基于BIM+3DGIS的城市智能化管理研究

李凌，汪洋，张艳玲

（河北建研科技有限公司，河北 石家庄 050000）

一个科学统一、安全顺畅、掌握核心技术的管理平台和地理空间信息管理系统是智能化城市建设的最终目标。管理平台和空间地理信息管理系统可以将一个城市内所有部门的空间应用信息形成统一的整体，为城市智能化建设保驾护航。

1 城市智能化管理方法研究

（1）城市管理的预期目的。一个城市的管理目的在不同时期是不尽相同的。但是城市资源分配的不断优化、城市服务质量的不断提升以及城市管理水平的不断提高，是强化城市管理功能的目的。城市智能化管理是实现城市管理目标的手段和方法。

（2）城市智能化管理的基本内涵。智能化城市源于智能建筑，是以高新技术为依托，不断完善城市功能，倡导绿色、高效、便捷以及高品质生活理念的全新城市管理模式。城市智能化管理已成为未来城市管理发展的必然趋势和方向。

（3）城市智能化管理的相关技术。①BIM技术。BIM是建筑信息模型的英文首字母缩写，BIM技术具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。自BIM技术引入国内后，在建筑行业得到了广泛的关注和应用。随着BIM维度的不断扩大，其已逐渐成为实现城市智能化管理的核心技术之一，BIM模型的几何结构精细、语义信息丰富，特征参数化强，可满足城市智能化管理的目标，其具有协同化设计与全生命周期管理等特点，支持城市管理的各个环节共用同一套BIM项目成果，可有效解决城市管理环节中数据共享问题，为城市的全面智能化管理提供支持。②GIS技术和3DGIS技术。GIS是地理信息系统的英文首字母缩写，是空间信息系统的一个特例。该系统主要是采集地球表层空间中分布的地理数据，针对采集到的地理数据进行分析和计算，继而对地理信息进行描述和图像呈现，该系统是在计算机软硬件系统支撑下完成的。3DGIS是三维GIS的简称，它是一个三维空间地理信息系统，能实现实时反射、实时折射、动态阴影等高品质、逼真的实时渲染3D图像。其最主要的功能是将原本只能平台显示的内容空间立体化，将地理空间信息内容形象的予以呈现，高效快捷的实现人与空间信息的交互，将传统GIS技术形成的信息孤岛予以消除。③BIM+3DGIS技术。BIM+3DGIS技术可以直观定位城市空间要素和城市公共设施要素。BIM技术与3DGIS技术的融合可以说是强强联合，是智能城市管理技术的一次空前大变革。精细化程度高且细节丰富的城市建筑模型由BIM技术来实现，城市三维空间信息可视化由3DGIS技术来实现。

2 构建城市智能化综合管理平台

智能城市平台服务技术采用“BIM+3DGIS”，构建服务模式是面向用户的SOA模式，支持IE、Fire Fox等常用浏览器服务，大型软件未来的发展趋势就是面向服务的SOA模式，在具体的服务中，无论是数据还是功能的服务都必须具有可调式的接口，其对外提供服务的渠道是通过网络服务来实现的。身份证认证技术和单点用户名和密码登录是服务门户采用的登录措施，登陆后访问用户可以浏览和查询其账号权限内的各种资源数据，同时服务门户的这一登录特点避免了各种模块之间的切换带来的资源浪费，也对平台的管理和平台的安全带来了保障。服务门户为政府行政机构、企业事业单位和社会普通大众提供不同层次的地理空间信息服务，是通过其自身具有的注册、检索、查询（元数据）、浏览地图、分析路径、检索、定位、量算空间、发布地图、交换数据等的服务。SOA架构、B/S架构以及C/S架构均是面向服务的国际公认架构体系，空间地理信息服务平台框架采用的就是这三种架构模式的综合体，继而完成了设计和开发。支撑、数据、平台以及用户4个层次是智能城市管理平台的主要层次结构。支撑、数据、平台以及用户4个层次之间既是相互独立又是彼此依靠紧密联系的关系，智能城市服务平台依据国际认可的 OGC 相关要求对中间调用接口进行了设计，实现了空间数据在政府部门、企业事业单位以及社会大众等不同访问用户之间进行数据的集成和数据的共享。4个层次互相交错形成了立体式结构。智能城市管理服务平台的基本框架如图1所示。

