BIM 在景觀及規劃領域中的應用

伍哲陶/南寧市規億工程設計有限公司

BIM 在景觀及規劃領域中的應用

伍哲陶/南寧市規億工程設計有限公司

本文針對BIM在景觀規劃領域中的應用進行了詳細的介紹。

BIM；景觀規劃；應用

設計領域我們每天都需要解決各種復雜、相互交織的問題，這需要各個工種日益緊密的相互配合，新模式BIM也因此應運而生，并且逐漸在建筑設計行業普及起來。

什么是BIM

Building Information Modeling (BIM) 通俗來講就是建筑信息模型， 即在計算機里完全模擬實際情況建立一套三維模型，它背后包含一套完整的數據庫，描述整個工程的所有信息，工程設計、出圖、施工、管理和維護等等都圍繞該模型進行，從而實現對整個項目的直觀把控。它有以下特點：

●絕不僅僅是一種新軟件，或者軟件層面上的東西，而是一種需要相應軟件支持的新的工作流程或模式

●所有工種的工作以三維模型建模為基礎

●所有相關信息的格式是一致的，以便于數據間的交換和聯系

●三維物體本身是包含豐富信息的，因而是“智能”的

●BIM信息管理和維護將貫穿運用于整個項目的生命周期中（包含策劃、設計、建造和使用）

BIM模式里各個工種通過三維模型設計及交換信息，以建筑為例，建筑師不再通過CAD畫傳統意義上的二維圖紙，并另外建模做效果圖，而是一開始便在BIM系統里建立三維BIM模型，二維圖紙、效果圖便能夠同時在系統里相應生成。BIM模型與傳統3D模型的區別在于其模型背后附帶的相關數據信息，比如模型里的一堵墻，不僅僅是一堵簡單的3D墻，它還包含厚度、高度、結構及面層材料、耐火極限、單位價格等相關信息，這些信息是BIM最重要的組成部分，系統將這些信息整合成一致的、便于管理的體系為各個技術領域的分享和交換提供條件。

BIM模式的核心在于數據的實時分享性，以設計階段為例，所有團隊的工種成員都將在同一個實時更新的模型文件中工作，因此大家的信息任何時候都是最當前的。比如您模型里每一個窗子都包含了其具體生產商的信息，諸如價格、能耗、光通率等等，如果替換成另外一種窗子，設計團隊立馬就能知道相應價格、能耗、安裝時間等方面的變化。

BIM模式的出發點是提高效率，減少項目設計、施工、管理及維護的成本。這一理念其實并不是什么全新的概念，國外同行們其實已經提出十多年了，近兩三年由于軟件技術和行業標準的成熟，行業間合作思路的轉換，以及來自業主方的要求共同促成各方對其關注度與興趣的增加，涉及并從中受益的相關行業也日益增多，包括城市規劃、市政工程、景觀、建筑、施工、城市設計、房地產、稅務、交通、公安和環境等等 。建筑設計引入和運用該模式較早，景觀等其他行業正在逐漸涉及，并在逐步探索如何使之與本領域的結合實現最優化。

BIM目前在各國應用概況

BIM目前在世界各國相關領域的發展和使用情況各不相同。總體來說BIM的使用已經基本覆歐美各個國家，相比之下，中東及亞洲各國在使用上相對滯后。

美國早在2003年，公共事務總署（GSA）就頒布了國家3D-4D-BIM計劃，制定了一系列相應模板和規范，并為推廣該體系的應用提供技術支持。自2006-2007年起，政府工程已經陸續要求使用BIM體系以實現提高效率降低成本的目標，此后BIM逐漸在非政府項目中得到普及。除了一些工程公司還在使用原來的系統外，大型的建筑設計或綜合性的事務所已經廣泛采用BIM。

BIM 模型，紅色為結構模型，灰色為建筑，兩者關系一目了然

挪威、瑞典、丹麥和芬蘭等斯堪迪納維亞半島國家也是較早使用該體系的國家，這些國家這些年來也一直在致力研究和推廣這一體系在各個領域的相互操作性及實現一定范圍內的標準化。

英國是目前明確要求某些相關行業必須使用BIM的國家。2011年5月，英國內閣政府工程戰略明確提出2016年起，所有工程項目必須使用3D BIM。政府已經致力于制定各項標準及規范，以保證工程各個環節的相關領域屆時能完全通過該系統實現合作。

