BIM與SuperMap GIS數據集成技術

Data Integration Technology of BIM and SuperMap GIS

CAI Wenwen, WANG Shaohua, ZHONG Ershun, FENG Zhenhua, LI Meng, WANG Bo

(1. SuperMap Software Co. Ltd., Beijing 100015, China; 2. Institute of Geographic Sciences and Nature Resources Research, CAS, Beijing 100101, China; 3. University of California, Santa Barbara,California 93106, USA; 4. Beijing Research Center of Geography Information Core Software and Applied Engineering Technology, Beijing 100015, China)

Abstract: In recent years, due to the enlargement and increased complexity of indoor facilities, the demand of indooroutdoor-integration GIS applications, such as indoor navigation and location-based services are increasing. The lack of 3D indoor data becomes the bottleneck of these GIS applications. Building Information Models (BIM) provides a rich 3D geometric information and semantic information about indoor spaces, which can be employed by Geographic Information System (GIS) to support the indoor-outdoor-integration applications. Integration technology of 3D BIM and 3D GIS has become one of the focus research issues. In this paper, we investigated the formal framework for integrating BIM into SuperMap GIS software platform from the point of view of GIS applications. Based on the revised Octree subdivision,instance and LOD scheduling, large-scale BIM were integrated with SuperMap GIS effectively, and achieved highperformance 3D loading and visualization on this platform. Our research will help to further improve the maturity of SuperMap GIS products, and expand the application domains of SuperMap GIS into micro indoor spaces, for supporting the construction of smart cities.

Key words: BIM; SuperMap GIS 8C; integration; 3D visualization

0　引　言

　　GIS應用目前多局限于(yú)室外空間，室内空間表達的(de)局限性成爲(wéi / wèi)其從室外走向室内的(de)瓶頸之(zhī)一(yī / yì ／yí)[1]。現有室内數據基本都是(shì)簡單的(de)二維地(dì / de)圖，隻能提供平面的(de)室内布局信息，不(bù)能表達建築物内部的(de)複雜環境，不(bù)能描述由于(yú)建築構件(如門窗、走廊等)的(de)約束造成的(de)室内空間的(de)非連續性[2]，也(yě)不(bù)能區分三維空間上(shàng)的(de)重疊特征[3](如各類管道(dào)等)。這(zhè)類數據，無法支撐室内三維導航、設施管理、應急救援等應用。急需建立反映客觀實際的(de)室内三維空間數據模型。

　　室内空間模型可分爲(wéi / wèi)設計模型(Design Models)和(hé / huò)真實世界模型(Real World Models)[4]。建築信息模型(Building Information Models，BIM)屬于(yú)前者，它詳細描述了(le／liǎo)幾何、物理、規則等豐富的(de)建築空間和(hé / huò)語義信息[5]，用于(yú)單個(gè)建築全生命周期的(de)管理。地(dì / de)理空間數據模型屬于(yú)後者，它是(shì)典型的(de)GIS數據模型，可借助三維GIS技術實現大(dà)規模數據的(de)管理、分析與可視化。如果将大(dà)量高精度的(de)BIM數據轉換爲(wéi / wèi)室内GIS系統的(de)數據源，并與傾斜攝影數據、地(dì / de)形、三維管線等多源數據融合，可實現宏觀與微觀的(de)相輔相成、室外到(dào)室内的(de)一(yī / yì ／yí)體化應用。

　　但BIM是(shì)将一(yī / yì ／yí)個(gè)建築表達爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)個(gè)模型，采用局部坐标系和(hé / huò)多種幾何對象表示方法(邊界描述BRep、掃描體Sweeping、構造幾何體CSG等)。地(dì / de)理空間數據模型是(shì)在(zài)一(yī / yì ／yí)個(gè)模型中表達多個(gè)建築及其他(tā)客觀實體，采用絕對坐标系(如經緯度坐标)，并多采用BRep表達幾何對象[4,6]。數據模型的(de)差異增加了(le／liǎo)BIM數據與GIS系統集成的(de)難度。

