BIM-GIS集成的趋势和机遇

BIM-GIS集成的趋势和机遇在建筑，工程和建筑领域行业：来自时空的回顾统计学视角摘要：建筑信息模型（BIM）与地理信息的融合系统（GIS）在施工管理中是近年来一个新的，快速的发展趋势研究到工业实践。BIM在丰富的几何和语义信息方面具有优势通过建筑的生命周期，而GIS是一个广泛的领域，涵盖了基于地理位置的决定制作和地理空间建模。但是目前大多数BIM-GIS的研究集中在整合技术，但缺乏进一步的数据分析和数学的理论和方法造型。本文回顾了BIM-GIS集成在中国的应用情况和未来发展趋势建筑，工程和建筑（AEC）产业的基础上研究了96个高质量的从时空统计角度研究文章。这些应用程序的分析有助于揭示了BIM-GIS集成的发展进程。结果表明，BIM-GIS的利用在AEC行业的整合需要超越集成技术和系统理论数学建模方法的深入应用，包括时空统计建模在GIS和4D/nDBIM模拟和管理。BIM-GIS集成的机会是概述为AEC产业未来研究中的三个假设进行深入整合BIM和GIS。BIM-GIS集成假设通过实现更全面的应用AEC项目的生命周期。关键词：BIM;地理信息系统;BIM-GIS集成;AEC;时空统计;智能可持续城市1.介绍全球城市化进程加快，全球气候变化最为严重的是城市化在当今世界的关键问题[1-3]。智慧的可持续城市是一个广泛的创新城市自2010年中期开始普及，旨在提高当代和后代的生活质量在城市化和全球气候变化的条件下[4-6]。随着广泛的利用信息和通信技术（ICT）和物联网（IoT），城市服务将更加有效，城市将更具有竞争力的社会经济，环境和文化条件[7]。因此，智能可持续发展城市的特点是技术和应用广泛全面提升城市生活的可持续性，这就需要大量的，多源的数据用于技术和管理。建筑信息模型（BIM）和地理信息的整合系统/科学（GIS）是智能可持续发展城市的强大支持，因为它具有强大的功能数据整合，定量分析，技术应用和城市管理[8-10]。BIM-GIS在施工管理上的整合是近十年来新的和快速的发展趋势，从研究到工业实践。BIM在丰富的几何和语义信息方面具有优势通过建筑生命周期[11]，而GIS是一个广泛的领域，涵盖了基于地理视觉的决定制作和地理空间建模[12]。他们各自的优点已经在一些讨论过了先前的评论文章[8,13,14]。BIM-GIS集成将整合BIM和BIM的强大部分GIS用于建筑和城市建模。在过去的十年中，BIM-GIS集成已经得到应用对多个案例如建筑供应链管理的可视化[15]，紧急情况反应[16-18]，城市能源评估与管理[19-21]，遗产保护[22,23]，气候适应[24]和生态评估[25]。在之前的BIM-GIS集成研究中，研究人员花费了大量的精力进行整合技术。提出了各种BIM-GIS集成方法来解决不同的问题[13,14]。对于整合模式，超过一半的研究人员更喜欢从BIM提取数据到GIS，和其他人将GIS数据集成到BIM系统或将BIM和GIS数据集成到第三方平台[8]。比如工业基础课（IFC）和城市地理标记语言（CityGeographyMarkupLanguage）（CityGML）是交换语义3D信息的两种最流行和最全面的标准BIM和GIS的地理分布，它们是BIM-GIS的主要标准整合[26-28]。在整合过程中，一些重要细节因提取而丢失并简化了从一个系统到另一个系统的数据[29]。为避免信息损失，统一建设模型（UBM）被提出来涵盖IFC和CityGML模型的信息[30]。尽管许多与BIM和GIS集成有关的技术问题已经或者已经存在少数理论研究解决了如何充分整合各自的优势BIM和GIS的进一步定量分析。空间或时空统计建模对于模式的分析和关系的探索被视为中心功能GIS[31-35]，但在BIM-GIS集成研究中很少提及。在过去的三十年中，时空统计建模技术被广泛应用于地学，地理，农业，生态学，大气科学，水文学等[36]，以及其他领域的定位研究如城市规划[37-39]，公共卫生[40,41]和社会科学[42-45]。