亞洲方面起步較早的是新加坡。新加坡是較早意識到基于三維模型進行設計潛在優越性的國家之一，類似實踐的時間甚至要略早于“BIM”這個概念的正式提出。為鼓勵BIM的推廣，新加坡2010年撥出6百萬美元財政預算，用于BIM系統的培訓、咨詢、軟件和硬件的推廣。新加坡建筑管理學院（BCA）同時也與新加坡公共事務處攜手，逐步要求新的公共建筑使用BIM系統。

相比歐美和亞洲前沿國家，我國非常滯后，只是近一兩年一些大的建筑及綜合設計單位才開始逐步培訓和使用BIM，設計領域大多數單位還在使用傳統的2D軟件，施工及管理部門更是基本未涉及，BIM的信息還亟待推廣，其潛能還有待結合我國實際情況進一步開發。

BIM在景觀及規劃領域的應用

BIM 這些年在國外和我國建筑設計領域已逐漸得到推廣，但其實除建筑以外，大量的場地設計、景觀及規劃項目也能從中極大受益。

1. 景觀及場地施工圖

在傳統的工作模式中，景觀建筑師先完成概念及方案設計，再基于方案繪制施工圖，同時完成設計說明，最后交給施工團隊進行施工，在這個模式中前后階段是一個相對分離的線性過程。BIM工作模式的引入，將使設計和施工圖繪制聯系更加緊密，乃至同步進行，與傳統的CAD相比，極大地縮小了整個設計進程，尤其施工圖設計進程。關鍵點是必須在BIM程序中通過其各種已定義的BIM組件來給景觀建模，比如人行道、擋土墻、地形等一定要使用程序中已經定義的人行道、擋土墻、和地形組件，不能用諸如樓板代替人行道，普通墻代替擋土墻，樓板疊加代替地形進行建模。當嚴格按照規范完成模型后，生成施工圖平立剖和大樣，各種分析圖表就變得非常的輕而易舉。

通過BIM景觀建筑師還可以通過3D模型更直觀地進行方案比較。許多BIM應用程序都能提供多種二維與三維的表達及切換模式，到了施工圖階段，三維模型在程序里便能夠很方便地生成各種打樣圖。比如，要畫擋土墻的詳圖，建筑師只需要在模型上需要剖到的部位加入一剖切線，詳圖視窗就會自動生成，該處的詳圖也就畫好了，把該視窗拽入圖紙空間里打印，詳圖就可以出圖了。模型、詳圖視窗及圖紙空間也是相互聯系的，如果將詳圖放進其他的圖紙空間，剖切線標注會自動發生相應的改變，模型改動了，詳圖視窗里的詳圖也會隨之發生改變，不需要再專門去修改詳圖，極大地縮短了施工圖階段的時間。另外BIM模型還可以協助接下來施工過程中的支模、腳手架、及輔助設備的搭建，使之更準確和有效。

2.場地設計

場地設計緊鄰建筑的周邊，作為建筑設計的附屬領域，如果建筑采用BIM系統，那么比較高效的模式是其周邊的場地設計也在同一系統中完成。當然也有不少案例運用其他的軟件，諸如CAD或者別的3D建模軟件，然后通過IFC或者其他格式交換文件導入BIM實現合作。

BIM用于場地設計，因為是3D模型，非常利于和甲方及團隊各成員之間進行交流。模型可以很容易地在幾分鐘之內迅速地生成各種透視、立面及剖面，很直觀地協助表達設計意圖。這些3D模型同時也是“智能”的，背后還包含了大量的實際數據（如材料、單價等等），可以迅速計算出其他相關數據（如成本），并且和其他領域數據（如建筑、結構、市政工程等）進行相互交換和分析，這些都是傳統的單純視覺表達所無法比擬的。

目前而言，對于場地元素還沒有建立一套適用于BIM的標準，因此建筑和其周邊場地之間的交互分析這一領域十分薄弱，這是十分不利的，因為周邊環境特征在決定建筑的舒適度、能耗和安全性上非常的重要。舉個簡單的例子，如果有相應的BIM標準，設計師就能通過分析緊鄰建筑的城市廣場上的樹及植被，了解它們如何影響風及陽光進而對建筑的作用和影響。

以目前的技術情況，如果周邊場地主要以硬質鋪裝的幾何形狀為主（如廣場），那么BIM會是一個很好的工具。但如果場地中包含很多自由、有機的元素，如樹、流水等等，那就需要借助其他的軟件建模，然后再倒入REVIT之類的BIM軟件里。希望BIM軟件能夠進一步完善，更自由地處理各種有機的形，這將極大地擴展它的創造性和應用。

