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2019-08-30
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2020年5月22日,我们在网络平台做了第二节的关于倾斜摄影实景建模的技术原理与应用的直播课,得到了小伙伴们的踊跃参与,纷纷表示配置和流程的操作讲解得很详细。讲师风趣讲解了很多技术干货,小伙伴们积极留言互动。不止小伙伴们涨了知识,我们也收获了很多,谢谢小伙伴们对艾三维的支持与认可。这一次,我们将继续为大家讲解更详细更全面的大型实景建模ContextCaptureCenter的大场景模型集成计算配置及案例,详细内容请小伙伴们往下瞧瞧。
2020-06-05
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2020-03-09
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在全国上下众志成城,团结奋战抗击新型冠状病毒感染肺炎疫情的严峻形势下,为了响应党和政府号召,帮助建筑业企业在节后复工时既能减少工作人员直接接触,做好疫情防控工作。并且实现远程协同办公,高效灵活地开展业务工作,艾三维将为用户提供免费使用“智慧工地管理平台”的权限。点击,填写申请信息。我们将在收到申请后为您提供必要的信息,支持您的工作与学习。
2020-02-13

BIM+GIS应用的八大挑战

发布日期: 2019.07.10

BIM与GIS的跨界融合,使微观领域的BIM信息与宏观领域的GIS信息实现交换和互操作,提升了BIM应用深度,将BIM的应用从单体延伸到建筑群甚至城市级,为GIS行业发展带来了新的契机,同时也带来了一些新的挑战。面对挑战,GIS基础平台要具备哪些能力?本文将剖析BIM+GIS应用过程中遇到的难点以及应对方法。

BIM+GIS应用的八大挑战

在GIS平台中加载立交桥的BIM数据(左),并叠加在影像数据上(右)

挑战一:将BIM数据接入到GIS平台

国内外BIM建模软件种类繁多,不同的软件有各自的存储方式。这些数据格式彼此不同,且相对比较封闭没有公开文件结构,给BIM数据接入到GIS平台带来了最直接的挑战。

BIM数据依赖于BIM软件,比如Revit的rvt文件本身是不带贴图的,是存在于Revit安装目录的材质库中,要读取Revit数据的完整信息,包括属性、材质、几何等,离不开Revit软件本身。实现读取BIM数据目前最务实的方法就是基于BIM到GIS数据格式转换工具或插件,也就是基于BIM软件库的原生支撑,将BIM数据转换到GIS数据库。

SuperMap先后提供了多款BIM主流设计软件的转换插件和工具,如Autodesk旗下的Revit、AutoCAD以及Civil3D软件,以及Bentley的MicroStation CONNECT Edition、达索的CATIA软件,将数据的顶点和属性信息一次性导出,并且按类型或图层进行分类。导出数据不仅保留了BIM数据实例化的特点,还生成了多细节层次(Levels of Detail),提升数据在三维GIS平台中加载和浏览的性能。SuperMap也为某些行业的标准格式-IFC提供了对应的转换工具。

挑战二:实现BIM模型轻量化

BIM建模软件注重的是单一体建筑,但GIS需要管理一个区域或整个城市的BIM数据,并且GIS终端可能是配置不高的PC,甚至是Pad或手机,因此GIS面对的数据量挑战更大。所以我们不仅要解决数据格式转换,更要进行适当的数据轻量化和优化,SuperMap对外提供的插件已经内嵌了智能轻量化的能力。

实现BIM轻量化需要以下关键技术:

原生LOD(Level of Detail)技术。BIM软件中的三维对象是参数化的,比如圆柱体,用圆心、半径、高度来描述,但导入GIS系统要三角化成三角网,在三角化时,利用此技术可生成多个不同细节层次的模型,即将BIM模型解析出不同的显示精度和显示层级。

BIM+GIS应用的八大挑战

不同细节层次(左为LOD-0,右为LOD-2)的风管模型

  • 实例化技术,即对BIM模型中存在的大量共用对象只存储一份。如在建造阶段,会存在大量的螺丝钉对象,它们的顶点和材质等都是一样的,只是位置不同,通过存储一个螺丝钉和多个位置的方式实现复用模型。在显卡也支持这样的实例化渲染,从而提升渲染效率。

挑战三:在GIS平台表示BIM模型

对象模型是一类GIS空间数据模型,用来描述离散空间的要素,包括二/三维点、线、面以及三维体对象模型。其中,三维体对象是通过拓扑闭合、高精度的三角网来表示的。三维体对象模型可以表示现实对象,如建筑、桥梁等。

GIS要从室外走向室内,室内数据需要BIM来获取。要实现BIM模型支持查询、统计及分析等功能,首先需要解决如何在GIS平台表示BIM模型的难题。与3ds Max模型相比,BIM模型不是一张皮的表面模型,它是体对象,具备完善的拓扑完整性及闭合性,因此可以用三维体对象模型来表达这样的建筑。