　　工業基礎類(Industry Foundation Classes，IFC)和(hé / huò)城市地(dì / de)理标記語言(City Geography MarkupLanguage，CityCML)作爲(wéi / wèi)BIM和(hé / huò)GIS領域通用的(de)數據模型标準，爲(wéi / wèi)兩者數據集成提供了(le／liǎo)基礎[7-8]。國(guó)内外關于(yú)兩者互操作的(de)研究主要(yào / yāo)集中在(zài)基礎數據模型的(de)融合和(hé / huò)現有數據格式的(de)集成兩方面[9]。由于(yú)不(bù)同領域對空間對象的(de)表達和(hé / huò)理解存在(zài)差異，使得數據模型融合缺乏統一(yī / yì ／yí)的(de)标準，也(yě)得不(bù)到(dào)各領域的(de)認同，因此大(dà)部分工作還是(shì)集中在(zài)兩者模型數據格式的(de)集成[5]。如Hijazi等提出(chū)一(yī / yì ／yí)種轉換框架，用于(yú)實現IFC幾何、語義信息到(dào)CityGML的(de)轉換，從而(ér)借助GIS技術，實現水電設施的(de)管理與維護[10]。Amirebrahimi等實現了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)種綜合框架，用于(yú)集成BIM高密度模型和(hé / huò)GIS可視化能力，評估洪水對建築物造成的(de)損失[11]。湯聖君、趙霞等研究了(le／liǎo)基于(yú)幾何過濾和(hé / huò)語義約束的(de)IFC到(dào)CityGML的(de)轉化方法，并經過了(le／liǎo)實例驗證了(le／liǎo)方法的(de)有效性[5,12]。

　　本文在(zài)前人(rén)工作的(de)基礎上(shàng)，提出(chū)了(le／liǎo)一(yī / yì ／yí)個(gè)基于(yú)語義映射和(hé / huò)多層次細節模型(Level of Details，LOD)的(de)轉換方法，用于(yú)實現BIM幾何和(hé / huò)語義信息轉換到(dào)SuperMapGIS 8C軟件平台。在(zài)此基礎上(shàng)，本文還采用三級緩存策略以(yǐ)及一(yī / yì ／yí)系列渲染與繪制的(de)技術手段，實現大(dà)規模BIM數據在(zài)該平台中的(de)高性能可視化，并爲(wéi / wèi)BIM添加空間分析能力，支撐室内外一(yī / yì ／yí)體化的(de)安全應急、設施管理和(hé / huò)位置服務等應用。

1　BIM與GIS集成問題分析

　　1.1 BIM與GIS集成的(de)複雜性

　　BIM專業軟件多樣化，覆蓋建築、結構、基礎設施、方案設計、結構分析類、模型檢查、運營管理等建築工程行業的(de)各個(gè)方面。這(zhè)些軟件在(zài)各自的(de)發展曆程中，因應用目的(de)和(hé / huò)專業不(bù)同，形成了(le／liǎo)獨有的(de)數據格式，如DWG、DXF、DGN、NWD、RVT、PLN等。這(zhè)些模型格式采用了(le／liǎo)不(bù)同的(de)數據結構和(hé / huò)數據标準。如DXF模型[13]主要(yào / yāo)由圖形對象和(hé / huò)非圖形對象組成，也(yě)包含有限的(de)屬性信息，主要(yào / yāo)由6部分(section)組成：HEADER、CLASSSE、TABLES、BLOCK、ENTITIES和(hé / huò)OBJECTS。其中，ENTITIES和(hé / huò)OBJECTS分别包含圖形和(hé / huò)非圖形對象，其餘部分是(shì)關于(yú)符号表定義、應用類定義、繪圖實體定義等信息。DGN 模型[14]是(shì)由基于(yú)ISFF标準(Intergraph StandardFile Format)的(de)兩種二進制文件組成，分别爲(wéi / wèi)Designfile和(hé / huò)Cell libraries。其中，Design file包括圖形元素(如線、線弦、橢圓弧、椎體等及其組成的(de)邏輯實體)、非圖形元素以(yǐ)及可能的(de)用戶自定義數據，Celllibraries記錄了(le／liǎo)Design file中位置的(de)元胞定義(包含如經緯度等信息)。可見，不(bù)同模型格式雖然都可以(yǐ)完整地(dì / de)表達建築物三維空間信息，但并不(bù)開放，相互之(zhī)間無法集成與共享，可能無法采用相同的(de)方法實現不(bù)同格式數據與GIS的(de)集成。

