宣告：本文是一個系列原創（作者在GIS+BIM行業已有從業15年有余，還是個行業的小學生，文章內容不免有錯誤或者不當之處，敬請理解），旨在通過這個系列打造一個高性能，高可擴展的GIS+BIM框架，拋磚引玉，為國內GIS+BIM行業貢獻綿薄之力，
對于行業內的人說到GIS、BIM最先想到是：引擎，是的，沒有錯，應該說一個好的引擎是核心了，放眼國內，做GIS的公司很多，做BIM的也很多，但原創卻很少，做到行業知名的卻是沒有，說到GIS，不得不提我們的祖師（google earth）簡稱GE，隨著GE的推出，引起了行業的大變革，大家都開始做三維地球，最具名氣的應該是Open Scene Graphic,簡稱 OSG，確切的說，它是一款面向地理資訊行業的三維引擎，還談不到GIS引擎，在OSG的基礎上，osgearth算是一個不錯的開源三維數字地球，也正因為osgearth開源數字地球的出現，為國內GIS產業帶來了一次洪流，也可以這么說，國內大部分三維地球都是基于osgearth發展而來，
然后隨著行業應用的不斷發展，也正式因為數字化地球的成功，很多以前想都不敢想的事情（數字化三維城市），數字化工程管理，數字化工廠，數字化發電等相繼提出概念模型，而這些數字化資訊處理，對三維數字化地球提出了更好的要求，需要海量的顯示資料，osgearth有些力不從心，我們必須開發新一代三維數字化引擎來適用行業的發展，這也意味著新三維數字化時代到來:GIS +BIM/PIM，
在這股洪流中國內也出現了很多不錯自研BIM引擎的公司（筆者接觸過很多款，國外的不提了，別人起步早，沒有可比性，國內能讓我有印象的就兩個，一個是深圳鵬銳的BIM（速度真快，在一般的顯卡下可以加載300萬個引數化模型，說行業頂尖不為過），另一個北京達美勝（功能全）），然而都只是BIM，或者PIM，都缺少地理資訊部分，其他的都是基于osg或者unity3d引擎研發的，unity3d面向游戲的，用來做BIM/PIM確實很不適宜，osg本身對顯卡的新特性支持不好，設計上采用了過多的設計模式，對開發不是很友好，或者說一般的開發者是駕馭不了OSG的，面對這種囧境：要想重構osg代價太大，so大牛們更愿意自己重寫一個全新的引擎，無拘無束，說到這里，會有一部分人說重復造輪子，然后筆者認為任何事物都要經歷認知->熟悉->熟練->重復->改進->創新，沒有重復的程序，就沒有改進和創新（筆者本人就是一個技術宅男），
到這里說到重點了，筆者本人也沒有擺脫這股洪流的沖擊洗禮，依然決定不惜粉身碎骨迎難而上，依然想當那只迎風起飛的豬（雖然當風停下來的時候，摔死的一定是豬），言歸正傳，先上圖，然后在慢慢介紹，
圖1
上圖引擎之上構建了BIM/PIM和GIS，相信很多人看到后，會問，這不是一套引擎支撐兩套系統嗎 ?BIM+GIS部分呢 ?相信大家更希望看到是這樣一副圖形：
圖2
看到這樣一幅圖形很多人覺得，這個才是GIS + BIM ，是的，國內已經有部分公司都實作了圖1所架構的部分，圖2部分目前還沒有看到(也許是因為筆者眼界狹窄，亦或者已經有了，但是還沒有公開發布)，圖1 到到圖2這條道路有幾個大坑，
- 解決大資料精度問題，GIS本身是支持大資料的，但是實時性與精度是存在問題，地理資料采用金字塔模型形式進行存盤，大家都知道這樣資料結構存盤形式解決了海量資料的問題，即按需，按級別加載，根據攝像機的位置動態的加載所需的資料，如下圖所示，
圖3（GIS）金字塔瓦片
圖4（GIS）金字塔瓦片
然后BIM資料一般都是比較集中的，對資料要求特別的高,做BIM的都知道，一棟樓房每一個細節表達務必要求精準，方便管理，造價，維護，能夠做到全生命周期管控，
圖５（BIM）
圖６（PIM）
