BIM——数字城市建设的“灵魂伴侣”

　　2 BIM与数字城市的结合

　　将BIM数据应用于三维数字城市建设中，包括两种方式：

　　①直接方式，即通过IFC解析器直接将建筑模型数据应用于数字城市建设中；

　　②间接方式，即将IFC建筑信息模型转换为CityGML数据，然后在数字城市中使用CityGML数据。

　　（1）直接方式

　　曹国、高光林、丘衍航等（2013）对此进行了研究。他们基于WorldWind三维地理信息浏览平台，阐述了GIS与BIM结合的技术路线。

　　他们认为要想在WorldWind中在建筑内部漫游，需要用到三维建筑漫游系统平台。该平台作为WorldWind的一个独立的插件，实现了两个平台的无缝衔接，当建筑放大到一定比例进入到三维建筑漫游系统时，用户并不会感觉到两个平台的切换，这样建筑就可以在宏观和微观下交换显示。

　　两个平台通过共享地理空间位置进行数据交流，即对于三维建筑漫游系统里的任意位置，在WorldWind平台中可以找到与之对应的某一地理位置。基于此位置信息就可以获取WorldWind平台中此置的日照、海拔、气候、地震等信息。

　（2）间接方式

　　CityGML（City Geography Markup Language，城市地理标记语言）是一种用来表示和传输城市三维对象的通用信息模型，它是最新的城市建模开放标准。该标准源自地理信息科学领域，用来存储和交换虚拟城市三维模型。

　　CityGML对道路、建筑、水域、植被、绿地等描述进行了定义。因为其描述对象为整个城市，该标准对建筑的细节描述十分有限，远远不及IFC的详细程度。因此需要在CityGML中兼容IFC提供的准确、详细的细节数据。这就需要借助开源的BIMserver软件。

　　通过BIMserver可以创建一台能使用IFC数据的服务器。可以上传IFC数据到服务器。该软件分析文件中的数据并将其保存在底层数据库中。BIMserver软件的核心能理解IFC结构，并支持使用IFC格式的BIM模型。BIMserver能导出CityGML，并根据官方GeoBIM扩展添加IFC信息。

　　3 BIM在数字城市中的应用

　　这两个系统融合之后的应用领域很广阔，包括城市和景观规划、建筑设计、旅游与休闲活动、环境模拟、热能传到模拟、光照分析、反恐、车辆与行人导航、室内导航等。

　　（1）三维城市建模

　　城市建筑类型各具特色，外形尺寸不同，外部颜色纹理不同等。如果采用”航测+地面摄影”，建模后期需要人工做大量贴图；如果采用激光雷达扫描，价格昂贵，成本太高，而生成的建筑模型都是”空壳”，没有建筑室内信息，同时室内三维建模工作量也很大，并且无法查询和分析室内空间信息。而通过BIM，可以轻易得到建筑的精确高度、外观尺寸以及室内空间信息。所以，通过综合BIM和GIS，先利用建筑信息模型软件对建筑进行建模，然后将建筑空间信息与其周围地理环境共享，可以极大地降低空间信息的成本。

　　（2）市政模拟

　　通过BIM和GIS融合可以有效地进行建筑内外管线的三维建模，并可以模拟冬季供暖时热能传导路线，以检测热能对其附近管线的影响。或者是当管线出现破裂时，辅助决策者制定疏通引导方案，避免人员伤亡以及能源浪费。

　　（3）室内导航

　　目前，GIS行业中的学者都在试图解决室内定位这一难题，但是很多学者都是关注定位手段，如是采用Wi-Fi还是蓝牙，是采用LFC还是NFC等等，而且一般室内定位的地图都是建筑的平面图，甚至只是示意图。如果采用BIM数据，这一问题就能够得到很好的解决。通过BIM提供的建筑内部模型，在配合定位技术可以进行三维导航。

　　4 结论

　　BIM数据作为三维数字城市重要的数据源，将BIM技术应用于数字城市建设中，给数字城市建设提供了新的思路。目前，BIM是一项新技术，数据源较少，随着BIM的推广应用，BIM与GIS技术的融合必将为三维数字城市的建设和发展注入新的生机和活力。