图1 智能城市管理平台架构图

3 数字城市空间地理信息管理系统功能

数字城市管理系统建设的核心工作是城市公共地理框架数据。作为一项基础的地理信息数据，首先必须要遵循国家制定的地理框架数据标准来进行采集，地理框架数据的成果在国家制定的框架数据标准上要经过模型转换和信息处理以及深度加工才能得出。地理信息数据主要包括电子地图、地名地址、遥感影像以及地面高程等基础数据，同时还包含了各个职能部门编制的专题数据。从地区各种比例尺的DLG 数据中提取和整合加工的实体数据就是城市地理空间框架的基础数据。编辑整合基础数据中的自然地名和居民地名外加外业调绘采集形成地名地址数据，对基础数据库中的遥感影像数据进行镶嵌、匀色、重点地区脱密等处理形成公共地理框架中遥感影像数据。城市地理空间矿建的高程DEM 数据是通过镶嵌和重采样技术对城市基础数据库中的 DEM 数据处理得来的。城市地区的晕渲图是通过 DEM 数据与Arc GIS 空间分析软件相互结合得来的。线划地图是利用 Arc GIS软件对已经掌握的地理实体数据进行处理得来的，影像地图是利用Super Mapper软件对遥感影像数据进行处理得来的，城市三维模型是利用高程DEM 数据制作得来的。城市基础信息的管理以及编辑处理是通过数据管理系统来实现的，对其包括的功能进行简述如下。

（1）数据进行编辑处理功能：①空间内点、线和面的编辑处理，自动建立拓扑关系以及撤销功能。②检验不符合规定的属性值，包涵插入、删除和改变地物属性功能，以及批量更新并记录地物属性功能。③同一图像被相邻若干图像分割成多个残缺图像时，可以重新拼接成一个完整的图像功能。④空间坐标、影像投影、数据格式以及矢栅等基础数据的转化。⑤可以提取限定条件下的形式、比例尺度以及范围均不相同情况下基础数据库内的数据。

（2）对数据进行分析查询：①支持属性关键词和个人定制查询，选择空间和确立空间关系查询，对任意或者固定区域查询结果进行可视化呈现。②该功能可以让用户直接在电子地图上计算两地之间距离和某个不规则图形的面积。③叠加功能，对多个不同数据进行空间关系对比。④通过其缓冲功能对某一组地理物体建立缓冲图形。⑤可以自动建立图层，用户想调取哪个图层可以随时调取，在该图层查询和编辑时不影响其他图层。

（3）对数据进行导入导出功能：①对其他国内外认可的主流地理信息软件具有无需插件直接读取的功能，而且可以完全保留被读取地理信息软件内容进行转换本系统自身格式。②具有格式和数据样式转化功能，这是空间数据输出对数据库的基本要求；可以输出普通常规和专业专题地图，当输出两种不同类型地图时，对数据库要求不尽相同，对于普通地图来说，输出功能必须支持按照国家标准制定的地图，对于专业专题地图来说，应具有输出分段、柱状等形状、点密度以及等级符号等专题地图的功能。

（4）对数据的管理提供安全防护功能：①普通和管理员两种用户都是数据库用户，但二者之间的操作权限是有差别的。所以数据库用户管理功能应包括修改、删除和锁定与解锁功能。②应具有根据不同现实情况选择物理、增量和逻辑备份的功能。③数据库每次的访问用户、访问人数、访问时间以及访问类型、服务区的启动和关闭时间均应有自动记录功能。

4 结语

本文利用BIM+3DGIS信息技术，构建智能城市管理平台和数字城市管理系统，促进了城市管理水平的提升。