1 BIM与GIS的简介及应用现状

1.1 BIM技术

BIM(Building Information Modelling）即建筑信息模型，基于传统二维设计的基础上，将所建项目以三维样式展现出来，并具备各种工程建设信息，融入到工程的整个生命周期中，实现建设全过程的精细化、模拟化、数字化、信息化，更好的促进各个建设方进行信息交流，优化了信息传递，提高了工程建设的建设效率。

1.2 GIS技术

GIS技术是基于计算机技术研发的一种空间信息系统，可以解决地球空间信息有关的问题。主要研究对象有：位置、条件、趋势、模式以及模型。GIS可以对地理信息数据进行采集、数据存储、管理、分析、三维可视化与输出一体化的特点，并进行数据分析，辅助决策的优点。

1.3 BIM+GIS工程应用现状

目前，BIM技术已经在建筑工程全过程进行了广泛的应用，从前期建筑模型设计中对建筑管线进行碰撞检查、工程概算等精细化工作；到中期的参建各方进行沟通交流，辅助建设方开展建设；后期工程的运维管理、数据化存储，BIM技术都起到了关键性的作用。随着GIS的加入，使BIM系统更加的完善，形成了一个新的可精细管理的新方式。何等人在某公路工程上使用了BIM+GIS技术，并通过该技术实现了征地拆迁管理、地形等高线分析、施工场地VR漫游以及施工现场视频实时监控等应用，对工程的顺利进行具有积极作用^[1]。

赵等人^[2]通过BIM+GIS技术实现了三维测量、通视分析，建筑方案对比，保证了城市建筑规划的测量准确性，提高了通视质量，科学的选择方案。

2 BIM与GIS技术在工程设计的运用优势

2.1权衡地形利弊，合理规划建设

在前期场地规划阶段，传统规划一般都基于二维数据，二维地形图等形式，对地形展现不够全面，并且难以进行进一步的地形数据分析，而一些BIM软件具备对场地进行径流分析、高程分析等功能，特别是对于大型场地、地面起伏较大，洪水泥石流频发的复杂地形，通过计算机进行分析计算的优势更能体现出来，并且地形的等高线三维展示如图1，可以使规划人员在建设范围内选取更有利的位置。某地形高程分析图如图2。

图1 地形等高线分析图

图2 高程分析图

对于城市规划工程建设，需要更加考虑规划工程对当前环境的影响，在规划初期，通过BIM与GIS技术形成的三维模型可以更好的展示当前的环境，立体准确的研究建设工程与周边道路、河涌、村落、建筑物的影响，综合考虑社会、经济等因素，完善并修改规划方案。某规划GIS模型如图3。

图3 某地GIS模型图

2.2发现设计问题，强化设计深度

大型工程的设计工作越来越繁琐，且更为精细，需要综合考虑土建，管线、设备安装及其他专业的协同工作，在设计阶段的要求会更严格，基于二维的传统工程设计，常常因设计深度不足导致后期无法施工，方案多次整改的问题，造成工期延误，增加了建设费用。应用BIM技术进行工程设计，不仅保留了二维传统设计思路及二维施工图出图，还具有数字模型的形成，并进行模型碰撞检测等功能，可以有效的发现设计问题，优化设计方案，提高设计效率，强化设计深度。管线碰撞点示意图如图4。广西某220kv变电站在工程设计时，采用BIM的方式进行设计，通过对模型的“三维校审”，找到并解决了工程在土建图纸、机电图纸、建筑与结构冲突、土建与机电冲突等一系列设计问题，也解决了空间电气安全距离不足、检修位置预留不足、设备运输通道预留不足，门窗开合与管线的碰撞问题^[3]。设计问题及方案问题的及时发现，减少了因设计问题造成的返工，缩短了项目的工期，节约成本。设备与管线碰撞图如图5。

图4 管线碰撞点示意图

图5 设备与管线碰撞图

2.3优化协同设计，提高设计效率

随着BIM技术的不断发展，BIM软件之间进行模型交互也变得更加方便，设计人员绘制的设计模型可以应用于其他软件进行相关计算，并且可以通过协同管理平台实现与其他专业的协同设计以及相关问题的探讨。通过协同平台进行工程相关的专业分析、场地平整、工序检测、工程预算等，减少了设计误差的同时提高了设计效率。协同平台还可以收集建筑、结构、管线、暖通、消防等专业的数字模型及相关资料，为不同专业间的资料交互提供了方便。

