GIS/BIM系统乡村住宅设计与建造技术虚拟仿真信息技术实践与研究

杨山 冯泽 蒙雪敏 陈良 邓春雷 吴鸿飞 陈武鹏 陆静 李妍

摘  要：文章首先分析了新时期乡村住宅规划设计的必要性，并对社会主义新农村乡村住宅规划设计过程中的相关实践环节进行了重点探索，既希望能够符合社会的发展目标，也能够给广大乡村居民带来更加优质的生活。通过融合建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）及运用互联网+的前沿技术，开发的BIM/GIS住宅设计与建造虚拟仿真平台。由此建立的平台有助于“美丽乡村”建设与推进。

关键词：GIS/BIM技术;乡村住宅;规划设计;实践创新;虚拟仿真

中图分类号：TU241         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）36-0070-02

Abstract： First of all， this paper analyzes the necessity of rural housing planning and design in the new period， and focuses on the relevant practical links in the process of rural housing planning and design in the new socialist countryside， in order to meet the development goals of the society. It can also bring a better quality of life to the vast number of rural residents. Through the integration of building information model （BIM）， geographic information system （GIS） and the use of "Internet Plus" cutting-edge technology， the BIM/GIS housing design and construction virtual simulation platform is developed. The platform thus established is beneficial to the construction and promotion of the "beautiful countryside".

Keywords： GIS/BIM technology; rural housing; planning and design; practical innovation; virtual simulation

近些年来为了改善乡村居民的生活，为了促进经济发展，为了保障社会公平正义，国家推出有关政策，大力推进乡村住宅的规划设计，希望能够进一步的保障广大农村居民群众的生活品质，同时也能够带来新的经济发展升级，为乡村生活带来更多的帮助。

1 乡村住宅规划设计的必要性

1.1 响应国家政策

2018年初，习近平总书记在主持中共中央政治局第三次集体学习时强调，“乡村振兴是一盘大棋，要把这盘大棋走好”，不久又系统阐述了乡村振兴的目标任务和实现路径。而乡村振兴战略离不开信息科技的应用，运用互联网+的前沿技术通过融合BIM、GIS，对虚拟仿真组态软件技术、以人工智能化的传感技术为基础的智慧系统、虚拟现实交互技术进行研究分析，开发的BIM/GIS住宅设计与建造虚拟仿真平台， 此平台能够进一步推进乡村住宅的规划设计，以保证国家建设部门、规划部门、市政管理部门等利用信息化平台高效率、低成本运行管理。

首先从乡村振兴国家战略角度可以看出，有关部门越来越重视到乡村住宅规划设计，一方面能够改善乡村居民群众的生活居住条件，另外一方面能促进社会公平正义，以缩小贫富差距，利用虚拟现实技术实现乡村住宅设计与建造技术信息化管理，能够给人们提供更加优质的生活便利。为了实现2020年全面建成小康社会，国家不断地加强乡村产业振兴、人才振兴、文化振兴、生态振兴、组织振兴5个方面的投入力度，并在创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念之下，希望能够推动农村现代化的发展，让广大农民群众也能够感受到21世纪我们国家经济的发展，也能够在经济发展的背景之下进一步推进农村生活的改善，以发展多融合的产业。

1.2 有效推进农村住宅超前设计、“装配式”建造技术快速发展

在我国960万平方公里的土地之上，虽说这些年来改革开放成果显著，各种各样的产业都在我们国家的土地上蓬勃发展起来。但是为了保障民生，最基本的话题仍然绕不开如何改善农村居民住房条件，如何有效推进农村住宅超前设计，如何保证广大乡村居民的生活品质，推进“装配式”建造技术与智慧社区虚拟现实技术信息化系统进一步发展，进一步保证农村社会稳定的重要方式。在乡村住宅规划设计信息化管理过程中为了改变广大乡村群众的居住条件，希望能够给更多的农村居民带来更好的便利，对其住宅设计、建造、管理进行一定的技术改进，能够有效的抵御各种各样的地质灾害，也能够保证居民享受更加高品质的生活。

1.3 推进乡村振兴战略、改善乡村居民生活居住条件

其实正是由于我们国家地大物博，很多地区有着不同的特色，在东北地区天气寒冷，而在南方地区雨水较多，天气较为温暖，在四川重庆等地区地震频发，不同地区有着不同特点，设计施工管理人员能充分利用GIS/BIM技术，结合各地自然地形地貌，乡村住宅在设计和建造过程中一定要考虑到当地的具体自然环境，这样才能够更好的改善乡村的生活环境和居住条件。在新一轮的乡村住宅规劃设计与管理的过程中，就要考虑到农村居民房屋“装配式”建筑结构、各民族的生活方式与习惯，也要考虑到当地自然环境问题，要能够有效地抵御大风，寒冷，地质灾害等等，能够保证广大农村居民在本信息管理平台的过程中发现问题及时得到维修。绝不可以一个统一的模型在全国范围内进行乡村住宅规划设计，这样很容易导致设计理念，设计方式，建筑方式等等不符合当地的自然环境，浪费成本也影响了乡村的进一步发展，更破坏了广大农民群众的乡村生活。

乡村振兴国家战略的实施，广西“美丽乡村”的政策实施首先从房屋设计、建造、管理、使用入手，能够有一个更好的房屋住宅环境，有了GIS/BIM技术、虚拟现实技术等新科技在乡村住宅设计和建造技术的应用，对国家市政、建设、电力、发改、税务、应急等相关职能部门的管理工作来说，能更好更便捷的为广大农村居民服务。相对于城市生活而言，农村生活依然有着一定的落后之处，为了更好的保证广大农民群众的生活品质，依然要进行新一轮的住宅设计，在原有的基础上进行一定的规划，无论是保暖，墙体设计还是其艺术形状等等，都要能够符合人们的经济文化需求。

