城市信息模型（CIM）基礎(chǔ)平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“CIM平臺(tái)”），作為建設(shè)數(shù)字孿生城市的重要支撐，是管理和表達(dá)城市立體空間、建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施等三維數(shù)字模型，支撐城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)行工作的基礎(chǔ)性操作平臺(tái)，是智慧城市建設(shè)的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性信息基礎(chǔ)設(shè)施。

BIM，可理解為建筑信息模型（Building Information Modeling）或者建筑信息管理（Building Information Management），是以建筑工程項(xiàng)目的各項(xiàng)相關(guān)信息數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)建立起的三維建筑模型，具有信息完備性、信息關(guān)聯(lián)性、信息一致性、可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性、優(yōu)化性和可出圖八大特點(diǎn)，廣泛用于建筑設(shè)計(jì)和建造過(guò)程。相比3ds Max模型數(shù)據(jù)，BIM模型數(shù)據(jù)更精細(xì)、精度更高，并且有完整的語(yǔ)義及屬性信息，可以滿足CIM+應(yīng)用中精細(xì)化管理的需要。另外，BIM模型數(shù)據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)更完整，更適合做空間查詢和空間分析，是CIM平臺(tái)重要的數(shù)據(jù)來(lái)源。

超圖信息CIM平臺(tái)采用新一代BIM+GIS技術(shù)，突破了BIM主流數(shù)據(jù)的無(wú)損接入、BIM數(shù)據(jù)與三維體模型無(wú)縫對(duì)接技術(shù)、超百萬(wàn)級(jí)BIM模型實(shí)時(shí)繪制等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了BIM數(shù)據(jù)接入、處理、渲染到分析及結(jié)果的輸出，形成了完整的閉環(huán)，面向城市、園區(qū)、社區(qū)、樓宇等不同層次的場(chǎng)景空間，支撐全空間覆蓋、全周期管控、全業(yè)務(wù)協(xié)同的空間治理應(yīng)用，有效提升城市空間治理能力。

BIM數(shù)據(jù)接入

國(guó)內(nèi)外BIM軟件很多，但是文件格式各不相同，為了支持BIM數(shù)據(jù)無(wú)損接入，SuperMap GIS產(chǎn)品提供了Bentley、AUTODESK CIVIL 3D、Tekla等BIM設(shè)計(jì)軟件的數(shù)據(jù)導(dǎo)出插件，導(dǎo)入到SuperMap中。同時(shí)，支持對(duì)交換格式IFC的對(duì)接，以及國(guó)產(chǎn)BIM軟件PKPM（建研院）、廣聯(lián)達(dá)等的支持。超圖通過(guò)與BIM相關(guān)公司加深戰(zhàn)略合作，支持以數(shù)據(jù)源的方式直接打開(kāi)Revit、CATIA、CityGML等數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)了BIM與GIS數(shù)據(jù)的無(wú)縫銜接。

SuperMap GIS支持的BIM

BIM數(shù)據(jù)處理與管理

1.模型編輯

SuperMap GIS產(chǎn)品不僅可以編輯BIM對(duì)象的幾何信息和屬性信息，還可以編輯BIM對(duì)象的某個(gè)子對(duì)象，如：子對(duì)象的紋理替換、紋理的色調(diào)調(diào)整等，還支持導(dǎo)出為OSGB、S3M、GLTIF、STL、OFF、DAE等多種數(shù)據(jù)格式。

此外，為了方便用戶更便捷地編輯BIM模型位置，SuperMap GIS產(chǎn)品提供了模型數(shù)據(jù)集的批量編輯功能，可對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集圖層進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)等操作。

模型編輯

2.分組管理

SuperMap GIS產(chǎn)品支持對(duì)BIM圖層自定義分組，通過(guò)圖層開(kāi)關(guān)可快速查看一個(gè)或多個(gè)類型的模型數(shù)據(jù)。

分組管理

3.模型裁剪

SuperMap GIS產(chǎn)品支持對(duì)模型進(jìn)行裁剪，主要包括平面裁剪、Cross裁剪、BOX裁剪以及指定對(duì)象裁剪，賦能CIM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市信息模型進(jìn)行裁剪處理。

（1）平面裁剪：通過(guò)繪制平面，只顯示平面單側(cè)的場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的裁剪。

