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BIM+GIS技术白皮书.pdf

发布时间：2022-06-16 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：6.66M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    超图研究院 阅读须知：本资料的版权为北京超图软件股份有限公司所有， 文档编号： PC2019-01-16-01 受《中华人民共和国著作权法》和著作权国际公约的保护。未经 版 本 号： V1.0 北京超图软件股份有限公司书面许可，不得以任何方式或理由对 阅读范围： 客户 合作伙伴 该资料的任何部分进行使用、复制、修改、抄录、传播或与其它 销售 研发 售前 售后 产品捆绑使用、销售，侵权必究。公司相关人员也请严格按照右 传播范围： 公开 □超图集团内部 □超图公司内部 侧范围限制要求进行相关执行。 文档类型： □销售工具 技术文档 □竞品 □其他 SuperMap BIM+GIS 技术白皮书 北京超图软件股份有限公司 超图研究院 2019.02.22
    超图研究院 目录 目录 ............................................................................................................................................................................................................. 1 第一章 概述 .................................................................................................................................................................................. 3 1.1. BIM 是什么 ..................................................................................................................................................................... 3 1.1.1. BIM 是数据 ............................................................................................................................................................ 4 1.1.2. BIM 是过程 ............................................................................................................................................................ 4 1.1.3. BIM 是标准 ............................................................................................................................................................ 4 1.2. 1.3. GIS 是什么 ...................................................................................................................................................................... 5 为什么需要 BIM 与 GIS 融合 ........................................................................................................................................ 5 1.3.1. BIM 需要 GIS ......................................................................................................................................................... 5 1.3.2. GIS 需要 BIM ......................................................................................................................................................... 6 第二章 SuperMap BIM+GIS 关键技术 ....................................................................................................................................... 6 2.1. 2.2. SuperMap 三维体数据模型 ............................................................................................................................................ 6 BIM 数据接入 ................................................................................................................................................................. 8 2.2.1. 导出插件/转换工具 ................................................................................................................................................ 8 2.2.2. 其他方式............................................................................................................................................................... 12 2.3. 性能优化 ........................................................................................................................................................................ 12 2.3.1. 实例化技术 ........................................................................................................................................................... 12 2.3.2. LOD ...................................................................................................................................................................... 12 2.3.3. 轻量化处理 ........................................................................................................................................................... 13 2.3.4. 生成 S3M 缓存 ..................................................................................................................................................... 15 2.4. SuperMap BIM+GIS 能力 ............................................................................................................................................. 15 2.4.1. 基础能力............................................................................................................................................................... 15 2.4.1.1 模型编辑 ........................................................................................................................................................ 15 2.4.1.2 分组管理 ........................................................................................................................................................ 16 2.4.1.3 模型裁剪 ........................................................................................................................................................ 16 2.4.1.4 模型切分 ........................................................................................................................................................ 17 2.4.1.5 动态模拟 ........................................................................................................................................................ 18 2.4.2. 三维空间关系判断 ............................................................................................................................................... 18 2.4.3. 三维空间运算 ....................................................................................................................................................... 19 2.4.4. 三维空间分析 ....................................................................................................................................................... 