隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，我國(guó)的數(shù)字城市的發(fā)展日漸成熟，尤其是近年來(lái)全國(guó)各地掀起了一陣又一陣智慧城市建設(shè)的浪潮。
以三維GIS技術(shù)結(jié)合BIM模型為載體構(gòu)建的三維可視化平臺(tái)在建設(shè)智慧城市中起到了決策性的作用，它幫助工程師和管理者在建設(shè)智慧城市過(guò)程提供直觀的分析和決策作用。以三維GIS技術(shù)結(jié)合BIM模型的結(jié)合使用在城市總體規(guī)劃、區(qū)域規(guī)劃、區(qū)域資源、智慧管理、在城市規(guī)劃、綜合應(yīng)急、軍事仿真、虛擬旅游、智能交通、海洋資源管理、石油設(shè)施管理、無(wú)線通信基站選址、環(huán)保監(jiān)測(cè)、地下管線等領(lǐng)域備受青睞。
智慧城市可視化分析決策平臺(tái)，是面向管理部門和建設(shè)部門推出的大數(shù)據(jù)可視化決策平臺(tái)，支持整合城市現(xiàn)有信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源，使用人機(jī)交互方式實(shí)現(xiàn)城市資源的可視化管理，三維空間視頻監(jiān)控管理，運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)分析駕駛艙，可視化應(yīng)急指揮調(diào)度等功能。
近些年，地圖應(yīng)用爆炸性的蔓延于網(wǎng)站，如谷歌地圖和Bing地圖，這些網(wǎng)站使公眾獲取了大量的地理數(shù)據(jù)。他們中的一部分，像谷歌地圖和OpenLayers，公布了API使得用戶能夠創(chuàng)建自定義的應(yīng)用。這些工具包一般提供街道地圖，天線、衛(wèi)星圖像、地理編碼、搜索和路由的功能。其他出版網(wǎng)絡(luò)上的地理信息的應(yīng)用包括Cadcorp的GeognoSIS，ESRI的ArcIMS服務(wù)器，谷歌地球，谷歌融合表和開源的替代品MapServer，Mapnik和GeoServer。
GIS屬于信息系統(tǒng)的一類，不同在于它能運(yùn)作和處理地理參照數(shù)據(jù)。地理參照數(shù)據(jù)描述地球表面（包括大氣層和較淺的地表下空間）空間要素的位置和屬性，在GIS中的兩種地理數(shù)據(jù)成分：空間數(shù)據(jù)，與空間要素幾何特性有關(guān)；屬性數(shù)據(jù)，提供空間要素的信息。
GIS概念（來(lái)自維基百科的解釋）
地理信息系統(tǒng)（英語(yǔ)：GeographicInformationSystem，縮寫：GIS）是一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)，已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在不同的領(lǐng)域，是用于輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以分為以下五部分：
人員，是GIS中最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義GIS中被執(zhí)行的各種任務(wù)，開發(fā)處理程序。熟練的操作人員通?？梢钥朔礼IS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無(wú)法彌補(bǔ)操作人員對(duì)GIS的一無(wú)所知所帶來(lái)的負(fù)作用。
數(shù)據(jù)，精確可用的數(shù)據(jù)可以影響到查詢和分析的結(jié)果。
硬件，硬件的性能影響到處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。
軟件，不僅包含GIS軟件，還包括各種資料庫(kù)，繪圖、統(tǒng)計(jì)、影像處理及其它程序。
過(guò)程，GIS要求明確定義，一致的方法來(lái)生成正確的可驗(yàn)證的結(jié)果。