2.4汇总设计成果、优化图纸会审

通过BIM进行图纸会审以及成果交付，能够更直观的展现各专业之间的设计问题，针对本专业的设计要求及施工难易程度提出整改意见，特别是设计方案与实际施工、设备安装之间的冲突。通过BIM+GIS平台收集整合参见各方的整改意见，在三维环境中进行整改，更好的解决施工与设计的矛盾冲突，避免了因参建各方之间设计冲突造成的返工、误工现象。

使用BIM+GIS汇总进行成果汇报，可以实现工程项目与现状的三维展示，在设计阶段及时发现建设工程与现状冲突，针对不理想的地方及时做出调整。某BIM模型与GIS模型融合图如图6。

图6 某BIM模型与GIS模型融合图

3 BIM与GIS技术在建设中的运用优势

3.1施工场地布置

越来越多的工程有建设周期长，施工作业面多的特点，合理的场地布置有利于提高施工的工作效率。对于施工场地小的工程，通过BIM+GIS平台提前对场地进行合理规划布置，选取合适的工作面、物料摆放位置，可以有效地减少因材料设备的二次搬运造成的时间浪费，提高工程前期准备的效率和精度。某施工场地BIM模拟图如图7。

图7 施工场地BIM模拟布置图

3.2施工模拟与技术交底

运用BIM进行工程的施工模拟，可以使管理人员对工期有一定的初步把控，科学控制变电设备规划和施工设备的进场顺序、出场顺序，减少物料机械的二次搬运^[4]；对于极端天气，可以更好的进行时间工作安排，降低工期拖延。对于高危、关键的施工工序，通过BIM进行立体施工模拟演示，可以更好的找到危险的作业问题、合理布置工作面，寻找任务关键点，并针对问题提出解决办法，保证施工顺利进行。

对于一些特种工程的建设，如大型变电站等，项目涉及的专业较多，技术交底较为繁琐，传统基于二维图纸的技术交底，内容表述不够直观，造成技术交底内容存在表达理解的偏差，不利于施工质量控制。基于BIM+GIS平台的施工模拟动画演示，可以进一步的讲解交底内容，更好的提高交底效率，加深各施工人员和监理单位对设计的难点、疑点的理解，更加清晰、直观的表达设计意图。

3.3工程管理

项目施工是一个较为复杂的环节，涉及到多个专业和领域，复杂程度也会随着进程的推进不断提高，相应的管理难度会不断加大。目前项目的进度管理以甘特图为主^[5]，文字加数字的描述很难动态的反应工程进度，难以清晰记录工程的施工进度情况以及更好的确定下一步进度目标。随着施工的不断进行，各专业之间的联动也会逐渐展开，特别是土建施工与其他专业之间的配合，通过BIM+GIS三维共享平台，可以有效的对各专业施工进度进行监控和纠偏，电气专业可以实时查看土建的施工进度，对于可能影响设备安装的施工细节及时沟通并提前安装^[6]，及时准确的进行进度信息的共享，保证项目如期完成。

BIM+GIS的高度可视化特点，同样可以更好的在项目安全培训上发挥优势。在三维系统中建立危险数据库，通过三维展示、VR沙盘等方式，让工作人员更好的体验发生危险的后果，更好的宣传安全知识^[7]。

4小结

随着BIM相关的设计施工流程规范逐渐完善，加上GIS的不断发展，BIM+GIS联合应用进行工程建设逐渐进入人们的视野。通过BIM+GIS打造的三维平台，能够显著的提高工程的建设效率，更好的把控建设质量，减少资源浪费，降低建设成本。并且在后期的运营管理、检修维护过程中，使用三维数字管理系统进行管理，在设备检修时，可以准确的找到损坏设备的位置以及设备信息，并对设备的维护信息进行系统收录。BIM+GIS打造的三维平台，不仅具备BIM在工程建设上的优势，还让三维平台更加真实准确。