楼房户型模型 BIM和GIS技术的数据共享与交互集成

楼房户型模型 BIM和GIS技术的数据共享与交互集成

BIM从提出至今，已经从概念普及进入到应用发展阶段，其最早应用在建筑行业，不同国家、政府和企业结合各自的文化和管理机制开展实验研究和应用实践。房地产行业作为重要的民生产业，与银行、公积金、税收、物业等多个行业具有密切的关系，与百姓生活和经济利益息息相关。

GIS数据是空间信息的基础，然而GIS一直致力于相关地理环境分析，通过三维建模技术来展示建筑物的外观，而建筑物内部信息无法进一步获得，使得三维GIS仅停留在查看建筑物的空间信息。BIM建立的三维模型虽然有着丰富的建筑信息，但是BIM着重于管理单体建筑，对于解决大范围建筑群体空间信息管理却存在不足。从GIS和BIM各自特点来看，GIS注重外部宏观环境，BIM注重内部微观信息，因此将BIM和GIS进行融合，既可以发挥各自优势，又可以拓展新的应用领域。该项研究通过探讨BIM和GIS技术的数据共享与交互集成，充分发挥2种技术优势，以解决房屋出售三维建模问题，极大地降低建筑内部空间信息的获取成本，实现协同管理。

1系统设计

基于3DGIS+BIM的房屋出售信息管理系统主要从用户角度出发，针对现有购房过程中存在的一些问题提出了更好的解决方案。用户在对房屋的总体框架不太了解的情况下需要到现场去对房屋进行参观考察，以往提供给用户做决策的主导因素是房屋的平面图以及相应的图像，通过GIS将BIM的房屋结构以及各种属性信息以良好的三维可视化效果展示给用户，可以给用户提供更好的购房体验和决策支持。其次，购房者在去参观房屋的时候，房屋的采光会作为重要的购房因素，但是用户往往会被销售人员带到采光较好的同款房屋，用户很难了解自己实际购买房屋的采光条件如何，因此该系统通过调节光源，使购房者对房屋采光获得直观的体验。

1.1开发环境配置

基于GIS+BIM的房屋出售管理系统运用BIM( )技术，房屋模型基于Revit平台构建，以 2010作为开发工具，以臻图信息提供的 for WebG功能开发包作为平台进行各种地理信息系统功能的开发，以C#作为开发语言，前台页面使用Html生成静态标签，生成动态样式及响应函数楼房户型模型，CSS对页面进行样式调整,SQL 作为后台数据库，设计并开发出基于B/S的服务系统，实现某小区房屋信息管理以及房屋三维浏览。

1.2数据层设计

数据部分是小区楼房三维模型系统的核心，数据包括属性数据和地理空间数据。具体而言，楼房数据包括三维模型空间数据和对应的模型各种属性数据等。在三维模型绘制过程中，将建筑物的详细信息导入到建筑物中。依据系统需求和系统设计的具体情况，可将数据层分为空间数据层和属性数据层。空间数据层存储的是地理对象的空间位置信息，将空间数据进行分层有利于地理空间信息表达，层次关系明显;属性数据层存储地理对象的属性信息，包括实体尺寸、种类、材质和结构用途等，主要以数据表的形式存储于的文件型数据集中。对于模型本身自带的属性数据之外，根据用户需求可以自己创建字段，根据实际情况添加属性信息，以达到系统的数据流通完整性。

将小区楼房三维模型具体划分为三维外部框架和室内三维2个部分，三维外部框架主要是用户尚未“穿墙而入”的情况下所看到的外部模型，主要包括墙体、地面和屋顶等信息;内部陈设主要是指用户进入室内后所能看到的实物信息，如内部墙体、天花板、门和家具等。将楼房外部三维、样板房室内三维和样板房室内陈设作为实体，其中，室内陈设物的属性信息需要着重进行手动补充。