（2）Cross裁剪：即四邊形裁剪，通過(guò)繪制四邊形，裁剪掉四邊形所在范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)，可以查看模型內(nèi)部情況，支持橫向、縱向、旋轉(zhuǎn)。

Cross裁剪

（3）BOX裁剪：指通過(guò)設(shè)定的Box區(qū)域（具有一定長(zhǎng)、寬、高的長(zhǎng)方體），對(duì)指定對(duì)象模型進(jìn)行裁剪，顯示Box區(qū)域內(nèi)或者區(qū)域外的場(chǎng)景。另外，Box裁剪只是設(shè)置場(chǎng)景中的模型等數(shù)據(jù)在Box區(qū)域內(nèi)或者區(qū)域外是否顯示，并不對(duì)其進(jìn)行實(shí)際的裁剪操作。

使用Box裁剪，可以在不進(jìn)入模型內(nèi)部的情況下直接查看模型內(nèi)部的情況。例如，對(duì)鳥(niǎo)巢模型設(shè)定局部Box裁剪區(qū)域，效果如下圖所示。

BOX裁剪

（4）指定對(duì)象裁剪：SuperMap GIS產(chǎn)品支持對(duì)指定對(duì)象進(jìn)行裁剪，根據(jù)模型ID進(jìn)行裁剪過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)對(duì)精模緩存的指定對(duì)象進(jìn)行裁剪。

4.模型切分

SuperMap GIS產(chǎn)品支持對(duì)模型進(jìn)行切分，支持設(shè)置切分?jǐn)?shù)量，將選中或全部模型對(duì)象切分為多個(gè)對(duì)象。

模型切分

5.動(dòng)態(tài)模擬

SuperMap GIS產(chǎn)品支持設(shè)置BIM模型的顯示和隱藏，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬功能。在實(shí)際應(yīng)用中，可以模擬建筑物構(gòu)建過(guò)程、查看建筑生產(chǎn)情況等。 

動(dòng)態(tài)模擬

6.流形矯正

SuperMap GIS產(chǎn)品支持對(duì)拓?fù)溴e(cuò)誤的模型對(duì)象進(jìn)行校正，校正后的模型對(duì)象滿足Halfedge數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。當(dāng)模型不閉合時(shí)，可能出現(xiàn)不能截面或不能進(jìn)行布爾運(yùn)算等問(wèn)題，因此需要通過(guò)流形矯正將模型進(jìn)行規(guī)范化處理。

滿足流形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)模型

BIM數(shù)據(jù)性能優(yōu)化

1.實(shí)例化技術(shù)

實(shí)例化技術(shù)適用于重復(fù)模型較多的情況，相同的幾何模型只需繪制一次，降低了顯卡等硬件設(shè)備的壓力。

實(shí)例化示意圖

在實(shí)際的項(xiàng)目實(shí)踐中，如下圖所示，通過(guò)實(shí)例化技術(shù)，將7.4萬(wàn)對(duì)象18G的BIM緩存減少至22M，保留實(shí)例化信息，提升加載性能。

實(shí)例化示意圖

2.LOD

LOD技術(shù)即Levels of Detail的簡(jiǎn)稱，意為多細(xì)節(jié)層次。LOD技術(shù)是指根據(jù)物體模型的節(jié)點(diǎn)在顯示環(huán)境中所處的位置和重要度，決定物體渲染的資源分配，降低非重要物體的面數(shù)和細(xì)節(jié)度，從而獲得高效率的渲染運(yùn)算。

當(dāng)三維場(chǎng)景拉近看的時(shí)候，模型表現(xiàn)的非常精細(xì)；當(dāng)瀏覽整個(gè)場(chǎng)景的時(shí)候，模型只需要以較粗糙的方式顯示即可，這樣最大程度的優(yōu)化了資源的占用，提高了整個(gè)三維場(chǎng)景的性能。

3.結(jié)構(gòu)輕量化

結(jié)構(gòu)輕量化是指將模型的某些骨架進(jìn)行刪除或者簡(jiǎn)化。不同領(lǐng)域BIM數(shù)據(jù)的精細(xì)程度也不盡相同。對(duì)GIS應(yīng)用來(lái)說(shuō)，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際需求，將BIM數(shù)據(jù)導(dǎo)入到三維GIS平臺(tái)需要進(jìn)行不同程度的輕量化操作。

