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【双学位论文】浅谈基于UIM平台构建智慧城市(论文范文选题)

星级: ★★★★ 期刊: 学报作者:吴其煊,樊烁浏览量:6239 论文级别:优质本章主题:城市和数据原创论文: 5156论文网更新时间:10-28审核稿件编辑:Armand本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:4952 评论次数: 7711

导读:基于UIM平台构建智慧城市是一篇相关城市和数据的论文开题报告表,免费分享阅读下载是对毕业生写作论文有着参考意义。

文 吴其煊 樊烁

UIM 系统的核心意义是建立了一个跨系统、跨平台、跨数据结构的政府综合信息可视化处理平台,为整合数据资源、消除数据壁垒、辅助决策和应急资源调配等等智慧城市管理应用提供了底层管理基础构架.

2013 年中国建筑科学研究院部分专家学者在天津某项目的实践中提出了

基于UIM平台构建智慧城市
城市和数据论文开题报告表

UIM(UrbanInformation Model 城市信息模型) 的概念.UIM 是BIM 从单一建筑到建筑群,再到城市的延伸模式,城市管理者能够以城市模型为载体,实现从微观到宏观的城市管理和建设规划.UIM 采用先进的BIM 技术和理念,融合多家成熟的软件产品,按照城市层次、区域层次、地块层次、建筑层次、空间层次以及设施层次等,建立多层次的、反映城市特征的空间模型.UIM 数据平台是从工业与民用建筑到建筑全行业,再到民生全行业的城市级别全息数据集合.UIM 全息数据包括城市建筑、市政管线、桥梁、厂房、道路、交通管制系统、交通枢纽站、轨道、地形地貌、人口、户籍等信息.

建立数字城市UIM 工作理念

从狭义BIM 到广义的UIM,是一个从建筑到建筑群再到城市的发展过程,视点更高、影响更大.UIM 符合从宏观到微观的城市管理与建设规律,也是未来数字化高度集约发展必然.UIM 平台数据库的建设原则包括前瞻性,采用先进的BIM 技术和理念,构建超前数字城市.开放性,融合多家成熟软件产品,开发基础平台数据库.层次性,包括城市层次、区域层次、地块层次、建筑层次、空间层次、设施层次.标准性,包括数据采集标准、数据存储标准、数据交换标准.

区别于传统的数字三维城市模型,数字城市作为建筑信息模型BIM 的延伸,强调所有城市信息的数字化,这其中包括城市地理数字信息、建筑工程数字信息、基础设施数字信息等等,从而实现各种城市数据的深度整合和应用.传统的数字三维城市模型仅仅可以理解为城市GIS 数据的可视化,而其中的可视化内容,如建筑,道路等仅具有基础的地理信息,不能提供关于建筑、道路和其他基础设施更进一步的数字信息,信息量极为有限.可以说,传统的数字三维城市模型只完成了基本的城市地理信息的采集

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以及可视化.对于真正意义上的数字城市模型和信息系统而言,还需要在GIS 数据基础上进一步整合建筑工程信息、城市基础设施信息等海量的信息内容.

数字城市信息系统是一个三维基础地理信息平台,用户可以在平台上加载各种地理、地籍信息及业务属性信息.通过数字城市平

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台,用户可以迅速搭建一个基于经纬度坐标的数字地球平台,各种传统地理信息数据均可以很方便地发布到数字地球上面,包括遥感影像、地形、三维模型、GIS 数据等.同时,通过数字城市信息系统的空间索引技术,用户还可以将与空间位置有间接关联或无关联的业务属性信息发布到数字地球平台上.通过与各类空间数据库及数据生产平台的结合,数字城市平台就可以作为测绘部门、国土部门等需要的城市级基础数据维护和管理平台.

由于三维模型都是基于真实的测绘或者设计图纸数据,因此可以实观对报建的三维模型场景进行一系列的分析,例如:控高分析,规划审批部门可根据控高数据和现实报建的小区的三维场景,通过此功能很直观地了解哪些建筑超高、哪些符合规定.

配合方案上报数据包中的属性数据、指标数据、相关附件进行综合对比评价分析,以直观的方式评估各个方案的优缺点,便于使用者分析和判断最优化的方案.

数字城市数据维护平台建立的技术体系

1。 城市地理数据采集和对现有数据的利用能力

数字城市数据维护平台首先要建立在完善的城市地理信息模型的基础上,要求实现数字城市的技术体系具有准确、高效的城市地理信息测绘能力.同时,对于现有的大量测绘数据,如二维CAD 电子图纸信息和测绘的点云数据信息,具有识别消化的能力,从而使城市地理信息模型的建立工作高效完成.

