随着物联网技术的发展及应用，我国的数字城市的发展日渐成熟，尤其是近年来全国各地掀起了一阵又一阵智慧城市建设的浪潮。

　　以三维GIS技术结合BIM模型为载体构建的三维可视化平台在建设智慧城市中起到了决策性的作用，它帮助工程师和管理者在建设智慧城市过程提供直观的分析和决策作用。以三维GIS技术结合BIM模型的结合使用在城市总体规划、区域规划、区域资源、智慧管理、在城市规划、综合应急、军事仿真、虚拟旅游、智能交通、海洋资源管理、石油设施管理、无线通信基站选址、环保监测、地下管线等领域备受青睐。

　　智慧城市可视化分析决策平台，是面向管理部门和建设部门推出的大数据可视化决策平台，支持整合城市现有信息系统的数据资源，使用人机交互方式实现城市资源的可视化管理，三维空间视频监控管理，运营数据分析驾驶舱，可视化应急指挥调度等功能。

　　近些年，地图应用爆炸性的蔓延于网站，如谷歌地图和Bing地图，这些网站使公众获取了大量的地理数据。他们中的一部分，像谷歌地图和OpenLayers，公布了API使得用户能够创建自定义的应用。这些工具包一般提供街道地图，天线、卫星图像、地理编码、搜索和路由的功能。其他出版网络上的地理信息的应用包括Cadcorp的GeognoSIS，ESRI的ArcIMS服务器，谷歌地球，谷歌融合表和开源的替代品MapServer，Mapnik和GeoServer。

　　GIS属于信息系统的一类，不同在于它能运作和处理地理参照数据。地理参照数据描述地球表面（包括大气层和较浅的地表下空间）空间要素的位置和属性，在GIS中的两种地理数据成分：空间数据，与空间要素几何特性有关；属性数据，提供空间要素的信息。

　　GIS概念（来自维基百科的解释）

　　地理信息系统（英语：GeographicInformationSystem，缩写：GIS）是一门综合性学科，结合地理学与地图学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统，可以分为以下五部分：

　　人员，是GIS中最重要的组成部分。开发人员必须定义GIS中被执行的各种任务，开发处理程序。熟练的操作人员通常可以克服GIS软件功能的不足，但是相反的情况就不成立。最好的软件也无法弥补操作人员对GIS的一无所知所带来的负作用。

　　数据，精确可用的数据可以影响到查询和分析的结果。

　　硬件，硬件的性能影响到处理速度，使用是否方便及可能的输出方式。

　　软件，不仅包含GIS软件，还包括各种资料库，绘图、统计、影像处理及其它程序。

　　过程，GIS要求明确定义，一致的方法来生成正确的可验证的结果。

　　许多学科受益于地理信息系统技术。活跃的地理信息系统市场导致了GIS组件的硬件和软件的低成本和持续改进。这些发展反过来导致这项技术在科学、政府、企业和产业等方面更广泛的应用，应用包括房地产、公共卫生、犯罪地图、国防、可持续发展、自然资源、景观建筑、考古学、社区规划、运输和物流。地理信息系统也分化出定位服务（LBS）。LBS使用GPS通过所在地与固定基站的关系用移动设备显示其位置（最近的餐厅，加油站，消防栓），移动设备（朋友，孩子，一辆警车）或回传他们的位置到一个中央服务器显示或作其他处理。随着GPS功能与日益强大的移动电子（手机、pda、笔记本电脑）整合，这些服务继续发展。

　　BIM概念（来自维基百科的解释）

　　建筑信息模型是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型（BuildingInformationModeling，简称BIM），被定义成由完全和充足信息构成以支持生命周期管理，并可由计算机应用程序直接解释的建筑或建筑工程信息模型。简言之，即数字技术支撑的对建筑环境的生命周期管理。当初这个概念是由JerryLaiserin把Autodesk、宾特利系统软件公司、Graphisoft所提供的技术向公众推广，它是建筑过程的数字展示方式来协助数字信息交流及合作。

　　依据创造此一概念的Autodesk所赋予的定义，建筑信息模型是指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的"可计算数字信息"。而这些数字信息能够被程序系统自动管理，使得经过这些数字信息所计算出来的各种文件，自动地具有彼此吻合、一致的特性。

　　如果用简单的解释，可以将建筑信息模型视为参数化的建筑3D几何模型，此外这个模型中，所有建筑构件所包含的信息，除了几何外，同时具有建筑或工程的数据。这些数据提供程序系统充分的计算依据，使这些程序能根据构件的数据，自动计算出查询者所需要的准确信息。此处所指的信息可能具有很多种表达型式，诸如建筑的平面图、立面、剖面、详图、三维立体视图、透视图、材料表或是计算每个房间自然采光的照明效果、所需要的空调通风量、冬、夏季需要的空调电力消耗等等。

