第４Ｏ卷第１２期 ２０１７年１２月 测绘与空间地理信息 ＧＥｏＭＡＴｌＣｓ＆ＳＰＡＴＩＡＬ ＩＮＦｏＲＭＡＴｌＯＮ ＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ Ｖｏ１．４０．Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．，２０１７ 基于ＢＩＭ技术的城市三维建筑模型的探讨 张楼香，张春敏，陈玲 （常州市测绘院，江苏常州２１３００３） 摘 要：分析了传统城市三维建模的现状及存在的问题，指出了ＢＩＭ技术应用于城市规划的重要性，同时探讨了 基于ＢＩＭ技术的城市三维模型系统的设计模式。将ＢＩＭ技术与传统三维建模技术、地理数据库等相结合，建立 建筑ＢＩＭ模型，促进城市三维建模技术的创新发展，同时建筑ＢＩＭ模型可嵌入城市规划项目ＢＩＭ模型，贯穿于项 目全生命周期，为城市规划者和管理者提供信息化的高效、便利的手段。 关键词：ＢＩＭ；城市三维；建筑；模型 中图分类号：Ｐ２０８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５８６７（２０１７）１２—００８４—０３ Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ｏｆ ３Ｄ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍｏｄｅｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＢＩＭ ＺＨＡＮＧ Ｌｏｕ—ｘｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｃｂｕｎ—ｍｉｎ，ＣＨＥＮ Ｌｉｎｇ （Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｐｐｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２１３００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ３ Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ＢＩＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｃｉｔｙ ｐｌａｎｎｉｎｇ，ａｎｄ ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｏｄｅ，ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＢＩＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ，ＢＩＭ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ ｄａｔａｂａｓｅ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍｏｄｅ１．Ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ３Ｄ ｍｏｄｅｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ ＢＩＭ ｍｏｄｅｌ ｃａｎ ｂｅ ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ｕｒｂａｎ ｐｒｏｊｅｃｔ Ｂ１Ｍ ｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈ ｒｕｎｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ，ｐｒｏｖｉｄｅ ｕｒｂａｎ ｐｌａｎｎｅｒｓ ａｎｄ ｍａｎａｇｅｒｓ ｔｏ ｍａｘｉｍｕｍ ｅｆ－ ｉｆｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＢＩＭ；３ Ｄ ｄｉｇｉｔａｌ ｃｉｔｙ；ｂｕｉｌｄｉｎｇ；ｍｏｄｅｌ Ｏ 引 言 随着我国城市化进程的加快，人们对住宅、商业的生 态环境、交通便利等提出了更高的要求，城市规划单位面 临巨大的挑战，建立城市建筑全生命周期管理平台是非 常有必要的。将建筑的规划设计、施工、运营等通过三维 模，也没有建筑物的各种属性特征，意味着不能进行建筑 预算、施工、管理等工作，极大浪费了建模资源；第二，信 息不能实时更新，三维模型的建立是以二维地形图为依 据，但一般三维模型是在３ＤＭＡＸ等各类设计软件中建立 的，地形图则在ＡｕｔｏＣＡＤ中运行，两种软件不能进行相互 转化，因此当地形图更新时，三维模型无法及时更新；第 三，目前建立的三维系统都是根据各个部门需求单独建 的方式展现在管理平台上，为规划设计者和管理者提供 了信息化的手段，实现了信息的共享，同时可视化增强， 大众参与度增加，提高了项目的总体管理水平 。 