許多學(xué)科受益于地理信息系統(tǒng)技術(shù)?；钴S的地理信息系統(tǒng)市場(chǎng)導(dǎo)致了GIS組件的硬件和軟件的低成本和持續(xù)改進(jìn)。這些發(fā)展反過(guò)來(lái)導(dǎo)致這項(xiàng)技術(shù)在科學(xué)、政府、企業(yè)和產(chǎn)業(yè)等方面更廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用包括房地產(chǎn)、公共衛(wèi)生、犯罪地圖、國(guó)防、可持續(xù)發(fā)展、自然資源、景觀建筑、考古學(xué)、社區(qū)規(guī)劃、運(yùn)輸和物流。地理信息系統(tǒng)也分化出定位服務(wù)（LBS）。LBS使用GPS通過(guò)所在地與固定基站的關(guān)系用移動(dòng)設(shè)備顯示其位置（最近的餐廳，加油站，消防栓），移動(dòng)設(shè)備（朋友，孩子，一輛警車）或回傳他們的位置到一個(gè)中央服務(wù)器顯示或作其他處理。隨著GPS功能與日益強(qiáng)大的移動(dòng)電子（手機(jī)、pda、筆記本電腦）整合，這些服務(wù)繼續(xù)發(fā)展。
BIM概念（來(lái)自維基百科的解釋）
建筑信息模型是建筑學(xué)、工程學(xué)及土木工程的新工具。建筑信息模型（BuildingInformationModeling，簡(jiǎn)稱BIM），被定義成由完全和充足信息構(gòu)成以支持生命周期管理，并可由計(jì)算機(jī)應(yīng)用程序直接解釋的建筑或建筑工程信息模型。簡(jiǎn)言之，即數(shù)字技術(shù)支撐的對(duì)建筑環(huán)境的生命周期管理。當(dāng)初這個(gè)概念是由JerryLaiserin把Autodesk、賓特利系統(tǒng)軟件公司、Graphisoft所提供的技術(shù)向公眾推廣，它是建筑過(guò)程的數(shù)字展示方式來(lái)協(xié)助數(shù)字信息交流及合作。
依據(jù)創(chuàng)造此一概念的Autodesk所賦予的定義，建筑信息模型是指建筑物在設(shè)計(jì)和建造過(guò)程中，創(chuàng)建和使用的"可計(jì)算數(shù)字信息"。而這些數(shù)字信息能夠被程序系統(tǒng)自動(dòng)管理，使得經(jīng)過(guò)這些數(shù)字信息所計(jì)算出來(lái)的各種文件，自動(dòng)地具有彼此吻合、一致的特性。
如果用簡(jiǎn)單的解釋，可以將建筑信息模型視為參數(shù)化的建筑3D幾何模型，此外這個(gè)模型中，所有建筑構(gòu)件所包含的信息，除了幾何外，同時(shí)具有建筑或工程的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)提供程序系統(tǒng)充分的計(jì)算依據(jù)，使這些程序能根據(jù)構(gòu)件的數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算出查詢者所需要的準(zhǔn)確信息。此處所指的信息可能具有很多種表達(dá)型式，諸如建筑的平面圖、立面、剖面、詳圖、三維立體視圖、透視圖、材料表或是計(jì)算每個(gè)房間自然采光的照明效果、所需要的空調(diào)通風(fēng)量、冬、夏季需要的空調(diào)電力消耗等等。
建筑信息模型目前正被愈來(lái)愈多的專家應(yīng)用在各式各樣的建筑上，從簡(jiǎn)單的倉(cāng)庫(kù)到形式最為復(fù)雜的新建筑。建筑信息模型提供虛擬建筑模型，供設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)(如建筑師、測(cè)量師、土木工程師、結(jié)構(gòu)工程師、機(jī)電工程師)傳遞到承建的營(yíng)造方到業(yè)主，可以在各個(gè)階段添加各自專業(yè)的信息、更新、追蹤變更和維護(hù)此共同、單一的模型。結(jié)果是期望能很大程度地減少當(dāng)工程在參與方之間提供與接收信息時(shí)，所發(fā)生的信息遺漏與溝通落差，而其提交的信息內(nèi)容遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)行工程實(shí)務(wù)上的量。
BIM與三維GIS之間的聯(lián)系
BIM連接了建筑生命期不同階段的數(shù)據(jù)、過(guò)程和資源，從設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)維都是圍繞BIM的單體精細(xì)化模型來(lái)進(jìn)行的，注重于微觀領(lǐng)域中建筑內(nèi)部的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；而GIS則一直致力于宏觀地理環(huán)境的研究，同時(shí)具備處理和分析宏觀地理環(huán)境中地理數(shù)據(jù)的能力。
