一、“数字地球”的演进技术
1998年1月31日，美国前副总统戈尔在加州科学中心的一次演讲中提出了一个创新的想法“数字地球”。当时地球之外发射了很多人造卫星，可以连续收集很多地表信息，包括地形、大气、植被、海洋等等。“数字地球”的概念是基于现有的GIS技术概念。它通过地球坐标定位的数据，将所有不同来源的影像和数据收集起来，整合成一个庞大而分散的数据库，模拟并展示整个地球的特征和地貌，并将现有的2D应用技术推向高层次的3D呈现，从而根据实际情况进行更有效的统计分析和应用，帮助人类实现对地球可持续管理的目标。
当时的现有技术受限于电脑效率和网速，要取得这个成绩相当困难。但是2000年以后，计算机硬件和网络技术不断突破和发展。2005年，Google发布了一款虚拟地球软件:“Google Earth”，可以在地球的三维模型上叠加卫星地图、航拍空照片和GIS数据，为用户提供免费浏览。硬件效率只需要一个普通的桌面。用户可以通过键盘或鼠标控制地球仪来探索整个地球，也可以通过地址和经纬度坐标来定位。用户可以使用KML语言将自定义数据文件添加到计算机版本的地图中。
自此，“数字地球”的概念付诸实践，预计“数字地球”的应用首先要完成“数字城市”的开发。要完成“数字城市”的建设，必须建立“数字建筑”的积累信息，并相应地开发各领域的统计分析和应用管理系统。
二。“数字建筑”的信息化
“数字建筑”的信息积累一直是个大问题。因为工程行业发展了几百年，并不是从计算机技术开始的，在建造的过程中有既定的模式可以遵循，所以“信息化”和“3D信息”的步伐直到近20年才逐渐发展起来。在这个过程中，“数字建筑”的“3D建筑”被定义为一个具有“3D外观形状”的体量，加上一张“照片外观图”，以Google Earth为主要载体呈现。在此期间，主要的交换文件格式是谷歌提出的KML和KMZ格式。用户可以将具有正确大地坐标的3D建筑物转换为KML和KMZ格式，并将其导入谷歌地球进行浏览。
然而，2000年后，工程行业开始在全球范围内开发与BIM建筑信息模型相关的3D技术的应用。例如，中国台湾省的建筑行业也在各种项目中研究和构建了BIM 3D模型。3D BIM技术主要是基于对单个建筑空内和整个工程周期内积累信息的整合和应用，提供建筑全生命周期各阶段的详细完整信息。它可以提供积累和使用的信息，模型是3D模型，显示细节和材料的精细度很高，正好可以弥补GIS技术无法突破的“数字建筑”的瓶颈。
三。BIM与GIS信息交换的瓶颈与突破
在过去的十年中，业界对BIM和GIS技术的融合持积极态度，但两者之间的信息交流并不顺畅。可以归纳为两个主要原因。一个是BIM和GIS信息长期以来在现有工作流程中没有直接串联，应用角度不同，甚至在实践中没有获得正确完整的信息，仅作为底图参考；其次，市场上的BIM和GIS软件工具并没有对彼此进行处理文件问题的技术研究，工程行业BIM模型的文件格式也不开放，增加了文件交换的难度。
根据近几年的相关研究报告可以观察到，在BIM与GIS的信息交换解决方案中，常见的建议是将双方构建的图纸和信息模型转换成该领域常见的开放文件格式，如IFC、CityGML等。甚至尝试将IFC和CityGML文件格式相互转换，以提供重叠使用。然而，BIM模型中使用的IFC格式与GIS中的CityGML格式在几何、信息、外观和性能尺度等方面存在差异。，而相同的组件或空性能不同，导致IFC到CityGML中的单对象转换为多对象类型，造成对应缺失和不完整。在数据处理过程中，相关信息丢失、出错或无法携带大文件等相关问题引起了业内人士的疑惑和担忧。
针对日益增长的信息集成需求，2017年以来，全球各软件信息厂商持续开展信息集成的技术交流与合作，I3S也被国际上最具公信力的开放地理空协会制定为国际3D标准格式；并且在2017年底，BIM和GIS全球软件厂商已经签署了战略合作意向书。2018年6月后，他们开始提供可以直接读取和交换的文件格式，方便用户应用相关信息。初步集成第一阶段:将BIM模型视为另一个三维体文件，用文件交换模块将BIM模型或其他三维体文件导入GIS平台。第二阶段集成:IFC等文件仍可使用“文件交换模块”将数据导入GIS平台；可以直接读取Autodesk软件生成的原生RVT文件格式，导入GIS平台使用。
四。“智慧城市”的未来发展
近年来，发展“智慧城市”已经成为城市治理的主要趋势。城市中的基础信息主要来源于BIM和GIS制作的地图和首都模型。双方的融合不仅是最佳解决方案，也是智慧城市发展中不可或缺的关键应用。目前，智慧城市的应用管理大多是一个“智慧城市管理系统平台”，有望整合物联网、大数据分析、人工智能AI等各种信息技术，并根据当地需求进行定制。庞大的管理系统平台为了集成最先进的技术，准确执行功能，需要收集背后的各种正确的、海量的、多源的信息，使分析结果能够为高层提供正确的决策辅助，并要考虑不断扩展的可能性，以便未来发展成为更高阶的智能管理系统，提高行政服务效率，有效分配政府资源，最终达到提高人民生活质量的目的。