20 2.4.5. 量算分析............................................................................................................................................................... 25 2.4.6. 网络分析............................................................................................................................................................... 26 2.4.7. 降维计算............................................................................................................................................................... 26 2.4.8. 叠加三维特效 ....................................................................................................................................................... 28 第三章 BIM 与多源数据匹配 ................................................................................................................................................... 28 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. BIM 与倾斜摄影匹配 ................................................................................................................................................... 29 BIM 与地形匹配 ........................................................................................................................................................... 30 BIM 与水面匹配 ........................................................................................................................................................... 31 BIM 与视频匹配 ........................................................................................................................................................... 31 BIM 与物联网匹配 ....................................................................................................................................................... 32
    超图研究院 第四章 BIM+GIS 升维赋能 ....................................................................................................................................................... 33 4.1. 4.2. SuperMap 新一代三维 GIS 赋能:BIM 升维 CIM ........................................................................................................ 33 SuperMap BIM+GIS 赋能城市设计 ............................................................................................................................. 33 第五章 SuperMap 全产品体系支持 .......................................................................................................................................... 34 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. SuperMap iClient3D for WebGL .................................................................................................................................... 35 SuperMap iMobile .......................................................................................................................................................... 36 BIM+GIS+VR ................................................................................................................................................................ 37 BIM+GIS+AR ................................................................................................................................................................ 38 第六章 BIM+GIS 应用案例 ....................................................................................................................................................... 39 6.1. 规划阶段 ........................................................................................................................................................................ 39 6.1.1. 城市设计数字化平台 ........................................................................................................................................... 39 6.1.1.1 业务系统 ........................................................................................................................................................ 41 6.1.1.2 其他应用 ........................................................................................................................................................ 42 6.2. 施工进度 ........................................................................................................................................................................ 43 6.2.1. 北京副中心智慧监管平台 ................................................................................................................................... 43 6.2.1.1 关键技术 ........................................................................................................................................................ 44 6.2.1.2 业务系统 ........................................................................................................................................................ 44 6.2.1.3 小结 ................................................................................................................................................................ 47 6.3. 运维管理 ........................................................................................................................................................................ 47 6.3.1. 成都市二环路道路桥梁管理信息系统 ............................................................................................................... 47 6.3.1.1 总体设计 ........................................................................................................................................................ 47 6.3.1.2 关键技术 ........................................................................................................................................................ 48 6.3.1.3 小结 ................................................................................................................................................................ 