1.3系统总体结构设计

基于GIS+BIM的房屋出售管理系统以C#为开发语言，使用SQL 2008 R2数据库作为数据交互中间层软件，利用Revit软件进行小区楼房建模，再结合设计并开发的B/S系统，实现在网页端进行三维模型浏览查询，可以对模型的属性信息和空间位置信息进行查询。将BIM模型化的特点与GIS相结合，借助GIS平台强大的空间分析和查询能力，加强BIM模型的空间信息深度，从而提供更好的信息化应用。根据系统需求分析，系统分为5个层次，图1为该系统的技术框架图。

1.4系统主要功能设计

总体功能模块是基于需求分析对系统的整体设计分类进行整理，使用的是从上而下的分析手段，不需要对每个小模块的具体细节进行分析，从系统的使用特点进行归类，从而得出系统的总体功能模块图。该项研究使用层次图对系统的总体功能模块进行分类，通过模块与模块之间的关系，展示系统的整体使用流程。系统总体功能模块如图2所示。

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综上所述，系统所需实现的功能应包括:

(1)楼房三维场景模块

该模块主要实现对三维场景的操作功能，用户可以对三维场景进行放大、缩小等基本操作以及对三维模型进行测量，在漫游的过程中可以对室内墙体的属性通过点击的方式进行查询，并且可以在小区整体三维场景中进行通视分析、光照分析以及周边设施查询等空间分析，此外通过设置条件查询，实现快速查询空房。将房屋建筑物的楼层平面图导入系统，实现二三维一体化。

(2)模型管理

该模块主要为管理员设定，系统将开盘楼房展示出来，管理员可以对预存的模型进行添加，也可以对位置发生变化的模型进行移动，对已经不存在的模型进行删除。

(3)住户信息管理

主要通过管理员对小区内的所有住户信息的查询、添加、修改、删除以及打印住户名单等功能。

(4)房源信息管理

该模块为游客提供快速浏览，按照条件查询房屋出售信息功能，并为小区住户提供可以发布二手房屋信息的功能，发布的房源信息需要由管理员审核通过才能展现给游客。

(5)公告信息管理

该模块由管理员对小区公告信息统一进行发布、删除、修改等管理操作，游客和小区住户只能进行公告浏览和详情查看。

2系统关键功能实现

基于GIS+BIM的房屋出售管理系统以 2010和产品作为开发平台，运用C#、Web前端语言作为开发语言，SQL 作为后台数据库用以系统实现。参照已获得的小区楼房建筑施工图进行建模，运用平台实现三维操作功能。

2.1建立三维模型

(1)建模准备

绘制标高与轴网，并为其标号，是建模的第一步。标高根据房屋的楼层层数和层高绘制，整个小区分为普通楼房和别墅2种建筑，普通楼房又分为两室一厅和三室一厅2种户型，别墅分为A、B 2种户型。轴网根据每层楼的布局设置来绘制，如拐点、墙边缘等。对建筑施工图进行整理，将各个房屋平面图导入到新建的图纸中，并与小区整体的园林景观进行配准。由于导入到Revit软件中的CAD数据会影响Revit软件三维模型更新展示效率，需要将冗余数据进行删除楼房户型模型 BIM和GIS技术的数据共享与交互集成，只保留对后期建模有用的数据。

(2)建立模型

根据上述建模准备，在项目中载入CAD图，建立好标高和轴网并在此基础上构建房屋模型，根据图纸以及系统族进行设置，建立符合系统需要模型的族和构件并载入项目中。整个小区内部房屋分为普通楼房和别墅2大类型，普通楼房又细分为两室一厅和三室一厅2种户型，别墅分为A、B 2种户型，建立独立模型。将4种户型全部建好之后，新建一个项目加入CAD全局图楼房户型模型 BIM和GIS技术的数据共享与交互集成，按照CAD地图，将4个模型分别链接到相应位置，最后形成小区楼房的全局图，如图3所示;同时也为游客提供了2种户型的样板房，如图4、图5所示;小区周边建立了一些商家的便民服务、医院、学校以及商场等简易的三维模型，这些模型导入到中进行贴图，以便查看。