目前，测绘生产单位开发了各种三维系统进行三维 立的，各类信息无法在所有部门之间进行交流和传递，造 成城市建筑的管理下降和协调困难，严重影响了整个建 筑全生命周期的进程和效率。 场景的浏览、数字城管等，借助三维ＧＩＳ、遥感等信息技 术，建立三维空间数据库，将城市赖以生存和发展的各种 基础设施以三维化、网络化的形式进行综合管理，建立建 筑精细模型，实现了数字城市的智能化和可视化。但是 １ ＢＩＭ技术及其应用 １．１ ＢＩＭ概念及其特征 ＢＩＭ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ），即建筑信息模 型，最早是在２００２年由Ａｕｔｏｄｅｓｋ提出来的，最初的目的是 为了解决建筑从二维转换到三维中，三维模型中包括建 仍然存在着一些问题 ：第一，建筑信息没有全部表达， 三维建筑建模侧重建立建筑物的表面模型，人们只能对 其进行浏览和简单的量距，没有进行建筑内部结构的建 收稿日期：２０１６—１２—１９ 筑的几何信息、物理属性信息以及其他信息等问题，后来 作者简介：张楼香（１９９０一），女，江苏丹阳人，助理工程师，硕士，２０１５年毕业于河海大学地理学专业，主要从事城市三维建模工作。 第１２期 张楼香等：基于ＢＩＭ技术的城市三维建筑模型的探讨 ８５ 逐渐拓宽到其他工程领域，并覆盖了建筑项目的计划、设 计分析、施工过程、运营维护等整个全生命周期 Ｊ。 ２．１ 基于ＢＩＭ技术的建筑设计管理 ２．１．１基于ＢＩＭ的建筑室内外三维建模 基于ＢＩＭ技术的城市建筑模型构建首先考虑的就是 １．２ ＢＩＭ的应用 ＢＩＭ技术在国内外发展迅速，广泛应用于工程行业。 ３Ｄ可视化建筑模型设计，不仅展示建筑外部结构和纹理， 还要展示建筑内部结构，同时可以根据三维模型获得各 美国、欧洲及日本等国家积极引进ＢＩＭ技术，建立战略 部署，成立软件联盟，制定ＢＩＭ应用标准。国内ＢＩＭ技 术的应用起步较晚，从２００３年才开始引进ＢＩＭ技术，后 来得到政府和行业相关部门的重视，国家“十二五”建筑 种关于建筑的信息和图形。基础模型结构设计如图２所 示，设计对象不再是传统的地形图，而是屋顶、墙体、窗户 等建筑的基本构件，这些结构部件涵盖了所有的信息，包 括属性面积、传热系数、材料材质、价格等，ＢＩＭ技术将建 信息化发展纲要更是将ＢＩＭ技术写入规划中 。目前 成功的应用有常州市武进规划展览馆 ，运用Ｔｅｋｌａ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ平台展示了莲花馆的设计环节以及施工环节， 检查各个构件碰撞的情况，在实施之前解决即将发生的 问题，减少了现场施工的工作量，提高了施工质量和效 率，实现了规划馆的可持续发展；佛山南海区承创大 厦 ，根据广东本身的气候特点和经济发展的状况，将 ＢＩＭ技术与绿色节能分析软件相结合，进行基于ＢＩＭ的 风环境、室内环境、人流疏散分析和建模，真正实现了低 能耗和绿色节能。 本文基于ＢＩＭ技术的城市三维建模的构想，将建筑 的各个阶段以及周边环境加以整合，通过开发全生命周 期管理模块，实现城市三维的可视化和信息共享，达到管 理方便、提高城市管理水平的目的。 ２ 基于Ｂ 技术的城市三维建筑模型的 构想 本文主要讨论基于ＢＩＭ技术的城市三维建筑全生命 周期管理平台的构建，在建筑设计之初、建筑施工和建筑 运营管理阶段中，ＢＩＭ技术如何体现。总体思路如图１所 示，首先根据现状建筑数据和基础地理信息数据建立整 体模型，通过其他施工数据建立建筑内部结构的建模，根 据规划数据规划建筑模型和室外城市规划微环境模拟， 形成丰富的三维数字城市数据资源，当建筑模型建立后 即可进行各种功能的操作，如建筑部件信息的查询、面积 统计、各部件的碰撞检测、规划方案预演、应急事件的管 理等。 图１总体思路 Ｆｉｇ．１ Ｇｅｎｅｒａｌ ｉｄｅａ 筑的三维属性、材料属性、热力系数、物理特征等结合 起来，形成一个完整的、系统的建筑室内外三维模型， 自动获得建筑的平面图、剖面图等图纸，为后续的结构 碰撞检测、成本工期估算、提供逼真的视听觉效果打下 基础。 图２建筑模型结构 Ｆｉｇ．２ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ２．１．２基于ＢＩＭ的微环境模拟 现代城市讲究建筑的可持续发展，在城市规划设计 之初，设计者必须要对城市周边生态环境影响进行评价， 评价城市交通、景观、绿地的影响以及人体舒适度，因此 在建立三维建筑模型的同时，进行微环境生态模拟和评 估，为规划设计者判断决策提供技术手段。基本思路是ｌ 首先根据三维建筑室内外模型得到建筑各类属性，收集 气象数据和环境数据，如日照、平均气温等，将这些数据 进行整合，然后将整合好的资料统一导人ＢＩＭ平台进行 计算和模拟，得到结果。结果可以两种形式展示，一种是 二维分析图，另外一种则是三维浏览形式，使设计者能直 观观察环境影响，模拟生态环境，进而进行能耗分析等。 ２．１．