BIM与GIS融合技术在铁路信息化建设中的研究

　　我国铁路工程建设具备范围广、周期长、跨度大、施工复杂等特点，因此若只依靠BIM或GIS技术，在对铁路信息化建设进行推进时效果不佳，因此需将二者进行有效融合。本文对BIM与GIS融合技术研究背景进行分析，对铁路工程要素BIM语义扩展、铁路工程要素GIS语义扩展进行说明，最后对铁路信息化建设跨平台集成进行研究。
　　铁路在我国经济建设以及交通发展中，发挥着无可替代的作用，因此需对铁路建设进行强化。随着信息化时代的到来，现代化铁路发展需迎合时代潮流，逐步迈入铁路信息化建设发展中来。在铁路进行建设时，利用信息技术进行强化可提升铁路服务水平、服务范围得以扩大。若从工程建设方面来说，将BIM与GIS技术运用其中可提高工程建设质量。
　　一、研究背景
　　在铁路行业中引进BIM理念、方法以及技术，并组织多家有关企业共同组建中国铁路BIM联盟，依据BIM内部框架结构，共同选取适合铁路工程全过程的核心要素内容及方法，是当下极为重要的任务及工作。但是，因为地质条件、地形环境等地理因素连接紧密，导致在场景模型预览、模型展示、比例尺寸等方面具备特殊性，由于BIM从未对其关注因此很难进行解决。GIS领域内的三维可视化技术、空间数据库、中空间分析可以对此类问题提供解决方案及路径。另外，利用GIS手段可将多个工作地点的施工坐标进行统一，在地理坐标内得以体现，达到了对铁路工程全局性、完整性的评估、展示、参考及分析，对于BIM在铁路表达的缺陷进行了弥补。同时，在对铁路BIM标准及框架进行分析制定后，在后续的实施过程中，应对GIS所在的位置进行充分衡量，对于BIM与GIS在数据、语义等多方面进行融合的方案和可行性进行研究及探讨。中国铁路BIM联盟将推进铁路信息化建设发展作为契机，从而对BIM与GIS融合技术进行探索及进行尝试，首先对铁路BIM的IFD技术标准进行发展—《铁路工程信息模型分类和编码标准》，同时对于IFC（储存标准）及IMD（交付标准）进行研究及制定。
　　二、基于BIM下的铁路工程要素语义扩展
　　建筑项目与铁路项目在建设方面有极高的类似性，具体是由于铁路项目施工过程中，也需对施工周期内的资源情况和另外有关活动进行管理。所以，可参考建筑行业内BIM的管理理念以及BIM技术，将其运用到铁路项目中，因此要将铁路工程要素所包含的BIM语义实现扩展。换句话说，就是要把铁路项目施工过程中的对于数据信息进行说明及沟通的形式进一步深化理解。BIM结构内的主要要素为IFC，IFC将全部要素关系、要素类型、要素属性所涵盖的数据信息储存规范实现了定义，可将其使用到具体文件内，当然所用环境为建筑项目内。另外，IFC要素也可充作具备开放式、简易式的，朝向建筑项目行业的可扩展理论数据模式。当下，从BIM市场软件组成来看IFC的支持率大概可达100%。伴随铁路工程内BIM技术的不断深化，把IFC当作铁路项目语义要素延展的依据极具重要意义，因此在进行扩展选取时，一定要先选取IFC。以IFC内部涵盖的Schema语义标准作为叙述依据，进而对语义进行扩展。基于此项体系，依据的具体参照实质为铁路BIM数据信息编码，通过编码来实现对应的具体属性类别及属性集定义的目的，从而生出铁路项目数据储存模式。在进行实际扩展实行时，结合铁路项目具体专业实行区分，能在IFC中衍生出另一种新类型。
　　三、基于GIS下的铁路工程要素语义扩展
