6月15日，第五屆“地理信息開發(fā)者大會”(World Geospatial Developers Conference，WGDC)在北京國家會議中心隆重開幕。大會由空間信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)服務(wù)平臺泰伯主辦，秉承不斷引領(lǐng)和促進空間信息技術(shù)創(chuàng)新與變革的宗旨，WGDC已走過五個年頭，如今成為全球最具前瞻性的跨界創(chuàng)新風(fēng)向標。

　　在智慧城市高峰論壇上，中科院地理資源所研究員萬慶作了“開放建筑物數(shù)據(jù)模型及建模技術(shù)”為主題的精彩演講，以下是演講實錄(尚未經(jīng)本人核實)。

　　萬慶：非常感謝在座各位，我盡可能用最短的時間把工作介紹完，介紹之前我說明一下我今天給大家介紹的工作我跟南京師范大學(xué)閭國年教授做的工作：GIS+BIM中可能的途徑。

　　先講一下最基本的問題提出，咱們今天論壇是智慧城市，講城市不可能沒有建筑物的，建筑物是城市主要的構(gòu)成要素。第二個來說我們現(xiàn)代人生活和工作在室內(nèi)環(huán)境中的時間已達到全天的80%到90%。第三個來說GIS正在從室外走向室內(nèi)。昨天像李德仁院士、李維森院士，國外的好孩子大家都一致認為GIS一定要從室外走向室內(nèi)的。建筑物是我們不能繞過去的一個問題。在數(shù)字城市當中我們建立大量三維圖像，大家看了很多的。

　　我們覺得它最基本的它的特征它是一個場景的三維，我們一個建筑物很漂亮，但是它不是一個整體，只是一個表面，里面到底是什么東西不太了解。我們建的大量三維沒有辦法表現(xiàn)現(xiàn)有現(xiàn)象特征，我們搞地理關(guān)系人和自然環(huán)境相互關(guān)系作用，所有這一類東西在時間空間分布行為特征沒有辦法處理的，以前我們做的三維城市數(shù)字城市是這樣的情況。

　　因此，后來BIM成為非常門的話題。我覺得BIM是我們搞GIS的一根稻草，我們GIS沒有辦法處理室內(nèi)問題，后來我們找一根稻草用BIM搞這個比較好，所以，GIS+BIM成為非常熱門的話題。我講一些BIM的概念，講了很多。BIM的核心李院長前面有一個本質(zhì)叫做模型+信息，我們的任務(wù)是搞GIS，我不是搞BIM的，我從GIS的角度來說它對我們最大的啟發(fā)，第一個就是對象，或者說最小對象單元，做任何一個系統(tǒng)分減為最小對象單元，BIM對我們啟發(fā)把建筑最小部件作為單元對象處理，一個梁一扇門一個窗一個天花板等等，最小單元處理。GIS也是講過程的。 任何對象從各個維度表現(xiàn)這個對象。BIM我前一段參加了一些論壇，包括GIO組織的論壇。我個人總得感覺GIS+BIM極其重要極其有前景，但到底怎么做?還是需要思考的問題，我們直接用BIM算;直接用BIM最好解決我們地理時空分析。但是恐怕你存在著困難。我簡單列了幾條，第一個高門檻需要很多錢，技術(shù)門檻也很高。第二個數(shù)據(jù)標準也不同，BIM咱們國內(nèi)廣聯(lián)達有，國外也都有BIM應(yīng)用，各廠商之間的數(shù)據(jù)標準也不一樣。上一次有一個廠商說最典型有一個廠商不同版本之間還不相兼容。

　　第三個困難BIM軟件針對建筑項目本體，跟我們GIS考慮的室外的東西多少有點差異。缺乏與建筑本體所處環(huán)境的交互。如果我們現(xiàn)在新建的建筑我們一開始用BIM做設(shè)計建造等等沒有問題，你有BIM數(shù)據(jù)，對于我們現(xiàn)在已經(jīng)有的建筑物體怎么辦?20年前30年前那時候建筑物當時沒有BIM，你怎么用BIM處理問題?沒有辦法。

　　針對這些情況，我們提出這個想法我們需要設(shè)計一套建筑物的數(shù)據(jù)模型。我們要結(jié)合BIM的理念和現(xiàn)有GIS的方法，來設(shè)計建筑物的數(shù)據(jù)模型，就可以把GIS空間各種分析方法和BIM優(yōu)勢結(jié)合起來，提供出各種各樣的應(yīng)用。首先，我們設(shè)計這個數(shù)據(jù)模型來說先從概念模型上講一下：我們認為建筑物由建筑構(gòu)件和建筑空間組成的，建筑構(gòu)件和建筑構(gòu)件之間和建筑空間與建筑空間、建筑構(gòu)件與建筑空間之間存在各類的建筑關(guān)系。建筑構(gòu)件和建筑構(gòu)件物理化、幾何、化學(xué)、生物、社會多維度描述這個建筑構(gòu)件和建筑空間，我們需要這樣來做。

　　我們認為，任何一個建筑物可以分成四個子系統(tǒng)：第一個建筑構(gòu)件;各個梁、門、窗、天花板等等。第二個建筑空間;建筑空間由不同建筑構(gòu)件圍成的空間，我們多功能廳就是一個建筑空間。建筑物里面有很多管網(wǎng)設(shè)施，給水、排水等等。現(xiàn)在我們把傳感器布置在室內(nèi)傳感器作為一個單獨的系統(tǒng)來做數(shù)據(jù)建模。這四個都是建筑對象。

