試述智慧城市三維GIS在現代化發展前景

宋增雨

摘? ? 要：數字城市是使用現代計算機技術，多媒體技術;同時，綜合運用遙感、全球定位系統、地理信息系統等技術，對城市進行多種比例尺度、多種時空條件、多種類型的三維描述。在“智慧城市”建立的過程中，GIS與BIM技術發揮了極為重要的作用。 本文根據筆者工作實踐，對智慧城市三維GIS在現代化發展前景進行了分析和探討。

關鍵詞：智慧城市;三維;GIS;現代化;發展

1? 智慧城市表達現狀

城市三維仿真模型是地表景觀的一類三維計算機模型，它包括了對于城市地形及地面的描述，還包括了城市建筑物、城市立體交通等的描述。城市三維仿真模型是智慧城市構建的基礎，它的出現跳脫了原來以二維圖紙與三維模型相結合的規劃設計方式，而是對城市地景更加生動與真切的三維立體表達;通過這種方式，拓寬了規劃師、設計者以及管理者的認知視角;同時也對于城市規劃、城市設計、城市配套設施管理、道路規劃、公園綠地設計及管理等城市規劃內容多有助益。

現今，創建城市的三維仿真模型主要包括以下流程。

（1）采集空間定位數據，包括各類二維數據與三維數據。

（2）編輯和建立三維仿真模型，三維模型是各類城市數據的基礎。

（3）建筑物的表面數據主要用于提供視覺標識，通過這些建筑表面數據，可以增強建筑物的感知度和被識別度。

（4）VR等可視化技術的運用，可以使得智慧城市的使用者能更加直觀便捷地使用城市場景與各項城市數據。

2? GIS、BIM技術在智慧城市中的應用

當前的智慧城市虛擬系統是利用虛擬現實的軟、硬件與多種傳感器結合的綜合系統;同時，綜合應用全數字攝影測量技術、GIS技術、BIM技術等建立起來。建立智慧城市，首先應用數字測量技術，GIS技術等獲取該區域的基礎地理數據，建立地理數據庫，然后利用測量數據和BIM技術建立建筑信息模型。使用者可以基于此仿真環境復原真實的空間信息，以及提供該環境的各種預測可能性。

2.1? GIS技術及三維GIS平臺

GIS（Geographic Information Systems） 技術，全稱是地理信息系統，可實時提供各項城市數據和信息。三維GIS是一個綜合性的數據庫，主要采集、存儲、輸入各類空間數據;同時也為各類使用者提供了非?？煽康目臻g數據，以用于規劃、設計和管理。相比于傳統的二維GIS技術，三維GIS更加直觀，也更具準確與生動性。

2.2? BIM技術

BIM（Building information model）是“建筑信息模型”的簡稱，其被定義為將一個建筑建設項目在整個建筑生命周期內的所有建筑特征，功能要求、性能信息、施工進度、節點控制等多方面的信息綜合到一個統一的模型當中。

2.2.1? 實現BIM的軟件

BIM需要依靠軟件來實現，與傳統的CAD繪制圖紙不同，BIM需要一系列的軟件來支持。按功能可以將BIM軟件進行以下分類：

（1）BIM建筑與結構建模軟件，如Autodesk的Revit MEP和Archi CAD的MEP模塊等等。

（2）BIM模型分析軟件，有檢測BIM模型規范性的Solibri Model Checker，有結構分析軟件如PKPM，管理施工的Navisworks，以及一些概預算軟件等。

2.2.2? 基于BIM模型的工程應用

基于BIM模型，通過各種分析軟件，可以取得以下成果：在計算機上模擬真實環境，建筑相關人員能借助BIM模型的可視化應用身臨其境的感受三維虛擬的建筑空間。檢測模型錯誤，查找BIM模型中的結構碰撞等，在施工前及時解決可能存在問題。指導建筑施工，BIM模型能準確的估算出建筑所耗費的材料用量，從而控制生產成本。且能利用3D可視化技術改善施工方法與流程。