　　建筑信息模型目前正被愈来愈多的专家应用在各式各样的建筑上，从简单的仓库到形式最为复杂的新建筑。建筑信息模型提供虚拟建筑模型，供设计团队(如建筑师、测量师、土木工程师、结构工程师、机电工程师)传递到承建的营造方到业主，可以在各个阶段添加各自专业的信息、更新、追踪变更和维护此共同、单一的模型。结果是期望能很大程度地减少当工程在参与方之间提供与接收信息时，所发生的信息遗漏与沟通落差，而其提交的信息内容远超过现行工程实务上的量。

　　BIM与三维GIS之间的联系

　　BIM连接了建筑生命期不同阶段的数据、过程和资源，从设计、施工到运维都是围绕BIM的单体精细化模型来进行的，注重于微观领域中建筑内部的设计与实现；而GIS则一直致力于宏观地理环境的研究，同时具备处理和分析宏观地理环境中地理数据的能力。

　　对于BIM来说，三维GIS可基于周边宏观的地理信息，提供各种空间查询及空间分析等三维GIS功能，为BIM提供决策支持；而对于三维GIS来说，BIM模型则是一个重要的数据来源，能够让GIS从宏观走向微观，实现对建筑构件的精细化管理；也使得GIS成功从室外走向室内，实现室内外一体化的管理。

　　结合BIM模型特点，GIS为BIM数据提供了多种实用的GIS查询与分析功能，同时发挥GIS的位置服务和空间分析特长，提供了BIM专用的动态模拟功能。两种技术融合可以应用很多领域，包括城市和景观规划、建筑设计、旅游和休闲活动、3D地籍图、环境模拟、热能传导模拟、移动电信、室内导航等。

　　数据可视化概念

　　数据可视化主要旨在借助于图形化手段，清晰有效地传达与沟通信息。但是，这并不就意味着，数据可视化就一定因为要实现其功能用途而令人感到枯燥乏味，或者是为了看上去绚丽多彩而显得极端复杂。为了有效地传达思想概念，美学形式与功能需要齐头并进，通过直观地传达关键的方面与特征，从而实现对于相当稀疏而又复杂的数据集的深入洞察。然而，设计人员往往并不能很好地把握设计与功能之间的平衡，从而创造出华而不实的数据可视化形式，无法达到其主要目的，也就是传达与沟通信息。

　　数据可视化与信息图形、信息可视化、科学可视化以及统计图形密切相关。当前，在研究、教学和开发领域，数据可视化乃是一个极为活跃而又关键的方面。“数据可视化”这条术语实现了成熟的科学可视化领域与较年轻的信息可视化领域的统一。

　　关于数据可视化的适用范围，目前存在着不同的划分方法。一个常见的关注焦点就是信息的呈现。例如，迈克尔·弗兰德利（2008）提出了数据可视化的两个主要的组成部分：统计图形和主题图。另外，《DataVisualization:ModernApproaches》（意为“数据可视化：现代方法”，2007）一文则概括阐述了数据可视化的下列主题：

　　思维导图

　　新闻的显示

　　数据的显示

　　连接的显示

　　网站的显示

　　文章与资源

　　工具与服务

　　所有这些主题全都与图形设计和信息表达密切相关。

　　另一方面，FritsH.Post（2002）则从计算机科学的视角，将这一领域划分为如下多个子领域：

　　可视化算法与技术方法

　　立体可视化

　　信息可视化

　　多分辨率方法

　　建模技术方法

　　交互技术方法与体系架构

　　数据可视化的成功应归于其背后基本思想的完备性：依据数据及其内在模式和关系，利用计算机生成的图像来获得深入认识和知识。其第二个前提就是利用人类感觉系统的广阔带宽来操纵和解释错综复杂的过程、涉及不同学科领域的数据集以及来源多样的大型抽象数据集合的模拟。这些思想和概念极其重要，对于计算科学与工程方法学以及管理活动都有着精深而又广泛的影响。《DataVisualization:TheStateoftheArt》（意为“数据可视化：尖端技术水平”）一书当中重点强调了各种应用领域与它们各自所特有的问题求解可视化技术方法之间的相互作用。

