使用位置智能为现实世界建模解决方案

AEC 的下一个大创意

技术的融合正在模糊物理、数字和环境领域之间的界限，为整个项目提供新的事实来源。在建筑、工程和施工 （AEC） 行业中，最重要的是，BIM 和地理信息系统 （GIS） 之间日益增长的联系增强了上下文感知。

GIS 不仅仅是一种利基技术，而是跨行业依赖的内容、制图、空间分析和企业集成的组合，从而实现数据驱动的决策和整体问题解决。规划人员现在不再寻求单一的应用程序，而是利用 GIS 和补充技术（物联网 （IoT）、人工智能 （AI） 和数据科学工具），这些技术可以解决各种流程，例如冲突检测、调度、估算、资产优化、可持续性和设施管理。

配备正确的工具并立足于位置的关键背景，规划师、建筑师、工程师和承包商可以做出更好的决策，从而带来更好的结果，不仅是为了提高宜居性和便利性，还可以提高项目效率、更深的社会联系、更低的环境影响和更强劲的经济发展。

GIS 在许多关键领域支持智能基础设施解决方案，包括我们在下面提供的水、交通和智能城市规划方案。

水：赋能更智能的解决方案

随着水问题的加剧，人们对水管理决策影响的认识也在提高。许多老化的大型水利工程项目需要用与自然系统相协调的设计来取代。

AEC 公司有很好的机会支持公用事业公司、市政当局和其他以水为重点的组织解决挑战。通过将 GIS 与其他关键技术结合使用，工程公司可以帮助利用和理解大量的水和基础设施数据，成为客户不可或缺的顾问和合作伙伴。

以下是 GIS 实现智能水规划的一些方法：

• 数据收集和分析 - 虽然对水务行业的调查显示，33%的水务公司对实时控制和高级分析感兴趣，但他们受到与管理和分析大数据相关的挑战的阻碍。使用与云计算资源绑定的企业 GIS，工程公司和公用事业运营商可以收集、存储、分析、映射和显示所有相关数据点。
• 智能技术支持 - 物联网可以将 GIS 与嵌入传感器和执行器的阀门、管道、泵、管道、水道、含水层和水井连接起来。这允许水务公司收集和报告有关水的可用性、消耗量、质量和损失的实时信息。Esri 最近推出了 ArcGIS Velocity，这是一项云原生功能，能够以前所未有的数量和速度分析实时数据源。
• 真实世界建模 - 在 GIS 环境中创建水利基础设施解决方案的 3D 制图表达时，用户可以对水道进行建模并创建整个流域预测模型，从而极大地扩展对洪水风险的态势感知。操作员还可以使用建模来评估性能并进行环境影响研究。现有水利基础设施的位置与实时信息分层，创建了一个数字孪生，可用于模拟运营变化，以提高效率并执行预测性维护。
• 水资源分析 - 水务行业专业人员可以使用 GIS 在同一地图上同时显示水流速、方向、深度和累积，从而获得有关水资源和流域的宝贵见解。结合地形分析和污染数据，工程师可以识别、监测和保护水源。
• 以客户为中心的解决方案 - 通过 GIS 与客户安全地共享项目可交付成果，使他们能够了解项目决策、轻松访问和操作数据、提供协作反馈，并将模型集成到自己的 GIS 中以满足未来需求。

通过同时查看所有重要变量，AEC 公司可以支持水资源规划决策并微调系统性能，以最小的环境影响为大多数人提供服务。

个案研究

南加州的一个社区位于年降雨量低的地区，但对农业、高尔夫球场和带游泳池的社区有很高的用水需求。该地区的水资源必须得到精心管理，尽管山谷有一个显着的优势——隐藏在谷底下的巨大含水层，几个世纪以来一直是沙漠的主要水源。

为了支持健康和多产的水资源管理，该地区实施了几种以 GIS 为基础的解决方案。

• 基础设施测绘 - 在检查或修复任何水管、泵、阀门或消火栓之前，外业工作人员和承包商必须对其进行定位。工作人员由基于 GIS 的智能手机应用程序引导，这些应用程序揭示了数据驱动的 GIS 地图上的关键细节。该实用程序添加了高分辨率影像，因此其地图和应用程序的水平精度为 10 英寸（25.3 厘米），空间分辨率低于 3 英寸（7.63 厘米）。此数据还指导收集更多资产属性，以便对系统的行为进行建模。
• 节水和再利用 - 该区开发了一种用于高尔夫球场灌溉的循环水系统，该系统可降低水处理所需的成本和能源，并将路线从直接取井转移。他们还提供现金回扣，以鼓励客户移除草，并用不需要太多灌溉的沙漠景观取而代之。在地图上可视化的卫星图像在这两个程序中都发挥着作用。当客户表示有兴趣参与时，地区团队成员会在 GIS 中查看物业的图像，测量和绘制区域地图，并根据平方英尺计算回扣。
• 含水层保护 - 一条主要河流和三个位于山谷东西两端的战略大型补给池为地下湖提供所有水。该团队使用 GIS 来衡量退出和续订级别，以帮助长期维持宝贵的资源。

通过使用 GIS 绘制河谷基础设施，并为现场团队成员配备与水区办公室同步更新的移动应用程序，该团队能够显著减少错误并加快沟通速度。得益于地理信息系统和高分辨率影像，水资源保护和再利用举措在很大程度上取得了成功。该技术可帮助团队远程满足项目要求，而无需前往现场进行昂贵的旅行。

