟，但轉換能力是否能應用到三維模型數據中，對GIS平臺也是一個挑戰。
SuperMap已實現支持三維模型的逐頂點坐標轉換能力，支持BIM模型和GIS數據在平面坐標系和地理坐標系之間的轉換，實現在地球曲率影響下的BIM模型和GIS數據精確匹配，避免渲染時的裂縫和漏洞等問題，滿足眾多行業，如橋梁、道路、水利大壩等，在建設、運營、管理過程中對數據的精度需求。
地方坐標系下的BIM模型轉換到地理坐標系下，再疊加到天地圖上的顯示效果
GIS有一個很重要的特性，就是集成了海量多源數據，比如地形影像、傾斜攝影模型、激光點云、精細模型、水面、地下管線以及場數據等。如何實現BIM與多源數據融合匹配，從而提高數據的利用價值，這是對BIM+GIS應用的又一挑戰。
要進行融合匹配，首先需要進行坐標轉換和數據配準，將BIM模型與傾斜攝影模型、地形等多源數據統一到一個坐標系，實現各種信息對齊；然后再對數據進行操作和處理，進行諸如鑲嵌壓平裁剪等操作，實現數據平滑銜接、紋理拼接自然。
BIM模型與多源數據融合
三維空間數據的高效發布、數據共享和數據標準是三維GIS應用熱點之一。BIM+GIS得到了越來越廣泛的應用，但缺乏統一的三維空間數據標準和規范，三維空間數據的互操作和開放共享成為難點，這在一定程度上制約了BIM+GIS更加深入的應用。
目前，國內外已經推出了眾多數據標準和格式，如S3M、I3S、3D Tiles等。這些標準與格式的推出，推動了三維數據標準化和三維數據的開放共享。
SuperMap推出的S3M（Spatial 3D Model）標準，適用于網絡環境和離線環境下海量多源三維空間數據的數據傳輸、交換、高性能可視化，實現了在B/S下發布和共享海量BIM與GIS數據，也實現了海量BIM與GIS數據在桌面端、瀏覽器端、移動端的相關應用。
IT技術的飛速迅猛發展，深刻而長遠地影響了BIM與GIS兩個領域。其中，VR/AR以及WebGL等IT新技術，為BIM+GIS應用注入了強勁的動力。為了實現這些IT新技術與BIM、GIS的集成應用，需要多終端支持BIM+GIS應用。
SuperMap基于HTML5 WebGL技術，推出了輕量級三維客戶端，這樣無須安裝軟件、無須安裝插件、無須下載數據，就可以在瀏覽器上高效瀏覽三維服務，并通過開源的S3M規范支持實用的三維空間查詢、量算以及空間分析等功能。SuperMap將AR與BIM、GIS結合，在GIS移動端平臺上將數字化的BIM投放到任何場景中。如在施工現場，將設計方案與實際施工現場進行比對，可以及時發現問題并進行修正。
Cross裁剪
BIM+GIS+AR
結語
軟硬件實力的不斷提升，以及數字化社會的建設需求，為BIM和GIS技術的跨界融合創造了機會。BIM+GIS的應用價值不可限量，需要大家不斷深入探索與挖掘。
緊跟技術發展，艾三維軟件期待與更多的用戶與合作伙伴一起推進BIM+GIS集成應用，最終形成快速高效、完善實用的行業解決方案。業務咨詢熱線 4000333136
隨著架空輸電線路實景三維測量應用的逐漸深入，電網對輸電通道和線路三維精準測量的需求越來越大。傾斜攝影 和激光雷達作為兩種最新的三維測量技術越來越受到電網行業的關注。通過調研走訪電網運檢部門和測繪行業相關專家，本期我們對傾斜攝影和激光雷達技術在輸電線路中的三維應用做一個綜述和技術對比...
正射校正一般是通過在像片上選取一些地面控制點，并利用原來已經獲取的該像片范圍內的數字高程模型（DEM）數據，對影像同時進行傾斜改正和投影差改正，將影像重采樣成正射影像。將多個正射影像拼接鑲嵌在一起，并進行色彩平衡處理后，按照一定范圍內裁切出來的影像就是正射影像圖。