　　對室内GIS而(ér)言，高精度三維空間數據的(de)生産、收集耗時(shí)耗力，應該可能多的(de)支持不(bù)同的(de)BIM數據格式，實現獨立的(de)、不(bù)同來(lái)源的(de)數據集成與共享。因此我們的(de)做法是(shì)首先将不(bù)同軟件的(de)數據格式轉換爲(wéi / wèi)IFC标準格式，再與SuperMap GIS集成。IFC作爲(wéi / wèi)BIM領域通用的(de)數據模型标準(ISO 16739)，是(shì)對建築物信息描述最全面最詳細的(de)規範，使得不(bù)同模型格式之(zhī)間的(de)數據實現了(le／liǎo)共享和(hé / huò)互操作[7]，也(yě)爲(wéi / wèi)BIM與GIS集成奠定了(le／liǎo)基礎。常用的(de)BIM軟件(Revit、Bentley、CATIA、MagiCAD、BIM5D、魯班等)都支持将各自的(de)數據格式轉換爲(wéi / wèi)IFC标準模型。轉換的(de)方式即通過軟件自帶的(de)導出(chū)功能或者第三方轉換插件進行。但由此可能帶來(lái)的(de)幾何失真和(hé / huò)信息損失，對不(bù)同室内GIS應用的(de)影響程度有待在(zài)實際應用中加以(yǐ)驗證。

　　爲(wéi / wèi)實現IFC與CityGML之(zhī)間的(de)數據集成，我們需要(yào / yāo)了(le／liǎo)解兩者在(zài)幾何、語義方面的(de)區别和(hé / huò)聯系。在(zài)幾何表達上(shàng)，IFC通常有3種表達方式：邊界描述(BRep)、掃描體(String)和(hé / huò)構造實體幾何(CSG)[4,7]。在(zài)邊界描述中，一(yī / yì ／yí)個(gè)實體由多個(gè)邊界面片的(de)組合來(lái)呈現。掃描體可通過将平面對象沿路徑拉伸或繞軸旋轉拉伸而(ér)得到(dào)。CSG一(yī / yì ／yí)般是(shì)由多個(gè)基礎幾何體，如立方體、球、圓柱、圓錐等，通過幾何變換、布爾運算以(yǐ)及剖割、局部修改等操作構成的(de)複雜幾何實體。而(ér)GIS中的(de)三維幾何主要(yào / yāo)采用邊界描述來(lái)表達[4,8]。

　　在(zài)語義信息表達上(shàng)，IFC包含豐富的(de)建築細節描述，有600多個(gè)對建築實體的(de)定義和(hé / huò)300多個(gè)對建築類型的(de)定義，也(yě)包含建築構件之(zhī)間的(de)語義連接關系，如IfcSite、IFCBuilding、IfcBuildingStorery3個(gè)類型間的(de)層次關系被IfcRelAggregates連接表示[5,7]。CityGML的(de)語義信息表達爲(wéi / wèi)了(le／liǎo)客觀實體的(de)特征，如建築物、牆壁、窗戶、房間等，也(yě)包括特征之(zhī)間的(de)屬性、關系和(hé / huò)聚集層次等。CityGML的(de)語義信息相對比較少，通過語義映射，CityGML的(de)大(dà)部分語義信息都可以(yǐ)從IFC模型中獲取。

