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2019年12月08日 星期日
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BIM與GIS融合關鍵技術及解決方案

BIM技術在各行各業不斷深入應用,對三維GIS提出了新的挑戰。面對BIM與GIS融合的技術難題,超圖突破了BIM主流數據的無損接入等關鍵技術,開拓了三維GIS向大型工程領域發展,為BIM+GIS應用提供了有力的技術和平臺支撐。


BIM技術及其在規劃、房產、建筑、水利、電力、交通等行業的不斷發展和深入應用,對三維地理信息系統提出了新的挑戰,三維空間信息在GIS平臺中不只停留在“看一看”的階段,而需要從數據接入、處理、渲染到分析及結果的輸出,形成完整的閉環,為相關行業應用提供堅實的技術基礎,為管理和決策提供可靠依據。


為了應對BIM+GIS融合的技術難題,SuperMap GIS突破了BIM主流數據的無損接入、BIM數據到GIS平臺的精準匹配、超百萬級BIM模型實時繪制等關鍵技術,突破了BIM數據與三維實體模型無縫對接技術,借助三維實體數據模型,實現了BIM數據在GIS平臺中的分析及運算能力,開拓了三維GIS向建筑、橋梁、隧道、水利大壩等大型工程應用領域的發展,為BIM+GIS應用提供了有力的技術和平臺支撐。


BIM數據對接


在數據層面,超圖為BIM與GIS的融合提供了Revit、Bentley、CATIA等BIM主流設計軟件的數據導出插件,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。導出的數據不僅保留了BIM數據實例化的特點,還生成了多細節層次(Levels of Detail),可提升數據在三維GIS平臺中加載和瀏覽的性能;同時,導出的數據還保留了BIM數據的拓撲完整性及閉合性。拓撲閉合的三維對象可以進行空間運算、空間關系查詢、空間分析、與地形數據進行布爾運算等。


BIM數據接入后會存儲在模型數據集中,數據集中每條記錄代表一個BIM實體對象,包含了模型幾何信息(GeoModel 3D)和屬性信息兩個部分。為了滿足更多BIM設計軟件的對接需求, SuperMap GIS 9D組件產品提供并公開了GeoModel 3D讀寫的開發接口,用戶可以自行解析出BIM數據每個對象的骨架、材質、紋理及屬性信息,通過相應的接口構建模型對象,將BIM數據寫入數據集中。


BIM數據編輯及輕量化


BIM+GIS應用涵蓋BIM的全生命周期,在BIM的規劃、設計、施工、運維各個階段,超圖的合作伙伴基于SuperMap GIS也已完成了很多典型的應用案例,同時發現BIM與GIS融合在數據接入、數據管理、數據匹配、模型實時繪制等方面存在技術難題。


為了應對BIM+GIS融合的技術難題,SuperMap GIS研發了BIM主流數據的無損接入、BIM數據到GIS平臺厘米級精準匹配、超百萬級BIM模型實時繪制等關鍵技術,開拓了三維GIS向建筑、橋梁、隧道、水利大壩等大型工程應用領域的發展,為BIM+GIS應用提供了有力的技術和平臺支撐。


01、BIM數據編輯


超圖三維平臺不僅可以編輯BIM對象的幾何信息和屬性信息,還可以編輯BIM對象的某個子對象,比如:子對象的紋理替換、紋理的色調調整等,還支持導出為OSGB、S3M、GLTIF、STL、OFF、DAE等多種數據格式。此外,為了方便用戶更便捷地編輯BIM模型位置,SuperMap iDesktop 9D產品提供了模型數據集的批量編輯功能,可對整個數據集圖層進行平移、旋轉等操作。


02、BIM數據輕量化


不同的領域BIM數據的精細程度也不盡相同,對GIS應用來說,根據項目實際需求,將BIM數據導入到三維GIS平臺需要進行不同程度的輕量化操作,在SuperMap iDesktop 9D產品中提供了多種BIM輕量化和三角網的操作,包括:提取外殼(外殼和內部分離)、三角網簡化、子對象簡化(刪除)、刪除重復頂點、計算(刪除)法線、模型拆分、模型合并等諸多實用功能。下面以三角網簡化為例詳細介紹。