3.與建筑相關的場地元素

隨著BIM在建筑領域的廣泛使用，對各個其他領域合作者而言，與合作建筑師在同一平臺上進行合作將帶來巨大的優勢，尤其各種以建筑為主導的合作項目。對于這類項目，場地設計方面，即便目前尚無成熟的場地BIM標準，在BIM系統中建立場地模型繼而生成相應的各類圖紙也是很有效益的。景觀建筑師可以基于BIM平臺，給各場地結構元素進行建模，如花架，露臺，院子，步道，屋頂花園等等。盡管目前尚缺乏專門適用于花園建模的BIM標準主件，但模型中可以清晰地反映結構梁柱、各種管線及花園下的空間情況，從而盡早避免了未來施工中的各項沖突。比如屋頂花園中的樹，其尺寸及位置需要配合結構水電在設計的早期細致地進行考慮，以防止根球對屋頂結構造成影響甚至破壞。

ASLA 總部屋頂花園設計，各個結構層次在BIM里清晰顯示。

4.節能分析和計算

基于BIM模型，能夠很輕易地在項目概念階段就進行節能分析和計算。BIM 極大地提高了節能計算和其他與能耗相關的分析（如LEED）的精確度與效率，這些計算除建筑之外，場地、景觀方面占比較大的比重。

以項目申請LEED認證為例，LEED評分系統要求提交相應的圖紙作為申請的依據，這些圖紙在BIM系統中可以很輕易地生成，極大減少了項目在LEED認證申請過程中的時間和人力花銷。此外，BIM系統還能夠為LEED申請提供其他強有力的相關數據支持。LEED評分計算還可以被植入BIM系統中，在整個項目進行過程中甚至后期使用維護中隨時進行更新。如果此過程中某一個區域做了調整，比如更換了材質，BIM軟件會隨時更新申請材料中的LEED計算。USGBC 2013年做了一項統計，美國該年度申請LEED的項目中， 有44998 個項目使用了BIM， BIM這方面的優越性在美國已經完全獲得了認可。

降低能耗在這些年一直是建筑及相關領域關注的重心。基于BIM的能耗模擬分析能在早期設計過程中生成非常精確的能耗計算。這目前國外在建筑領域已經廣泛使用，比如用Energyplus 和EnergyStar 插件通過BIM數據模擬建筑各種使用情況下的能耗情況。遺憾的是目前多數軟件或插件均未考慮分析建筑以外特

別是場地、規劃、及景觀領域 的各項因素，諸如植被、地形、朝向、微氣候條件等等，這一部分缺失的工作還有待景觀師、規劃師與軟件工程師共同協作來補充完善。

BIM-Revit節能分析案例

5.城市設計

城市設計乃跨學科領域，涉及建筑、建筑群之間的空間，以及景觀等各個方面，其核心是創造經濟合理、尊重環境、美且促進社會生活的城市結構及空間。隨著城市結構中越來越多的建筑項目使用BIM系統， 在BIM系統中建立這些建筑周邊的空間模型的重要性也日益顯現，因為它們聯系如此的緊密，BIM因此也為整體分析城市空間提供了強有力的平臺及工具。

6.城市規劃

目前除了專門涉及與建筑形態密切相關的一些詳規領域，BIM尚未大量運用于城市規劃， 然而BIM系統所提供的建筑相關信息對規劃師們的決策還是起到一定指導作用的。規劃師們目前常用的大工具是GIS，通過GIS，規劃師能掌握諸如某個區域人口發展趨勢、交通模式、經濟發展形態、住房需要這類復雜的信息，將GIS與BIM相結合，未來將為規劃計算提供更為強大的工具。GIS主要提供地理空間信息及與其相聯系的統計數據，在土地規劃過程中，這些數據對于合理的土地利用將起到決定性的作用，因此長期以來很多土地使用規劃都在GIS軟件中完成。BIM 系統內的數據目前主要是圍繞建筑本身的，這些數據能夠幫助規劃師理解某個區域現存空間狀況及未來發展情況，將BIM數據導入GIS從而實現兩者相結合將是大勢所趨。在GIS技術投入使用之前，傳統的規劃基本上是基于對現有狀況做出“反映”的模式，GIS 極大地推進了規劃設計的“前瞻”性，將BIM建筑數據與GIS相結合，將協助規劃師做出更合理的“前瞻”性的判斷。