　　在(zài)尺度表達上(shàng)，CityGML采用多尺度建模方式，即5個(gè)層次細節(LoDs)描述了(le／liǎo)從城市宏觀場景到(dào)建築物内部的(de)不(bù)同尺度、不(bù)同細節的(de)信息[8]。LOD0本質上(shàng)是(shì)将2.5維的(de)DTM疊加在(zài)影像或地(dì / de)圖上(shàng)的(de)粗糙表達，包含了(le／liǎo)建築物的(de)屋頂平面和(hé / huò)底面平面。LOD1是(shì)塊模型，建築物表達爲(wéi / wèi)具備平頂結構的(de)柱形體。LO2爲(wéi / wèi)不(bù)同建築加入了(le／liǎo)不(bù)同的(de)屋頂結構和(hé / huò)邊界表面。LOD3爲(wéi / wèi)建築提供了(le／liǎo)更加詳細的(de)牆、屋頂結構，甚至門、窗信息。LOD4是(shì)對LOD3的(de)進一(yī / yì ／yí)步完善，增加了(le／liǎo)詳細的(de)室内結構，如家具、樓梯等，具有最詳細的(de)幾何、語義信息。IFC隻局限于(yú)對建築及其内部構件的(de)描述，不(bù)具備多尺度表達的(de)特點，但基于(yú)LOD層次細節模型，IFC可以(yǐ)轉換到(dào)CityGML的(de)任一(yī / yì ／yí)層次上(shàng)。

　　1.2 BIM在(zài)GIS中進行空間分析與可視化難度大(dà)

　　BIM模型數據包含建築工程全生命周期的(de)所有信息，它将規劃、設計、建造、運營等各個(gè)階段的(de)數據資料全部整合到(dào)同一(yī / yì ／yí)個(gè)3D數字模型中，數據量大(dà)，僅一(yī / yì ／yí)棟大(dà)樓一(yī / yì ／yí)年的(de)數據量在(zài)TB級，城市級别的(de)數據量不(bù)可想象，給計算機GPU、内存帶來(lái)很大(dà)壓力。精細的(de)BIM模型還包含許多形狀相同的(de)幾何實體，如圖1中顯示的(de)建築模型，圖元類别6 600多個(gè)，含有超百萬級的(de)重複特征，一(yī / yì ／yí)次性渲染壓力大(dà)。這(zhè)對互聯網、移動互聯下的(de)BIM-GIS應用而(ér)言，受網絡帶寬、移動設備内存容量的(de)限制，實時(shí)分析與可視化難度大(dà)。

　　爲(wéi / wèi)實現大(dà)規模BIM數據的(de)多分辨率表達，及其管理調度等問題，我們構建了(le／liǎo)從本地(dì / de)緩存、内存、顯存的(de)三級緩存結構，通過模型輕量化、實體化、GPU、LOD等技術，實現大(dà)規模BIM數據的(de)高效加載與實時(shí)繪制。

2　BIM與SuperMap GIS集成關鍵技術

　　2.1 基于(yú)LOD的(de)BIM與SuperMap GIS數據集成

　　CityGML包含幾何模型和(hé / huò)主題模型，主題模型即将幾何模型用于(yú)不(bù)同的(de)主題，如建築，所有模型都采用LODs進行多尺度表達，不(bù)同LOD層級的(de)幾何數據精細程度不(bù)同。IFC雖然包含900多種實體類型，但不(bù)是(shì)所有類型都需要(yào / yāo)轉換到(dào)CityGML，可根據不(bù)同的(de)GIS應用需求和(hé / huò)不(bù)同LOD層級所須的(de)IFC組件類型，進行數據過濾和(hé / huò)信息簡化，也(yě)有助于(yú)實現模型輕量化，如圖2所示。