對(duì)于BIM來(lái)說(shuō)，三維GIS可基于周邊宏觀的地理信息，提供各種空間查詢及空間分析等三維GIS功能，為BIM提供決策支持；而對(duì)于三維GIS來(lái)說(shuō)，BIM模型則是一個(gè)重要的數(shù)據(jù)來(lái)源，能夠讓GIS從宏觀走向微觀，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑構(gòu)件的精細(xì)化管理；也使得GIS成功從室外走向室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)外一體化的管理。
結(jié)合BIM模型特點(diǎn)，GIS為BIM數(shù)據(jù)提供了多種實(shí)用的GIS查詢與分析功能，同時(shí)發(fā)揮GIS的位置服務(wù)和空間分析特長(zhǎng)，提供了BIM專用的動(dòng)態(tài)模擬功能。兩種技術(shù)融合可以應(yīng)用很多領(lǐng)域，包括城市和景觀規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、旅游和休閑活動(dòng)、3D地籍圖、環(huán)境模擬、熱能傳導(dǎo)模擬、移動(dòng)電信、室內(nèi)導(dǎo)航等。
數(shù)據(jù)可視化概念
數(shù)據(jù)可視化主要旨在借助于圖形化手段，清晰有效地傳達(dá)與溝通信息。但是，這并不就意味著，數(shù)據(jù)可視化就一定因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)其功能用途而令人感到枯燥乏味，或者是為了看上去絢麗多彩而顯得極端復(fù)雜。為了有效地傳達(dá)思想概念，美學(xué)形式與功能需要齊頭并進(jìn)，通過(guò)直觀地傳達(dá)關(guān)鍵的方面與特征，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)于相當(dāng)稀疏而又復(fù)雜的數(shù)據(jù)集的深入洞察。然而，設(shè)計(jì)人員往往并不能很好地把握設(shè)計(jì)與功能之間的平衡，從而創(chuàng)造出華而不實(shí)的數(shù)據(jù)可視化形式，無(wú)法達(dá)到其主要目的，也就是傳達(dá)與溝通信息。
數(shù)據(jù)可視化與信息圖形、信息可視化、科學(xué)可視化以及統(tǒng)計(jì)圖形密切相關(guān)。當(dāng)前，在研究、教學(xué)和開發(fā)領(lǐng)域，數(shù)據(jù)可視化乃是一個(gè)極為活躍而又關(guān)鍵的方面?！皵?shù)據(jù)可視化”這條術(shù)語(yǔ)實(shí)現(xiàn)了成熟的科學(xué)可視化領(lǐng)域與較年輕的信息可視化領(lǐng)域的統(tǒng)一。
關(guān)于數(shù)據(jù)可視化的適用范圍，目前存在著不同的劃分方法。一個(gè)常見(jiàn)的關(guān)注焦點(diǎn)就是信息的呈現(xiàn)。例如，邁克爾·弗蘭德利（2008）提出了數(shù)據(jù)可視化的兩個(gè)主要的組成部分：統(tǒng)計(jì)圖形和主題圖。另外，《DataVisualization:ModernApproaches》（意為“數(shù)據(jù)可視化：現(xiàn)代方法”，2007）一文則概括闡述了數(shù)據(jù)可視化的下列主題：
思維導(dǎo)圖
新聞的顯示
數(shù)據(jù)的顯示
連接的顯示
網(wǎng)站的顯示
文章與資源
工具與服務(wù)
所有這些主題全都與圖形設(shè)計(jì)和信息表達(dá)密切相關(guān)。
另一方面，F(xiàn)ritsH.Post（2002）則從計(jì)算機(jī)科學(xué)的視角，將這一領(lǐng)域劃分為如下多個(gè)子領(lǐng)域：
可視化算法與技術(shù)方法
立體可視化
信息可視化
多分辨率方法
建模技術(shù)方法
交互技術(shù)方法與體系架構(gòu)