　　进行BIM技术与GIS技术融合时，不仅铁路项目要素需对BIM的语义进行扩展，同时也需对GIS语义进行扩展。以GIS为出发点从而对铁路工程要素进行语义扩展，重点采取的是采用OGC来对City GML三维模型信息储存形式结构，该结构能进行ADE拓展工作。其泛型为现有的模块实体类型，其主要的功能是进行各实体属性以及类型等的扩展定义。从而描述实体组合、泛化的相关性，最终通过XML语言表达实体文件的内容。就当前的分析结果中可以看出，City GML存在“开放的”特点，因此选择以下方式进行Schema机制的语义储存，第一种为共享，第二种为自建。实例数据文件同Schema机制存储语义相结合，最终翻译出记录内容。此外，Schema机制存储语义会进行Schema创建，这一过程主要利用的机制是用户的限制、拓展等。ADE既是类似于此类，基于底层内建拓展得来的。用户采用ADE扩展最终成效，可实现对自身需要的数据进行共享。从当前对于应用的需求进行研究，采取City GML所涵盖的ADE机制来扩展自定义属性及自定义类型，这一环节会发生城市噪声模拟以及室内导航等现象。把此类利用ADE扩展机制所产生的现象当作依据进行研究，最终可定义铁路工程信息模型，所包含的实体属性与实体类型以及它们之间的关系，最终确定出铁路信息化建设的具体方案。
　　四、铁路信息化建设跨平台集成
　　就铁路信息化建设来说，BIM技术与GIS技术进行融合的过程中，不但需在格式转换、语义传递、标准制定等理论研究方面得以体现，还应着重对已有软件平台在具体使用方面以及处理分析信息模型方面进行加强。现下，面临三维信息模型的算量、修编及建模等需要，BIM及GIS软件虽然具有极为完善强大的功能，但由于二者在信息表达传递和数据结构组成方式上均不一样，从而对数据模型实际跨平台集成操作帶来阻碍。加之，国际上对于BIM技术与GIS技术进行融合的研究不够深入，而铁路行业对其进行开展的实例也不多。因此，要对该项融合技术进行深入探讨及研究。因为BIM信息模型和GIS信息模型对于表达方式及存储模式均有所不同，致使各自商业软件平台所带数据接口只能对自身数据模型进行接收。以下，对已有铁路车站三维模型作为数据基础，对于数据格式转化方案进行提出。试验以GIS平台为基础把BIM在该平台上进行操作，采取3DMax来对其实行入驻处理，可达成要素坐标系、贴图编辑、模型轻量化三步处理的目的。经由上述操作，可使Direct X文件得以输出，进而实现BIM车站模型可在GIS 平台上进行集成操作的目的。对于该系统从表面来分析，想对表面纹理贴图形式实现从新指定可采取3DMax来进行实现。实际操作过程中会出现模型贴图及颜色有显著的变化，其原因是由于进行指定时有人为因素对其进行干扰，甚至会致使某些构件不具备透明效果。因此需采用FME所具备的转换功能，来避免人为因素的干扰，从而使构件完整性及透明度都得以保留。以属性交换及语义传输角度来进行分析，在把fbx向Direct X文件进行转换时，对于文件进行命名时会自动选取ID与系统构件名称相结合的形式。此类命名形式对于构件的语义形式进行一定方面的展现，但极为显著的一个缺点则是会导致关联、传递等信息遗失。总之，采取BIM与GIS在信息模型方面进行转换，使得GIS平台上对BIM信息模型进行操作，从而使二者的技术进行融合，对铁路信息化建设发展起着关键性作用。
　　五、结束语
　　综上所述，由于社会经济的迅速发展对于现代交通运输的要求也更为严格，铁路作为我国主要运输工具，为适应时代需求需进行铁路信息化建设，而BIM技术及GIS技术均在铁路信息化建设中占据重要位置，但二者各有不足，因此要将二者进行融合从而达到彼此互补的目的。本文以铁路工程要素的两种语义扩展为依据，对铁路信息化跨平台集成操作进行探讨，希望铁路信息化建设得以广泛普及。

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