　　在(zài)LOD0中，建築被表達爲(wéi / wèi)水平和(hé / huò)三維的(de)表面，隻突顯建築的(de)輪廓，一(yī / yì ／yí)般通過集成其他(tā)數據獲得，與IFC無語義對應。LOD1通過AbstractBuilding将建築表達爲(wéi / wèi)具有爲(wéi / wèi)外殼的(de)實體三維模型，可由IFC的(de)牆面IfcWall、天花闆IfcSlab、樓層IfcBuildingStorey獲得建築外輪廓與高度等信息，并與AbstractBuilding映射。LOD2通過BoundarySurface，包括WallSurface、RoofSurface、OuterCeilingSurface描述了(le／liǎo)建築的(de)牆體、屋頂等更加詳細的(de)外輪廓信息，IFC的(de)牆IfcWall、屋頂IfcRoof、遮蓋物IfcCovering等可與之(zhī)映射。LOD3通過BuildingInstallation表達了(le／liǎo)強烈影響建築外觀的(de)元素，如陽台、煙囪等，通過BoundarySurface的(de)openings增加了(le／liǎo)連接建築内外部的(de)門、窗等信息，可通過IFC的(de)門IfcDoor、窗IfcWindow等獲取并與之(zhī)映射。LOD4在(zài)LOD3的(de)基礎上(shàng)，增加了(le／liǎo)建築内部細節，如通過IntBuildingInstallation描述建築内部無法移動的(de)對象(如管道(dào)等)，用BuildingFurniture表達建築内部可移動的(de)對象(如家具等)，與IFC的(de)IfcFurnishingElement等映射，通過BoundarySurface的(de)CeilingSurface、InteriorWallSurface、FloorSurface表達了(le／liǎo)天花闆、内牆和(hé / huò)地(dì / de)闆等信息，見表1。

　　根據語義信息，篩選IFC需要(yào / yāo)輸出(chū)的(de)構件類别，并存儲到(dào)标準的(de)GIS數據庫。在(zài)這(zhè)一(yī / yì ／yí)過程中，可爲(wéi / wèi)輸出(chū)的(de)幾何信息添加精确的(de)地(dì / de)理空間位置信息。該位置信息是(shì)根據模型本身包含的(de)局部坐标系轉換到(dào)絕對坐标系而(ér)得到(dào)。模型信息的(de)輸出(chū)可借助我們開發的(de)插件實現，同時(shí)爲(wéi / wèi)每個(gè)構件輸出(chū)唯一(yī / yì ／yí)的(de)ID标識，作爲(wéi / wèi)關鍵字将幾何信息與其屬性信息相關聯。通過IFC與CityGML的(de)數據集成，可實現從室外城市級空間，到(dào)層次細節模型，到(dào)室内空間的(de)多尺度表達，如圖3所示。

　　2.2 基于(yú)三級緩存的(de)BIM高性能可視化

　　我們采用一(yī / yì ／yí)系列的(de)技術手段，實現大(dà)體量BIM數據在(zài)GIS中的(de)高效加載與可視化，具體流程如圖4所示。

　　第一(yī / yì ／yí)，BIM本地(dì / de)緩存。通過BIM與SuperMap GIS數據轉換插件根據2.1節的(de)原理對模型進行實例化處理和(hé / huò)LOD分層處理之(zhī)後，再根據數據的(de)投影坐标範圍将其進行八叉樹剖分，八叉樹是(shì)以(yǐ)空間内的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)點爲(wéi / wèi)基準将空間劃分爲(wéi / wèi)8個(gè)區域而(ér)形成8個(gè)子(zǐ)樹，适用于(yú)高度上(shàng)值較大(dà)但平面範圍較小的(de)三維空間物體，如BIM建築模型。對剖分的(de)每一(yī / yì ／yí)個(gè)區域内的(de)數據按照一(yī / yì ／yí)定的(de)瓦片邊長，存儲爲(wéi / wèi)不(bù)同分辨率(如2 048×2 048，1 024×1 024，512×512，256×256，128×128，64×64)的(de)三維切片緩存文件。緩存有助于(yú)提升大(dà)體量數據的(de)浏覽性能與顯示效果。

　　第二，模型輕量化技術。模型輕量化是(shì)根據BIM模型的(de)語義信息，對模型的(de)某些骨架進行删除或者簡化，達到(dào)通過減少數據量提高渲染效率的(de)目的(de)。如圖1中單獨的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)門對象，含有頂點個(gè)數980個(gè)，三角面片920，其中門把手、鎖芯占據80%～90%的(de)數據量(由此推斷整棟大(dà)樓、整個(gè)園區甚至整個(gè)城市的(de)數據量會更加龐大(dà))，這(zhè)些構件對GIS來(lái)說(shuō)缺乏實用價值或者重複性太高，因爲(wéi / wèi)我們采取删除或者簡化這(zhè)些骨架來(lái)達到(dào)模型輕量化的(de)目的(de)，如圖5所示。