从角度来看在建筑，工程和建筑（AEC）行业中，随着BIM的广泛应用，特别是海量数据的收集，需要精确的数学建模来进行分析并评估AEC行业的每个阶段，质量，成本，进度，安全，合同和信息管理和协调各个部门但是，BIM支持的分析和决策不能完全满足用户的需求包括提高质量和生产力，减少项目成本，实时跟踪施工场地的进度，确保安全，降低环境风险，有效的信息更新，交互和管理。用户之间的主要差距要求和现状是施工过程中的要求不可能准确和动态地描述，建模和管理。传统的施工方法仍然是主流，综合数据驱动的时空建模很少被利用，即使数据驱动的实时和动态进展分析在英国日益重要大型项目和智能可持续城市的建设管理，以及AEC的阶段工业是典型的空间和时间过程。此外，周围和远处的空间从施工现场没有充分参与施工管理。例如，供应在可行性研究，设计和拆除阶段的交付过程需要进行空间分析从大的空间尺度来看，对空间和时间过程的定量分析很少参与AEC行业的BIM决策。因此，本文旨在总结BIM-GIS集成的应用，并提出其在AEC未来发展的潜力从时空统计角度来看产业。在本文中，我们回顾了BIM-GIS集成的应用来描述其发展从三个方面取得进展：（1）过去BIM-GIS集成在AEC产业中的应用十年;（2）从测绘角度看BIM-GIS集成的历史;和（3）GIS，BIM与集成BIM-GIS演进进程的比较研究。分析BIM-GIS集成的发展进程使得中心能够得到更深入的理解BIM，GIS及其集成的功能和主要范围。根据分析，这次审查旨在总结BIM-GIS集成在AEC行业的应用趋势并提出建议从时空统计角度看BIM-GIS集成的潜在机遇造型。因此，我们提出了三个BIM-GIS集成未来发展的假设。这个评论的结构如下。第2节总结了当前BIM-GIS的应用整合来捕捉全球BIM-GIS集成的现状。第3节分析了演变BIM-GIS一体化的进展。第4节讨论未来趋势，并提出BIM-GIS集成在AEC行业的潜在机会。第5节总结这次审查。2.目前bimm-gis集成的应用。2.1.审查方法本文综述了BIM-GIS集成的应用特点，BIM-GIS集成的进展，评估学术和实践趋势和差距，并提出建议未来的机会。为了实现这一目标，文章从三个方面进行了分析。首先，应该是探讨了自BIM-GIS集成概念以来的应用趋势。为了学习这些趋势，收集了与BIM-GIS集成应用有关的出版物并进行统计分析。文献综述包括多个指标每年的出版物数量，年度引用次数，国家/地区和地区分布出版物的大学/研究所，出版物所属的研究领域以及小学BIM-GIS集成研究的期刊和会议。接着，介绍了BIM-GIS的发展历程需要描述整合，并说明为什么在这个方向上发展的原因应该是进一步讨论。最后，应该评估潜在的前景，机遇和弊端从时空统计的角度出发，使分析的功能得到充分利用在AEC产业的实践中。关于BIM-GIS集成的文献从主要的在线数据库中检索和收集WebofScience™核心集合。期刊文章和会议文章均被检索。期刊仅限于科学引文索引（SCI）或社会科学引文索引（SSCI）期刊，并且会议应由会议记录索引-科学（CPCI-S）或会议索引会议记录引文索引-社会科学与人文（CPCI-SSH）。“BIM”和“GIS”是“AND”运算符用于搜索文献主题的关键词，其中包括标题，抽象的，作者的关键字和关键字plus®，出版语言仅限于英语。因此，检索了99篇研究论文（2017年9月之前）。其中三篇文章是与BIM-GIS集成无关，被删除。另外，不需要额外的这篇评论的论文集。因此，在那里收集了96篇BIM-GIS集成文章是SCI/SSCI索引的36篇文章。2.2.文学分析图1显示了过去BIM-GIS集成研究的趋势和全球分布情况十年。最早的研究出现在21世纪初期，最早的杂志和会议在2008年出现，一些书籍章节早些时候出版（例如[46]）。BIM-GIS的进展在2008-2014年的七年期间，整合研究速度缓慢，平均有六份出版物每年。