數(shù)據(jù)可視化的成功應(yīng)歸于其背后基本思想的完備性：依據(jù)數(shù)據(jù)及其內(nèi)在模式和關(guān)系，利用計(jì)算機(jī)生成的圖像來(lái)獲得深入認(rèn)識(shí)和知識(shí)。其第二個(gè)前提就是利用人類感覺(jué)系統(tǒng)的廣闊帶寬來(lái)操縱和解釋錯(cuò)綜復(fù)雜的過(guò)程、涉及不同學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)據(jù)集以及來(lái)源多樣的大型抽象數(shù)據(jù)集合的模擬。這些思想和概念極其重要，對(duì)于計(jì)算科學(xué)與工程方法學(xué)以及管理活動(dòng)都有著精深而又廣泛的影響?！禗ataVisualization:TheStateoftheArt》（意為“數(shù)據(jù)可視化：尖端技術(shù)水平”）一書當(dāng)中重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了各種應(yīng)用領(lǐng)域與它們各自所特有的問(wèn)題求解可視化技術(shù)方法之間的相互作用。
應(yīng)用背景
數(shù)據(jù)可視化技術(shù)誕生于二十世紀(jì)八十年代，其定義可以被概括為：運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，以圖表、地圖、標(biāo)簽云、動(dòng)畫或任何使內(nèi)容更容易理解的圖形方式來(lái)呈現(xiàn)數(shù)據(jù)，使通過(guò)數(shù)據(jù)表達(dá)的內(nèi)容更容易被理解。據(jù)研究表明，人類獲得的關(guān)于外在世界的信息80%以上是通過(guò)視覺(jué)通道獲得的，因此對(duì)大量、復(fù)雜和多維的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行可視化呈現(xiàn)具有重要的意義。它與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)字地圖、經(jīng)濟(jì)趨勢(shì)，甚至與人類基因組計(jì)劃等誘人的前沿學(xué)科領(lǐng)域都有著密切的聯(lián)系。如何有效處理和解釋這些包含大量信息的海量數(shù)據(jù)將是人類面臨的巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)，這也是數(shù)據(jù)可視化技術(shù)所呈現(xiàn)給人類的誘人的應(yīng)用前景。
在互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)普及的今天，不少地理資訊系統(tǒng)都提供編程界面，讓用戶通過(guò)這些界面及其系統(tǒng)建立各自的地理資訊信息頁(yè)面。這些編程界面，有利用VBA或JavaScript的。讓用戶很容易就可以獲取衛(wèi)星圖片或地圖的連結(jié)頁(yè)面，甚至加上行車路線或道理位置等信息。由于查詢建筑信息模型能提供各類適切的信息，協(xié)助決策者做出準(zhǔn)確的判斷，同時(shí)相比于傳統(tǒng)繪圖方式，在設(shè)計(jì)初期能大量地減少設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)成員所產(chǎn)生的各類錯(cuò)誤，以至于后續(xù)承造廠商所犯的錯(cuò)誤。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能用沖突檢測(cè)的功能，用圖形表達(dá)的方式知會(huì)查詢的人員關(guān)于各類的構(gòu)件在空間中彼此沖突或干涉情形的詳細(xì)信息。由于計(jì)算機(jī)和軟件具有更強(qiáng)大的建筑信息處理能力，相比目前的設(shè)計(jì)和施工建造的流程，這樣的方法在一些已知的應(yīng)用中，已經(jīng)給工程項(xiàng)目帶來(lái)正面的影響和助益。
對(duì)工程的各個(gè)參與方來(lái)說(shuō)，減少錯(cuò)誤對(duì)降低成本都有很重要的影響。而因此減少建造所需要的時(shí)間，同時(shí)也有助于降低工程的成本。隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的提出和逐步實(shí)施，為準(zhǔn)確、快速獲取多方面信息提供了基礎(chǔ)。通過(guò)城市中連接在一起的各處應(yīng)急信息采集點(diǎn)，包括安防系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、氣象系統(tǒng)和公安系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備，實(shí)時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)控信息傳輸給城市各應(yīng)急部門，便于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)情況、為綜合研判、協(xié)同處理提供輔助支持。