３基于ＢＩＭ的碰撞检测 基于ＢＩＭ技术在设计之初需要进行结构、管线、电源 的碰撞检测，流程如图３所示，建筑工程师对基础模型进 行细化，得到各角度建筑施工图，结构工程师建立建筑楼 梯、房梁、柱、地板等结构的三维模型，ＭＥＰ工程师提供给 排水、电气、暖气等参数模型，不同专业在建模过程中进 行自检，自动检查本模型相链接处的不合理，生成自检报 告，准确标识冲突位置，完成各自专业内存在的问题，然 后进行专业之间的碰撞检测，根据建筑建造规则进行检 查，同样生成报告和标识位置，初步删除一些不合理的设 ８６ 测绘与空间地理信息 ２．３基于ＢＩＭ的建筑运营管理 ２０１７年 置，最后进行管线纵横分析，整体检测，优化管线设计方 案，减少在实际施工过程中存在的错误，避免再次反工， 后期建筑运营阶段，根据建筑的变化进行时空分析和 提高经济效益和施工效率。 显示，通过走路、骑行等方式进行三维漫游体验，点击建筑 各个部件，可相应查看具体信息，不仅有物理属性，还有运 营时所具有的用途属性，方便管理者管理；当出现紧急情 况，如火灾、水灾、拥堵时，ＢＩＭ模型可以进行疏散区域的确 定和疏散路线的指导，保证人员的迅速撤离和减少损失， 以火灾为例，ＢＩＭ模型对建筑内部空间进行通达性分析，根 据分析结果确定火灾的区域以及可以逃生的建筑开口、扑 灭火灾的连通部件等，将这些核心要素相结合得到火灾动 态变化，实时更新路线，确保将危险降至最低。 图３检查碰撞流程图 Ｆｉｇ．３ Ｃｈｅｃｋ ｔｈｅ ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ ｆｌｏｗ ｃｈａｒｔ ３结束语 本文在分析传统城市三维建模的现状及存在问题的 基础上，探讨了将ＢＩＭ技术与传统三维建模技术、地理数 ２．２基于ＢＩＭ的建筑施工管理 当建筑设计完成时，就要进行施工管理，内容见表１。 在施工管理阶段运用ＢＩＭ技术，可以进行施工方案的演 习、工作量的统计、施工时间和质量的把握以及施工安全 的管理。首先把施工进度和要求通过三维展示出来，使 参与者能直观地了解施工进度及施工重点环节，从而做 出初步判断和选择，也支持会议及交底工作；迅速统计完 据库等相结合，建立建筑ＢＩＭ模型，贯穿于建筑项目全生 命周期，为城市规划者和管理者提供信息化的高效、便利 的手段。建立基于ＢＩＭ技术的城市三维建筑模型，将建 筑的各个阶段以及周边环境加以整合，通过开发全生命 周期管理模块，实现城市三维的可视化和信息共享，提高 城市管理水平，是实现智慧城市的主要手段。 成的工程量，针对因为特殊情况带来的工程量的变化能 够动态计算，有利于安排工程资金及物资的使用情况；将 ＢＩＭ和时间节点、质量控制点相结合，动态监测施工质量 和时间，当时间或质量超过极限点时会可视化判断预警 等级及警报。 表１基于Ｂ 的建筑施工管理内容 Ｔａｂ．１ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｃｏｎｔｅｎｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＢＩＭ 参考文献： ［１］ 陈丽娟，骆汉宾，辛宏妍．基于ＢＩＭ的大型博览项目全 寿命周期管理平台开发与应用［Ｊ］．土木工程与管理学 报，２０１５，３２（３）：５４—６１． ［２］ 李德超，张瑞芝．ＢＩＭ技术在数字城市三维建模中的应用 研究［Ｊ］．土木建筑工程信息技术，２０１２，４（１）：４７—５１． ［３］ 郑国勤，邱奎宁．ＢＩＭ国内外标准综述［Ｊ］．土木建筑工 程信息技术，２０１２，４（１）：３２—３４． ［４］ 刘大园，姚力，庞玲．基ＢＩＭ的铁路轨道工程三维数字化 内容 施工方案预演说明 按照进度及施工需求预演，及时发现问题并进行调整 设计构想［Ｊ］．高速铁路技术，２０１３，４（６）：９—１３． ［５］傅睿，王飞，刘德锋．ＢＩＭ技术在常州市武进规划展览馆异 形文化综合体中的应用［Ｊ］．施工技术，２０１４，４３（２４）： ７２—７５． 工程量统计 质量、时间控制 安全管理 统计完成需要的工作量，动态计算工程量 与验收时间及质量规范同步 与安全监测联系起来，可视化显示安全状态 ［６］ 晏明，罗远峰，张伟锐．基于ＢＩＭ的规划与设计阶段绿色 节能分析方法研究——以佛山南海区承创大厦为例 ［Ｊ］．土木建筑工程信息技术，２０１５，７（６）：２１—２６． ［编辑：吴（上接第８３页） ［２］ 魏莉．城乡建设用地增减挂钩模式与布局研究［Ｄ］．重 庆：西南大学，２０１４． 鹏］ ［７］ 何光汉．区域空间管治下的四川省主体功能区建设研 究［Ｄ］．成都：西南财经大学，２０１０． ［８］ 伍笛笛．基于分形理论的四川城镇体系及城市群研究 ［Ｄ］．成都：西南交通大学，２００８． ［９］ 王韧峰．四川省城市发展战略研究［Ｄ］．成都：四川大 学，２００４． ［３］张勇．四川省城镇空间结构优化研究［Ｄ］．成都：西南 财经大学，２０１４． ［４］ 杜显波．四川省地级以上城市职能分类研究［Ｄ］．成 都：西南交通大学，２０１３． ［５］谭建华．四川省城市体系结构特征及优化研究［Ｄ］．重 庆：西南大学，２０１１． ［１Ｏ］ 赵筱青，谈树成，易琦．四川省华蓥市城镇体系结构研 究［Ｊ］．云南地理环境研究，２００３（２）：６５—７１． ［６］张静．城乡建设用地增减挂钩研究［Ｄ］．重庆：西南大 学，２０１０． ［编辑：任亚茹］