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基于GIS+BIM信息山地风景环境道路规划设计

日期:2023-08-18 10:23:27     作者:崔星    浏览:0    
核心提示:以山地风景环境道路为对象,提出集成地理信息系统(GIS)和建筑信息模型(BIM)的山地道路选线分析与交互设计方法,实现GIS数据关联BIM模型,构建以地理空间环境信息为基础的BIM景观信息模型,从而提升规划设计精细化程度与精准化水平,以期为景观规划、设计、建设、管理、运维提供信息支撑与决策参考。
 基于GIS+BIM信息协同的景观参数化设计研究——以山地风景环境道路规划设计实验为例
 
摘要:构建GIS、BIM协同的景观信息模型是实现精准化景观规划的有效途径。以山地风景环境道路为对象,提出集成地理信息系统(GIS)和建筑信息模型(BIM)的山地道路选线分析与交互设计方法,实现GIS数据关联BIM模型,构建以地理空间环境信息为基础的BIM景观信息模型,从而提升规划设计精细化程度与精准化水平,以期为景观规划、设计、建设、管理、运维提供信息支撑与决策参考。
 
参数化源于数学[1],参数化设计是针对几何概念关联关系的探索过程[2],通过参数控制实现手绘、手工模型、CAD等传统设计无法实现的精细化设计成果[3],为景观规划提供了目标可控、智能高效的设计途径[4-5]。在景观参数化设计技术应用研究中,代表性的技术路径主要集中在GIS[6]、BIM[7]、Revit+Dynamo、GIS+Python[8]、Dynamo+Python[9]、Rhino+Grasshopper[10]等对象上,它们分别代表了既定的参数化设计平台(GIS、BIM等)和基于自主编程的参数化设计2类途径。

由于景观涉及丰富的地理空间环境因素,在处理景观规划问题时,地理信息系统(GeographicInformationSystem,GIS)是主流的参数化分析平台。它源于1963年加拿大CGIS,当时应用于土地清点及土地信息管理[11],直到1987年,集成地理区域现在与过去空间特征、空间分布与交互规律的GIS才正式问世[12]。在过去30多年,基于GIS空间数据存储、查看、分析及整合数字化地图、航空摄影测量、遥感等空间数据信息的能力[13],其广泛应用于规划设计研究,并在景观信息集成与模型构建方面显现出卓越的性能。

在众多GIS交互设计平台中,建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM)凭借其信息集成与模型构建、智能设计、软件互操作性和信息交互[14]的优越性能,逐步取代CAD成为参数化设计主要技术平台,并在建筑、市政、城市规划、电力、水利等行业得到广泛的认可与应用。研究证实[15-16],GIS与BIM信息集成与共享可简化和加快规划设计进程,并显著提高规划设计精准性。

目前,GIS+BIM协同处理规划设计应用与研究[17-18]主要集中在智慧城市规划、建设、运维及智慧工地管理等领域,特别是在数据交互技术与信息集成应用研究中取得了丰硕成果。翟晓卉等探索BIM和GIS空间语义数据的提取、处理和转换方法,实现BIM、GIS信息在几何、语义、精度上的融合[19];汤圣君等提出GIS、BIM数据模型标准IFC到CityGML的语义映射规则,并通过建筑轮廓与室内空间信息提取实例进行了方法验证[20];胡瑛婷等通过语义修正并利用“实体-关系-实体”几何重构实现设计模型从BIM平台到GIS的转换[21];吴红波等应用GIS+BIM协同构建基于“框架+插件”开发技术,实现城市建筑信息具有定位导航、统计查询、量算、规划分析等功能,显著提升了城市管理的智能化水平[22]。

基于GIS+BIM信息山地风景环境道路规划设计

彭雷通过开发GIS+BIM信息集成的原型系统,实现地形、影像、BIM模型自动融合方法,为城市规划提供了可视化的决策管理平台[23];张芙蓉等应用BIM+GIS数据融合构建城市地理标记语言(CityGeographyMarkupLanguage,CityGML)数据,开发了城市工程项目智慧管理系统,从而简化管理流程,提升工作效率[24];徐旻洋提出基于BIM+GIS基础数据架构的城市运行大数据平台,实现了城市尺度的动态管理,促进了城市智能化管理水平[25];王玲莉等探索在GIS系统中加载BIM信息的方法,实现了基于信息模型集成的城市建筑规划路径,提高了城市建筑规划质量与效率[26]。以上研究说明,GIS+BIM信息协同为城市规划、建筑设计、城市景观三维可视化等工作提供了高效的数字化[27]、智能化分析[28]与设计技术平台。
 
有关GIS+BIM协同处理景观规划设计的研究鲜见报道,相关研究分别集中在GIS地理环境分析与评价[29-30]或BIM工程设计研究[31-32]上。相关研究证实,在景观规划设计中,GIS执行对复杂地理信息与自然环境的参数化分析与评估,通过GIS模型实现了空间模拟与庞杂信息集成的问题,并通过地理环境数据权重与分析实现景观科学规划与设计控制;BIM负责在整个生命周期内对设计对象的参数化建模与管理,借助BIM模型完成了建筑、道路、场地等对象精细与精准的参数化设计,并通过参数关联实现了方案的即时反馈与优化更新。

由此可见,GIS、BIM在处理景观规划设计问题时,显现出各自卓越的模型构建与参数化设计能力。实现GIS、BIM信息共享并服务于景观规划设计首先需要解决数据交互应用的问题,这是实现GIS、BIM信息协同的关键。本研究以山地风景环境道路规划设计为例,借鉴GIS、BIM规划设计研究成果,探索GIS+BIM的数据传递与交互路径,通过GIS与BIM信息互联互补,构建GIS+BIM信息集成与共享的景观信息模型,实现对景观规划从外部空间环境到内部结构的精细与精准化设计,研究成果为景观规划设计、建设、管理、决策提供新的思路与方法。
 
1研究方法
 
1.1实验设计
 
实验设计分为3个部分:1)山地风景环境道路节点设计与选线;2)GIS-BIM数据交互分析;3)基于GIS选线数据的BIM模型构建。
 
1.2实验概况
 
实验区域位于重庆永川区神女湖山地风景区,数据来自BigeMap,坐标系为北京54高斯投影坐标,数据采集时间2009年,分辨率12.5m。神女湖景区是典型的山地风景区,范围内包含山地、湖泊、平地等丰富的地形地貌,通过神女湖风景道路设计实验示例为类似山地复杂地貌提供GIS+BIM协同应用的景观参数化设计方法,有效解决山地曲面变化导致地形设计中三维设计与二维设计匹配度差、地形曲面要素设计精度降低等问题。
 
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