GIS/BIM系統(tǒng)鄉(xiāng)村住宅設(shè)計與建造技術(shù)虛擬仿真信息技術(shù)實踐與研究

楊山 馮澤 蒙雪敏 陳良 鄧春雷 吳鴻飛 陳武鵬 陸靜 李妍

摘? 要：文章首先分析了新時期鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計的必要性，并對社會主義新農(nóng)村鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計過程中的相關(guān)實踐環(huán)節(jié)進行了重點探索，既希望能夠符合社會的發(fā)展目標，也能夠給廣大鄉(xiāng)村居民帶來更加優(yōu)質(zhì)的生活。通過融合建筑信息模型（BIM）、地理信息系統(tǒng)（GIS）及運用互聯(lián)網(wǎng)+的前沿技術(shù)，開發(fā)的BIM/GIS住宅設(shè)計與建造虛擬仿真平臺。由此建立的平臺有助于“美麗鄉(xiāng)村”建設(shè)與推進。

關(guān)鍵詞：GIS/BIM技術(shù);鄉(xiāng)村住宅;規(guī)劃設(shè)計;實踐創(chuàng)新;虛擬仿真

中圖分類號：TU241? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）36-0070-02

Abstract： First of all， this paper analyzes the necessity of rural housing planning and design in the new period， and focuses on the relevant practical links in the process of rural housing planning and design in the new socialist countryside， in order to meet the development goals of the society. It can also bring a better quality of life to the vast number of rural residents. Through the integration of building information model （BIM）， geographic information system （GIS） and the use of "Internet Plus" cutting-edge technology， the BIM/GIS housing design and construction virtual simulation platform is developed. The platform thus established is beneficial to the construction and promotion of the "beautiful countryside".

Keywords： GIS/BIM technology; rural housing; planning and design; practical innovation; virtual simulation

近些年來為了改善鄉(xiāng)村居民的生活，為了促進經(jīng)濟發(fā)展，為了保障社會公平正義，國家推出有關(guān)政策，大力推進鄉(xiāng)村住宅的規(guī)劃設(shè)計，希望能夠進一步的保障廣大農(nóng)村居民群眾的生活品質(zhì)，同時也能夠帶來新的經(jīng)濟發(fā)展升級，為鄉(xiāng)村生活帶來更多的幫助。

1 鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計的必要性

1.1 響應(yīng)國家政策

2018年初，習近平總書記在主持中共中央政治局第三次集體學習時強調(diào)，“鄉(xiāng)村振興是一盤大棋，要把這盤大棋走好”，不久又系統(tǒng)闡述了鄉(xiāng)村振興的目標任務(wù)和實現(xiàn)路徑。而鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略離不開信息科技的應(yīng)用，運用互聯(lián)網(wǎng)+的前沿技術(shù)通過融合BIM、GIS，對虛擬仿真組態(tài)軟件技術(shù)、以人工智能化的傳感技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)進行研究分析，開發(fā)的BIM/GIS住宅設(shè)計與建造虛擬仿真平臺， 此平臺能夠進一步推進鄉(xiāng)村住宅的規(guī)劃設(shè)計，以保證國家建設(shè)部門、規(guī)劃部門、市政管理部門等利用信息化平臺高效率、低成本運行管理。

首先從鄉(xiāng)村振興國家戰(zhàn)略角度可以看出，有關(guān)部門越來越重視到鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計，一方面能夠改善鄉(xiāng)村居民群眾的生活居住條件，另外一方面能促進社會公平正義，以縮小貧富差距，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)鄉(xiāng)村住宅設(shè)計與建造技術(shù)信息化管理，能夠給人們提供更加優(yōu)質(zhì)的生活便利。為了實現(xiàn)2020年全面建成小康社會，國家不斷地加強鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興、人才振興、文化振興、生態(tài)振興、組織振興5個方面的投入力度，并在創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享的發(fā)展理念之下，希望能夠推動農(nóng)村現(xiàn)代化的發(fā)展，讓廣大農(nóng)民群眾也能夠感受到21世紀我們國家經(jīng)濟的發(fā)展，也能夠在經(jīng)濟發(fā)展的背景之下進一步推進農(nóng)村生活的改善，以發(fā)展多融合的產(chǎn)業(yè)。

1.2 有效推進農(nóng)村住宅超前設(shè)計、“裝配式”建造技術(shù)快速發(fā)展

在我國960萬平方公里的土地之上，雖說這些年來改革開放成果顯著，各種各樣的產(chǎn)業(yè)都在我們國家的土地上蓬勃發(fā)展起來。但是為了保障民生，最基本的話題仍然繞不開如何改善農(nóng)村居民住房條件，如何有效推進農(nóng)村住宅超前設(shè)計，如何保證廣大鄉(xiāng)村居民的生活品質(zhì)，推進“裝配式”建造技術(shù)與智慧社區(qū)虛擬現(xiàn)實技術(shù)信息化系統(tǒng)進一步發(fā)展，進一步保證農(nóng)村社會穩(wěn)定的重要方式。在鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計信息化管理過程中為了改變廣大鄉(xiāng)村群眾的居住條件，希望能夠給更多的農(nóng)村居民帶來更好的便利，對其住宅設(shè)計、建造、管理進行一定的技術(shù)改進，能夠有效的抵御各種各樣的地質(zhì)災害，也能夠保證居民享受更加高品質(zhì)的生活。