三維可視化平臺(tái)應(yīng)用領(lǐng)域
在城市建設(shè)中，智慧城市一直是地理信息行業(yè)發(fā)展中的熱點(diǎn)，其建設(shè)過(guò)程中很多路橋建設(shè)和管道遷移，既要地理信息應(yīng)用也要模型創(chuàng)建，這就需要BIM與GIS二者共同作用。GIS與BIM集成技術(shù)基于三維地理信息系統(tǒng)，整合多種數(shù)據(jù)類型將城市建筑、基礎(chǔ)設(shè)施、道路建設(shè)、機(jī)動(dòng)目標(biāo)等信息通過(guò)三維可視化平臺(tái)進(jìn)行全方位呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)“數(shù)字化”城市，在數(shù)字化基礎(chǔ)上引入智慧城市模型，方便我們直觀的解城市信息，對(duì)城市規(guī)劃、城市交通分析、城市微環(huán)境分析、市政管網(wǎng)管理、住宅小區(qū)規(guī)劃、數(shù)字防災(zāi)、既有建筑改造等諸多領(lǐng)域有所應(yīng)用，與各自單獨(dú)應(yīng)用相比，在建模質(zhì)量、分析精度、決策效率、成本控制水平等方面都有明顯提高。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與BIM、GIS技術(shù)融合到一起不僅可實(shí)現(xiàn)智慧園區(qū)、智慧校園、智慧城市、的建設(shè)，還將擴(kuò)展到道路、鐵路、隧道等平臺(tái)的建設(shè)。BIM與GIS的集成應(yīng)用，還可增強(qiáng)大規(guī)模公共設(shè)施的管理能力，以及解決大型公共建筑、市政及基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)維管理。
三維可視化平臺(tái)系統(tǒng)的主要功能模塊可分為：數(shù)據(jù)載入，瀏覽定位，統(tǒng)計(jì)查詢，專題分析，管線編輯，工程檔案，輔助規(guī)劃，空洞探測(cè)，系統(tǒng)維護(hù)，實(shí)時(shí)控制，場(chǎng)景控制，空間測(cè)量，快照輸出。
未來(lái)發(fā)展
智慧城市治污虛擬仿真平臺(tái)是由UNISOL自主研發(fā)的針對(duì)各種環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)處置管理平臺(tái)，整合虛擬仿真、BIM模型、GIS數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能多項(xiàng)復(fù)雜技術(shù)，旨在提高污水處理與固體廢物預(yù)防方面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)能力和預(yù)防處理能力。同時(shí)，平臺(tái)兼顧全局視角和城市三維視角，可立體地、直觀地詮釋智慧城市運(yùn)維中原本晦澀難懂的數(shù)字信息，為政務(wù)多部門協(xié)同工作創(chuàng)造了一款便捷且有效的工具平臺(tái)。
建筑信息模型目前正被愈來(lái)愈多的專家，應(yīng)用在各式各樣的建筑上。從簡(jiǎn)單的倉(cāng)庫(kù)到形式最為復(fù)雜的新建筑。這種設(shè)計(jì)方法正在發(fā)展中。建筑信息模型提供虛擬建筑模型，供設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)(如建筑師、測(cè)量師、土木工程師、結(jié)構(gòu)工程師、機(jī)電工程師)傳遞到承建的營(yíng)造方到業(yè)主，可以在各個(gè)階段添加各自專業(yè)的信息、更新、追蹤變更和維護(hù)此共同、單一的模型。結(jié)果是期望能很大程度地減少當(dāng)工程在參與方之間提供與接收信息時(shí)，所發(fā)生的信息遺漏與溝通落差。而其提交的信息內(nèi)容遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)行工程實(shí)務(wù)上的量。
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