3? 智慧城市中GIS與BIM技術的融合運用

在智慧城市的建立中，可綜合運用GIS與BIM技術，將BIM中的數據導入GIS軟件，同時將GIS中的數據反向運用于BIM軟件中。通過這樣的方式，BIM數據可以作為GIS系統重要的基礎數據源，而GIS中的數據也可用作空間數據源，幫助構建建筑信息模型?，F代城市規劃并不能單方面的考慮城市環境建設問題，同時要綜合城市發展需求及城市建設目標等多方面要素做深度分析，所以GIS技術條件下的城市規劃首先要保障規劃設計的精準性，將傳統意義上的城市規劃精精確至固定的建設區域，將個體生態及經濟環境建設等進行串聯，使其形成完善的城市協同發展整體，以此達到提高城市規劃科學性目的。

3.1? 精確的空間數據管理

空間數據管理是指綜合多方面的城市發展因素，將單一的城市規劃個體建立成城市規劃整體，從城市未來階段的社會發展融入性角度出發，把GIS技術數據分析納入城市規劃參考體系，在傳統的城市象形設計中進行脫離，將形象設計作為城市規劃的重要組成部分，而非是城市規劃的總體目標，要以長遠的發展目標做周期性與階段性城市規劃設計，不同的階段城市規劃發展應采用多種設計方案，重點突出技術性特征，結合現代城市發展的復雜性，以GIS技術做重要的規劃先導，不斷的拓展城市規劃設計的影響范圍，將傳統的多體城市規劃結構進行拆分，采用模塊化組合方面重新參照GIS技術參數標準做城市排列規劃。

3.2? 多維度空間數據分析

多維度空間數據分析是運用GIS技術信息平臺的數據更新，實時掌握城市規劃發展信息，根據城市發展需求對現有的城市規劃目標做一定的調整，使城市規劃方向與城市發展方向保持一致，從傳統的平面城市規劃設計向多維度城市空間設計轉變，將社會發展作為城市規劃的重要導向，輔以GIS技術進行城市規劃資源的合理調配，解決城市規劃發展的突出矛盾問題，及時的發現現階段城市規劃設計問題，做到具體問題具體分析，使GIS技術的運用成為引領城市現代化發展的風向標。

3.3? 以技術為主導的城市規劃決策

以技術為主導的城市規劃決策，必須符合城市現階段的經濟與社會發展建設目標，綜合多方面的社會資源發展需求調整城市規劃方向。從技術層面應用多種信息技術算法對歸納人口發展與城市規劃發展的對應關系，進一步評估城市規劃管理風險，結合視覺重疊與盲區圖像結構重塑技術將GIS技術信息做立體化呈現，以便為城市規劃的發展決策提供更為科學的參考內容。

3.4? 以管理為核心的城市規劃管理

城市規劃管理的根本目的在于保障城市規劃發展可以按照預定規劃設計目標穩步進行，提高城市規劃管理的綜合實踐能力，運用GIS視圖實現理論規劃布局設計內容，科學配置城市規劃資源，彌補現階段城市規劃管理信息更替不足，建立城市規劃管理信息互通機制，將GIS技術所反饋的信息內容共享至信息管理網絡，綜合多個部門及多個社會機構的實際意見，實現統一的城市規劃目標管理，拓展城市發展空間，擴大城市規劃建設影響范圍，以城市中心規劃建設帶動城市周邊區域建設，使GIS技術運用從理論分析向實踐建設不斷邁進。

4? 結語

智慧城市是一個城市的空間各類信息匯總的基礎平臺，也是國家城市鄉村各項空間數據的重要組成部分。智慧城市是信息集成的載體、是智慧城市賴以實現的不可或缺的基礎支撐。GIS與BIM技術的相互融合，在智慧城市建設中扮演著愈發重要的角色。同時，隨著GIS與BIM技術的不斷發展，也可以實現智慧城市管理中的快捷溝通與準確數據支持。

參考文獻：

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