BIM和GIS的发展应用

1.“数字地球数字地球”的沿革技术
1998年1月31号，美国前副总统高尔夫在加州科学中心发表演说，提出了一个名为“数字地球地球地球计划”的创新概念，当时地球外已经发射了很多卫星，可以连续地收集很多表面信息，包括地形、大气、植被、海洋等。“Digital Earth数字地球”概念是以现有 GIS技术概念为基础，通过地球坐标定位数据，收集各种不同来源的图像和数据，整合成一个庞大而分散的数据库，模拟呈现显示整个地球的地物地貌，将现有的2 D应用技术应用到高阶3D呈现中，更有效地根据真实场景进行各种统计分析，应用，帮助人类实现永续经营地球的目标。

原已存在的技术在当时受到计算机效能和网络速度的限制，很难取得这样的结果，但是2000年后，计算机软硬件及网络技术又取得了突破性的发展，2005年 Google推出了一个虚拟地球软件：“Google地球”(Google Earth)，它可以在地球的三维模型上迭加卫星图、航空摄影和 GIS数据，提供用户免费浏览，硬件效能只需要普通桌机或笔记本电脑就能承受。使用者可透过键盘或鼠标控制球体，或透过地址及经纬坐标来探索整个地球。使用 KML语言，用户可以在地图的计算机版中添加定制的数据文件。
从那时起，“数字地球”的概念早已落实，回到了 GIS技术的实施层面，希望能够实现“数字地球”的应用首先要完成“数字城市”的开发，而要实现“数字城市”，就必须首先建立积累“数字建筑”的信息，并据此开发各个领域的统计分析应用管理系统。
2.“数字化建筑信息”
“数字化建筑”的信息积累一直是个不小的难题，由于工程界发展几百年来，并没有依靠计算机技术，它的建设过程中，许多传递智慧的传递方式，不同工种的衔接都有既定的模式，所以“信息化”、“3D化信息”的脚步在近二十年来才逐渐放缓。在这一过程中，「数码建筑」的「3D建筑」被定义为具有「3D外观」的量体，再加上以 Google地球(Google Earth)(Google Earth)为主体的「照片外观贴图」。在此期间，交换文件的格式主要以 Google建议的 KML、 KMZ格式为主，用户可将具有正确大地坐标数值的「3D建筑物」转档成 KML、 KMZ格式，输入「 Google地球」进行浏览。
但是进入2000年以后，工程界开始在全球范围内发展与 BIM建筑信息模型相关的3D技术应用，如我国台湾地区的营建行业也相继在各个工程领域进行了 BIM3D模型的研究与建造。3- D BIM技术主要是把单个建筑的内部空间和整个工程周期所积累的信息进行整合，提供建筑整个生命周期各个阶段的详细和完整信息，从而提供一个三维模型，具有高度精细的细节和材料，正好弥补了 GIS技术在“数字化建筑”方面的瓶颈。

3.BIM与 GIS信息交流的瓶颈与突破
在过去十年中，业界对 BIM与 GIS技术整合的方向一直持肯定态度，但双方的信息交流并不顺畅。其原因主要有两个：一是长期以来， BIM与 GIS信息没有直接的串联，应用角度不同，甚至习惯上无法获得正确的完整信息，仅作为底图参考；二是 BIM与 GIS软件工具在市场上没有相互进行技术研究以解决档案问题，而且 BIM模型在工程行业的文件格式不是开放的，从而增加了档案交换的难度。
从近年来的相关研究中可以看出，在 BIM与 GIS信息交换解决方案中，通常会建议将双方建置图资模型分别转换为该领域内共同使用的开放文件格式，例如： IFC (BIM模型的开放文件格式)、 CityGML (偏 GIS图资开放文件格式)…等等。我们还试图使 IFC和 CityGML这两种文件格式互转，以提供 socket的使用。但由于 BIM模型使用的 IFC格式与 GIS中的 CityGML格式在几何、信息、外观和表现尺度等方面存在差异，导致同一部件或空间的表示方式不同，从而导致 IFC中单个对象转换为 CityGML时出现缺漏，无法实现完全对应。资料处理过程中相关资料丢失、错误或不能保存过大档案等相关问题，令业界人士疑虑重重。
由于对信息整合的需求日益增加，从2017年起，全球各软件信息厂商继续就信息整合开展技术交流合作，国际最可信的开放地理空间协会(Open Geospatial Consortium, OGC)也制定了以I3S (Indexed3D Scene Layers)为国际3D标准格式的I3S (Indexed3D Scene Layers)；而且，在2017年底， BIM (Autodesk)与 GIS (Esri)全球软件大厂已经携手签署战略合作意向书，并在2018年6月后开始提供文件格式可直接读取交换，方便用户应用。初步整合的第一阶段：将 BIM模型作为一个独立的3D文件， BIM模型或其他3D文件通过“档案交换模块”导入 GIS平台。二是整合： IFC等档案(CAD、3D等)是否可以使用“档案交换模块”将数据导入 GIS平台； Autodesk软件输出的原始 RVT文件格式是否可以直接读取，用于导入 GIS平台。

4.“智慧城市智能 City”的发展前景
近些年来，“智慧城市”(Smart City)已经成为都市治理的主要趋势，城市内部的基础数据主要来源于 BIM和 GIS的图资模型，双方的整合不单是最好的解决方案，而且将成为智慧城市发展过程中不可或缺的关键应用。当前的智慧城市应用管理，多为期待整合物联网 IoT、大数据分析及人工智能 AI等各种信息技术，客制符合在地需求情况的“智慧城市管理系统平台”。大型管理系统平台要整合最新技术和精确执行功能，需要从各个方面收集正确、大量和多方面的信息，分析结果，以便为管理高层提供正确的决策支持，还需要考虑不断扩展的可能性，以便将来发展成为更高层次的智能管理系统，提高行政服务效率，有效地配置政府资源，最终实现提高人民生活质量的目标。