基于BIM技術(shù)的測量實(shí)習(xí)教學(xué)改革探索

程鵬環(huán)

【摘要】本文分析了BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用誤區(qū)及其在高等教育領(lǐng)域推行的必要性，提出了基于BIM技術(shù)的測量實(shí)習(xí)教學(xué)模式，為工程管理專業(yè)中低年級(jí)BIM的教學(xué)進(jìn)行了有益嘗試。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù) 工程管理 測量實(shí)習(xí)

【基金項(xiàng)目】鹽城工學(xué)院“十三五”規(guī)劃課題（JY2015B23）。

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2018）04-0216-02

1.引言

BIM是Building Information Modeling的縮寫，其中Building意為建設(shè)工程；Information則指項(xiàng)目全壽命周期中的各種信息及其所采用的各種信息化手段；Modeling指竣工模型模擬。可以說BIM即“建設(shè)模型模擬與信息化過程”。BIM技術(shù)滲透在項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)階段，如圖1所示。利用BIM技術(shù)以三維數(shù)字化方式對(duì)項(xiàng)目的物理特征和功能特性進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以減少浪費(fèi)、節(jié)約成本，解決沖突、減少返工，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的精確建造和全壽命周期優(yōu)化管理，因而在建設(shè)工程領(lǐng)域具有高度的應(yīng)用價(jià)值，將BIM技術(shù)引入工程管理高等教育領(lǐng)域勢在必行。

2.BIM技術(shù)的應(yīng)用誤區(qū)和困境

BIM技術(shù)自2003由設(shè)計(jì)單位引入我國以來，尚未得到廣泛應(yīng)用和深度開發(fā)，只是被大型設(shè)計(jì)院作為一類軟件在大型復(fù)雜工程中使用。國內(nèi)僅有少數(shù)的公司開發(fā)了基于BIM的應(yīng)用程序，這些程序主要集中在建筑設(shè)計(jì)和工程估價(jià)方面；由于沒有統(tǒng)一的BIM設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，所以各個(gè)軟件的通用性差，無法體現(xiàn)BIM技術(shù)優(yōu)勢。

測量工作貫穿于項(xiàng)目實(shí)施的各個(gè)階段，但目前尚沒有針對(duì)測量工作的BIM通用軟件。而傳統(tǒng)測量技術(shù)和測量成果已越來越無法滿足建筑行業(yè)發(fā)展的需求。

①目前項(xiàng)目實(shí)施各階段所使用的二維地形圖，專業(yè)地圖符號(hào)繁多，土建專業(yè)人員識(shí)讀困難；僅呈現(xiàn)抽象的地形地物平面信息，無法表現(xiàn)建筑物的色彩、材質(zhì)、曲線等細(xì)部構(gòu)造，無法在工程設(shè)計(jì)施工中直接調(diào)用，需要進(jìn)行復(fù)雜的人工測量和計(jì)算才能使用地形圖信息。

②用于建筑物變形和基坑監(jiān)測的傳統(tǒng)測量手段耗時(shí)耗力，成果主要以數(shù)字表格形式呈現(xiàn)，無法為工程技術(shù)人員指示危險(xiǎn)變形區(qū)域和發(fā)展趨勢，也無法顯示施工對(duì)相鄰建筑物、構(gòu)筑物的影響，從而不能幫助技術(shù)人員恰當(dāng)?shù)刂贫ㄌ幚矸桨浮?/p>

③為打破傳統(tǒng)測量手段的局限性，一些大型測繪儀器生產(chǎn)商開發(fā)了三維激光掃描儀，無人機(jī)傾斜攝影測量設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)了地形地物數(shù)據(jù)的高速自動(dòng)化采集；通過儀器自帶的軟件，能夠建立大型建筑精密、細(xì)致的三維模型，可在三維模型中直接放樣，并進(jìn)行檢查。但這些基于BIM技術(shù)的測量手段處于初步發(fā)展階段，尚待成熟：后期處理工作量大；設(shè)備價(jià)格昂貴，掃描速度慢，受天氣條件影響；自然地物模型欠逼真；不同廠商的軟件互不兼容，難以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和更新，無法發(fā)揮出BIM技術(shù)的應(yīng)有優(yōu)勢。