2 BIM/GIS住宅设计与建造虚拟仿真平台

乡村住宅设计与建造技术虚拟仿真信息平台需要使用三维模型，然而传统三维模型的构建主要依靠商业化的计算机辅助设计软件，采用大量人工交互建模的方式，该方式制作周期相对长、成本高、更新难度大、时效性差、对建模人员技术水平的依赖性强等问题，且传统三维建模通过目估或人工量测获取建筑物高后进行建模，存在地物高程信息缺乏、建筑物模型高程精度差、屋顶精细度差等问题，同时，传统的三维城市建模无法兼顾微观领域中建筑内部设计、实现和宏观地理环境中地理数据处理、分析能力。

尽管，目前将GIS与BIM技术应用于建立三维模型中已是常用手段，而且其与传统三维模型相比，已解决了传统三维模型中的部分问题，即：软件获取门槛较低、无需依赖目测估算和人工测量，能达到相对精确程度。但是，它依然存在一定的缺点，即其采集数据和监控成本较高、三维模型难以跨平台、难以实现数据共享、实时监控成本较高的缺点。加上，该技术多应用于经济较发达的城市园区、重要文化遗产区、市政管网、城市道路等的设计与建造上，较少运用在乡村住宅规划设计与建造技术领域中。

本文提出通过融合BIM、GIS技术，运用互联网+的前沿技术，对虚拟仿真组态软件技术、以人工智能化的传感技术为基础的智慧系统、虚拟现实交互技术进行研究，开发出基于BIM和GIS技术的住宅设计与建造虚拟仿真平台。以BIM和GIS技术的三维模型为基础，结合组态软件与智能化的传感器技术，搭建出数据精准、画面逼真的三维模型;实现低门槛获取数据、低成本采集数据，低成本监控管理，实现实时监控管理，及时发现问题;本平台的研发有利于推动智能化与信息化乡村发展，有利于促进乡村住宅设计与建造的健康、高效、持续性运行和发展。

在计算机技术应用的过程中，采用了虚拟控制技术以及计算机网络技术，在分析整个乡村住宅规划设计的过程中，能够将其立体模型放在计算机上进行模拟进行分析，以此来提高设计的效率，以避免盲目的施工。通过各种各样的组织手段将整个乡村进行智能化设计，需要朝着更加多样化的方向发展，不应该简简单单的给居民提供一个住所而已，还要能够给其提供更加高品质的服务，在后续住宅使用过程中既能够满足人们居住的需求，还能够进一步推动当地的产业升级，保证更多的人能够在其中获益。

3 乡村住宅规划设计虚拟现实信息平台的实践探索

3.1 主要建设内容分析

首先，要考虑到当地居民的具体生活方式和民族习惯，能够契合其具体的生活方式，不同的地区有着不同的民俗文化，住宅建设的过程中也有不同的特点，因此每个地方的规划设计、建设部门在利用新科技进行设计和建造的时候要能够在此基础上进一步地创新规划设计思路，以给当地居民提供更加宜居的虚拟仿真设计环境建设方案，便于修改与完善，最后利用信息化管理平台进行设计、建造、维护、管理。而不是盲目的进行改进，使得当地的生态环境遭到了很大的破坏。这既体现了以人为本，也体现了乡村住宅创新设计与建造技术信息化管理过程中是为了更好的改善乡村居民的生活条件，从而在2020年全面实现小康社会的伟大战略目标。

如果当地的自然环境基本比较温和，那么就要考虑到当地住宅的艺术设计新颖与“装配式”建造结构能充分的利用空间，以保证其充分的利用自然环境，以此来节约成本。如果当地自然灾害频发，则应该保证整体结构较为稳定，以避免威胁广大的农民群众的生命安全。考虑到主要的建设内容，便能够更好的入手，进行乡村住宅规划设计的实践探索。

3.2 風险与效益的分析

当然在乡村住宅规划设计的过程中，风险和效益是并存的，如何有效的规避风险，尽可能的去降低风险发生的概率，如何有效的提高效率，还需要在管理的过程中多做工作，下足功夫。考虑到乡村住宅设计项目自身的一些内容，以及当地居民的生活问题，还要考虑到一些现代化技术的应用，以此来推进风险降低和效益提高。其实在这里所探讨的风险和效益的问题，不仅仅是传统的建筑问题，乡村住宅规划设计过程中，现代社会智能化的一系列的理念和设计技术的创新也是十分重要的。

在广西的农村建设的过程中可以看到，对农村的住宅进行规划设计和城镇化建设相互结合，并基于计算机网络系统，包括BIM模型，地理信息系统，智慧系统，搭建虚拟仿真信息平台等方式，让更多的人才能够在乡村建设的过程中发挥用处，也能够在后续的乡村住宅应用过程中进行科学的管理，进行有效的发展，推动当地的产业升级。

4 结束语

总而言之，在乡村住宅规划设计与建造技术信息化系统建设的过程中，一定要充分的应用现代的智能化设备，并能够很好的结合计算机技术，并在后续的发展过程中有效的利用物联网的概念。这既提高了广大农村居民的生活品质，也极大程度上促进了当地的产业发展。

参考文献：

[1]陆彬.我国新农村建设的问题与对策研究[J].中外企业家，2015（35）：25-26.

[2]刘大均，胡静，陈君子，等.中国传统村落的空间分布格局研究[J].中国人口·资源与环境，2014，24（4）：157-162.