基于CityMaker平臺的鐵路BIM與GIS融合解決方案
來源： 鐵路BIM聯盟 日期： 2018-01-29 17:02:39
前 言
BIM以三維數字技術為基礎，具有精細程度高、特征參數化、全生命周期數字化管理等特點，在國內外建筑領域得到大力推廣和應用。將BIM與GIS有機結合可解決區域性、長線或大規模工程的BIM應用，實現設計、施工等階段的精細管理與宏觀管理。
小編對比分析國內三大GIS軟件平臺對BIM的支持情況，為大家整理了一篇基于CityMaker平臺初步實現鐵路BIM與GIS融合的圖文，一起來看看吧。
一、國內GIS平臺分析
從20世紀90年代提出至今，BIM已經從概念普及進入應用普及階段，世界各國政府和企業都在結合各自文化和管理機制，開展從小范圍、企業內的試驗到局部范圍、多方協同的實踐，并逐步向全產業鏈協同、全生命周期實施應用邁進。目前的BIM設計軟件支持的空間范圍較小，無法承載海量大范圍的地形數據，也不具備對地理信息進行分析的功能，無法滿足鐵路工程設計應用的要求。3D GIS基于空間數據庫技術，面向從微觀到宏觀的海量三維地理空間數據，側重于大范圍、宏觀的數據管理和可視化分析與應用，強調地上、地下、室內、室外完整三維空間實體的集成表示。
實現3D GIS宏觀應用的廣度和BIM精細應用的深度結合具有如下意義：
大量高精度BIM模型可作為3D GIS系統中的一個重要數據來源；
BIM與3D GIS集成與融合能實現建筑信息全生命周期信息化管理的革命性轉變，可以深化多領域的協同應用，如建筑分析、城市規劃、軌道交通建設等。
BIM和GIS二者對空間對象的幾何表達與語義描述的差異使得BIM模型難以直接在三維GIS平臺中直接采用，多源模型數據的整合及多時空基準數據的無縫統一表達是BIM和三維GIS集成過程中面臨的關鍵問題。國內GIS平臺對BIM支持情況的對比分析見圖1。
由圖1可知，從比選指標的綜合結果看，CityMaker平臺存在一定優勢，主要體現在對BIM模型的承載力、三維渲染效果、模型信息完整性等方面。
圖1 國內GIS平臺分析
二、CityMaker平臺簡介
CityMaker平臺系列軟件主要包括TerrainPush、Explorer、Builder、Server等產品，其中TerrainPush通過添加影像和高程數據來發布基礎三維地形場景，Builder用來組織地理特征數據庫，Server發布通用REST服務實現數據瀏覽和編輯，最后在Explorer中組織工程文件進行展示。平臺架構見圖2。其中，FDB(Feature Database)地理特征數據庫基于firebird開源數據庫，作為CityMaker整個平臺的底層數據存儲容器，存儲包括時間、空間、屬性、符號等信息。平臺提供地理特征數據引擎FDE(Feature Data Engine)，支持C++、 JS、 Python、C#等多種訪問方式，方便各層級開發者進行功能定制。
圖2 CityMaker的平臺架構
三、基于CityMaker的BIM解決方案
CityMaker平臺BIM數據處理解決方案示意見圖3。
圖3 CityMaker平臺BIM數據處理示意圖
BIM數據處理過程說明：自主二次開發插件支持rvt、ifc、dgn等多種BIM數據格式導出FDB源庫，完成BIM數據格式轉換。但此時得到的FDB數據缺少坐標投影信息，且站場、軌道等復雜結構模型可能會出現個別構件錯位情況，需在Builder中進行模型數據編輯，包括添加坐標參考信息、單例化處理、貼圖材質編輯、模型輕量化處理等。某特大精細BIM軌道模型在地形場景中加載效果見圖4。
圖4 某特大橋帶軌道BIM模型加載效果圖
為提高模型加載和顯示效率，可對模型FDB進行三維瓦片化處理得到TDB表現庫，然后以REST標準服務形式發布，即可在桌面端、瀏覽器端、移動端對BIM設計成果及三維場景進行高效率查看和分析。方便用戶隨時隨地對項目進行查看、修改和批注，為遠程辦公和跨專業間的協作提供極大便利。移動端BIM加載效果見圖5。
圖5 移動端展示BIM模型效果圖
鐵路BIM工點模型導入三維地形場景時需對地形表面進行開挖或整平操作，如路基邊坡、隧道洞口等區域。實現BIM設計成果與地形的集成展示，方便專業人員對設計成果進行直觀審核，包括驗證設計工點模型的高程信息與地形的符合、橋與路基拼接處過渡處理、路基邊坡與隧道洞口拼接等位置的正確性，及時修改設計不合理之處。鐵路BIM工點拼接及與地形融合效果見圖6。
圖6 鐵路BIM模型與地形融合效果圖
當前地理信息平臺中地質數據表達有限，地質專業三維建模存在數據量大、分層結構復雜等特點，且沒有統一的數據標準，各種格式的地質數據無法接入3D GIS平臺中集成顯示。為解決地質專業BIM數據無法被其他設計專業直接利用的難題，在CityMaker平臺中開發了單獨轉換工具對地質BIM模型導出的mdb文本數據進行三維重構建模，完整保留了地質模型的幾何外觀和屬性信息，方便設計專業利用地質模型檢核設計成果的有效性。鐵路工點設計BIM模型與地質模型數據集成效果見圖7。
圖7 地質專業BIM與其他專業BIM集成效果圖
通過對CityMaker平臺進行分析和試驗，總結出一套適合鐵路BIM數據處理的解決方案。并對鐵路各設計專業BIM數據進行處理，包括站場、路基、橋梁、隧道、地質等多專業BIM數據，初步實現了海量BIM設計成果與三維地形場景的集成。
將BIM與GIS有機結合可解決區域性、長線或大規模工程的BIM應用，實現設計、施工等階段的精細管理與宏觀管理。
后期工作展望:
針對鐵路線路沿線重點區域制作三維建筑模型，利用無人機傾斜攝影、三維激光掃描等手段快速建模，方便設計成果與現場真實環境進行對比分析。
目前BIM模型轉換時步驟較為復雜，不論是導入Skyline還是CityMaker等GIS平臺，均需大量的人工干預，后期可對轉換過程進行封裝使其盡量簡單易用。
搭建云GIS平臺，提高BIM模型數據處理能力，實現從整體到局部、從地上到地下、從三維地形到建筑模型、從室外到室內、從靜態目標到動態目標、從單系統應用到多系統集成應用，為建設行業提供全方位、高精度、多功能的時間和空間一體化應用平臺。方便各專業對設計的成果進行檢核，并在此基礎上拓展平臺在施工、運維管理方面的綜合應用。
原文鏈接：http://mp.weixin.qq.com/s__biz=MzIwOTAyODg1OQ==&mid=2653207788&idx=1&sn=396b2105de5d03c4807a644c9eab88db&chksm=8caa0f78bbdd866e066213cc6fc90a0f4a274dce18c56ce04053ff009e42caa5cc499d0d9dd7&mpshare=1&scene=23&srcid=0126jTY6oAcK070azL1VO2ZW#rd
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