1.3 推進鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略、改善鄉(xiāng)村居民生活居住條件

其實正是由于我們國家地大物博，很多地區(qū)有著不同的特色，在東北地區(qū)天氣寒冷，而在南方地區(qū)雨水較多，天氣較為溫暖，在四川重慶等地區(qū)地震頻發(fā)，不同地區(qū)有著不同特點，設(shè)計施工管理人員能充分利用GIS/BIM技術(shù)，結(jié)合各地自然地形地貌，鄉(xiāng)村住宅在設(shè)計和建造過程中一定要考慮到當?shù)氐木唧w自然環(huán)境，這樣才能夠更好的改善鄉(xiāng)村的生活環(huán)境和居住條件。在新一輪的鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計與管理的過程中，就要考慮到農(nóng)村居民房屋“裝配式”建筑結(jié)構(gòu)、各民族的生活方式與習慣，也要考慮到當?shù)刈匀画h(huán)境問題，要能夠有效地抵御大風，寒冷，地質(zhì)災害等等，能夠保證廣大農(nóng)村居民在本信息管理平臺的過程中發(fā)現(xiàn)問題及時得到維修。絕不可以一個統(tǒng)一的模型在全國范圍內(nèi)進行鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計，這樣很容易導致設(shè)計理念，設(shè)計方式，建筑方式等等不符合當?shù)氐淖匀画h(huán)境，浪費成本也影響了鄉(xiāng)村的進一步發(fā)展，更破壞了廣大農(nóng)民群眾的鄉(xiāng)村生活。

鄉(xiāng)村振興國家戰(zhàn)略的實施，廣西“美麗鄉(xiāng)村”的政策實施首先從房屋設(shè)計、建造、管理、使用入手，能夠有一個更好的房屋住宅環(huán)境，有了GIS/BIM技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等新科技在鄉(xiāng)村住宅設(shè)計和建造技術(shù)的應(yīng)用，對國家市政、建設(shè)、電力、發(fā)改、稅務(wù)、應(yīng)急等相關(guān)職能部門的管理工作來說，能更好更便捷的為廣大農(nóng)村居民服務(wù)。相對于城市生活而言，農(nóng)村生活依然有著一定的落后之處，為了更好的保證廣大農(nóng)民群眾的生活品質(zhì)，依然要進行新一輪的住宅設(shè)計，在原有的基礎(chǔ)上進行一定的規(guī)劃，無論是保暖，墻體設(shè)計還是其藝術(shù)形狀等等，都要能夠符合人們的經(jīng)濟文化需求。

2 BIM/GIS住宅設(shè)計與建造虛擬仿真平臺

鄉(xiāng)村住宅設(shè)計與建造技術(shù)虛擬仿真信息平臺需要使用三維模型，然而傳統(tǒng)三維模型的構(gòu)建主要依靠商業(yè)化的計算機輔助設(shè)計軟件，采用大量人工交互建模的方式，該方式制作周期相對長、成本高、更新難度大、時效性差、對建模人員技術(shù)水平的依賴性強等問題，且傳統(tǒng)三維建模通過目估或人工量測獲取建筑物高后進行建模，存在地物高程信息缺乏、建筑物模型高程精度差、屋頂精細度差等問題，同時，傳統(tǒng)的三維城市建模無法兼顧微觀領(lǐng)域中建筑內(nèi)部設(shè)計、實現(xiàn)和宏觀地理環(huán)境中地理數(shù)據(jù)處理、分析能力。

盡管，目前將GIS與BIM技術(shù)應(yīng)用于建立三維模型中已是常用手段，而且其與傳統(tǒng)三維模型相比，已解決了傳統(tǒng)三維模型中的部分問題，即：軟件獲取門檻較低、無需依賴目測估算和人工測量，能達到相對精確程度。但是，它依然存在一定的缺點，即其采集數(shù)據(jù)和監(jiān)控成本較高、三維模型難以跨平臺、難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、實時監(jiān)控成本較高的缺點。加上，該技術(shù)多應(yīng)用于經(jīng)濟較發(fā)達的城市園區(qū)、重要文化遺產(chǎn)區(qū)、市政管網(wǎng)、城市道路等的設(shè)計與建造上，較少運用在鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計與建造技術(shù)領(lǐng)域中。

