“BIM+GIS”在水利工程运行管理中的应用价值及分析

姜 文，王辉明，王祥林

（新疆大学 建筑工程学院，乌鲁木齐 830046）

0 引言

在传统建筑行业的背景下，BIM＋GIS 技术的提出与出现对整个工程技术领域是具有变革性的意义。目前，BIM 技术在工程领域的运用主要集中在仿真建模上，而在项目建成运行后的管理中却很少提及。因此，对该技术在水利工程运行管理中的研究探索就很有必要，借助此技术的引入，可以有效解决传统水利工程运行管理难的问题。同时，通过BIM＋GIS 技术提升工程运行管理的水平，提高该技术在水利工程运行管理中的应用效率和使用价值，也是实现水利工程有效运行管理的重要手段之一。同时，水利工程与其他项目工程存在较大的差异，其特点普遍具有规模大、建设周期长、投资高、施工条件复杂等，而在水利工程的日常管理当中，能否将管理方法和科学技术紧密地结合在一起就显得至关重要，但其在建成交付使用后却依旧依赖于管理从业人员长年积累的自身经验，由于从业人员使用传统的水利工程运行管理方法存在着很大的局限性，因此传统管理方法很难做到全面细致的管理。

1 BIM 和GIS 技术的研究背景

随着BIM＋GIS 集成技术的日渐完善，业内学者们的关注度逐步升高，也有越来越多的学者开始对其进行研究。在水利建筑领域，BIM 包含了从一开始的建筑设计到最后交付运行的整个生命周期中的各类信息集，GIS 是在构建的三维模型中包含了详细的地理空间信息等，在BIM 和GIS 融合方面则是主要研究如何将水利工程模型与流域详细的地理空间信息有机结合在一起。

BIM 属于设计、建筑施工和施工设施管理领域，而GIS 属于集汇总、存储、检索、表达的地理空间信息服务领域，而且两个软件数据输出的技术与格式不相同也不相通，如果要将两个本不是同一领域的软件融合在一起使用，那首先需要考虑的问题便如何做到让两个软件不同数据类型之间互通适用。2017年11 月，Autodesk 和ESRI 两家公司针对BIM 与GIS 的开发使用开始联手合作，这对研究BIM 和GIS 融合技术的学者来说是个令人振奋的消息，因为两家公司的合作对进一步研究BIM 和GIS 的结合提供了更多可能性和支持，而对于水利工程管理行业来说，BIM＋GIS 技术的更好集成使其管理水平又踏上了一个新的高度。

2 水利工程运行管理中BIM＋GIS 技术的应用价值

与传统工程管理方式相比较，BIM＋GIS 技术的核心就是将包含工程信息的建筑模型与可对周边地理环境进行分析的空间信息模型相结合，以三维可视化模型为基础的数字化管理体系，这将可以使我们从整个流域的角度来看待水工建筑物的管理模式是否更加科学合理。该技术的应用不但满足多维数据的集成而且还可以进行遭遇洪水模拟等测试，可以让管理人员一目了然。BIM 和GIS 将成为未来水利工程管理发展的主要使用手段，而两者的结合也将会在水利工程运行管理中发挥更为重要的作用。

2.1 基于BIM 技术的建模

近年来，随着建筑信息技术的不断发展和完善，BIM 将成为下一代建筑行业的新兴技术已被全世界所公认。BIM 技术是依托传统建筑施工技术为基础，将数字信息化和模型可视化表达相结合，从项目一开始的策划、可行性研究、决策、设计、施工、项目交付验收到项目的后期运营和维护等各个方面的信息集成，贯穿项目的整个生命周期，不但提高了社会效益和环境效益，而且提高了项目工程经济效益。BIM 技术因其带有建筑属性的3D 可视化功能在大型水利项目管理中扮演着重要的角色，其为管理者带来的效益与便利从项目之初的设计持续到最后的运行管理。目前市面上基于BIM 技术的三维应用软件种类有很多，其中Autodesk 公司的Revit 凭借在民用建筑市场AutoCAD 已被广为接受使用的优势，相对来说他的市场占有率和接受度要更高一些。Revit 建模是基于三维环境的，不同于传统建筑模型，BIM 模型赋予了模型参数信息，使得工程在后期可视化管理时可以随时调阅信息数据，为工程管理带来了更加方便快捷的模式。

