BIM与 GIS技术在三维可视化校园建设中的应用探讨 摘要：三维可视化是推动智慧校园建设的应用基础，BIM和GIS技术作为当代社会前沿和综合性技术，在创建三维可视化校园的过程中发挥着重要作用。本文主要阐述BIM和GIS两种技术各自的发展现状与技术优势，分析两种技术融合在三维可视化校园创建应用中的技术路线和应用关键，并介绍技术的集成将极大提高了智慧校园的智能程度，实现学校运维管理的效率最大化。
关键词：三维可视化；BIM技术；GIS技术；智慧校园
1 引言
2010年，IBM正式提出“智慧的城市”愿景，发展至今，普遍认为21世纪的“智慧城市”，能够充分运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息，从而对于包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能的响应，为人类创造更美好的城市生活]。作为“智慧城市”的缩影和子系统之一，“智慧校园”的建设对促进教育事业的发展有着积极的意义，也受到越来越多的重视。构建以校园为蓝本的三维可视化 校园系统，提供该区域内建筑与外部周边环境信息，实现校园三维全景展示和空间分析对推动智慧校园建设有着现实的应用基础。 2 BIM与GIS发展现状
BIM（Building Information Model）是“建筑信息模型”的简称。BIM可创建3D可视化模型，配全添加其他维度的信息，从而通过对建筑的数据化、信息化模型整合，实现在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行数据信息的共享和传递，使工程技术人员及管理人员通过BIM模型对建筑信息做出正确理解和高效决策[2]，也就是说，BIM技术既是一种数字模型，又是一个过程，贯穿始终的是数据信息。GIS（Geographic Information System）即地理信息系统。GIS是一门基于计算机的结合地理学、地图学以及遥感技术的综合性学科。它可以对空间信息进行分析和处理，致力于输入、存储、查询、分析和显示宏观的地理环境基础，并可以通过3D建模技术立体呈现建筑物外观及建筑物地理位置甲烷制氢[2]。GIS能把实体和空间数据和属性数据结合起来，从而更好地解决各种复杂的地理相关问题，所以GIS技术主要用于城市规划宏观背景下各种问题的解决。 BIM技术的优势在于表现建筑单体内外属性的信息模型，GIS技术则着重于表现建筑实体定
智能调度系统位并进行空间分析，因此，将GIS技术与BIM技术进行整合可以实现从宏观视角到微观视角对校园三维模型进行表达，做到建筑与周边环境三维空间一体化，为校园建设与校园管理提供了完善的技术支持和新的思路。
电力线宽带3 BIM与GIS在智慧校园创建的技术难点及解决办法
建设智慧校园，首先需要构建校园的三维模型，可视化的三维建模是智慧校园建设的基础和前提。而BIM和GIS技术相结合，实质是对单体建筑信息模型与室外宏观信息的关联整合。实现基于BIM和GIS的三维可视化校园模型，其关键技术集中在三点：
3.1 三维可视化GIS平台的创建。
三维可视化校园首先需要创建基于GIS的校园规划平台。解决办法可通过无人机航拍正射影像、倾斜影像测量技术等方法对校园或规划区域研究对象及周边场景三维模型的建立，可配合GPS等设备获取其他所需数据。所需数据采集完成后，可通过相关软件生成相应的可视化GIS平台。
防盗3.2校园或规划区域内重要建筑的三维模型创建。
为更好完成三维模型，在建模之前，应先熟悉项目情况，判断是直接利用Revit进行建筑和结构设计，还是根据现有建筑CAD图纸进行三维建模。前者对专业人员要求较高，故对校园已建成部分可采用已有二维图纸翻建三维建筑模型的办法。可将拟规划区域各主要教学楼、图书馆、学生食堂、实验大楼等单体建筑的二维CAD图纸分别导入Revit当中进行三维模型的创建。具体实施采用先创建标高与轴网，再依次创建墙体、楼板、屋面以及门窗等构件图元，对于复杂建筑构件，可通过体量概念创建三维造型。建模过程中，门窗、楼梯、散水、幕墙等构件图元的创建需要大量的族，仅靠Revit自带系统族远不能满足要求，而为使创建的构件图元更形象，从绘制轮廓、拉伸外观、材质选择、尺寸限定等方面新建符合要求的外部族库的工作必不可少。若涉及到多专业集成模型，则要统一高程网格，各专业建模人员，如建筑、结构、设备等方面都使用统一的高程网络在对应模板中构建各专业模型，从而便于最后建筑模型的整合，并将整合好的模型导入lumion完成最终的效果渲染。