3.將BIM技術(shù)引入測量教學(xué)的必要性

一方面，現(xiàn)代工程建設(shè)日益復(fù)雜，建筑技術(shù)日新月異，傳統(tǒng)教學(xué)方式無法講清楚。另一方面，中低年級(jí)的大學(xué)生沒有接觸過實(shí)際工程，對(duì)所學(xué)專業(yè)懵懵懂懂。學(xué)生對(duì)建造過程一無所知，卻要求掌握其測量方法，顯然是紙上談兵。BIM技術(shù)能夠提供可視化的教學(xué)環(huán)境，模擬整個(gè)建設(shè)過程，解決工程規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行的協(xié)同問題。借助BIM技術(shù)營造的虛擬教學(xué)情境，能夠提高學(xué)生的空間認(rèn)識(shí)能力和學(xué)習(xí)興趣。在此過程中學(xué)生也能直觀理解了各門課程和教學(xué)環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系。因此將BIM技術(shù)引入工程管理高等教育，并不能僅僅依靠開設(shè)一門課程來完成，而需要建立基于BIM技術(shù)的課程體系和實(shí)踐教學(xué)體系。

土木工程測量是工程管理專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，測量實(shí)習(xí)是必修的集中實(shí)踐環(huán)節(jié)。原有的測量實(shí)習(xí)教學(xué)，使學(xué)生較好地掌握了主要測繪儀器的基本操作技能，提高了數(shù)據(jù)處理能力和地形圖測繪能力，并能夠逐步總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造性地解決一些實(shí)地測量問題。但對(duì)照工程管理專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)要求和行業(yè)需求，測量實(shí)習(xí)教學(xué)急需進(jìn)行改革：

①測量不僅是工程管理專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備的基本技能，更是后續(xù)專業(yè)課程的一個(gè)知識(shí)平臺(tái)，但由于學(xué)生缺乏工程背景知識(shí)，造成前后續(xù)課程脫節(jié)。學(xué)生進(jìn)行測量實(shí)習(xí)時(shí)，尚未進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)階段，對(duì)工程項(xiàng)目毫無概念，更對(duì)職業(yè)能力需求一無所知，只能機(jī)械地根據(jù)老師的指導(dǎo)進(jìn)行建筑工程定位放線，對(duì)工程施工測量過程及其在工程建設(shè)中的作用無法深入形象地理解。進(jìn)入專業(yè)課學(xué)習(xí)后，就逐漸生疏甚至遺忘了測量知識(shí)和技能。

②受教學(xué)條件及授課對(duì)象知識(shí)能力的制約，現(xiàn)有測量實(shí)習(xí)教學(xué)主要是培養(yǎng)了學(xué)生的測圖能力，與工程管理專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)存在一定偏差。從規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的地形圖測繪與使用，到項(xiàng)目實(shí)施階段的施工測量、竣工測量，再到項(xiàng)目運(yùn)營階段的安全監(jiān)測。每個(gè)階段測量的內(nèi)容和要求均不相同，如何使低年級(jí)大學(xué)生獲得全過程測量訓(xùn)練是擺在測量實(shí)習(xí)教學(xué)面前的最大難題。

③傳統(tǒng)地形圖的局限性與行業(yè)信息化施工、信息化管理的發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。學(xué)生在測量實(shí)習(xí)中測繪的地形圖是一種平面圖，它所能表達(dá)和承載的建筑信息量小，無法反映建筑物三維特征，使用者更難以讀懂；繪制在紙上的地形圖無法進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)修改、變更。