　　第三，實例化技術。實體化是(shì)針對形狀相同的(de)幾何模型，抽象其示例存儲在(zài)内存中，減少内存空間占用，重複構件的(de)渲染繪制通過在(zài)GPU中對實例進行矩陣變換實現。即GPU首先通過批量化指定繪制函數，對各個(gè)實例進行批次渲染，然後将相關實例化對象的(de)特征數據内容傳遞給GPU，通過平移、縮放、旋轉等得到(dào)與實例幾何形象相同但位置、大(dà)小、角度存在(zài)差異的(de)構件，避免超百萬級構件同時(shí)加載，降低GPU等硬件設備的(de)壓力。

　　第四，基于(yú)視點的(de)LOD調度。在(zài)現有硬件性能條件下, 結合場景内繪制數據量随視野遠近而(ér)變化的(de)LOD調度技術則更能提升數據浏覽速度。基于(yú)視點的(de)LOD調度，指根據與觀察點的(de)距離評價模型的(de)重要(yào / yāo)程度，距離觀察點越遠，模型顯示的(de)精細程度越粗糙，是(shì)一(yī / yì ／yí)種簡化視野中三維場景複雜度的(de)技術。它包括視點區域的(de)确定和(hé / huò)LOD的(de)數據獲取兩方面。視點區域可由3個(gè)參數定義，分别是(shì)視點在(zài)屏幕上(shàng)的(de)位置、視區域大(dà)小和(hé / huò)視區域内的(de)分辨率衰減函數。衰減函數的(de)作用是(shì)控制視區域内BIM數據的(de)分辨率沿視點向區域邊緣逐漸降低，并在(zài)邊界處與區域外分辨率保持一(yī / yì ／yí)緻，保證數據在(zài)多分辨率繪制時(shí)的(de)視覺平穩性。LOD的(de)數據獲取基于(yú)二維屏幕空間與三維場景空間的(de)映射關系表實現，即對于(yú)視點區域内的(de)任一(yī / yì ／yí)像素，通過關系表定位三維體像元映射後的(de)最鄰近點，進而(ér)确定對應的(de)三維信息。

　　以(yǐ)圖1中的(de)數據渲染爲(wéi / wèi)例，采用上(shàng)述一(yī / yì ／yí)系列内外存優化繪制技術後，顯卡實時(shí)顯示和(hé / huò)渲染的(de)平均幀率達到(dào)65幀/秒(視覺感受流暢的(de)标準是(shì)幀率>24幀/秒)，具有較強的(de)交互感和(hé / huò)逼真感;與SuperMap GIS 7C的(de)渲染速度相比，幀率提升300%。

　　未來(lái)，我們還研究滿足GPU泛用性的(de)幾何和(hé / huò)紋理數據壓縮與解壓縮方法，研究采用可編程渲染管線技術優化繪制流水線的(de)技術，研究通過範圍裁剪、視錐體裁剪、遮擋裁剪等算法，實現渲染目标的(de)剔除，研究使用多線程技術，對數據的(de)調度、讀取、渲染進行優化等，實現大(dà)規模BIM數據實時(shí)高效繪制。

　　2.3 基于(yú)BIM的(de)空間分析

　　BIM經語義映射和(hé / huò)幾何轉化導入GIS之(zhī)後，GIS可爲(wéi / wèi)BIM數據及其表達的(de)建築物的(de)每一(yī / yì ／yí)層、每一(yī / yì ／yí)個(gè)室内構件提供高亮選中、定位、查詢、統計等GIS功能。SuperMap三維空間分析可分爲(wéi / wèi)四大(dà)類，可适用于(yú)BIM模型的(de)有三類，分别是(shì)：三維量算，如距離量算、面積量算和(hé / huò)高度量算;三維GPU分析，如日照分析、通視分析、可視域分析;三維網絡分析，特指對三維設施數據的(de)(如BIM管線)網絡分析和(hé / huò)對三維交通數據(如由BIM提取的(de)室内交通路網)的(de)網絡分析。此外，還可在(zài)GIS中動态展示工程的(de)建造過程。