51 6.3.2. 上海中心 BIM 运营管理平台 ............................................................................................................................. 52 6.3.2.1 总体设计 ........................................................................................................................................................ 52 6.3.2.2 系统模块 ........................................................................................................................................................ 52 6.3.2.3 小结 ................................................................................................................................................................ 55 6.3.3. 雅砻江数字化三维展示与会商平台 ................................................................................................................... 56 6.3.3.1 总体设计 ........................................................................................................................................................ 56 6.3.3.2 关键技术 ........................................................................................................................................................ 57 6.3.3.3 小结 ................................................................................................................................................................ 60 更多资源 ......................................................................................................................................................................................... 61
    超图研究院 第一章 概述 BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)以建筑工程项目的各项 相关信息数据作为模型基础，详细、准确记录了建筑物构件的几何、属性信息， 并以三维模型方式展示。 BIM 用来整合和管理建筑物全生命周期的信息，GIS 则是用来整合及管理建 筑外部环境信息。BIM 与 GIS 有一种天然的互补关系：BIM 全生命周期的管理 需要 GIS 的参与，BIM 也将开拓三维 GIS 的应用领域，把 GIS 从宏观领域带入 微观领域。 图 BIM+GIS 1.1. BIM 是什么 BIM：建筑信息模型（Building Information Modeling）或者建筑信息管理 （Building Information Management）是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为 基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。 它具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化 性和可出图等八大特点。 BIM 是一个建设项目或者实施物理和功能特性的数字表达，它并非以二维 方式展示， 而是直接以三维的方式表达；同时 BIM 也是一个对建筑从建设到拆 除的全生命周期中的所有决策提供依据的过程。 3
    超图研究院 1.1.1. BIM 是数据 BIM 技术在设计和建造过程中积累的大量 BIM 模型数据，可以作为三维 GIS 应用的重要数据来源。相比 3ds Max 模型数据，BIM 模型数据更精细、精度更 高，并且有完整的语义及属性信息，可以满足 GIS 应用中精细化管理的需要。另 外，BIM 模型数据拓扑结构更完整，更适合做空间查询和空间分析，BIM 为三 维 GIS 更深入的应用提供了三维数据支撑。 目前 BIM 软件很多，例如 Autodesk 公司的 Revit 系列软件（Revit Architecture， Revit Structural 和 Revit MEP）、Bentley、Tekla、ArchiCAD、CATIA 等软件。不 同的软件都会有各自的存储格式，如 DGN（Bentley 公司开发的），CGR，RVT 等，还有很多用于进行数据交换的常见格式，包括 FBX、IFC、DAE、X、OBJ、 3DS、OSG/OSGB。 1.1.2. BIM 是过程 BIM 是一种应用于设计、建造、运营的数字化管理方法和协同工作过程。这 种方法支持建筑工程的集成管理环境，可以使建筑工程在其整个进程中显著提高 效率和大量减少风险。 BIM 是一个建设项目的数字化表达，是一个共享的知识资源，实现建筑全生 命周期信息共享。基于这个共享的数字模型，工程的规划、设计、施工、运维各 个阶段的相关人员都能从中获取他们所需的数据。这些数据是连续、即时、可靠、 一致的，为该设施从概念到拆除的全生命周期中所有工作和决策提供可靠依据。 在项目的不同阶段，不同利益相关方通过在 BIM 中插入、提取、更新和修改信 息，实现各自职责的协同作业。 1.1.3. BIM 是标准 BIM 标准是建立标准的语义和信息交流的规则，为建筑全生命周期的信息 资源共享和业务协作提供有力保证。BIM 其实质为遵循一定标准的数据模型。为 实现对 BIM 模型的统一管理及共享，需建立一个全行业统一规范的标准体系， 促进信息交换，实现 BIM 的优势和价值。 4
    超图研究院 在中国，经过了摸索和发展的时期，BIM 行业迎来了自身的国家标准、地方 标准和行业标准。例如，国家标准《建筑工程设计信息模型交付标准》、《建筑工 程设计信息模型分类与编码标准》和《建筑工程设计信息模型三维制图标准》定 义了 BIM 行业应该做什么、怎么做和交什么。国家标准是顶层设计，具体工程 的落地过程都是对国家标准的解读。随着技术的发展和应用范围的不断扩大，标 准编制也会随着市场需求而迭代。 1.2. GIS 是什么 地理信息系统（Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支 持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采 集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 地理信息系统（GIS）技术能够应用于科学调查、资源管理、财产管理、发 展规划、绘图和路线规划等领域。例如，一个地理信息系统(GIS)能够在资源管理 领域，有效管理具有空间属性的各种资源环境信息，同时利用空间分析能力，实 现对资源的有效监管和科学规划。 SuperMap GIS 作为常用 GIS 平台之一，是由超图软件研发、具有完全自主 知识产权的大型基础地理信息软件系列，可提供功能强大的云 GIS 平台、组件 GIS 开发平台、桌面 GIS 平台、移动 GIS 开发平台、网络客户端 GIS 开发平台 以及相关的空间数据生产、加工和管理的工具。 1.3. 为什么需要 BIM 与 GIS 融合 BIM 数据结构包括空间数据（模型）及属性数据（参数），其中空间数据模 型又包含空间位置、外观形状等，这与 GIS 数据结构相似，为 GIS+BIM 融合提 供可能。 1.3.1. BIM 需要 GIS 对于 BIM 来说，BIM 的整个生命周期从设计、施工到运维都是针对 BIM 单 体精细化模型的，但是其不可能脱离周边的宏观的地理环境要素，成为空中楼阁。 5
    超图研究院 而 GIS 一直致力于宏观地理环境的研究，提供多种实用的 GIS 查询与分析功能， 同时提供 GIS 的位置服务和空间分析等。为 BIM 提供专用的动态模拟功能。并 且在 BIM 的运维阶段，GIS 可以为其提供决策支持，因此 BIM 需要 GIS。 1.3.2. GIS 需要 BIM BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)以建筑工程项目的各项 相关信息数据作为模型基础，详细、准确记录了建筑物构件的几何、属性信息， 并以三维模型方式展示。 对于三维 GIS 来说，BIM 数据是三维 GIS 的一个重要的数据来源，能够 让三维 GIS 从宏观走向微观，同时可以实现精细化管理。另一个方面，与 BIM 数据的融合使三维 GIS 从室外走向室内，实现室内外一体化的管理。 第二章 SuperMap BIM+GIS 关键技术 BIM 技术在规划、房产、建筑、水利、电力、交通等行业的不断发展和深入 应用，对三维地理信息系统提出了新的挑战，三维空间信息在 GIS 平台中不能只 停留在“看一看”的阶段，而需要从数据接入、处理、渲染到分析及结果的输出， 形成完整的闭环，为相关行业应用提供坚实的技术基础，为管理和决策提供可靠 依据。 为了应对 BIM+GIS 融合的技术难题，SuperMap GIS 突破了 BIM 主流数据 的无损接入、BIM 数据到 GIS 平台的精准匹配、超百万级 BIM 模型实时绘制等 关键技术，突破了 BIM 数据与三维体模型无缝对接技术，借助三维体数据模型， 实现了 BIM 数据在 GIS 平台中的分析及运算能力，开拓了三维 GIS 向建筑、桥 梁、隧道、水利大坝等大型工程应用领域的发展，为 BIM+GIS 应用提供了有力 的技术和平台支撑。 2.1. SuperMap 三维体数据模型 三维 GIS 技术的发展，数据模型是核心。BIM 的数据模型和标准，推动了 三维实体数据模型的定义与发展。SuperMap 在点、线、面、栅格、TIN、网络等 6
    超图研究院 传统 GIS 数据模型的基础上，扩展和定义了新的三维数据模型——三维体数据 模型，解决了对离散、匀质的三维实体空间（如 BIM 模型）的表达与分析的难 题。 三维体模型通过拓扑闭合、高精度的三角网表示三维实体对象，常用来表达 离散的三维实体对象。三维体数据模型采用半边结构对三角网的各顶点和边的拓 扑结构进行描述（如下图）。三维体对象通过交、并、差等布尔运算后，也是拓 扑闭合的，仍然是三维体。 图 三角网拓扑结构描述 三维体数据模型支持计算模型的体积、表面积，截取模型的任意剖面；支持 三维空间关系判断、布尔运算、空间分析；支持 3D 打印。三维体数据模型支持 三维点、线、面、体构建三维缓冲区。 三维体数据模型可以用来表达房屋、地质体等现实中存在的事物，也可以用 来表达抽象的三维空间，比如：用三维体模型表达建筑在三维空间中的阴影范围， 定义为阴影体，通过分析临近建筑的窗户和阴影体的空间关系，可以判断临近建 筑是否被影响了采光。SuperMap GIS 支持构建阴影体、天际线限高体、可视域 体、模型拉伸体、三维几何体、凸包、地质体等三维体数据模型，提高了三维 GIS 的空间分析能力，推动了三维 GIS 向深度实用方向发展。 三维实体数据模型，解决了 BIM 数据在三维 GIS 中的表达等关键技术问题， 为 BIM 与 GIS 融合应用提供了技术支撑。BIM 与 GIS 融合应用，是近几年三维 GIS 应用的热点。在三维 GIS 平台中，实现对 Revit、Bentley、CATIA 等主流 BIM 设计软件的原生无损接入，将 BIM 数据结构（包括空间数据及属性数据）导入 成三维体数据模型，借助三维体数据模型的分析计算能力，实现了 BIM 数据在 GIS 平台中的分析计算等能力，从而满足三维 GIS 在建筑、桥梁、隧道、水利大 7
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