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2018年7月6日 星期五

BIM on GIS for smart city




來源:筑龙网


1.什麼是智慧城市?  
依據城市化的水平,城市被劃分為五代第一代是原始城市,第二代是市區化城市,第三代是郊區化城市,第四代是網格化城市,第五代是智慧網格化城市,也稱作智慧城市。

智慧城市是城市發展的新階段,其以網格化的傳感器網路作為其神經末梢,形成自組織,自適應並具有進化能力的智慧生命體。現階段智慧城市的初級階段即數位城市,是城市在資訊化發展階段的重要目標。

可以簡單理解為,運用資訊管理和通信技術等手段感測、分析、整合城市運行核心系統的各項關鍵資訊,透過軟、硬體設備用於實現城市智慧式管理和運行,進而為城市中的人創造更美好的生活,促進城市的和諧、可持續發展。

  
2.BIM與GIS 
BIM 是一個設施( 建設項目) 物理和功能特性的數位表達,它是一個共享的知識資源,是一個分享有關這個設施的資訊,為該設施從建設到拆除的,全生命週期中的所有決策,提供可靠依據的過程,在項目的不同階段,不同利益相關方,透過在 BIM 中插入、提取、更新和修改資訊,以支持和反映其各自職責的協同作業。

BIM技術就是以建築工程項目的,各項相關資訊數據作為模型的,基礎進行建築模型的建立。它具有可視化,協調性,模擬性,優化性和可出圖五大特點。

簡單來說BIM就是建築物的數位化信息模型,而BIM技術便是以這資訊為基礎,開發數位模型,並對項目進行設計、建造及營運管理的一項技術。


BIM与GIS结合构建智慧城市_2
  
地理資訊系統(Geographic Information System)是一種特定的十分重要的空間資訊系統。它是在電腦硬、軟體系統支持下,對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的,有關地理分布數據,進行採集、儲存、管理、運算、分析、顯示,和描述的技術系統地理資訊系統(GIS)技術,是近些年迅速發展起來的一門空間資訊分析技術,在資源與環境應用領域中,它發揮著技術先導的作用。

GIS技術不僅可以有效地管理,具有空間屬性的各種資源環境資訊,對資源環境管理和實踐模式,進行快速和重複的分析測試,便於制定決策、進行科學和政策的標準評價,而且可以有效地對多時期的資源環境狀況,及生產活動變化,進行動態監測和分析比較,明顯地提高工作效率和經濟效益,為解決資源環境問題,及保障可持續發展提供技術支持。

GIS是一種透過使用電腦,獲取大量地理資訊,並對其進行多樣性處理的系統,而GIS技術則是透過這一系統的處理結果,來解決實際問題的一種技術。

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3.BIM與GIS的融合
BIM與GIS之間並無可替代性,而是更傾向於一種互補關係。GIS的出現為城市的智慧化發展奠定了基礎,BIM的出現附著了城市建築物的整體資訊,兩者的結合創建了一個,附著了大量城市資訊的虛擬城市模型,而這正是智慧城市的基礎。

總體來說,BIM是用來整合和管理,建築物本身所有階段資訊,GIS則是整合及管理建築外部環境資訊。把微觀領域的BIM資訊和宏觀領域的GIS資訊,進行交換和結合,對實現智慧城市建設,發揮了不可替代的作用。

基於GIS和BIM的整合和融合,能給人類帶來的價值,將是巨大的,方向也是明確的。在國際範圍內,各國的專家學者對智慧城市多持有樂觀態度,大力倡導建設。

基於BIM和GIS結合的智慧城市,將是一個成熟技術的融合,它還包含精準的城市三維建模,發達的城市傳感網路,即時的城市人流監控,使城市中的人們的生活更加智慧和便捷。

從衛星遙感到地理資訊,接著又從數位城市到智慧城市,隨著科學技術的進步,我們的城市將越來越智慧。

4.基於 BIM 和 GIS 結合的智慧城市
在基於GIS和BIM的融合以後的應用領域非常廣闊,包含一下幾大方面城市和景觀規劃、建築設計和管理、旅遊和休閒活動、環境模擬、熱能傳導模擬、災害管理、三維導航等。

5.城市景觀規劃
運用GIS和BIM, 我們可以建立一個區域完整的城市系統模型, 模型中附著建築和道路的詳細資訊,如設計單位、施工單位、建設時間、使用時間、使用年限、建築現狀、建造材料、道路連接等。