1、簡化時是否約束邊界:簡化時需要保持邊界不變形,則勾選復選框,否則取消勾選復選框;


2、簡化條件:單擊“統計三角面數”按鈕,統計結果顯示在按鈕右側,顯示了該模型圖層的最小、最大三角面片數,根據最小、最大三角面片數來設置簡化過濾條件,模型對象的三角面數量在該區間內才參與簡化操作;


3、簡化信息:滑動刻度條設置簡化率,簡化三角面片數。每次改變刻度值都會對選中的模型圖層進行簡化,在右邊視窗可預覽簡化后的效果。


03、基于BIM數據分析運算


超圖新一代三維GIS技術在二三維一體化數據模型基礎上,新增了三維實體數據模型,定義了三維實體對象的空間運算、空間關系查詢(包含、相交、被包含、分離等空間關系)、空間分析等技術,突破了BIM主流數據與三維實體模型無縫對接技術,借助三維實體數據模型,實現了BIM數據在GIS平臺中的分析及運算能力。

1、支持布爾運算,BIM數據之間進行交、并、差運算,得到新的三維實體對象;

2、支持空間關系查詢,BIM數據和三維實體對象之間的空間關系查詢在城市設計及建筑設計等領域都會有廣泛的應用;

3、支持獲取截面,對BIM數據進行剖切,獲取二維戶型圖;

4、支持獲取三維邊界,BIM數據提取三維邊界面,與大規模地形進行鑲嵌操作,實現精確的位置匹配;

5、支持與地形布爾運算,BIM數據與地形進行布爾運算(差運算),實現在山體模型中挖出貫通的隧道;

6、支持批量修改對象的顏色及可見性,比如單獨顯示某一樓層信息,定義sql語句,查詢出該層樓所有對象的ID,根據ID設置對象可見性;還可根據查詢結果設置對象顏色,比如按照構建類型設置顏色。


04、BIM數據發布共享


BIM數據在三維場景中高效加載和瀏覽,需要把數據進行切片處理,通過構建多層次細節LOD、實例化存儲與繪制、粗糙層對象過濾等技術,生成S3M格式的三維瓦片,實現了海量BIM數據在桌面端、瀏覽器端、移動端的高效渲染,解決了用戶從服務發布到多種客戶端加載應用環節的實際問題。

超圖三維團隊在多年技術積累基礎上,研發了開放的三維空間數據規范——Spatial 3D Model(S3M),解決了BIM等多源三維數據在GIS平臺中的存儲、融合、互操作的關鍵問題,解決了傳輸和解析延遲問題。基于WebGL硬件加速的可視化渲染技術,兼容多終端(移動,瀏覽器,桌面)的跨平臺特性,以最大化滿足用戶需求。

SuperMap采用了HTML5 WebGL技術,推出了“零”客戶端三維產品——SuperMap iClient3D for WebGL。SuperMap iClient3D for WebGL是一款輕量級的三維客戶端開發平臺,支持硬件加速的可視化渲染技術,免除了三維渲染對插件的依賴,用戶無需下載、安裝插件,即可高效瀏覽三維服務,提升了用戶的Web 開發及終端訪問體驗。WebGL技術提供的硬件加速渲染,可借助系統顯卡在瀏覽器流暢顯示三維場景和模型,用戶可以方便的在瀏覽器上實現Web端三維效果。


隨著BIM在大型工程領域的應用越來越廣泛,BIM與GIS的融合成為新的研究熱點。BIM與GIS更傾向于一種互補的關系,BIM是用來整合和管理建筑物本身所有階段的信息,GIS則是整合及管理建筑及外部環境信息。BIM與GIS融合將微觀領域的BIM信息和宏觀領域的GIS信息進行交換和相互操作,滿足查詢與分析空間信息的功能;BIM將GIS引入了微觀領域,拓展了三維GIS的應用領域,是未來城市GIS的發展方向。

來源:易圖BIM

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