运输：成为客户不可或缺的合作伙伴

随着交通当局的核心业务从建设转向运营，运输专业人员必须在有限的收入和公众不断提高的绩效期望下越来越多地管理复杂的系统。这些趋势是在不断变化的监管环境中发生的，这要求更加重视全面的信息系统，以支持就稀缺公共资源的分配地点和方式作出更好的决策。

AEC 公司要帮助客户满足新的监管要求并支持循证决策，他们必须提供一种有效的方式来透明地共享数据并采用基于现实的全面规划。过去，运输计划通常以充满非技术读者无法理解的技术术语和演示格式的文档的形式呈现给利益相关者和公众。地理空间方法解决了这些问题，使精通 GIS 的 AEC 公司成为其客户不可或缺的一部分。

例如，规划专业人员可以使用称为 ArcGIS Story Maps 的多媒体演示文稿，该演示文稿结合了高质量的图形、地图、文本和视频来呈现计划的每个元素。这些交互式通信工具以易于理解的方式传达技术信息，向主要利益相关者和公众传达背景信息。

公司可以使用 GIS 工程交付工具在受控环境中安全地与利益相关者、承包商、客户或任何外部方进行协作。他们可以在项目的整个生命周期中实时查看和微调工作流和资产。另一个好处是获得上下文智能，因为决策和项目组件的历史都存储在一个地方。

个案研究

一家 AEC 公司的长期客户发现了以新方式交付数据和数字产品的需求。传统上，3D设计数据在发布时存储为BIM模型，但客户发现对产品可交付成果的访问受到限制，并且只有具有BIM软件知识的人才能理解。许多团队成员发现信息不容易获得，他们无法按照他们想要和需要的方式可视化或分析项目。

作为项目的一部分，该团队已经创建了一个 GIS 门户，用于与客户共享地理空间信息。当时，他们正在使用它来共享智能地图、Esri 故事地图和其他位置智能数据。他们开始寻找一种方法，让他们的客户能够在同一基于 Web 的 GIS 环境中轻松与 BIM 模型和对象数据进行交互和查询。

为了使 BIM 数据更易于可视化和访问，他们在 GIS 中创建了一个自动化的数据处理工作流。这使用户可以轻松地根据其他项目数据集查看建议的3D设计，并能够查看单个特征并利用它们进行决策。另一个好处是能够同时将更改应用于多个文件和多个项目。

该团队使用其企业 GIS 平台来处理和共享大量项目数据。它还使他们能够轻松利用国家电网来绘制地下公用设施的位置，并将其与其他地理空间数据（如地形和高程）分层。

这些变化实现的流程和数据共享效率使公司能够为客户节省大量时间和金钱。

智慧城市规划：利用 GIS 和 BIM 创建数字孪生

规划师以及设计和工程公司面临着通过采用转型技术和流程来塑造社区未来的新机遇。当社区学习并适应数据驱动的工作流程时，他们就会提供支持城市交通、弹性和可持续性的智能基础设施设计。这一点至关重要，因为今天做出的决定将影响子孙后代的社区。

为了实现这些成果，AEC 公司必须采用支持集成有关人员、网络和环境的数据的解决方案。当 3D 设计工具与位置智能相结合时，项目可以获得真实世界的背景，并且规划人员更容易直观地传达分区变更、新建筑以及其他规划和工程工作的拟议和潜在影响。同样，在协作和交互式 GIS 环境中创建计划时，政府客户、居民和企业所有者可以更好地了解这些计划的含义并提供有意义的反馈。

Esri 和 Autodesk 之间的协作现在使 BIM 能够集成到 GIS 环境中，从而为任何工程或社区创建地理锚定的数字孪生。GIS 可帮助利益相关者查看使用相互关系建模的项目，例如拟建项目地点（包括地下公用设施）周围的地形和结构。BIM 提供了正在构建的结构的详细 3D 视图。借助组合工具，规划人员可以在破土动工之前查看上下文中的 3D 模型，这可以防止返工和成本超支。

个案研究

新加坡面积为722平方公里（279平方英里），人口不断增长，达到550万，需要利用所有可用空间。该国从低收入和中等收入国家迅速崛起为中上收入国家，这意味着经济增长远远超过土地增长。结果，国家官员被迫发挥创造性，充分利用有限的资源和土地。

使用地理信息系统技术管理的综合地图系统为发展计划和政府日常运作提供信息。该平台充当有关该国何处的事实点，为大量专门构建的政府和面向居民的应用程序提供位置即服务数据。最近发布的居民移动应用程序提供实时交通信息流和路线，包括突出显示的步行路线，这些路线可以避开频繁的降雨。

该国的实时数字孪生工作标志着GIS和BIM数据的重要结合，将规划和施工文档整合到该国的更广泛背景下。该项目正在取得进展，使用试点测试来观察微波如何穿过高密度区域，从而检测蜂窝网络覆盖的差距，并模拟海平面上升和山洪暴发等自然现象。

对于水务、交通、智能城市等，GIS 和 BIM 相结合，在设计、施工和设施运营的所有阶段之间移动数据，从而产生更好的设计和更高效的基础设施。

Micah Callough 是位于科罗拉多州丹佛市 Esri 的 AEC 部门的技术总监。他拥有基于他在AEC领域25 +年职业生涯的技术交付背景。十八年来，他一直在一家领先的AEC公司工作，负责其水，基础设施，环境，建筑和全球数字解决方案（IT）业务线。在此期间，他曾担任GIS专业人员，管理顾问，项目经理，部门经理，技术负责人，技术销售负责人，产品经理，Scrum Master和全球IT总监。他的热情是利用技术作为催化剂来改变企业。当他不工作时，他可能会驾驶他的面包车去下一次户外探险。