4.基于BIM技術(shù)的測量實(shí)習(xí)探索

如圖2所示，測量實(shí)習(xí)前，指導(dǎo)教師首先與測繪公司技術(shù)人員共同制定了基于BIM技術(shù)的測量實(shí)習(xí)規(guī)程；實(shí)習(xí)伊始利用企業(yè)提供的GLS2000三維激光掃描儀等設(shè)備完成了土木館設(shè)計(jì)建模和施工模擬；學(xué)生首先利用全站儀測圖法完成2D地形圖測繪，然后與技術(shù)人員一起進(jìn)行3D建模；最后給學(xué)生觀看了施工動(dòng)畫。

①在生產(chǎn)單位的協(xié)作下，將BIM技術(shù)引入測量實(shí)習(xí)教學(xué)，利用該技術(shù)虛擬建筑設(shè)計(jì)過程，模擬建筑施工過程，并進(jìn)行安全監(jiān)測仿真，使學(xué)生對(duì)工程建設(shè)全過程中的測量任務(wù)形成具象認(rèn)識(shí)，主動(dòng)思考各建設(shè)階段的測量問題，能夠利用所學(xué)土木工程測量知識(shí)和技能解決自己發(fā)現(xiàn)的問題。

②在專家指導(dǎo)下，利用BIM技術(shù)將學(xué)生測繪的平面地形圖轉(zhuǎn)化為三維建筑模型，指導(dǎo)學(xué)生在該模型上附加更多的建筑物信息，作為后續(xù)專業(yè)課程實(shí)踐的素材，使學(xué)生形成一定工程概念的同時(shí)，使測量成為后續(xù)課程的平臺(tái)。

③利用BIM技術(shù)優(yōu)勢，使貫穿于工程建設(shè)項(xiàng)目整個(gè)壽命周期的測量工作成為串聯(lián)工程管理專業(yè)知識(shí)與能力的一條線索，使低年級(jí)學(xué)生更早地接觸到建筑信息化、管理信息化概念。

④學(xué)校教師、行業(yè)專家、生產(chǎn)單位在測量實(shí)習(xí)教學(xué)中的密切合作，形成了全方位的優(yōu)勢教學(xué)資源，使學(xué)生能夠掌握學(xué)科前沿及行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)。

5.結(jié)論與展望

通過測量實(shí)習(xí)探索，收獲頗豐：

①利用BIM技術(shù)優(yōu)勢和生產(chǎn)單位的資源優(yōu)勢，創(chuàng)設(shè)接近于工程實(shí)際的教學(xué)環(huán)境，從土木工程測量教學(xué)的角度培養(yǎng)工程管理專業(yè)中低年級(jí)學(xué)生的工程意識(shí)，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。

②在測量實(shí)習(xí)過程中的BIM技術(shù)演示和探索誘發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、鍛煉了學(xué)生的協(xié)作能力和工程實(shí)踐能力，使之能更好地滿足工作崗位對(duì)工程地質(zhì)素養(yǎng)的需求，提高自身的核心競爭力。

③使測量實(shí)習(xí)教學(xué)達(dá)到一個(gè)全新的水平，與十三五期間建筑業(yè)發(fā)展趨勢接軌。由于引入了建筑信息數(shù)字化模型，因此將使測量教學(xué)資源極大豐富。

這只是初步的測量實(shí)習(xí)教學(xué)改革探索，由于設(shè)備數(shù)量和指導(dǎo)教師人數(shù)限制，目前還不能全面施行。短期內(nèi)學(xué)校也不可能在某門基礎(chǔ)課程中大量投入，因此校企合作、產(chǎn)教融合是BIM教學(xué)的必由之路。同時(shí)需要加強(qiáng)在職教師的BIM技術(shù)培訓(xùn)，建立工程案例數(shù)據(jù)庫，以實(shí)現(xiàn)測量成果的數(shù)據(jù)共享；為后續(xù)課程提供虛擬實(shí)踐環(huán)境；打造基于BIM技術(shù)的課程體系和實(shí)踐教學(xué)體系。

參考文獻(xiàn)：

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