自2015年以来，出版物数量显着增加，有19,27和8篇文章发布于2015年，2016年和2017年前三个季度。各自的数量SCI/SSCI索引出版物分别为7,14和5，同时也是BIM-GIS集成的引用次数特别是SCI/SSCI索引出版物的研究一直在不断增加。尽管过去两年来BIM-GIS一体化的研究正在迅速增加，学术刊物在全球范围内分布广泛。图1B还表明，作者的出版物来自30个国家/州的99所大学/研究机构。大学/研究所出版物数量大于一个的地图点缀在地图上。有十个国家在哪里出版物的数量大于五个，如地图上所标注的，以及六所大学出版物数量大于或等于四份：美国佐治亚理工学院，澳大利亚科廷大学和墨尔本大学，香港科技大学中国科技大学（科技大学），荷兰代尔夫特理工大学（DelftUniversityofTechnology）和理工大学（Politecnico）di在意大利的都灵。图1C显示了SCI/SSCI索引期刊文章的分布，其中具有多个SCI/SSCI索引文章的大学/研究所点在地图上。六国家有两个以上的SCI/SSCI索引文章关于BIM-GIS整合标签地图以及四所大学都有三篇以上的SCI/SSCI索引文章科大，墨尔本大学，科廷大学和佐治亚理工学院。表1和表2列出了研究领域（大于两个出版物）和出版物的摘要来源（大于或等于两个出版物）的BIM-GIS集成研究。前三名所有论文的领域都是工程，计算机科学和遥感，以及前三个领域SCI/SSCI索引的期刊文章是工程，建筑施工技术和计算机科学。这些研究领域的总结表明，AEC产业有更多的研究BIM-GIS整合比地球科学，以及计算机科学支持的技术整合是当前研究的主流。表2显示了对于BIM-GIS集成研究，自动化在建筑行业是AEC行业主要的SCI/SSCI索引期刊，ISPRS国际“地理信息与计算机环境与城市系统”是SCI/SSCI的主要学科索引地球科学期刊。具有最大CPCI-S/CPCI-SSH索引会议出版物的数量是建筑工程和建筑中的eWork和电子商务以及ISPRS分别归档于AEC行业和地球科学领域。3.BIM-GIS集成的演化进程BIM-GIS集成的演化进程具有三个方面的特点：应用演化在AEC产业中，从测绘角度对历史进行了分析，并对其进行了比较研究GIS，BIM和集成BIM-GIS的发展进程。BIM-GIS集成的三个方面进化在下面的小节中讨论。3.1。AEC行业的应用演进BIM-GIS集成在AEC行业的发展过程揭示了BIM-GIS集成已经从简单的案例转移到深层考虑和复杂的应用程序。早期的大部分研究都试图解决整合的技术问题。一般来说，提出了多种整合方法来解决各种问题[13,14]。主流的集成方法是将BIM数据提取到GIS上下文中[47,48]。但是，在这期间过程中，一些重要的细节丢失了[29]。为了解决这个问题，建立了统一的建筑模型（UBM）覆盖IFC和CityGML模型，以避免细节损失[30]。此外，确保建筑细节，几何拓扑和语义拓扑建模应用于捕捉3D特征[49]，如地板拓扑检测的应用[50]。还提出了一系列的方法来保证BIM和GIS的互操作性语义网技术[51,52]，基于语义的多表示法[53]，实现原型[54]和资源描述框架（RDF）[55]。在最初的发展之后，研究人员开始提出新的标准和方法建设和城市数据库管理。CityGML的细节层次（LoD）的概念是在BIM-GIS中应用于建筑物和建筑元素的表示和管理整合[27,56,57]。研究还解释了存储，查询，交换的技巧空间信息管理[58-63]。基于Web的开源平台被认为是一个在数字建筑中共享和融合三维信息的行为良好的工具[52,64-67]。除了建设和城市数据库管理，比较研究和综合应用程序进行探索3D显示方法的优点和缺点软件包括3DGIS，BIM，CAD，CityEngine，3DStudioMax和SketchUp[68-71]。更具体地说，这些出版物是根据其申请和出版物分类的多年来揭示了BEC-G