2。 城市内建筑和各项基础设施信息的采集和承载能力

以UIM 为核心的数字城市数据维护平台与传统三维城市模型的最大不同就在于,其承载了丰富的建筑和基础设施的数字信息.所以,其建立的技术体系就必须具备BIM 信息的处理能力,从而实现对城市内建筑和基础设施模型的采集和存储.

3。 海量数据的存储能力

仅传统的三维城市模型的数据量就已相当庞大.再结合各个建筑和基础设施的数字信息,数字城市数据维护平台的数据量将达到前所未有的巨大量级.这就要求其建立的技术体系必须具有对大数据的处理能力,换而言之,其技术体系必须对云技术开放兼容.

4。 各类数据的整合共享能力

整个数字城市数据维护平台的数据不仅量大而且种类繁多,仅就建筑本身来说就包含建筑、结构、设备等各方面的信息,同时还要结合城市级别的地理信息、管线信息等等内容.各类数据之间如果不能整合共享,就会形成“信息孤岛”,海量数据的存储本身也就失去了意义.所以,平台建立的技术体系必须具有的各类数据的兼容和传递能力,能够实现数据的整合共享.

5。 进一步开发应用的拓展能力

数字城市信息维护平台建立的目的是在平台数据的支持下实现科学的城市规划、管理及运营.这就要求其建立的技术体系具备一定的开放性,可以实现后续各类应用程序的研发使用.

6。 数字信息可视化能力

作为一个最终服务于城市的数字信息平台,优良的数字信息可视化水平与数据的完整准确同样重要.通过数字可视化技术,将数字信息装载于数字三维模型上,这本身就是BIM技术的特点.作为以UIM 理论为支撑的数字城市信息维护平台也必须将这一特点完善强化,才能进一步显示出UIM 的跨越发展.

Bentley 系列软件是数字城市UIM平台技术体系目前唯一解决途径

在一定层面上,我们可以认为数字城市信息维护平台是将GIS 技术和BIM 技术的整合.从平台建立的路线上讲就存在以GIS 为核心的“自上而下”和以BIM 为核心的“自下而上”两种技术路线.很明显,以UIM 理念为指导的数字城市选择以后者作为其建立的技术路线.原因在于,完整的数字城市数据构成是以BIM信息为主导的.选择从BIM 出发,以点带面形成UIM 体系这样的技术路线有利于平台便捷完整地吸收BIM 信息的内容以及信息整合.城市层面信息系统的建立和整合工作可以借鉴建筑单体信息系统建立和整合的工作模式,实现难度大大降低.反之,如果以GIS 为主导, BIM信息载入GIS 模型就会带来大量的工作.GIS平台对BIM 信息的兼容能力也存在问题.选择以BIM 技术为核心自下而上、以点带面的技术路线对于数字城市信息维护平台建立在实现的合理性和难易程度上都具有优势.

对于BIM 技术而言,其核心在于BIM 核心建模软件.目前,常用的核心建模软件包括Autodesk 公司的Revit 系列软件;Bentley 公司以MicroStation 为核心的多专业建模系统(AECOsimBuilding Designer、ProStructural、PowerCivil、OpenPlant 等);Nemetschek Graphisoft 公司的ArchiCAD 软件;Gery Technology Dassault 公司的CATIA 软件.

Bentley 系列软件相比其他BIM 软件的独特优势在于其软件涵盖的内容包含了城市建设的各个领域;同时,系列中不同软件的数据可以实现无缝对接,也是其他软件所不具备的.Bentley系列软件涉及的领域包括测绘、建筑、道路交通、工厂设施、市政系统等各个方面.针对每一个领域都有相应的设计和数据分析软件与之对应.不同类别的软件可以完成本领域内项目的三维设计、建模、可视化、文档制作和测绘工作.最为重要的是,各个针对不同类别的设计分析软件都整合在Bentley 公司的MicroStation 平台之下,这就为各类不同类型设计数据的共享互通提供了支持.这种数据之间的共享互通是数字城市信息维护平台建立的必要条件,保证了城市各个部分之间信息的通畅.

在对GIS 信息的采集和实景建模方面,结合徕卡测量系统在其无人机和载人航空器的高端倾斜航拍技术使用Bentley 实景建模软件Acute3D 可以从航空摄影测量的影像中生成全三维实景网格.其测绘结果可以用于设计建模和施工环境建模,结合Bentley 各类设计建模软件的BIM 模型,就可以生成整个区域的数字城市信息模型.

在数据的存储和传递方面,Bentley 的ProjectWise 平台可以实现设计数据、施工数据到后期运行维护数据的无缝对接.保证了数字城市基础信息平台中的各类设计数据可以准确导入平台中.新的PorojectWise Connect 版本结合云技术,更加强了数据的实时更新能力和大数据的处理能力,为数字城市信息维护平台建立和运行提供保障.