3.3 GIS平台与BIM模型的融合。
GIS与BIM技术的结合虽有广阔的应用前景，但二者在数据标准上存在一定差异，所以实现
BIM模型与GIS平台的数据融合是两种技术融合的关键和难点。目前解决的办法有两种，一种是基于数据格式转换的方法将GIS与BIM进行融合； 另一种是基于CityGML和IFC标准扩展的方法融合GIS与BIM。为减少转换过程中的信息丢失，后者应用较多。BIM的核心功能是数据的共享的交换，而标准的建立则是解决信息交换与共享问题的关键。为此可在BIM模型基础上，导出IFC标准设计文件。IFC标准是一个计算机可以处理的建筑数据表示和交换标准，其目标是为建筑行业提供一个不依赖于任何具体系统的、适合于描述贯穿整个建筑项目生命周期内产品数据的中间数据标准，从而应用于建筑物生命周期工作各个阶段内以及各阶段之间的作息交换和共享。借助IFC标准设计文件，对CityGML进行基于ADE机制的扩展，并将IFC实体分类和定义结果融入CityGML中，即可得到一个集成GIS与BIM的交互平台。
4 BIM与GIS相融合在智慧校园建设中的应用意义
智慧校园的实现须依赖三维可视化校园平台实现浏览、查询等功能，BIM建筑单体模型与GIS平台的结合，实现了建筑室外宏观环境与建筑室内微观环境的统一，从而为创建智慧校园的智能平台，实现空间分析、信息查询和数据统计的功能提供了有效的技术支撑。
4.1 三维可视化平台有利于打造学校智能空间。
为学校新生及来访客人提供一个全面的可感知的三维智能空间。在三维可视化模型中，人们看到的不是一个平面图形，而是虚拟仿真空间，可以进入建筑内部参观，可以浏览校园环境，从而真实感受校园环境。也在此三维可视化平台基础上设计相应App，如新生报到时，可通过APP的定位及导航功能，查询相关路线，快速到达目标建筑，更好的融入校园生活。
4.2三维可视化平台有利于学校实现智能管理。
生物打印机BIM与GIS相结合，将校园单体建筑、道路、绿化、水景、地上设备、地下管线等信息融合在一起，有利于管理者创建面向学生、教师、校外来访人员的校园运维及服务系统。大到教学管理、实训安排、图书管理，小到每幢建筑的能耗、光照、人员实时定位及应急疏散，甚至校园充电桩布置、综合管线布置方面都能起到很好的优化管理与智能交流。
4.3三维可视化平台有利于促进校园规划修编的决策与实施
将需要对校园或局部区域进行重新规划修编时，BIM+GIS技术构建三维可视化平台可以提
供给设计人员宏观与微观的多重数据信息，设计人员可参考建设方需求，在宏观校园设计与建筑单体设计的反复修改与直观对比过程中，更高效的促进校园规划方案的决策与落实。
5 结论
智慧校园的建设是一个长期复杂的研究过程，将GIS与BIM技术相结合并应用到校园规划建设中，创建适于智慧校园建设所需的三维可视化平台，能够充分利用BIM与GIS技术的优势，实现地理数据与建筑信息的统一，不仅可以直观地展现校园场景，还可解决智慧校园建设的一些信息查询与数据管理问题，帮助管理人员进行决策和管理，提高办事效率，有助于校园科学有效的运维，更好的为校园管理者、师生及外来参观与办事人员提供服务。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房与城乡建设部.建筑信息模型应用统一标准：GB/T 51212-201[S].北京：中国建筑工业出版社，2016
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