BIM模型进行三角化后,统一到三维体对象模型,可以做三维空间关系判断(包含、相交、相离)、三维空间运算(交、并、差),还支持计算表面积和体积,支持多种三维空间分析如控高分析、构建三维缓冲区等,为灵活定制城市设计规则提供技术支撑。

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城市设计-控高分析

挑战四:BIM单体之间链接网络表示

网络模型是另一类GIS空间数据模型,包括二维网络数据模型以及三维网络数据模型。三维网络模型数据可以表示道路、管廊、管线等数据之间的拓扑连接关系。BIM的应用对象往往是单体建筑,但如何实现如地下管线、铁路、隧道、港口等大规模区域性对象的管理,则需要集成GIS来实现,用三维网络模型数据来表示BIM单体之间的链接网络,比如道路数据,可以提取出带拓扑连接关系的三维点、线对象,然后构建三维网络数据模型。

这样就可以将BIM模型应用于各种复杂的实际工程领域中,例如爆管网络分析,若某一处市政水网/供热管网/天然气管道的地下管线发生了爆裂,我们可以基于三维网络数据模型的拓扑关系知道关闭哪些阀门,哪些管线受到了影响,从而及时、快速的解决问题。

BIM+GIS应用的八大挑战

三维设施网络分析-爆管分析

挑战五:三维数据坐标转换

BIM通常采用独立的坐标系统,如地方坐标系,GIS数据来源众多,采集方式各异,所采用的坐标系也存在一定的差异性。BIM与GIS集成应用面临着各自坐标系不同,无法匹配的问题。GIS最基本的能力就是坐标转换,点线面的坐标转换已经十分成熟,但转换能力是否能应用到三维模型数据中,对GIS平台也是一个挑战。

SuperMap已实现支持三维模型的逐顶点坐标转换能力,支持BIM模型和GIS数据在平面坐标系和地理坐标系之间的转换,实现在地球曲率影响下的BIM模型和GIS数据精确匹配,避免渲染时的裂缝和漏洞等问题,满足众多行业,如桥梁、道路、水利大坝等,在建设、运营、管理过程中对数据的精度需求。

BIM+GIS应用的八大挑战

地方坐标系下的BIM模型转换到地理坐标系下,再叠加到天地图上的显示效果

挑战六:BIM与多源数据融合匹配

GIS有一个很重要的特性,就是集成了海量多源数据,比如地形影像、倾斜摄影模型、激光点云、精细模型、水面、地下管线以及场数据等。如何实现BIM与多源数据融合匹配,从而提高数据的利用价值,这是对BIM+GIS应用的又一挑战。

要进行融合匹配,首先需要进行坐标转换和数据配准,将BIM模型与倾斜摄影模型、地形等多源数据统一到一个坐标系,实现各种信息对齐;然后再对数据进行操作和处理,进行诸如镶嵌压平裁剪等操作,实现数据平滑衔接、纹理拼接自然。

BIM+GIS应用的八大挑战

BIM模型与多源数据融合

挑战七:三维空间数据标准缺乏

三维空间数据的高效发布、数据共享和数据标准是三维GIS应用热点之一。BIM+GIS得到了越来越广泛的应用,但缺乏统一的三维空间数据标准和规范,三维空间数据的互操作和开放共享成为难点,这在一定程度上制约了BIM+GIS更加深入的应用。

目前,国内外已经推出了众多数据标准和格式,如S3M、I3S、3D Tiles等。这些标准与格式的推出,推动了三维数据标准化和三维数据的开放共享。

SuperMap推出的S3M(Spatial 3D Model)标准,适用于网络环境和离线环境下海量多源三维空间数据的数据传输、交换、高性能可视化,实现了在B/S下发布和共享海量BIM与GIS数据,也实现了海量BIM与GIS数据在桌面端、浏览器端、移动端的相关应用。

挑战八:多终端支持BIM+GIS应用

IT技术的飞速迅猛发展,深刻而长远地影响了BIM与GIS两个领域。其中,VR/AR以及WebGL等IT新技术,为BIM+GIS应用注入了强劲的动力。为了实现这些IT新技术与BIM、GIS的集成应用,需要多终端支持BIM+GIS应用。

SuperMap基于HTML5 WebGL技术,推出了轻量级三维客户端,这样无须安装软件、无须安装插件、无须下载数据,就可以在浏览器上高效浏览三维服务,并通过开源的S3M规范支持实用的三维空间查询、量算以及空间分析等功能。SuperMap将AR与BIM、GIS结合,在GIS移动端平台上将数字化的BIM投放到任何场景中。如在施工现场,将设计方案与实际施工现场进行比对,可以及时发现问题并进行修正。

BIM+GIS应用的八大挑战

Cross裁剪

BIM+GIS应用的八大挑战

BIM+GIS+AR

结语

软硬件实力的不断提升,以及数字化社会的建设需求,为BIM和GIS技术的跨界融合创造了机会。BIM+GIS的应用价值不可限量,需要大家不断深入探索与挖掘。

紧跟技术发展,SuperMap期待与更多的用户与合作伙伴一起推进BIM+GIS集成应用,最终形成快速高效、完善实用的行业解决方案。

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