當道路出現損壞時, 我們可以快速從模型中,找出這條路的資訊,聯繫施工單位、材料供應商、相連通的道路,以便合理疏導交通流、盡快修好損壞路段,恢復交通。

在規劃設計城市時,可以給設計好的規劃建立模型,置入現狀系統模型中,模擬城市車流、檢測規劃設計的合理性,根據模擬的結果優化規劃設計。

目前BIM技術在城市規劃領域中,已有廣泛應用, 尤其是在軌道交通和橋梁方面,從設計到投入使用,BIM 貫穿項目的全生命週期,已取得良好的成效。

6.三維導航
現在行業中都想解決室內定位這一難題,但是大多關注的都是定位的手段,例如到底是WiFi還是藍牙,是LFC還是NFC等等,但是室內定位的地圖,卻一般都是建築的二維電子圖來生成的,甚至只是示意圖 室外的地圖導航都開始真三維化了,室內導航還用二維線條。

但是如果有BIM,那這一問題就能迎刃而解:透過BIM提供的建築內部模型配合定位技術,可以進行三維導航。

隨著建築設計和施工技術的發展,建築造型各異,體量越來越大,建築內部結構越來越複雜,人們的活動不是在室內就是在室外,在高層建築、室內面積大的建築中,特別是標識不夠清晰明確的情況下,人們也比較容易迷失方向,尤其是在商場、活動中心、醫院等地方,就算方向感很好的人,想一下子搞清楚東南西北,也是很不容易的,因此人們對於室內導航的需求,不亞於室外導航。

然而現在為數不多的室內導航圖,也只是二維電子圖,甚至只是示意圖,用起來同樣不是很方便, 而BIM與GIS結合,剛好能解決這個問題。

成熟的三維 GIS 平台,已經支持物聯網數據的接入,結合 BIM 建築模型特點,可以輕鬆做到模擬真實情景定位,應用方面當然也很廣,比如博物館裡尋找展廳、商場裡尋找店面、醫院裡尋找科室、學校裡尋找教室等。

7.消防管理
與傳統的建築消防安全管理相比,由於BIM模型的三維特性,可以直觀顯示建築內部結構、消防位置佈局和消防通道狀態等,透過碰撞檢查解決軟衝突和硬衝突,促進不同專業的協同,透過火災模擬和人員疏散模擬,為新型的建築工程消防設計提供依據。



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BIM模型包含項目全生命週期中,各專業和各階段的全部資訊,不僅包括建築構件,還包括豐富的族庫,以及自建築文件功能,可建立滅火器、火災探測器、消防栓等消防設備,並且可提供該消防設備的各種參數資訊,將消防資訊整合到BIM模型中,可以制定相應的消防預案, 指導消防救援工作。

在運維階段,透過將 BIM 數據庫,整合到智慧消防系統設計,與自動控制、傳感器、電腦網絡等技術相結合,透過系統平台,實現主動防火功能和被動防火功能,以達到最佳的防火保護。

8.環境模擬
各種災害安全工程的不斷進步,已經極大地減少了火災事故和人員傷亡。儘管這是一個好消息但是這種發展也導致了未曾遇見的問題由於災害事故不很頻繁消防官兵獲得的實戰經驗正在減少。這導致了消防人員實戰經驗,和火場指揮技能的降低。災害環境模擬,是解決技能退步的有效方法。

透過BIM和GIS的技術結合,綜合運用計算3D建模技術、人工智慧、聲熱光電等增強體感技術,構建出精確真實的VR全景的災害場景,並透過VR眼鏡、手柄及語音對話模式,進行沈浸式人機交互演練,培養和鍛鍊消防官兵的安全意識和消防能力。同時,VR演練系統還結合當前互聯網技術,實現多人團隊演練,以場景式教學的模式,提升消防群體,應對突發性災害的處置能力和安全素質。

9.建築設計和管理
傳統的施工現場安全監控,主要是施工方單方面進行,安全事務的處理受管理者的經驗影響較多,具有較大的片面性和局限性,不利於安全事務的處理。

系統透過BIM技術、GIS技術、行動計算、物聯網等手段,實現對建築工程的精細化管理,和對施工現場進度、安全、品質的監控。

進度滯後時,查看項管和總包的周報,和進度情況分析,透過決策端的BIM模型查看進度情況,從設計階段開始就整合業主、設計、施工等參與項目的多方,進行協同安全分析、監控和處理,整合各方的管理資源,即時解決項目中,出現的安全問題。各參與方都能透過BIM即時"查看"系統, 安全狀態數據資訊,自動更新一覽無遺。

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