本文提出通過融合BIM、GIS技術(shù)，運用互聯(lián)網(wǎng)+的前沿技術(shù)，對虛擬仿真組態(tài)軟件技術(shù)、以人工智能化的傳感技術(shù)為基礎(chǔ)的智慧系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實交互技術(shù)進行研究，開發(fā)出基于BIM和GIS技術(shù)的住宅設(shè)計與建造虛擬仿真平臺。以BIM和GIS技術(shù)的三維模型為基礎(chǔ)，結(jié)合組態(tài)軟件與智能化的傳感器技術(shù)，搭建出數(shù)據(jù)精準、畫面逼真的三維模型;實現(xiàn)低門檻獲取數(shù)據(jù)、低成本采集數(shù)據(jù)，低成本監(jiān)控管理，實現(xiàn)實時監(jiān)控管理，及時發(fā)現(xiàn)問題;本平臺的研發(fā)有利于推動智能化與信息化鄉(xiāng)村發(fā)展，有利于促進鄉(xiāng)村住宅設(shè)計與建造的健康、高效、持續(xù)性運行和發(fā)展。

在計算機技術(shù)應(yīng)用的過程中，采用了虛擬控制技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在分析整個鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計的過程中，能夠?qū)⑵淞Ⅲw模型放在計算機上進行模擬進行分析，以此來提高設(shè)計的效率，以避免盲目的施工。通過各種各樣的組織手段將整個鄉(xiāng)村進行智能化設(shè)計，需要朝著更加多樣化的方向發(fā)展，不應(yīng)該簡簡單單的給居民提供一個住所而已，還要能夠給其提供更加高品質(zhì)的服務(wù)，在后續(xù)住宅使用過程中既能夠滿足人們居住的需求，還能夠進一步推動當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)升級，保證更多的人能夠在其中獲益。

3 鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計虛擬現(xiàn)實信息平臺的實踐探索

3.1 主要建設(shè)內(nèi)容分析

首先，要考慮到當?shù)鼐用竦木唧w生活方式和民族習慣，能夠契合其具體的生活方式，不同的地區(qū)有著不同的民俗文化，住宅建設(shè)的過程中也有不同的特點，因此每個地方的規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)部門在利用新科技進行設(shè)計和建造的時候要能夠在此基礎(chǔ)上進一步地創(chuàng)新規(guī)劃設(shè)計思路，以給當?shù)鼐用裉峁└右司拥奶摂M仿真設(shè)計環(huán)境建設(shè)方案，便于修改與完善，最后利用信息化管理平臺進行設(shè)計、建造、維護、管理。而不是盲目的進行改進，使得當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境遭到了很大的破壞。這既體現(xiàn)了以人為本，也體現(xiàn)了鄉(xiāng)村住宅創(chuàng)新設(shè)計與建造技術(shù)信息化管理過程中是為了更好的改善鄉(xiāng)村居民的生活條件，從而在2020年全面實現(xiàn)小康社會的偉大戰(zhàn)略目標。

如果當?shù)氐淖匀画h(huán)境基本比較溫和，那么就要考慮到當?shù)刈≌乃囆g(shù)設(shè)計新穎與“裝配式”建造結(jié)構(gòu)能充分的利用空間，以保證其充分的利用自然環(huán)境，以此來節(jié)約成本。如果當?shù)刈匀粸暮︻l發(fā)，則應(yīng)該保證整體結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，以避免威脅廣大的農(nóng)民群眾的生命安全?？紤]到主要的建設(shè)內(nèi)容，便能夠更好的入手，進行鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計的實踐探索。

3.2 風險與效益的分析

當然在鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計的過程中，風險和效益是并存的，如何有效的規(guī)避風險，盡可能的去降低風險發(fā)生的概率，如何有效的提高效率，還需要在管理的過程中多做工作，下足功夫?？紤]到鄉(xiāng)村住宅設(shè)計項目自身的一些內(nèi)容，以及當?shù)鼐用竦纳顔栴}，還要考慮到一些現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，以此來推進風險降低和效益提高。其實在這里所探討的風險和效益的問題，不僅僅是傳統(tǒng)的建筑問題，鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計過程中，現(xiàn)代社會智能化的一系列的理念和設(shè)計技術(shù)的創(chuàng)新也是十分重要的。

在廣西的農(nóng)村建設(shè)的過程中可以看到，對農(nóng)村的住宅進行規(guī)劃設(shè)計和城鎮(zhèn)化建設(shè)相互結(jié)合，并基于計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括BIM模型，地理信息系統(tǒng)，智慧系統(tǒng)，搭建虛擬仿真信息平臺等方式，讓更多的人才能夠在鄉(xiāng)村建設(shè)的過程中發(fā)揮用處，也能夠在后續(xù)的鄉(xiāng)村住宅應(yīng)用過程中進行科學的管理，進行有效的發(fā)展，推動當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)升級。

4 結(jié)束語

總而言之，在鄉(xiāng)村住宅規(guī)劃設(shè)計與建造技術(shù)信息化系統(tǒng)建設(shè)的過程中，一定要充分的應(yīng)用現(xiàn)代的智能化設(shè)備，并能夠很好的結(jié)合計算機技術(shù)，并在后續(xù)的發(fā)展過程中有效的利用物聯(lián)網(wǎng)的概念。這既提高了廣大農(nóng)村居民的生活品質(zhì)，也極大程度上促進了當?shù)氐漠a(chǎn)業(yè)發(fā)展。

參考文獻：

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