淺談BIM助力數字城市

陳 辰

(北京市住宅建筑設計研究院有限公司，北京100005)

1 前言

隨著BIM在建筑設計咨詢行業中的不斷普及，使用BIM技術服務于建筑設計已成為各大設計咨詢單位的發展目標。可以預見，在不遠的將來中國各地將涌現出大量具備完成建筑信息的BIM模型。若僅把模型用來出施工圖、做管線碰撞檢查，將造成這些高集成度信息極大的浪費，只有更好地利用信息，才能使其發揮出更高的價值。

我們將目光投向“數字城市”。雖然數字城市的概念已提出十余年，但隨著信息技術的高速發展，數字城市的內涵也在不斷的演變與擴充。北京住宅設計院科研中心的BIM團隊正以極高的熱情迎接這新一挑戰。

北京市住宅建筑設計研究院·科研中心，現擁有建筑、結構、設備及電氣各專業設計人員近四十人，其中高級職稱8人。從2011年創建至今，完成了北京大學公共教學樓、北京廣華新城617地塊居住項目、北京豐臺長辛店生態城54地塊商業綜合體項目、北京西山度假酒店、白俄羅斯明斯克北京飯店等多類型二十余個項目的BIM咨詢與設計。經過科研中心全體成員的積極探索創新和不懈努力，科研中心獲得了2012年首屆“龍圖杯”全國BIM(建筑信息模型)大賽－優秀獎;2012年北京市第16屆優秀工程設計單項獎－建筑信息模型(BIM)單項獎;2013年北京市第17屆優秀工程設計單項獎－建筑信息模型(BIM)設計優秀獎;2013年中國建筑業建筑信息模型(BIM)邀請賽－優秀獎;2013年首屆工程建設BIM應用大賽－三等獎等多項獎項，并參與北京市地方標準《民用建筑信息模型設計標準》的編制。科研中心主要業務范圍包括:綠色建筑、產業化住宅以及BIM咨詢等三個主要方面。其中，綠建方面包括綠建咨詢和節能改造兩方面內容;BIM咨詢方面包括BIM模型、施工圖深化、后期施工模擬等。

2 BIM與數字城市

2.1 BIM 概念

BIM(Building Information Modeling)建筑信息模型，其定義在各個國家具體解釋都有所不同，但大體意思是一致的，主要是指以三維數字技術為基礎，集成了建筑工程項目各種相關信息的工程項目模型技術。一定要注意:BIM是一種技術、一種方法、一種過程，BIM把建筑業業務流程和表達建筑物本身的信息更好地集成起來，從而提高整個行業的效率。

在建筑工程整個生命周期中，建筑信息模型可以實現集成管理，因此這一模型既包括建筑物的信息模型，同時又包括建筑工程管理行為的模型。將建筑物的信息模型同建筑工程的管理行為模型進行完美的組合。因此在一定范圍內，建筑信息模型可以模擬實際的建筑工程建設行為，例如:在設計過程中的建筑風、光、聲等專業的環境模擬;在建筑施工過程中的4D施工模擬等等。

目前，大批國內領先的設計院紛紛成立BIM研究中心，在房地產開發企業中也有不少正在嘗試將BIM應用于項目的開發建設以及運營維護等。在國外方面，BIM最先從美國發展起來，隨著全球化的進程，已經擴展到了歐洲、日、韓、新加坡等國家，目前這些國家的BIM發展和應用都達到了一定水平。北美的建筑行業有一半的機構在使用BIM相關的工具，美國各個大承包商的BIM應用也已經成為普及的態勢。英國政府要求強制使用BIM，已于2009年11月發布了英國建筑業BIM標準(AEC(UK)BIM Standard)日本建筑學會于2012年7月發布了日本BIM指南 ，從BIM團隊建設、BIM數據處理、BIM設計流程、應用BIM進行預算、模擬等方面為日本的設計院和施工企業應用BIM提供了指導。

2.2 數字城市

數字城市是指利用空間信息構筑虛擬平臺，將包括城市自然資源、社會資源、基礎設施、人文、經濟等有關的城市信息，以數字形式獲取并加載上去，從而為政府和社會各方面提供廣泛的服務。數字城市能實現對城市信息的綜合分析和有效利用，通過先進的信息化手段支撐城市的規劃、建設、運營、管理及應急，能有效提升政府管理和服務水平，提高城市管理效率、節約資源，促進城市可持續發展[1]。

