BIM(Building Information Model)建筑信息模型是在建設(shè)工程及設(shè)施全生命期內(nèi)，對其物理和功能特性進行數(shù)字化表達，并方便建筑設(shè)計、工程設(shè)計以及施工服務(wù)等工程各參與方依此進行規(guī)劃、設(shè)計、施工和運維管理的過程和結(jié)果的總稱。它首先是通過三維圖形來完整表達建筑的幾何形狀和空間位置關(guān)系，具有直觀可視，易于理解的特點。而且其實體模型不僅有三維幾何形狀信息，還包含了大量的非幾何形狀信息如建筑構(gòu)件的材料、重量、價格、進度等信息。

而GIS(Geographic Information System)地理信息系統(tǒng)是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。它是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合了地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機科學(xué)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于資源調(diào)查、環(huán)境評估、災(zāi)害預(yù)測、國土管理、城市規(guī)劃、郵電通信、交通運輸、軍事公安、水利電力、公共設(shè)施管理、農(nóng)林牧業(yè)、統(tǒng)計、商業(yè)金融等幾乎所有領(lǐng)域。

隨著智慧城市、智慧園區(qū)、智慧工程、智慧建筑等建設(shè)的深入發(fā)展，“BIM + GIS + 物聯(lián)網(wǎng)+ 云技術(shù)”已經(jīng)成為智慧城市建設(shè)最基礎(chǔ)的技術(shù)架構(gòu)，BIM和GIS是智慧城市數(shù)據(jù)的重要來源。BIM和GIS已從各自領(lǐng)域的應(yīng)用逐步走向兩個領(lǐng)域的融合。BIM需要GIS，將BIM帶入更宏觀的場景，實現(xiàn)對宏觀情況的全盤掌握、統(tǒng)籌安排。GIS需要BIM，使GIS從室外走向室內(nèi)，實現(xiàn)室內(nèi)外一體化。

Esri作為全球領(lǐng)先的GIS技術(shù)與服務(wù)提供商，在2015年就推出了I3S標準并應(yīng)用于ArcGIS 10.3.1版本的產(chǎn)品，同時基于該標準推出了SLPK(Scene Layer Package)規(guī)范。該標準將三維數(shù)據(jù)使用范圍從桌面端擴展到Web端和移動端。該標準已經(jīng)在2017年9月份正式成為OGC標準的成員，目前已經(jīng)率先被Esri的ArcGIS、Bentley的ContextCapture、Skyline的PhotoMesh等產(chǎn)品支持。

隨著Esri在BIM領(lǐng)域與Autodesk公司的深入合作，以及積極與國內(nèi)合作伙伴/院校如飛渡科技等進行合作，ArcGIS平臺不僅支持了Revit(Autodesk)、Microstation(Bentley)、CATIA、Tekla等主流的BIM軟件，還在輕量化技術(shù)、OGC I3S標準和三維可視化方面成果卓著。ArcGIS平臺在BIM支持上的這些優(yōu)勢，目前可以歸結(jié)為如下四個“大招”。

大招一：原生支持Revit，并支持更廣泛的數(shù)據(jù)格式

目前，Esri與Autodesk建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了從設(shè)計、施工到運維的完整BIM解決方案：一方面，Autodesk的Infraworks支持ArcGIS Online/ArcGIS Enterprise上的基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)，并基于此直接在Autodesk中完成BIM的設(shè)計;另一方面，ArcGIS Pro原生支持Autodesk的Revit數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上進行編輯、分析與服務(wù)發(fā)布，從而實現(xiàn)在GIS環(huán)境中的BIM運維。

除此之外，ArcGIS平臺還提供了更多源BIM數(shù)據(jù)支持，包括對Microstation(Bentley)、CATIA、Tekla、PDMS等主流BIM軟件的支持。具體支持形式如下：

1、原生支持：在最新發(fā)布的ArcGIS Pro2.2版本中，Autodesk的Revit數(shù)據(jù)可直接作為ArcGIS平臺的數(shù)據(jù)源;

2、交換格式支持：STEP，IFC。例如，CATIA、SolidWorks、Tekla等可通過導(dǎo)出為STEP或IFC交換格式，進行支持;

3、插件支持：基于在Microstation、CATIA等BIM設(shè)計軟件中開發(fā)的轉(zhuǎn)換插件，進行支持。

大招二：大體量、多源BIM的輕量化

大體量、多源BIM的輕量化技術(shù)，是BIM與GIS一體化的關(guān)鍵技術(shù)。基于計算機圖形算法進行大規(guī)模BIM數(shù)據(jù)處理，處理的結(jié)果可以作為三維渲染引擎場景數(shù)據(jù)調(diào)度算法的輸入，從而提高三維渲染的幀率;在基于圖形算法進行處理時，通過少量的幾個數(shù)值指標即可平衡數(shù)據(jù)量與模型細節(jié)層次之間的矛盾，從而實現(xiàn)在不同尺度上的平滑加載。

大招三：OGC I3S標準的三維服務(wù)能力

ArcGIS SLPK是遵從OGC I3S標準的三維切片格式，一方面可直接在ArcGIS Pro、ArcGIS Earth以及用戶開發(fā)定制的桌面端、移動端上直接使用，另一方面可直接發(fā)布到ArcGIS Enterprise或ArcGIS Online上，進而在Esri原生應(yīng)用或用戶開發(fā)定制的桌面應(yīng)用、Web應(yīng)用或移動端應(yīng)用上使用。