　　每一個建筑對象它都存在復(fù)雜語義關(guān)系和約束。比如說，在設(shè)施空間里面有轉(zhuǎn)化設(shè)備，轉(zhuǎn)化設(shè)備通常安裝在設(shè)施空間里面的。配水閉管要裝閥門等，這種在數(shù)據(jù)模型要建立起來。每一個實體我們都要從定位、幾何、屬性、過程各個方面進行描述。

　　設(shè)想一下，我們建立這樣一個數(shù)據(jù)模型，根據(jù)這個數(shù)據(jù)模型我們建立一個數(shù)據(jù)庫，實際上這個數(shù)據(jù)庫可以支持我們LoD0到LOD4，建筑構(gòu)件+建筑空間+建筑設(shè)施，你這樣一個數(shù)據(jù)庫可以支撐任何一個LoD層面上的應(yīng)用的。

　　剛才介紹是一整套概念上的設(shè)想，我們說我們設(shè)計開放建筑物數(shù)據(jù)模型，這是一個技術(shù)問題了，大家都很了解。每一個建筑我們分成四類建筑對象，每一個建筑對象有語義描述有各類約束，同時有定位、幾何、屬性等方方面面，把模型里面把各種各樣的關(guān)系設(shè)定好定義好。

　　然后，整個的數(shù)據(jù)模型包括建筑空間子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)按照構(gòu)件設(shè)計。傳感器子系統(tǒng)，這里面跟前面兩個不太一樣，傳感器本身對傳感器本身對象描述需要有一套的維度描述它，傳感器所處的環(huán)境要描述它，傳感器探測各種環(huán)境參數(shù)的。無論是氣壓還是濕度，不管是任何一個傳感器，總是探測某種物理或者化學(xué)系統(tǒng)的。探測的空間以及探測的參數(shù)在我們數(shù)據(jù)模型同樣要體現(xiàn)。

　　這是管網(wǎng)設(shè)施子系統(tǒng)，這個大家很熟悉了。

　　就是說，我們剛才基于我所介紹的東西設(shè)計一套完整的數(shù)據(jù)模型：關(guān)于建筑物的數(shù)據(jù)模型。這個數(shù)據(jù)模型建設(shè)好以后相當于你根據(jù)數(shù)據(jù)模型設(shè)計你的數(shù)據(jù)庫了。數(shù)據(jù)庫設(shè)計好以后，你面臨我怎么把數(shù)據(jù)庫建起來，你建筑物每一個構(gòu)件數(shù)據(jù)怎么生產(chǎn)的?關(guān)于建筑物的三維模型它的建模的方法大家非常熟悉，傳統(tǒng)上兩大類：一類用我們CND來做，還有攝影測量方法來做，傳統(tǒng)上傾斜攝影的方法，現(xiàn)在很流行無人機，還有我們室內(nèi)掃描的辦法來做。傳統(tǒng)航空攝影的辦法我感覺它應(yīng)該做不了室內(nèi)，還是做一個表皮。我理解激光掃描：它應(yīng)該可以做出每個每個構(gòu)件，構(gòu)件幾何位置應(yīng)該做出來。后面很多語義的東西，物理需要后期來做。

　　我們辦法是什么?我們的辦法：以建筑施工圖數(shù)據(jù)是建筑施工的依據(jù)圖紙，本身包含建筑物室內(nèi)外三維建模所必須的語義、定位、幾何信息，因此利用建筑施工圖做我們數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)生產(chǎn)是一個辦法。建筑施工圖不能完全靠手工去做、手工做不了的、工作量太大了，我們基于知識與規(guī)則的復(fù)雜建筑信息解析與重構(gòu)的方法。我把建筑施工圖CAD的數(shù)據(jù)送到我們系統(tǒng)軟件里面去，我們系統(tǒng)軟件自動提取出各種各樣的建筑構(gòu)件。根據(jù)建筑構(gòu)件可以重新構(gòu)造進行空間提取，重新構(gòu)造各種的關(guān)系建立起來;然后，成果可以導(dǎo)出來，換句話說就是我們找到了自動化數(shù)據(jù)生產(chǎn)方法，根據(jù)建筑施工圖生產(chǎn)出，符合我們那一套基于構(gòu)件和建筑空間一整套的數(shù)據(jù)庫生產(chǎn)和方法，這個是我們所做的第二方面辦法，我們自動生成這個數(shù)據(jù)。

　　這個數(shù)據(jù)可以導(dǎo)車我們GIS的各種數(shù)據(jù)，也可以導(dǎo)成BIM的FC的數(shù)據(jù)。這樣支撐各種的應(yīng)用，這是一個音樂廳，是比較復(fù)雜一點的建筑物了;這是相對簡單一點的住宅樓的建筑物。結(jié)果可以導(dǎo)出來：最后實際上，你這套建筑物數(shù)據(jù)庫建好以后可以支撐你做各種各樣的應(yīng)用，室內(nèi)氣流運動模擬、日照分析、結(jié)構(gòu)分析、應(yīng)用場景比如說消防的應(yīng)用、建筑質(zhì)量評估可以用、室內(nèi)定位導(dǎo)航可以做，你有整個建筑物空間的數(shù)據(jù)了，所以都可以去用，后面具體分析事例我不講了，謝謝大家。