7. 區域、園區及校園規劃

相對于大尺度的城市規劃，區域、園區及校園規劃目前也許是更適用BIM、GIS、或兩者相結合的領域。這類規劃項目通常包含一組或多組建筑群以及相應的較大的場地空間，強調各個室內外空間之間的相互聯系。BIM系統中“空間確認性”這一概念將在這方面得到發揮。在BIM模型中，3D空間的定義來自于各個元素之間的相互聯系。比如相互聯系的墻、門、窗各元素定義了“房間”，這樣房間凈面積、可使用面積、可租賃面積等在系統里就可以自動計算出來。空間又為“功能”所定義和分類，進而做進一步的分析。BIM作為區域、園區及校園規劃工具乃在這一概念由“室內”至“室外”的順延。將某一區域的建筑群及其外部空間在BIM系統中建模，通過模型進行分析比較，最后調整和完成規劃設計，這一過程這些年已在歐美各國校園及辦公園區規劃中不斷被采用。

沙特皇家醫學院校園規劃-BIM模型

比如美國的很多軍事基地規劃，五年一更新的總體規劃強調經濟性和效率，BIM的運用能協助規劃設計師實現這些目標。為了節約經費，美國軍事基地多數建筑以改擴建為主，由于所有建筑及其場地的模型在系統中都是即時的，并且通過系統也能夠很輕易地實現與CAD和GIS之間的數據交換，這給規劃變更、單體建筑的改擴建、園區的長期維護都將帶來極大的便利，節省了大量耗費在資料管理、勘測和制圖上的時間、人力和財力。

8. 景觀、生態、自然資源的管理和維護

在未來，BIM在高維護成本的景觀資源（如植物園、歷史景觀、公墓園等等）及自然生態資源的管理和維護上還將發揮巨大的潛能。這類項目往往要求收集、歸納及管理大量的空間數據，當前這部分工作主要是借助GIS及一些用戶自開發的軟件工具來承擔。比如阿諾德植物園，這一265英畝的植物園區為波士頓城所有，長期租賃給哈佛大學，由后者進行管理和維護。該園是美國最古老的植物園，擁有作為教育研究用的一萬四千種源自世界各地的樹種、五千以上種熱帶植物，以及四百八十萬種熱帶雨林植物收藏。阿諾德植物園目前采用GE-BASE數據系統對園區植物數據進行管理，該系統的數據結構與BIM數據結構非常相似，因此適當改造GE-BASE以兼容當前的BIM標準模型將是十分可行的。

進一步拓展BIM模型使之兼容生態、自然資源的建模與數據管理是十分有發展前景的領域。當前的技術途徑是利用GIS及相應的生態環境管理軟件進行這方面的分析，BIM數據可以導入到GIS中，或者生態軟件中的分析數據導入BIM，繼而實現兩者的連接。實現兩者對接的最大獲益是使人們對人工環境和自然系統之間的相互關系有更全面、直觀的了解。比如一個都市群落的新設計方案能夠迅速與整個區域的水資源狀況相聯系，該方案對該地區未來水資源規劃和利用的影響便變得一目了然。由于當前的BIM標準及軟件并不包含這一板塊，因此現有平臺亟需改進、擴充以兼容這部分的數據。

3D 模型顯示多倫多一公園的二氧化碳水平

BIM 項目實例

1.溫州靈霓半島總體規劃

溫州靈霓半島總體規劃-用地規劃圖（Revit輸出）

溫州霓半島處于溫州東部甌江入海口地區，總面積130平方公里，美國HOK的總體規劃方案為城市該地區未來可持續地延伸進入周邊的自然系統提供了良性的框架，方案的目標是綜合考慮發展的需要、環境的可持續性和經濟的適用性。

在方案中，HOK團隊草圖至最后的規劃成果全程使用了BIM Revit軟件，只是最后效果圖渲染將Revit 模型導入Rhino進行渲染圖制作。總體規劃方案在BIM系統里將自然資源與人工環境完美地編織，整合高密度的城市結構與多樣可持續的景觀之間的相互關系， 并充分包容了對甌江江岸三角區的季節、氣候的適應性，成為可持續發展區域規劃的一個優良范例。

