河南大学深圳研究院时空大数据联合创新中心自2020年1月成立以来,已设计完成时空信息集合系统(ST-IAS)基础理论框架,将其细分为七大子系统进行分类科研攻关,七大子系统分别为建筑信息集合系统(BIAS)、地球信息集合系统(EIAS)、交网信息集合系统(TIAS)、市政信息集合系统(MIAS)、水网信息集合系统(WIAS)、电网信息集合系统(PIAS)、人文信息集合系统(HIAS)。
时空大数据联合创新中心采用中心制联合实验室模式,与多家精英民营企业、科研院所共建子系统重点实验室,专注于单项子系统的重点攻关,并设立博士后科研工作站。1月20日,与速度时空信息科技有限公司成功签约,共建“建筑信息大数据重点实验室”,重点攻关建筑信息集合系统BIAS核心技术、BIM数据异步加载技术、激光点云BIM次世代高模自动生成技术,建筑构件空间定位技术。
实验室自3月2日投入运营以来,专注攻克BIM数据异步加载技术,5月11日成功推出“BIM数据异步加载建筑信息集合系统BIAS”,并且立即投入使用到智慧城市、智慧社区、物联网、房地产开发等创新示范技术测试中,受到了各领域专家的高度评价。
中心首席科学家,中国工程院院士王家耀说:“建筑信息是典型的时空信息,是在一定时间和空间产生并可以标记、追溯的。建筑信息模型(BIM)与时空大数据平台的融合,有利于将其放在时间和空间中来研究,这为BIM技术的应用提供了更广阔的前景。建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)的集成,可称之谓建筑信息集合系统(BIAS),是一个全新的领域,对于BIM在建筑规划、设计、施工、竣工验收及后期交付使用和管理具有重要意义。”
在项目开题初期,面对行业中大量的GIS平台+BIM模型的绝对流行趋势,中心主任王振凯认为,时空大数据平台应当不受任何专业领域限制,从最底层基础技术实施研发,基于时空维度重新构思平台框架,潜心研究且重新梳理人类活动空间的规律,研究自然形成之物与人类社会创造之物的生命周期和他们的相对影响。时空大数据平台的研究与开发,需要以大数据思维重新理解“什么是地球?什么是建筑?为何会产生交通?”等逻辑问题;需要以BIAS次时代动态高模取代传统GIS+BIM静态低模,打破传统GIS平台在海量全动态数据可视化的壁垒,冲破传统GIS平台无法承载超重量城市级BIM数据的天花板;需要对建筑物最小信息构件进行地球空间定位来扩展BIM数据仅研究建筑物本身的限制范围,使其与相邻环境数据产生聚合效应,从而追踪控制其时空轨迹。面对平台加载城市级BIM数据的难点,王振凯主任说:“唯心主义哲学和量子力学叠加态理论有一个共同观点,就是只有被观测过的物理量才具有现实意义,如果你不看月亮,那么月亮就不存在。这是一个很绝妙的大数据可视化灵感,所以我们根本没必要去解决BIM轻量化的问题,只需要让每个平台使用者去捕捉他关注的索引建筑,这个索引建筑里的BIM数据是可以无限大的,同时在此时间点上的其他建筑都是和使用者无关的。”
中心总工程师高超提出:“我们可以尝试运用异步技术来解决城市级BIM的加载问题,实现大体量模型平滑加载。初始界面用于展示城市整体情况,该界面展示城市环境中的抽象所有索引元素,包括楼宇、道路、植物、公共设施等。当主视角移动到一定范围时,大体积模型数据逐步加载,与系统主线程并行,实现不影响主线程运行的情况下加载大体量BIM数据。整个过程通过摄相机与触发范围交互完成。当摄相机移入触发范围时,触发加载,整个加载过程开始时,GIS场景中的索引模型卸载。当异步加载被触发时主进程持续工作,从而在较近距离时完整显示BIM模型。当相机距离渐远,即相机离开交互范围,BIM模型异步卸载,整个过程不影响主进程,自动返回大场景状态。”
异步指的是每一个任务有一个或多个回调函数(callback),前一个任务结束后,不是执行后一个任务,而是执行回调函数,后一个任务则是不等前一个任务结束就执行,所以程序的执行顺序与任务的排列顺序是不一致的、异步的。多线程将异步操作放入另一线程中运行,通过轮询或回调方法得到完成通知,但是完成端口,由操作系统接管异步操作的调度,通过硬件中断,在完成时触发回调方法,此方式不需要占用额外线程。