這不是現有GIS系統能完成的作業，如果按照GIS的管理方法將模型按照GIS的方式進行存盤，會發現BIM／PIM資料是不能這么做的，一般一個BIM模型或者PIM模型由很多個最小單元（模型）組成，我們稱為基本體，比如一閥門可以由幾十個或者更多基本體組成（多個圓柱，多個圓環，多個長方體，或者多面體），資料量非常的龐大，筆者接觸過最大的模型一個PIM模型（共計９００萬＋個基本體組成），絕大部分是引數化的，
筆者也嘗試過用LOD的方式存盤這些資料，用GIS的思維方式按需加載，結果是很多業務應用是無解的，下面我們分析下用GIS思維方式加載資料我們遇到的問題：
１. 無法做到輕量化
為了降低網路延遲，或者存盤空間，資料一般采用引數化的形式存盤，比如我們要繪制一個箱子，我們用箱子的引數來描述：類似：ｂｏｘ（長，寬，高，材質，位置），如果做ｌｏｄ，那么該如何描述呢，我們唯一能做的，是將引數化資料三角化，即生成用模型（點線面來描述），這樣資料量會增加，
２. 資料量巨大
a) 引數化部分，目前大部分GIS是不支持，需要在后臺增加服務，用來把引數化模型資料三角化，然后在不同的級別做簡化模型），
b) 計算下來，以２５６萬個基本體為例，正常存盤需要１００M空間，如果做ＬＯＤ，空間至少要４G
３. 更新／發布困難
模型資料不是一成不變的，都是在根據工程的進度或者維護進行實時更新的，那么這就意味著每當資料更新，LOD必須重新做一次，而往往我們希望可以瀏覽不同版本的模型，即要保留歷史資料，這樣一來，就災難了，資料會膨脹，
４. 無法完成精確的測量
因為BIM業務的特殊性，對模型的測量上由精確的要求，如果我們做了LOD，在計算上就會出現誤差，這是個硬傷，LOD的是無法解決這個問題的，
５. 實時性差
每次時間變更都會從服務器請求大量的模型資料，造成實時性比較差，
６. 編輯要求
一般的業務應用都會存在對模型進行修改的要求（輕量化的）比如對一個閥門的位置進行修改，或者對一個桌子的顏色修改，異或更換一把的門鎖，
目前大部分BIM不具備這個功能，GIS更不用說了，及時具備，GIS的離散化資料存盤也做不到實時修改存盤，
圖７（修改前）
圖８（修改后）
７. 操作的便利性
從事設計作業的朋友，習慣了二維的坐標下，對模型的編輯，或者三維空間上的操作，但是對于球體上的操作卻不適應，首先這里要說明下，設計作業不應該在GIS上完成，但是還是由少許的輕量化的編輯要求，設計作業者更加希望在非球體下進行（球體是投影，一個直線也是由曲率的），很不方便，如下圖這樣視圖（也被稱作上帝視角）
圖9（上帝視角）
圖10（上帝視角下編輯）
８. 精度問題
在GIS開發，或者BIM開發程序中，很多同學都遇到用單精度無法滿足計算的要求，基本上在BIM中計算都采用雙精度方式，然后把一個BIM模型放到三維球體上，需要解決到大地坐標問題，為了性能方面的考慮，不得不采用單精度繪制(目前不是所有的顯卡支持雙精度，同時即便支持雙精度)性能由極大的降低，
1 NVIDIA，雙精度計算花費的時間單精度的32倍
2 ATI，雙精度計算花費的時間單精度的8倍
3 INTEL，雙精度計算花費的時間單精度的4倍
綜上，以上種種（只列舉了部分），總結：新一代GIS+ BIM引擎需要具備如下功能特點，
１. 支持引數化模型（海量，入門級別，至少支持100萬個引數化模型，
２. 解決資料加載與存盤問題
３. 支持輕量化編輯
４. 支持2D/2.5D /3D 地理資訊形態切換，
今天就到這里，初次撰寫，有沒有說清除的地方，希望大家指出，共同進步，
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標籤：架構設計
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