　　应用背景

　　数据可视化技术诞生于二十世纪八十年代，其定义可以被概括为：运用计算机图形学和图像处理技术，以图表、地图、标签云、动画或任何使内容更容易理解的图形方式来呈现数据，使通过数据表达的内容更容易被理解。据研究表明，人类获得的关于外在世界的信息80%以上是通过视觉通道获得的，因此对大量、复杂和多维的数据信息进行可视化呈现具有重要的意义。它与虚拟现实技术、计算机动画技术、人工智能、数据挖掘、数字地图、经济趋势，甚至与人类基因组计划等诱人的前沿学科领域都有着密切的联系。如何有效处理和解释这些包含大量信息的海量数据将是人类面临的巨大挑战，同时，这也是数据可视化技术所呈现给人类的诱人的应用前景。

　　在互联网服务普及的今天，不少地理资讯系统都提供编程界面，让用户通过这些界面及其系统建立各自的地理资讯信息页面。这些编程界面，有利用VBA或JavaScript的。让用户很容易就可以获取卫星图片或地图的连结页面，甚至加上行车路线或道理位置等信息。由于查询建筑信息模型能提供各类适切的信息，协助决策者做出准确的判断，同时相比于传统绘图方式，在设计初期能大量地减少设计团队成员所产生的各类错误，以至于后续承造厂商所犯的错误。计算机系统能用冲突检测的功能，用图形表达的方式知会查询的人员关于各类的构件在空间中彼此冲突或干涉情形的详细信息。由于计算机和软件具有更强大的建筑信息处理能力，相比目前的设计和施工建造的流程，这样的方法在一些已知的应用中，已经给工程项目带来正面的影响和助益。

　　对工程的各个参与方来说，减少错误对降低成本都有很重要的影响。而因此减少建造所需要的时间，同时也有助于降低工程的成本。随着物联网概念的提出和逐步实施，为准确、快速获取多方面信息提供了基础。通过城市中连接在一起的各处应急信息采集点，包括安防系统、交通系统、气象系统和公安系统的实时监控设备，实时通过网络将监控信息传输给城市各应急部门，便于监控现场情况、为综合研判、协同处理提供辅助支持。

　　三维可视化平台应用领域

　　在城市建设中，智慧城市一直是地理信息行业发展中的热点，其建设过程中很多路桥建设和管道迁移，既要地理信息应用也要模型创建，这就需要BIM与GIS二者共同作用。GIS与BIM集成技术基于三维地理信息系统，整合多种数据类型将城市建筑、基础设施、道路建设、机动目标等信息通过三维可视化平台进行全方位呈现，实现“数字化”城市，在数字化基础上引入智慧城市模型，方便我们直观的解城市信息，对城市规划、城市交通分析、城市微环境分析、市政管网管理、住宅小区规划、数字防灾、既有建筑改造等诸多领域有所应用，与各自单独应用相比，在建模质量、分析精度、决策效率、成本控制水平等方面都有明显提高。

　　物联网技术与BIM、GIS技术融合到一起不仅可实现智慧园区、智慧校园、智慧城市、的建设，还将扩展到道路、铁路、隧道等平台的建设。BIM与GIS的集成应用，还可增强大规模公共设施的管理能力，以及解决大型公共建筑、市政及基础设施的运维管理。

　　三维可视化平台系统的主要功能模块可分为：数据载入，浏览定位，统计查询，专题分析，管线编辑，工程档案，辅助规划，空洞探测，系统维护，实时控制，场景控制，空间测量，快照输出。

　　未来发展

　　智慧城市治污虚拟仿真平台是由UNISOL自主研发的针对各种环境污染的监测处置管理平台，整合虚拟仿真、BIM模型、GIS数据、物联网、人工智能多项复杂技术，旨在提高污水处理与固体废物预防方面的实时监测能力和预防处理能力。同时，平台兼顾全局视角和城市三维视角，可立体地、直观地诠释智慧城市运维中原本晦涩难懂的数字信息，为政务多部门协同工作创造了一款便捷且有效的工具平台。

　　建筑信息模型目前正被愈来愈多的专家，应用在各式各样的建筑上。从简单的仓库到形式最为复杂的新建筑。这种设计方法正在发展中。建筑信息模型提供虚拟建筑模型，供设计团队(如建筑师、测量师、土木工程师、结构工程师、机电工程师)传递到承建的营造方到业主，可以在各个阶段添加各自专业的信息、更新、追踪变更和维护此共同、单一的模型。结果是期望能很大程度地减少当工程在参与方之间提供与接收信息时，所发生的信息遗漏与沟通落差。而其提交的信息内容远超过现行工程实务上的量。

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