2.2 基于三维GIS 的建模

GIS 技术是近年逐渐发展起来的一门依托地理空间数据库为基础，用于采集、管理、检索和表达，分析和处理大量地理数据的信息系统。而构造三维地理信息系统，则是GIS 技术目前和未来的主要发展方向之一。市面上现有的大部分数字建模软件都是基于三维GIS 平台完成的，常见的有AutoCAD、MapGIS、Sketchup 等软件，都可以实现在沙盘内对空间模型的建立，但他们所创建的模型无法做到赋予建筑物工程属性和具体信息，只能满足外观上的可视化，缺少调取施工图纸信息查阅的功能，也无法获取建筑模型的材质信息等。基于GIS 技术，在项目的运行管理阶段，通过GIS 技术提供丰富的地理空间数据，从而帮助项目管理者建立各种类型的数据地图、数字地貌等模型。如将其引入到水利工程管理当中，有利于突破传统水工建筑物周边空间信息只能停留在二维平面地图当中的约束，从而实现水工建筑物与周边环境的三维可视化研究分析。

随着建筑行业的需求不同，近几年SuperMap 软件在功能开发和多元数据集成方面有着非常抢眼的表现，通过插件的处理，不断发掘并满足GIS 的各项应用广度，在我国的使用人数日趋增长。三维GIS 所建造的宏观规划模型是带有地理坐标数据的，因此可以对其进行空间分析，同时我们可以利用SuperMap 中的iObject for C＋＋组件来建造三维场景，至于建筑模型则可将上一小节中的BIM 模型直接导入。

2.3 BIM 与GIS 联合途径

水利工程的运行管理不仅需要了解水工建筑物的整体情况，还需要掌握整个流域内的河道和山体的地理信息，因此从水利项目选址、施工、运行、管理的整个生命周期中，可以通过BIM ＋GIS 技术对水工建筑物、山体、河道建模后对其进行空间分析。虽然BIM 技术在建筑模型方面有很强的优势，可以将丰富的工程参数都包含在模型当中，但其在空间分析时存在有一定的局限和劣势。由于BIM 技术只能对建筑物自带的信息进行分析，无法做到对建筑物以外的地理空间信息进行有效分析和统一管理，这一短板使BIM 技术只能对建筑物进行管理而不能将建筑物与周围地理、空间、环境进行有机结合统一。但BIM 缺少对周边地理、空间、环境进行分析的功能可以在GIS中得到很好的应用和体现，因为GIS 的主要功能就是通过以建筑物周边的地理空间数据库为基础，将虚拟现实与空间分析有机结合，从而填补了BIM 在地理、空间、环境分析上的空白。秉承强强联合的观念，通过SuperMap 中的Export 插件和Object＋C 组件将BIM 和GIS 各自的优势结合到一起，应用到水利工程，将在设计勘察、节约成本、工程效率、后期维护管理等方面都有很好的表现。

3 结语

BIM 和GIS 都不能完全促进水利行业的管理和决策，而两者的融合可以使水工建筑物与外部环境的一体化得以实现，这将有利于促进水利行业的智能化发展。BIM 和GIS 的融合及其应用是未来需要不断研究的课题，尤其是在水利的可持续发展领域。同时，越来越多的研究表明，BIM 和GIS 融合应用在水利行业中，可以最大化的发挥其效益和价值，具有广阔的前景。本文研究分析了传统的三维可视化建模软件只能对模型进行可视化展示，而没有工程属性，BIM 模型则含有丰富的数据信息，故将BIM 技术和GIS 技术结合使用在水利工程运行管理中有着重要的意义，“BIM＋GIS”的整合应用价值总结如下：（1）BIM＋GIS 有助于提高水利工程运行管理中的工作效率。（2）BIM＋GIS有助于大规模的水利设施的规范化管理。（3）BIM＋GIS 有助于将两者的优势发挥并应用到实际项目中。GIS 发展已经有很多年的历史，BIM 也已经发展了十几年，但BIM 和GIS 的融合技术仍然处于探索阶段，所以还有很多未知的难题需要我们去解决。目前关于BIM＋GIS 技术在水利工程运行管理中的应用案例还不多，相关的理论研究还不够成熟，本文所提出的研究思路和理论方法还需要进一步论证，同时对其他项目中的BIM＋GIS 应用也提供了思路。