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GIS是对整个或部分地球表层空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统，BIM是建筑信息模型，在建筑行业将二者结合，可实现建筑模型数据与宏观场景数据的结合。本文从分析GIS及BIM技术各自的特点出发，浅谈二者集成应用在建筑行业的价值和意义。从数据、模型方面分析集成所面临的技术难点，探索和研究各类数据格式的转换方式以及在业务和技术层面对集成模型进行优化的处理思路。![]()
GIS是地理信息系统（Geography Information System）的简称，是以地理空间数据库为基础，在计算机软、硬件支持下，采用空间模型分析方法，通过采集、管理、分析、模拟和显示空间数据，提供多种空间和动态信息，为涉地理空间的研究和决策服务而建立起来的计算机技术系统，其广泛应用在城市规划和管理、土地信息系统和地籍管理、生态环境管理与模拟、应急响应等不同领域。![]()
BIM是建筑信息模型（Building Information Modeling）的简称，通过计算机图形学和数字化技术构建三维模型，并将建筑中各构件的几何信息及非几何信息集成到三维模型中。与二维图纸相比，BIM技术可升维解决建筑策划，成本控制，可视化设计，工程量统计，管线综合，施工进度和施工组织模拟，碰撞检测等建设方面的问题，从而达到提高生产效率的目的。工程结束之后BIM数据承载建设阶段产生的丰富数据，可在运维阶段产生更大的作用。在建筑领域BIM与三维GIS的结合也毫无疑问是双赢的，从室内走向室外，从微观走向宏观。
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GIS与BIM技术的集成应用,可以充分发挥各自的优势。GIS可提供基于地理宏观场景的空间查询、分析和数据管理能力，并能为房地产项目的各个阶段提供基于BIM的可视化展示、管理、决策支持等技术方法。BIM技术能够提供精度高的模型数据，为GIS更深入的应用提供了三维数据支撑。二者的结合，可有效支持对大规模工程的协同分析和共享应用。
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搭建基于GIS+BIM的智慧城市平台，可实现基于GIS进行信息索引及组织的城市BIM信息，可直观反映所在城市的产业布局、发展现状以及空间位置，将对单体建筑和单项目的管理提升到城市甚至区域的管理，所涵盖的信息渗透至组织、城市基础设施以及各系统之间的生产活动等动态信息，同时为大规模建筑群提供基于网络的BIM数据管理能力。
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GIS和BIM技术属于不同领域的技术，两者在技术上存在差异。GIS和BIM技术进行空间管理基于的坐标系统不同：GIS系统以大地经纬度进行定位，常以大地经度L、大地纬度B和大地高H作为坐标分量，而BIM模型则采用三维笛卡尔坐标系定位，常以X、Y、Z对应的坐标值表示坐标分量。
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因此，将在笛卡尔坐标系中描述BIM模型空间定位的坐标参数转换为在大地坐标系中的准确位置，是解决GIS和BIM技术融合应用的技术难点之一。
此外，GIS在图形显示方面通常使用多精细级别的“瓦片”作为地图加载和LOD显示的控制方式，以满足大范围模型显示的需要，应用到三维GIS领域就产生了3D瓦片，即将模型的三角网根据LOD的需要进行多级缓存。作为对比，BIM通常以构件为单位对模型进行拆分及加载、显示控制方式。将以构件为控制单位的BIM模型转换为以“瓦片”为加载和显示控制单位的GIS数据，是二者集成时需要解决的难点。房地产项目从方案阶段到运维阶段的全建设周期产生的大量、真实且有价值的BIM数据与GIS相集成，可进一步在GIS+BIM为基础架构的可视化平台应用，以实现利用模型数据展现、统计和分析工作成果的目的。但GIS和BIM的集成应用并非水到渠成，二者在数据格式特性、模型特性及应用特性上存在差异，见表1。表1 GIS和BIM特性比对异同表