SLPK格式具有如下滿足BIM需求的優(yōu)勢：

1、支持的數(shù)據(jù)量特別大，可支持十億級別的面片數(shù)量;

2、支持LOD，可極大地提升數(shù)據(jù)在前端加載的效率;

3、支持I3S標準，可直接對接ArcGIS Enterprise/ArcGIS Online;

4、支持I3S標準，可良好地運行在Web端、移動端，滿足輕量化使用的需求。

大招四：高效的前端數(shù)據(jù)加載

ArcGIS平臺支持三維數(shù)據(jù)在桌面端、Web端和移動端的高效加載。在Web端采用無插件的WebGL技術(shù)，可通過三種技術(shù)提高數(shù)據(jù)在前端加載的效率：

1、引入IndexDB支持前端緩存：通過IndexDB可以緩存從數(shù)據(jù)庫到轉(zhuǎn)換過程從而提高數(shù)據(jù)二次加載的效率;

2、流方式加載模式：優(yōu)化數(shù)據(jù)加載方式，從人體視覺出發(fā)采用從前往后的加載模式;

3、逐步加載方式：采用從粗模到精模的逐步加載方式，優(yōu)先看到全局數(shù)據(jù)，逐步細化顯示;

通過以上三種方式，數(shù)據(jù)加載的效率大步提升，可實現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)高效顯示與快速加載。

案例故事：GIS+BIM為大學(xué)資產(chǎn)提供生命周期管理

俄亥俄州立大學(xué)(OSU)通過對GIS+BIM的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)了校園資產(chǎn)的生命周期管理。該校是AutoCAD的長期用戶，多年來一直用其來記錄和存儲有關(guān)校園設(shè)施的幾何數(shù)據(jù)。這些豐富的詳細AutoCAD文件數(shù)據(jù)庫包括地板測量數(shù)據(jù)以及窗戶、門和樓梯間的位置和大小等信息。為了不讓這些2D圖紙被束之高閣，該校嘗試使用Autodesk的軟件產(chǎn)品Revit將AutoCAD平面圖轉(zhuǎn)換為3D模型。

2013年，該校決定搭建一個GIS平臺來對所有地理空間數(shù)據(jù)進行標準化，并可以為整個校園所使用。為此，他們選擇了使用Esri的系列軟件，包括ArcGIS Enterprise、ArcGIS Pro、Esri CityEngine、ArcGIS Online、ArcGIS Hub和ArcMap。同時，AutoDesk中的AutoCAD和Revit用于創(chuàng)建2D工程圖和3D模型。Safe Software的FME用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。來自CAFM Resources的EvolveFM用于從AutoCAD或Revit 的2D DWF文件中提取樓層平面圖，這些文件經(jīng)地理校準后可在ArcGIS中使用。

平臺建成后，不僅可以對整個校園不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行集成和標準化，還可為整個校園的運營、管理和服務(wù)等功能提供支撐。OSU將ArcGIS平臺作為一個資產(chǎn)管理系統(tǒng)，來對數(shù)據(jù)/資產(chǎn)進行搜集、管理、分析、規(guī)劃、設(shè)計和建設(shè)。他們在ArcGIS平臺之上搭建了一系列GIS應(yīng)用程序來處理資產(chǎn)管理和維護問題。其中一個主要應(yīng)用叫GIS Maps，它可提供有關(guān)建筑物和可用交通的結(jié)果查詢。相關(guān)信息包括每個資產(chǎn)的位置、狀態(tài)和一般規(guī)格，例如其占地面積和其構(gòu)造中使用的材料。此外，還可以提供這些建筑物租賃情況，CAD圖紙和其他文檔的查詢服務(wù)。

其它應(yīng)用程序還包括搜集和更新OSU里眾多建筑內(nèi)外關(guān)閉閥門的Shut Off Valve，記錄和跟蹤樹木維護活動的Collector for Trees，記錄校園長椅、桌子、垃圾箱和其他戶外資產(chǎn)最新位置的The Collector for Street Furniture。此外，該校還開發(fā)了與空間規(guī)劃、緊急電話位置、能耗監(jiān)測和犯罪地圖相關(guān)的其他應(yīng)用。

未來計劃

BIM數(shù)據(jù)是一種特殊的數(shù)據(jù)，其最大的特點是數(shù)據(jù)高度密集;BIM應(yīng)用有其自身的特點，在使用時需要考慮在不同尺度上(如構(gòu)件級、建筑級等)有不同的使用方法和使用場景。Esri在今年三月份時就針對BIM的數(shù)據(jù)特點、應(yīng)用特點，基于BIM理論梳理了未來Esri的BIM路線圖。面對智能未來，Esri還將根據(jù)BIM運維需求進一步加強對BIM的支持。

9月18-19日，主題為“GIS – Inspiring What's Next”的第十六屆Esri中國用戶大會將在北京舉行。在首日全體大會上，將會有ArcGIS+BIM的精彩演示。在9月19日的分論壇期間，還將有“GIS+BIM應(yīng)用論壇”。目前大會正在報名中。