GIS+BIM，Esri“四招”备战智能未来

BIM(Building Information Model)建筑信息模型是在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并方便建筑设计、工程设计以及施工服务等工程各参与方依此进行规划、设计、施工和运维管理的过程和结果的总称。它首先是通过三维图形来完整表达建筑的几何形状和空间位置关系，具有直观可视，易于理解的特点。而且其实体模型不仅有三维几何形状信息，还包含了大量的非几何形状信息如建筑构件的材料、重量、价格、进度等信息。

而GIS(Geographic Information System)地理信息系统是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)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。它是一门综合性学科，结合了地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。

随着智慧城市、智慧园区、智慧工程、智慧建筑等建设的深入发展，“BIM + GIS + 物联网+ 云技术”已经成为智慧城市建设最基础的技术架构，BIM和GIS是智慧城市数据的重要来源。BIM和GIS已从各自领域的应用逐步走向两个领域的融合。BIM需要GIS，将BIM带入更宏观的场景，实现对宏观情况的全盘掌握、统筹安排。GIS需要BIM，使GIS从室外走向室内，实现室内外一体化。

Esri作为全球领先的GIS技术与服务提供商，在2015年就推出了I3S标准并应用于ArcGIS 10.3.1版本的产品，同时基于该标准推出了SLPK(Scene Layer Package)规范。该标准将三维数据使用范围从桌面端扩展到Web端和移动端。该标准已经在2017年9月份正式成为OGC标准的成员，目前已经率先被Esri的ArcGIS、Bentley的ContextCapture、Skyline的PhotoMesh等产品支持。

随着Esri在BIM领域与Autodesk公司的深入合作，以及积极与国内合作伙伴/院校如飞渡科技等进行合作，ArcGIS平台不仅支持了Revit(Autodesk)、Microstation(Bentley)、CATIA、Tekla等主流的BIM软件，还在轻量化技术、OGC I3S标准和三维可视化方面成果卓著。ArcGIS平台在BIM支持上的这些优势，目前可以归结为如下四个“大招”。

大招一：原生支持Revit，并支持更广泛的数据格式

目前，Esri与Autodesk建立了战略合作关系，并在此基础上构建了从设计、施工到运维的完整BIM解决方案：一方面，Autodesk的Infraworks支持ArcGIS Online/ArcGIS Enterprise上的基础地图数据，并基于此直接在Autodesk中完成BIM的设计;另一方面，ArcGIS Pro原生支持Autodesk的Revit数据，并在此基础上进行编辑、分析与服务发布，从而实现在GIS环境中的BIM运维。

除此之外，ArcGIS平台还提供了更多源BIM数据支持，包括对Microstation(Bentley)、CATIA、Tekla、PDMS等主流BIM软件的支持。具体支持形式如下：

1、原生支持：在最新发布的ArcGIS Pro2.2版本中，Autodesk的Revit数据可直接作为ArcGIS平台的数据源;

2、交换格式支持：STEP，IFC。例如，CATIA、SolidWorks、Tekla等可通过导出为STEP或IFC交换格式，进行支持;

3、插件支持：基于在Microstation、CATIA等BIM设计软件中开发的转换插件，进行支持。

大招二：大体量、多源BIM的轻量化

大体量、多源BIM的轻量化技术，是BIM与GIS一体化的关键技术。基于计算机图形算法进行大规模BIM数据处理，处理的结果可以作为三维渲染引擎场景数据调度算法的输入，从而提高三维渲染的帧率;在基于图形算法进行处理时，通过少量的几个数值指标即可平衡数据量与模型细节层次之间的矛盾，从而实现在不同尺度上的平滑加载。

大招三：OGC I3S标准的三维服务能力

ArcGIS SLPK是遵从OGC I3S标准的三维切片格式，一方面可直接在ArcGIS Pro、ArcGIS Earth以及用户开发定制的桌面端、移动端上直接使用，另一方面可直接发布到ArcGIS Enterprise或ArcGIS Online上，进而在Esri原生应用或用户开发定制的桌面应用、Web应用或移动端应用上使用。