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2.2模型导出

在小区整体景观平面图中拾取楼房房角的经纬度坐标，作为Revit项目基点的坐标即插入点的坐标，利用提供的Revit数据导出插件和模型。使用插件一键式导出模型的空间数据和属性信息。其中，如果导出的网络数据集Revit中存在管线、风管等，勾选后可以导出相应的三维点、线数据集，由三维点、线构成三维网络数据集。拓扑闭合是指模型导出之后，移除重复点，构建闭合模型。模型精细度以轻量化方式导出，勾选后导出可能会较慢。LOD的数据获取基于二维屏幕空间与三维场景空间的映射关系表实现，导出LOD是默认导出三层LOD模型数据集，勾选后导出可能会较慢。数据导出不支持凹凸纹理、浮雕纹理效果。

2.3场景缓存

生成缓存是对模型进行实例化处理和LOD分层处理之后再根据数据的投影坐标范围将其进行八叉树剖分。对于小区三维场景，由于三维模型精细化程度较高，并且由于电脑性能使其自身性能受到局限，场景缓存生成十分缓慢。因此，在工作空间中选择将整个数据源批量生成缓存，用户可以选择生成的缓存模型类型，由于后期的S3M缓存文件类型浏览效果较好，所示这里选择S3M数据类型，在场景生成缓存文件之后，系统会为用户创建一个工作空间和各个模型数据集所缓存的文件，该文件中包含着生成的S3M文件，同时模型的颜色、贴图处理也都会随之保存，本系统中也使用到了模型的贴图。最后再将数据量较大的数据模型的数据集单独导出生成缓存，将所有缓存文件保存在同一目录下，在打开上面的缓存文件工作空间时，会自动加载新加入的缓存文件。这一技术为用户节省了时间，同时提高了三维模型在浏览器中的可视化效果。

2.4系统功能实现

(1)系统功能的操作与输出都尽可能的在主页面中进行，用户易于操作。系统分为3个用户，不同用户登陆进去显示的界面不同楼房户型模型，以管理员浏览界面为主界面。主界面的设计结构为:左侧区域为功能栏，右侧区域为天气情况，中间部分为一些相关房产新闻。功能栏中的每一个功能都可以进行操作，系统的主界面如图6所示。

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(2)点击主页面导航栏中的“房屋信息”选项中的“二维条件查询”，会展示出整个小区房屋的CAD图，通过条件查找，符合条件的房屋会在二维图中高亮显示楼房户型模型，并显示符合条件的楼房相关详细信息。二维条件查询结果如图7所示。二维查询结果显示后，游客还可以点击进行三维毛坯房浏览并对距离、面积、高程等进行量测，如图8所示。游客也可以查看样板房并查询房中物品的属性，如图9所示。

(3)在主页面的导航栏中点击“小区三维浏览”加载小区整体三维场景，视角自动切换到场景，通过右上角的导航面板调整方位角以及场景与X轴的夹角，使场景转换至一个合适的视角下。为了用户更好地选择购房，进行通视分析查看某一位置可视域范围，进行光照分析查看房屋采光情况，通过查询周边设施查看相关属性信息。如通视分析、光照分析、采光率以及周边设施查询，以通视分析和周边设施查询为例，如图10、图11所示。

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(4)游客和住户都可以查看小区内部公告信息，如:停电、停水、快递站点等小区信息，在小区的主页面上也展示了小区的公告信息。管理员不仅可以查看公告，还可以发布修改删除公告信息。管理员发布公告信息如图12所示。

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(5)系统预设一部分模型，管理员可以对模型进行添加、移动和删除操作。选择模型，在位置处单击即可添加模型，添加结果如图13所示。

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(6)游客登录系统还可以查看小区的物业信息，系统的装修指南模块也为用户提供了家庭装修的一些注意事项。小区住户还可以发布二手房信息，管理员审核通过后以便游客进行查看。管理员身份模块中还有统计一整年的销售情况，如图13所示;此外，管理员还可对系统的整个数据进行备份和还原。

3结论

本系统基于BIM技术建立小区楼房三维模型，通过Revit数据导出插件，将BIM与GIS融合，在平台上设计并开发出房屋出售管理系统，能够实现的主要功能模块包括:楼房信息模块、三维房屋浏览模块、住户信息模块以及公告模块等。