　　BIM與GIS的(de)集成，一(yī / yì ／yí)方面可以(yǐ)通過自定義投影的(de)方式與地(dì / de)形等數據匹配，有效展現BIM與周邊環境的(de)關系，如建築物周邊的(de)自然生态環境、地(dì / de)形地(dì / de)貌環境和(hé / huò)人(rén)文景觀環境，有利于(yú)大(dà)規模工程的(de)協同管理。另一(yī / yì ／yí)方面可将GIS的(de)空間管理、查詢和(hé / huò)分析能力加諸于(yú)BIM，有利于(yú)實現數字化的(de)設施管理，通過與移動互聯網、物聯網以(yǐ)及樓宇内各類系統(如門禁、監控等)集成，實現室内外一(yī / yì ／yí)體化的(de)應急演練和(hé / huò)位置服務等。

3　結束語

　　BIM與GIS模型數據的(de)集成目前缺乏統一(yī / yì ／yí)的(de)信息交換标準。本文通過IFC與CityGML的(de)語義映射和(hé / huò)幾何過濾，實現了(le／liǎo)BIM與SuperMap GIS的(de)數據集成，通過實例化技術、LOD調度，實現了(le／liǎo)大(dà)規模BIM數據在(zài)SuperMap GIS中的(de)高性能渲染與可視化。GIS作爲(wéi / wèi)收集、存儲、管理和(hé / huò)分析空間信息的(de)技術，可以(yǐ)充分利用BIM包含的(de)建築及其内部豐富的(de)幾何、語義信息，兩者的(de)數據集成不(bù)僅爲(wéi / wèi)建設過程提供查詢、空間分析的(de)工具，支持大(dà)型工程的(de)建設與維護，也(yě)爲(wéi / wèi)GIS應用從室外走向室内，從城市宏觀走向建築微觀的(de)重要(yào / yāo)數據源，支撐室内外一(yī / yì ／yí)體化的(de)安全應急、導航和(hé / huò)位置服務應用，支持智慧城市建設。

　　我們的(de)工作仍有很多需要(yào / yāo)完善的(de)地(dì / de)方。第一(yī / yì ／yí)，BIM建模軟件繁多，相互間的(de)獨有模型格式不(bù)支持互操作。我們采用全部轉爲(wéi / wèi)IFC格式的(de)方法，對由此造成的(de)信息損失需要(yào / yāo)進行評估。目前我們已經開始将各軟件獨有模型格式直接與SuperMap GIS軟件平台進行數據集成，但需要(yào / yāo)比較這(zhè)兩種方法的(de)優劣。第二，探索SuperMap GIS軟件平台對具備超百萬級室内構件的(de)BIM數據的(de)雲端協同繪制技術，即數據和(hé / huò)繪制都在(zài)雲上(shàng)實現，終端隻是(shì)作爲(wéi / wèi)命令的(de)入口。第三，探索基于(yú)BIM的(de)GIS應用，在(zài)實踐中創新和(hé / huò)改進BIM-GIS集成技術。目前，已有研究将原始鐵路設計的(de)中線數據導入三維可視化平台，自動生成鐵路路基、橋梁、隧道(dào)、接觸網、護坡等橫斷面模型，進行土方量分析與量測、縱斷面信息采集等;将地(dì / de)下管廊BIM數據用于(yú)解決城市内澇、反複開挖路面、架空線 網密集等問題。

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作者簡介：

　　蔡文文(1986-)，女，河北保定人(rén)，工程師，博士，主要(yào / yāo)從事地(dì / de)理信息軟件技術研發工作。

通訊作者：

　　王少華(1983-)，男，陝西寶雞人(rén)，講師，博士，主要(yào / yāo)從事地(dì / de)理信息軟件技術研發工作。