SLPK格式具有如下满足BIM需求的优势：

1、支持的数据量特别大，可支持十亿级别的面片数量;

2、支持LOD，可极大地提升数据在前端加载的效率;

3、支持I3S标准，可直接对接ArcGIS Enterprise/ArcGIS Online;

4、支持I3S标准，可良好地运行在Web端、移动端，满足轻量化使用的需求。

大招四：高效的前端数据加载

ArcGIS平台支持三维数据在桌面端、Web端和移动端的高效加载。在Web端采用无插件的WebGL技术，可通过三种技术提高数据在前端加载的效率：

1、引入IndexDB支持前端缓存：通过IndexDB可以缓存从数据库到转换过程从而提高数据二次加载的效率;

2、流方式加载模式：优化数据加载方式，从人体视觉出发采用从前往后的加载模式;

3、逐步加载方式：采用从粗模到精模的逐步加载方式，优先看到全局数据，逐步细化显示;

通过以上三种方式，数据加载的效率大步提升，可实现BIM数据高效显示与快速加载。

案例故事：GIS+BIM为大学资产提供生命周期管理

俄亥俄州立大学(OSU)通过对GIS+BIM的综合应用，实现了校园资产的生命周期管理。该校是AutoCAD的长期用户，多年来一直用其来记录和存储有关校园设施的几何数据。这些丰富的详细AutoCAD文件数据库包括地板测量数据以及窗户、门和楼梯间的位置和大小等信息。为了不让这些2D图纸被束之高阁，该校尝试使用Autodesk的软件产品Revit将AutoCAD平面图转换为3D模型。

2013年，该校决定搭建一个GIS平台来对所有地理空间数据进行标准化，并可以为整个校园所使用。为此，他们选择了使用Esri的系列软件，包括ArcGIS Enterprise、ArcGIS Pro、Esri CityEngine、ArcGIS Online、ArcGIS Hub和ArcMap。同时，AutoDesk中的AutoCAD和Revit用于创建2D工程图和3D模型。Safe Software的FME用于数据转换。来自CAFM Resources的EvolveFM用于从AutoCAD或Revit 的2D DWF文件中提取楼层平面图，这些文件经地理校准后可在ArcGIS中使用。

平台建成后，不仅可以对整个校园不同系统的数据进行集成和标准化，还可为整个校园的运营、管理和服务等功能提供支撑。OSU将ArcGIS平台作为一个资产管理系统，来对数据/资产进行搜集、管理、分析、规划、设计和建设。他们在ArcGIS平台之上搭建了一系列GIS应用程序来处理资产管理和维护问题。其中一个主要应用叫GIS Maps，它可提供有关建筑物和可用交通的结果查询。相关信息包括每个资产的位置、状态和一般规格，例如其占地面积和其构造中使用的材料。此外，还可以提供这些建筑物租赁情况，CAD图纸和其他文档的查询服务。

其它应用程序还包括搜集和更新OSU里众多建筑内外关闭阀门的Shut Off Valve，记录和跟踪树木维护活动的Collector for Trees，记录校园长椅、桌子、垃圾箱和其他户外资产最新位置的The Collector for Street Furniture。此外，该校还开发了与空间规划、紧急电话位置、能耗监测和犯罪地图相关的其他应用。

未来计划

BIM数据是一种特殊的数据，其最大的特点是数据高度密集;BIM应用有其自身的特点，在使用时需要考虑在不同尺度上(如构件级、建筑级等)有不同的使用方法和使用场景。Esri在今年三月份时就针对BIM的数据特点、应用特点，基于BIM理论梳理了未来Esri的BIM路线图。面对智能未来，Esri还将根据BIM运维需求进一步加强对BIM的支持。

9月18-19日，主题为“GIS – Inspiring What's Next”的第十六届Esri中国用户大会将在北京举行。在首日全体大会上，将会有ArcGIS+BIM的精彩演示。在9月19日的分论坛期间，还将有“GIS+BIM应用论坛”。目前大会正在报名中。

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