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建築研究簡訊第104期 《業務報導》

都市共同管道3D-GIS與BIM-IFC資訊交換與操作機制

       近年來隨著智慧城市概念的發展,建築資訊模型(BIM)技術已是營建產業廣泛應用的新興技術,其能減少工程衝突、提昇施品質強化建築管理等優點,也逐漸成為在公共執行上的基本要求。而在都市規劃、風險管理及地下管線的方面,則是需要透過地理資訊系統(GIS)進行分析及管理。也因為建築資訊模型硬體上及應用上的限制,仍需以地理資訊系統輔助,才能達到大範圍區域規劃、管理、衝突檢核的效益。

       目前國家民生管線與共同管道的資訊應用規定是由內政部營建署負責統管與制定,在二維平面之地理資訊是使用GML格式,並規定schema以檢核收存之檔案能夠互相整合,並公開資訊提供各機關及民間機構使用。在三維空間之地理資訊的部份則仍在發展階段,目前由各地方政府依各自的需求進行收存規則的制訂,再統整能夠符合全國需求之共通標準。

       且由於三維空間的特性並補足二維平面的不足,如在共同管道等較複雜的管線,能表現管線中更多提供服務的機械設備與管線維護資訊;同時也能視為較簡單的建築結構,有較單純的元件類別,可以提供建築資訊模型與地理資訊系統結合的一個好的楔子。以期後續能夠促進建築資訊模型與地理資訊系統的整合,並繼續往智慧城市的方向邁進,讓臺灣的城市管理能更加進步且有效。

       因此,本研究針對建築資訊模型及地理資訊系統兩個發展歷程與資訊應用的方面,及共同管道的特性進行文獻回顧,並完成建築資訊模型領域中的IFC交換格式與三維空間之地理資訊系統(3D-GIS)的CityGML交換格式兩個領域的資訊交換流程與方法的轉換與探討。經過一系列的測試與研究,得出以下結論:

13D-GIS中可表現之物件較2D-GIS多元而複雜,共同管道與鄰近建築物的結合可透過BIM進行模型建置,並提供3D-GIS進行大範圍之衝突檢核。

       共同管道與用戶接管之間的路徑與既存管線或是後續新增管線是否發生衝突,以2D-GIS的方式進行衝突檢核也不容易。透過BIM的技術,將共同管道與週遭建物一同繪製,再轉入3D-GIS中,則可以利用3D檢視的方式,更視覺化的展示,讓空間規劃與衝突檢核變得更容易執行。

圖1 共同管道電纜溝與建築物銜接(一)

圖2 共同管道支管與建築物銜接(二)

2、IFC格式可經由格式轉換,加入物件分類、座標系統、屬性資料等,將幾何資訊與維護資訊等屬性資料轉入CityGML中進行檢視。

       由於在3D-GIS系統中,原生的元件並無法像BIM一般,具有詳細的設備資料庫,於是在建築體中的各式設備元件,需要透過BIM方面進行模型的建置,並依照COBie的資料留存標準進行資料的輸入與保存。如此,IFC格式的中與設備的維護管理相關的資訊,則可以透過格式轉換的方式,在3D-GIS系統中進行留存,以期未來大規模區域管理時可以使用這些資料進行智慧城市的運作。

圖3 以BIM Vision開啟IFC模型

圖4 以Ifc Quick Browser開啟IFC檢視文字檔

圖5 利用Autodesk Revit及BIM Vision檢視屬性資料

3、統一收存資料並進行二次處理時使用CityGML,資料拋轉提供予其他平台進行展示時使用JSON系列格式。

       在目前內政部營建署的資料收取方針下,直接使用各地方政府提供之JSON格式進行整合較為不佳。以製作資料庫作為開放資訊為目的時,則需要透過以XML為基礎而訂定的CityGML格式。XML格式的特點在於有規定schema可以進行資料的檢核,可以透過預先定義之schema確認資料類型是否正確無誤,以提升資料的嚴謹性。在資料收存與整合上可以減少錯誤發生的機會,減少再次確認資料正確性或排除錯誤之人力物力成本。

圖6以FME Inspector開啟CityGML模型


        最後收存資料完成的3D-GIS管線資料庫,則可以再利用轉檔的方式,將CityGML格式轉換為JSON系列格式,提供API作為資料拋轉使用,在其他展示平台上可以直接使用這些管線及設備資料。如中央地質調查所之土壤液化潛勢與地下管線的交互關係、SafeTaiwan安全臺灣的資料公開展示等等,可以直接使用資料庫發出的JSON檔案進行檢視與分析。JSON資料的正確性則由發出資料的一方負責控管與掌握。

圖7 全國管線資料庫資料收存端與應用端概念圖

       隨著建築管理與資訊數位技術的發展,未來的都市計畫與城市管理與物聯網(Internet of Things)的結合已成為未來發展的趨勢,物聯網技術可以說是智慧城市中的基礎。以建築資訊模型(BIM)與三維空間地理資訊系統(3D-GIS)的結合,進行共同管道資訊應用就提供了一個很好的切入點。

       期許未來在大範圍的區域管理中利用BIM建置的模型轉入3D-GIS進行應用,亦將建築物內的嵌入式感應器與都市大範圍的感應器進行聯動,進行室內外整合應用,提升智慧城市都市管理的效益。