SuperMap產(chǎn)品中提供了多種BIM輕量化和三角網(wǎng)的操作，包括：提取外殼(外殼和內(nèi)部分離)、三角網(wǎng)簡(jiǎn)化、子對(duì)象簡(jiǎn)化(刪除)、刪除重復(fù)頂點(diǎn)、計(jì)算(刪除)法線、模型拆分、模型合并等諸多實(shí)用功能。

BIM與多元數(shù)據(jù)融合

傾斜攝影、激光點(diǎn)云等三維技術(shù)的發(fā)展降低了數(shù)據(jù)獲取門檻和采集成本，提升了數(shù)據(jù)更新頻率；BIM技術(shù)的發(fā)展為三維GIS提供了更為精細(xì)的三維模型，使得大量三維數(shù)據(jù)的獲取成為可能。伴隨著不斷積累的大規(guī)模三維數(shù)據(jù)，多源數(shù)據(jù)的融合匹配就顯得尤為重要。

隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的迅速發(fā)展，空間多源數(shù)據(jù)的產(chǎn)生為GIS數(shù)據(jù)的集成與應(yīng)用帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)海量、不同來(lái)源、不同分辨率空間數(shù)據(jù)的高效融合，對(duì)降低GIS應(yīng)用系統(tǒng)的建設(shè)成本、提高空間數(shù)據(jù)的使用效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

SuperMap 3D Designer三維地理設(shè)計(jì)引擎進(jìn)一步加強(qiáng)了對(duì)傾斜攝影模型、TIN地形、BIM等數(shù)據(jù)的構(gòu)建、運(yùn)算和處理能力，從而突破了傳統(tǒng)GIS軟件在多源三維空間數(shù)據(jù)融合和分析計(jì)算等方面的局限，幫助用戶構(gòu)建精準(zhǔn)的大規(guī)模三維場(chǎng)景，解決了GIS應(yīng)用底層數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的各種疑難問(wèn)題，有效縮短項(xiàng)目的建設(shè)周期。

多源數(shù)據(jù)在三維場(chǎng)景中進(jìn)行融合匹配，首先是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，將BIM、傾斜攝影模型、點(diǎn)云等與其他GIS數(shù)據(jù)合并到一個(gè)坐標(biāo)系。超圖提供各種三維數(shù)據(jù)的坐標(biāo)投影轉(zhuǎn)換，包括：模型、柵格、影像、點(diǎn)云、傾斜攝影模型等。

BIM數(shù)據(jù)與水面數(shù)據(jù)融合

BIM+游戲引擎

超圖三維GIS游戲引擎開(kāi)發(fā)平臺(tái)（SuperMap Scene SDKs for game engines），通過(guò)SuperMap Pro插件實(shí)現(xiàn)在游戲引擎上加載和展示GIS數(shù)據(jù)，通過(guò)工具鏈提供從數(shù)據(jù)生產(chǎn)到數(shù)據(jù)發(fā)布全流程一體化的功能。

SuperMap GIS與游戲引擎之間的關(guān)系

SuperMap Pro插件是基于SuperMap Scene SDKs for game engines 在Unity 編輯器中的插件工具，它界面友好、簡(jiǎn)單易用，支持影像、地形、傾斜攝影模型、人工模型、BIM 等多種海量 GIS空間數(shù)據(jù)的本地、在線瀏覽，圖層控制，查詢，空間分析等多種功能。

1.GIS數(shù)據(jù)可視化

在游戲引擎上增加S3M圖層，支持多源、大規(guī)模在線/離線實(shí)景三維數(shù)據(jù)的加載顯示；增加三維地球，支持本地/在線的地形、影像數(shù)據(jù)。

2.交互操作

在大規(guī)模、多源異構(gòu)三維數(shù)據(jù)可視化的基礎(chǔ)之上，平臺(tái)提供了屬性查詢、BOX裁剪以及飛行定位等能力。

GIS賦能BIM升維CIM

超圖信息CIM平臺(tái)依托新一代二三維一體化GIS平臺(tái)，有機(jī)融合SuperMap BIM+GIS能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)BIM數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯聚、處理、管理，保證數(shù)據(jù)“進(jìn)得來(lái)、管得住、出得去、用得好”，為城市多維度全生命周期管理提供從數(shù)據(jù)到功能到服務(wù)的全方位支撐能力，全面賦能城市規(guī)劃、建設(shè)、管理、運(yùn)營(yíng)、服務(wù)等一系列CIM+應(yīng)用。

基于游戲引擎BIM數(shù)據(jù)可視化