GIS和BIM技术数据层面上的转换与融合，以及保证大规模模型的成功加载与高使用流畅度是研究二者集成应用的关键课题。下文将介绍解决GIS和BIM技术在数据转换及模型优化处理方面的方法思路。 GIS+BIM集成应用所涉及的数据类型较多，通常涉及的数据格式见表2。表2 GIS+BIM集成常见的数据格式表
使用模型数据转换工具，可通过接口实现BIM和GIS数据的跨领域无缝衔接，在实现由笛卡尔坐标系向大地坐标系转换的同时，导出BIM构件几何顶点信息、属性信息和族分类信息，确保BIM信息的完整。导出的模型满足大规模数据的高效渲染和多细节层次显示的需求，支持实例化绘制，并可进行空间运算与分析等GIS分析功能。BIM模型数据转换后效果下图所示。模型数据是三维GIS的核心。三维GIS模型由大量顶点及三角网组成，以大兴理想家项目单层BIM全专业模型（面积约700平方米）导出的顶点数统计为例，从表3中可看出，BIM模型导出的顶点数量超200万个，其中机电模型的顶点数约占97.5%，这对于GIS平台来说，加载海量机电专业BIM几何数据无疑是影响流畅度的主因。此外，管件、管道作为机电模型的主要组成部分，二者顶点之和占比为79.76%，而构件数量原本较少的机械设备模型，因BIM模型的几何表达过于详细，其单个构件顶点平均值较大，也存在优化空间。针对GIS+BIM模型加载的优化，可在业务和技术两个层面协同考虑。![]()
表3 大兴理想家项目住宅全专业BIM模型顶点数统计表按照业务应用的需求定义模型加载逻辑，充分发挥GIS在管理位置信息时具备的优势，以及BIM技术在聚焦构件几何、属性信息的特性，达到在不同业务应用场景下，有序加载不同模型数据的目的。图3是不同场景下模型加载的方案，在展现项目总体数据时或查询项目周边设施信息时，除加载GIS模型外，仅加载BIM土建模型和小市政模型；而在检索楼栋内设备信息或查看平面布置时，则应加载全专业BIM模型，GIS模型仅起到辅助空间定位的作用。![]()
技术层面的优化包括模型轻量化处理技术、LOD技术和实例化技术。模型轻量化技术是简化构建模型顶点及三角面的技术，通常的处理方法包括提取外壳、三角网简化、删除子对象等。以使用删除子对象的方式简化模型为例，如表4所示，单独一个“门”构件，门把手、锁芯占据80%-90%的数据量，而这些部件并没有提升业务管理的作用，属于可删除的冗余的子对象。
LOD技术（Levels of Detail）意为多细节层次技术。根据对象在显示场景中所处的位置和重要程度，由系统计算对象渲染的资源配比，降低非重要物体显示渲染级别，而重要物体的显示精度则相对较高，实现提高渲染效率的目的。
实例化技术可识别对象的几何参数，对几何参数相同的对象只绘制一次，从而降低显卡、内存等硬件设备的压力，适用于重复模型较多的情况。例如，楼座中存在大量相同的标准层，利用实例化技术，只绘制一个标准层，可提高模型加载及浏览的性能。
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在满足业务应用场景的前提下，通过优化不同场景下的模型加载方式和模型处理的方法，可实现最佳的模型加载优化效果，使模型浏览和应用更加流畅，数据应用更加充分。
综上所述，对房地产项目规划、建设、管理和服务工作的优化与提升，是房地产企业生存发展的关键。而在建筑行业发展降速的特殊时代下，企业的数字化转型被越来越多的业内人士提及，认为其是房地产企业实现管理转型升级、突破发展瓶颈的途径之一，GIS+BIM的集成应用则是对建筑企业数字化转型的支持。本文提出了GIS和BIM技术集成应用的数据转换方式，使GIS和BIM数据更好的结合；与此同时，为解决大模型加载时的性能问题，探索了在模型数据量、业务及技术三个层面的优化方案，为行业提供GIS+BIM集成中数据转换和模型优化的处理思路。
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