數字城市的基礎主要有三項。第一項是信息基礎設施，要有高速寬帶網絡和支撐的計算機服務系統和網絡交換系統。第二項是基礎數據，特別是“空間數據”。據統計人類生活和生產的信息有80%與空間位置有關，數字地圖和數字影像是數字城市的基礎框架。第三項基礎是人，管理數字城市和使用數字城市的人。與管理我們的“現實城市”相對應，管理數字城市要逐漸建立起相應的機構和規范，要不斷對網絡系統和數據進行建設、更新、維護和升級，并協調用戶的訪問[1]。

在最近提出的《上海政府工作報告》中明確提出，上海市2014年將全面推進智慧城市建設，推動信息化與工業化深度融合，促進物聯網、云計算、大數據等廣泛應用，發展數控機床、工業機器人等智能建造，推廣建筑信息模型的工程運用，建設智慧園區、智慧商圈、智慧社區、智慧新城，讓更多市民享受信息化的方便與快捷。

2.3 豐富的切入點

從數字城市的概念中不難看出，BIM生態系統可為數字城市提供豐富的基礎數據，同時通過高度可視化的優勢為管理者及使用者提供舒適的使用環境。

通過BIM平臺可為每個建筑單體提供三維可視化的數據庫。在數字城市平臺中，由于使用大尺度的城市模型，每個單體建筑的信息不可能表達全面，而BIM模型正好彌補這一短板。通過鏈接等形式將BIM模型與城市模型銜接，即可保證運行效率又可實現城市節點的全面展現[2]。

城市綜合管線。現代城市的神經系統也就是機電管線全部隱藏于地下，雖然美觀，但給管理維護帶來極大不便。有了基于BIM平臺的城市綜合管網模型，通過三維的形式集成了全部技術數據，方便查閱，加上虛擬現實技術的輔助可為線路檢修帶來多種便利。

城市急速擴張，新老城區加速更替，城市改造難度加大。有了通過BIM技術模擬建造的城市街區，可為城市改造方案制定、老城區資料查詢等工作提供基礎信息支撐。

3 初步嘗試——小市政BIM應用

初次接觸，我們需要找到一個最低門檻以降低研發難度，即要與我們熟悉的BIM設計咨詢等工作相關，又可服務于數字城市的大框架中。最終我們選擇了小市政管網BIM應用。

在初步嘗試中我們完成了以下幾項工作:

1)小市政管網BIM基礎模型，包括暖通、給排水、電氣、燃氣等多個專業;

2)三維管線綜合，在圖紙階段很好的解決了管線之前的交叉碰撞，為后續施工過程提供了便利同時為業主節省成本;

3)材料統計，設計過程中管線走向不斷變動，很難實時掌握設計方案的工程量成本，通過模型材料統計為業主提供了動態的材料清單;

4)隱蔽空間設備管理，市政管線全部隱藏于地下，能夠看到的只有井蓋，綜合管網信息模型為管理者提供了多維度的檢查平臺，脫離舊圖紙，以更簡便快捷的方式獲取更多的維護信息。

4 思考與展望

通過嘗試，我們在摸索中積累經驗，做的越多發現的問題就越多。在傳統BIM設計中，模型深度越深往往代表著更高的技術含量。但在向數字城市擴展的應用中，過高的模型深度也可能會成為自己的絆腳石[3]。同時，在建模規劃階段就要很好地考慮后期的模型信息擴展，以便實現多方向的拓展應用。總之，隨著技術積累，BIM技術在數字城市的大舞臺中一定會綻放出自己的光彩。

[1] http://baike.baidu.com/link?url=FiHXvVxh3rXqzR54crq Nro9AK_6auCDIpPwz_y3hkwJxg VX5FOtdAXns6_MZSXxI

[2]李云貴，BIM技術與中國城市建設數字化，中國建設信息，2010(10):40-42.

[3]李德超，張瑞芝.BIM技術在數字城市三維建模中的應用研究[J]，土木建筑工程信息技術，2012，4(1):47-51.