随着科学技术的不断发展,人类活动的主要空间正在从室外向室内转移。无论是从军事还是民用角度,对于虚拟仿真场景来说,都应该建立室内外一体的三维空间,以满足对相应行动描述与分析的需求。传统的虚拟场景是基于三维GIS平台进行建立的,注重对海量地形数据的组织与调用、多分辨率地形的描述以及多源数据的集成,主要从宏观角度对室外地形环境进行表达,缺少室内空间的相关描述。而BIM技术对建筑物及其室内结构与设备的表达十分全面且详细,将几何模型的三维可视化与丰富的语义信息相结合。BIM和GIS两者优势互补,两者的结合能够实现室内外空间的一体化三维表达,实现微观和宏观的结合。本文针对基于BIM+GIS的室内外一体化三维场景建模展开研究。主要对以下内容展开了研究。1、针对BIM和GIS领域的通用数据标准存在较大差异,不能够直接进行数据调用的问题,提出了一种面向GIS应用的BIM数据转换与处理方法。首先分析两个领域中的通用数据标准IFC和CityGML之间的差异。然后通过坐标转换与几何重构完成BIM模型几何信息的转换。最后对语义信息进行过滤与映射,同时对模型进行多级LOD处理完成BIM模型的转换。2、为了提高三维GIS的建模效率,引入BIM的参数化建模思想,分析并设计场景的参数化建模思路,提出了三维管线和道路的参数化建模方法。两种方法分别对管线和道路建模特点做出分析,以截面为基本单元设计对应结构的展开方式,同时强调与地形的匹配以及数据LOD的分级。通过该方法,实现了对管线和道路的参数化建模,提高了场景构建效率。3、针对BIM模型在三维场景中与多分辨率地形数据以及倾斜摄影测量数据不匹配的情况,分别提出了BIM模型与地形和三维点云的融合方案。首先对地形数据和点数数据的特点展开分析,其中根据BIM模型转换中的LOD分级将其与地形的融合分为两种,分别从平面与立体角度给出地形融合方案。而与三维点云的融合依照BIM模型的范围分为基于数据预处理的BIM单体化模型与基于GPU的BIM大范围地块点云融合两种。通过上述方案,实现了BIM模型与地形与三维点云的有效融合,提高了场景表达的准确性。4、以上述方法为技术支撑,设计并开发了BIM+GIS室内外仿真原型系统。系统基于设计的框架,以OSGEarth SDK为基础,通过C++语言的二次开发,将上述方法进行集成,实现了集成可视化交互、信息交互、交互建模以及分析应用四大应用模块的室内外一体化空间的三维可视化场景。并针对具体应用实现了室内外一体化任务推演。