中華民國內政部建築研究所中華民國內政部建築研究所

一、研究緣起
隨著智慧城市概念的發展，透過整合建築資訊模型參數化描述建築元件性質的特性與地理資訊系統宏觀的幾何空間概念，以BIM描述單體建築物的特色可以透過GIS共通資料的格式拓展至三維城市的概念。
工業基礎類別（Industry Foundation Classes，IFC）及城市地理標記語言 (City Geographic Markup Language，CityGML)分別為BIM及GIS領域之開放標準，此二者同BIM與GIS以全三維、物件方式描述建築物並且同為幾何與屬性的載體，如何將IFC之幾何與屬性轉換至CityGML，將為BIM模型資訊導入GIS領域提供良好的切入點。
故本研究將以IFC與CityGML作為主要分析的對象，探討我國共同管道之BIM-IFC與GIS-CityGML交互性與操作技術性，並研析與我國公共設施管線資料庫標準界接，建構以BIM-IFC為基礎轉換GIS資訊的轉換機制。
二、研究方法及過程
本研究透過與專業BIM廠商、GIS廠商、管線資訊廠商以及共同管線維護管理機關進行訪談，了解目前業界在BIM與GIS整合上，廠商在程式技術如何串連與轉換手法，以及了解主管機關目前對於共同管道的管理需求與遭遇困難。從而切入BIM與GIS兩種領域各別使用的儲存格式的資料編碼，並研究兩個領域使用的資料編碼形式應如何串連。
本研究主要以BIM使用的IFC格式及3D-GIS中使用的CityGML格式進行兩個領域資料的轉換。首先須了解兩種格式之間綱要定義、描述物件方式的差異，以了解欄位與儲存資料的關係。並判斷在相同元件中，兩格式間編碼關係。再者須研究如何進行兩格式間的轉換及語意指向，並找出資料轉換處理的過程與重點，提供未來轉換兩者格式應注意事項的參考。
三、重要發現
3D-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連結可透過BIM進行模型建置，再轉入3D-GIS中則可以進行大範圍之衝突檢核。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。在跨系統、單位之收存資料並進行二次處理時統一使用CityGML，資料拋轉提供予其他平台進行展示時使用JSON系列格式。
四、主要建議事項
因未來3D-GIS的發展及管線、設備維護用資料的留存，可建立3D-GIS之標準資料庫。建議可以2D-GIS之GML資料收存標準為基礎，引申並擴充為3D-GIS之CityGML資料收存標準。收存標準定義完成後，便可利用3D-GIS之CityGML資料收存標準，建立線上資料繳交與自動化資料驗證系統，減少人力檢核成本與提高資料收存效率。為達成此目標，主要建議事項如下列：
建議一、立即可行建議：為建立3D-GIS之標準資料庫，建議依2D-GIS之GML資料收存標準延伸並擴充為3D-GIS之CityGML資料收存標準。
建議二、中長期建議：經由CityGML資料收存標準，建立線上資料繳交與自動化資料驗證系統，減少人力檢核成本與提高資料收存效率。
建議三、中長期建議：以共同管道BIM與3D-GIS結合的經驗，推展至智慧城市與物聯網(Intenet of Things, IoT)技術結合應用。

With the development of smart city, the demand of the building models combining into geographic information system (GIS) is more and more intense. But the building information model (BIM) and geographic information system (GIS) has different development process so that the data structure and schema are also different in these two fields.
In this research, we gather the data formats and schemas of these two fields. In BIM, here’s a widely accepted format, IFC, for data exchange to all the BIM software. Otherwise in 3D-GIS, besides of open data format, CityGML, the companies of the field are developing the data formats their own like *.i3s, *.glTF instead of a widely accepted format. So we need to find a mechanics of data transformation of these data formats from IFC.
From 2D to 3D, more and more kinds of data will be stored as useful information, such as structures, equipments for operation, and its information for maintainance. In GIS, there’re no enough components in libraries to build a useful models for maintainance, but in BIM we can do that. So we have this demand to exchange data from BIM to GIS. We suggest a procedure of the data exchange from IFC and CityGML in this research. First, we need to confirm the element catagarys, coordinary system and attribute data to tell GIS what the elements are. Then we can transfer IFC data to CityGML.
In 3D-GIS field, CityGML format and JSON formats are wildly-accepted. CityGML format is suitable for data collect and integration to make a database to reveal to communities. JSON formats are better for data display and analysis and friendly to show on browsers.
In the future, we suggest that the standards and schemas about 3D-GIS have to be established. Then we can make a automatic procedure to check the CityGML data which hand in from others and integrate them successfully.