總體規劃效果圖（Revit+Rhino）

2.美國加州San Ysidro 關口區

美國加州San Ysidro關口為美國通往墨西哥的口岸，每天都有超過十萬人從這里出入美國與墨西哥，關口區規劃設計不僅涉及整個場地的功能運作，作為政府項目，節能也是重點之一。這是一個美國與墨西哥政府之間的合作項目，由位于西雅圖的Miller Hull 事務所主持設計。整個基地核心是可容納34個車道的過境車輛等候區及兩排通關崗亭，另外還包括一個總面積二十萬平方英尺的行政綜合建筑群，十一萬平方英尺的半室內車輛檢查區，北面與南面連接墨西哥出入境檢查的區域，以及美國國土安全局的辦公樓。

BIM模型的運用使建筑師與其他團隊實現的完美的合作，整個設計團隊把Revit作為主要的平臺，同時輔以Grasshopper, Ecotect, Vasari, 和 Sefarira等其他軟件作為補充。BIM 與Grasshopper, Ecotect 實現快速的場地日光分析工作。在最初的場地概念階段，設計團隊在BIM系統里建模分析確定場地功能關系，從確定的概念到初步設計階段，BIM模型不斷得到深化和發展，并即時與業主交換信息，以供業主進行空間有效性分析和計算。鑒于項目內容比較多，為避免模型文件很大，團隊把每一個功能組團做成一個獨立的模型文件，然后通過統一的坐標系統連接到同一個場地共享文件上，最終實現高效、流暢的合作。

該項目總投資6.25億美元，分三期，每一期均按要求達到綠色建筑LEED白金標準，整個場地實現零能耗。

San Ysidro關口概念階段模型

3.美國亞利桑那Camelview 居住區

Camelview 位于美國亞利桑那州的的司考特戴爾市中心，為一個容納700套公寓的高尚社區，由9棟7層，兩棟6層的公寓建筑組成，每座建筑都包含層層寬闊的景觀露臺。景觀露臺的引入使占地13英畝的居住區實現23英畝的綠化面積，其中的17英畝綠化直接通過觀景露臺和屋頂平臺實現。該居住區的建筑師是David Hovey 和他的Optima事務所。

Camelview 居住區 （美國亞利桑那）

在項目中，Optima團隊在建筑、景觀、能耗計算、成本核算、施工管理等各個方面全部使用BIM，并且與斯坦福大學及亞利桑那州立大學通力合作，對植物在不同光及土壤條件下的狀態進行測試，最終找出景觀露臺植物的最佳配置組合。生態美學與當地自然環境的完美融合實現整個居住區能耗節省20％，1/3的建筑材料為可再生材料，1/3為當地材料，該社區規劃設計達到LEED銀質標準，并獲得2012年AIA住宅類建筑年獎。

Optima團隊在該項目中通過BIM平臺實現可持續居住區的設計和實施把控過程。BIM系統的交互及漸次決策任務板塊在該項目中與Optima的管理程序相對接，系統隨機生成的各種圖表使方案比較變得非常的直觀，通過BIMSCORE評估規劃、技術、效果并實現最后的決策。

Camelview 居住區 （美國亞利桑那）

BIMSCORE 任務板塊能非常直觀地協助設計決策

結論與前景

目前BIM在景觀和規劃領域的使用情況大致有以下三個層次：完全不用BIM

1.小規模使用，即還是以傳統軟件為主導，但必要的時候通過導入或導出文件到BIM平臺，利用BIM的資源進行相關工作。

2.完全使用BIM，即所有工作在Revit, Archcad, Vectorworks 等BIM軟件里完成，景觀和規劃師與各個其他領域在BIM平臺上實現完全地協作。

在今后這幾年中，BIM在建筑設計和工程施工領域的影響將會持續擴大，因為事實不斷證明BIM作為一種有效的工具極大地減小了項目成本，提高了工程質量，縮短了工期，對于設計領域而言，它帶來了概念、初步設計和施工圖設計同步的全新理念。在此背景下，景觀和規劃師面臨的挑戰是自己的領域將如何“融入”。

軟件配套上，目前非常適用于景觀和規劃的BIM軟件還不是十分成熟，但這種狀況正在逐漸發生改變。比如Revit正在增加越來越多類似 LANDCADD及 Sitework適用于景觀和規劃設計的新工具，與此同時，各種景觀師和規劃常用的軟件，比如GIS，Sketchup, 和 Vectorworks 等與BIM平臺的銜接也變得越來越方便快捷。

除軟件之外，實現從傳統思維到BIM思維的轉變，把這種新思路貫穿到日常設計和規劃工作中，創造出屬于景觀與規劃師自己的“BIM文化”將是關鍵。