可见,Bentley 系列软件因其涵盖范围广、数据共享便利、大数据处理能力强等优势基本满足了数字城市基础平台建立技术体系的能力要求,形成了良好的基础.在此基础上,还要结合最新的测绘技术、云技术、物联网等技术,完成数字城市数据维护平台的建立.

建立数字城市UIM 信息维护平台的步骤

1。 信息采集

利用倾斜摄影、无人机航拍、人视街拍,卫星遥感等高科技技术手段,获取真实准确的城市地上设施基础数据,利用实景建模软件ContextCapture 完成对城市地理信息的建模工作.

利用微爆破、钻探、挖探、微波勘测等技术手段,就城市主要道路下管网以及地理结构进行探测,完成城市地下情况勘测,利用Bentley 相关市政管网软件建立城市地下管网设施模型.

收集城市建设信息以及民生信息,基于基础功能目标,分类分级收集整理主要民生信息如人口、气候、能源、能耗、医疗、交通等,加载于城市地理信息模型之上.再收集城市重要单体建筑或重大基础设施的数据,包括城市内建筑物的物理信息——如结构、电器、设备、材料、预算、建设程度、房屋质量、高度、建筑风貌、使用情况、租售情况等全部建筑物理信息.

2。 模型建立

利用MicroStation 平台下各类设计软件完成城市地上、地下基础信息模型和整体城市数据模型的建立.进行模型单体建筑物、构筑物的拆分,分类以及分级规则的建立.分级加载民生与建设信息.完成大数据城市模型.

完成基础数据的收集、定位及策划后,根据这些基础信息,分阶段、分深度地完成信息模型的建立.此阶

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段工作主要由规划建筑设计机构或专业数据模型公司着手,完成BIM 单体建筑、建筑群UIM 模型的建立.由于城市涵盖庞大的地域面积,因此模型的建立必须分片区、分步骤、分阶段,按照具有代表性的构筑物、老旧城区市政基础设施管网→城市干道→核心片区→整个城市的顺序完成BIM 模型构建.

3。 信息链接

依托ProjectWise 平台的信息共享和传送能力,基于图形、数据分离的原则,完成信息链接的规则研究与实施.针对受保护信息,老旧信息建立链接以及对载规则转换接口处理.实现信息与实体数据模型的一一对应.

根据搭建完成的BIM 模型单体集合构建完成城市UIM 模型体系,形成城市管理的基础数据平台.UIM 模型的构建和前期的BIM 模型搭建一样,按照分片区、分步骤、分阶段进行,包含城市地形、城市建筑、城市交通、开放空间、地下管网等,完完全全反应出该城市的城市风貌.以UIM 城市综合实体信息模型为平台,结合物联网、互联网、云计算、地理信息系统等新一代信息基础设施,建立超精确、完整性极高的数字城市信息维护平台.

基于UIM 平台的智慧城市

智慧城市是运用信息和通信技术手段感测、分析、整合城市运行核心系统的各项关键信息,从而对包括民生、环保、公共安全、城市服务、工商业活动在内的各种需求做出智能响应.现阶段我国主流智慧城市类型主要有虚拟城市类、电子政务类、数据共享类以及智慧功能模块等几大类型.而欧美发达国家的智慧城市类型主要集中在大数据安全保护以及绿色城市两大类型.

基于UIM 建构的智慧城市特点包括可视化.UIM 是建立大数据采集、整合,将城市所有信息进行可视化处理的应用平台.视觉是人类感知速度最快的感官,眼睛对色彩、形状和样式的变化极为敏感,这个特点决定了可视化技术是数据分析领域的重要手段.UIM 通过建立可视的城市管理交互界面,辅助决策者进行数据分析、推理和决策.

全真化.通过遥感、遥测、全息扫描等一系列现代科技手段,建立三维几何尺寸、位置等等空间信息都准确真实的全真城市信息模型.

标准化.建立城市信息的标准化机制.UIM体系在对城市空间信息的处理上是可分可合的——既可以在城市模型的基础上以多级超链的方式引出各级更为详尽的城市信息,又可以在宏观层面总体掌握城市动态.所以UIM 体系是建立一套城市信息的数据标准和接口标准,未来所有的城市相关信息和数据,由于采用统一的标准,都能方便地接入城市管理系统平台,也为信息孤岛的消除提出了切实可行的手段.

UIM 系统的核心意义是建立了一个跨系统、跨平台、跨数据结构的政府综合信息可视化处理平台,为整合数据资源、消除数据壁垒、辅助决策和应急资源调配等等智慧城市管理应用提供了底层管理基础构架.

智慧城市的核心理念是利用互联网、大数据对城市各类信息进行有效管理.希望基于UIM 的智慧城市管理系统,是全方位的、唯一反映城市特征信息集合,一一对应城市所有建设和非建设信息,展现城市真实空间的虚拟实体城市数据平台及管理平台.

[ 参考文献 ]

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