BIM与GIS数据集成：IFC与CityGML建筑几何语义信息互操作技术.pdf

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1、第6卷第4期2014年8月V01．6No．4Aug．2014BIM与GIS数据集成：IFC与CityGML建筑几何语义信息互操作技术汤圣君1朱庆2赵君峤3(1．武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，武汉430079；2．西南交通大学地球科学与环境工程学院，成都610031；3．同济大学电子与信息工程学院计算机科学与技术系，上海200092)【摘要】近年来，建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)的集成应用越来越广泛且深入，不同专业领域通过简单模型转换实现信息交互的方法由于只保留了少量的语

2、义信息从而导致了应用的分散和独立，局限性十分明显。IFC和CityGML分别为BIM和GIS领域内通用的数据模型标准，两者之间的几何和语义信息共享将为BIM和GIS的集成奠定基础。本文基于IFC和CityGML标准，提出IFC几何要素过滤方法以及IFC到CityGML的语义映射规则。为IFC与CityGML建筑模型的几何、语义信息互操作提供一种通用手段，并通过实例进行了验证。【关键词】建筑信息模型(BIM)；地理信息系统(GIS)；IFC；CityGML；集成【中图分类号]TP75；TUl7【文

3、献标识码】A【文章编号】1674—7461(2014)04-0011一071引言近年来，不同领域的空间数据标准的制订和领域间信息的共享成为了推动空间信息技术及其应用发展的重要驱动力¨J。建筑信息模型(BIM)精细程度高，包括几何、物理、规则等丰富的建筑空间和语义信息，可用来实现对工程全生命周期的数字化管理【2J，在各类建筑工程领域得到了大量应用。由于BIM模型数据量大，可视化预处理时间长，目前主要被用于对单个项目工程的设计、管理应用。三维地理信息系统(3DGIS)基于空间数据库技术，面向从微观到

4、宏观的海量三维地理空间数据的存储，管理和可视化分析应用，支持大范围的空间数据集，从而可以用于支撑对大规模工程的协同分析和共享应用‘3I。BIM和GIS的集成一方面使得已有的三维模型可得到极大重用：大量高精度的BIM模型可作为3DGIS系统中一个重要的数据来源H’5

5、；另一方面，BIM和GIS的集成可以深化多领域的协同应用，如建筑分析、城市规划、轨道交通建设等∞J。还可实现从几何到物理和功能特性的综合数字化表达，从各专业分散的信息传递到多专业协同的信息共享服务，从各阶段独立应用到设计、施工、运行与

6、维护全生命周期共享应用。BIM与GIS集成已经成为国际学术界和工业界的前沿技术。IFC(IndustryFoundationClasses)和CityGML(CityGeographyMarkupLanguage)分别作为BIM和3DGIS领域通用的数据模型标准"'8

7、，前者具有面向设计和分析应用的多种几何表达方式和丰富的建筑构造、设施几何语义信息，后者更加强调空间对象的多尺度表达，以及对象的几何、拓扑和语义的表达的一致性。并且，其定义的多个细节层次(I_oDs)的建筑物模型，为大场景可视化和空

8、间分析提供了有利的条件。两类数据模型的几何、语义信息共享成为BIM和GIS集成的基础。2IFC与CityGML数据集成研究现状由于IFC和CityGML分别使用了不同的对象几【基金项目】中国铁路总公司科技研究开发计划课题，铁路总公司信息化管理及应用技术研究——面向铁路工程建设全生命周期的BIM应用关键技术研究“BIM与3DGIS的融合技术”(2014X007一A)【作者简介】汤圣君(1991一)，男，博士。主要从事BIM与GIS集成、三维公路铁路及三维参数化建模等方面的研究。!!■圜叠豳何表达方

9、式和语义，国内外关于两者互操作的研究主要有以下两个方面：基础数据模型的融合和现有数据格式的集成。前者如BIM和GIS模型的统一表达模型。El—Mekawy等人提出了一种统一的数据模型用于整合IFC和CityGML中的语义类型⋯。Berlo使用ADE将IFC数据集成到CityGML中010]。Isikdag，U．和S．Zlatanova在一1的基础上提出了一个从BIM模型自动转换不同LODCityGML模型的框架⋯。deLaat等人描述了一种CityGML的扩展标准GeoBIM的发展状况，GeoB

10、IM可更大程度的将IFC语义信息集成到GIS框架中¨1

11、。为实现在IFC与CityGML之间标准化的映射，E1．Mekawy提出了一种双向转换的方法¨“。由于不同领域内对空间对象的表达和理解的差异，并且对象语义的标准化尚待进一步研究。目前数据模型的融合还难以实现并得到不同领域的认同，因此大部分相关工作都集中于设计两者模型数据格式之间的转换方法fl2I。Nagel设计了一个格式转换工具，以实现IFC格式模型到CityGML格式LODl模型的自动转换⋯1。IFCExplorer，BIMServer和