基于BIM的園林工程施工技術應用研究

陳學芬

(雨發建設有限公司，江蘇 南京 211800)

1 引言

近年來，伴隨著城市化加速推進，我國各級政府不斷提升城市基礎建設力度及人居環境的品質，打造公園城市，其中園林工程占據重要引導作用，市政園林市場發展迅速并且壯大，中國于2013年前后開始引進BIM技術，住建部和各地政府都先后出臺了試點政策，然后BIM技術在建筑等工程領域的應用發展迅猛，園林景觀行業也對BIM技術進行了相關的探索和應用，主要用于設計展示、工程量統計及成本預算，在前期設計實現資源、理念以及元素的統籌，獲取足夠的數據信息并反饋給園林設計人員，通過較為完整的軟件整合，建造三維虛擬模型，對植物景觀配置及河流水系進行模擬，還能對其土壤、光照等因素實現智能化分析，也可以將枯燥的二維圖紙轉化為直觀的三維，方便查找設計缺陷，及時完善和改進，在園林工程建設過程中進行形象的技術交底，并在后期運營養護中發揮巨大作用，但在實際運用中，與建筑領域等其他行業相比，由于建設單位，施工單位等需求不足，在前期規劃設計中缺乏分析與評價以及技術難度等因素的限制，導致BIM技術在園林工程發展相對遲緩，有的園林工程為了BIM而BIM，沒有充分發揮BIM技術在園林工程中的作用[1]。

2 國內外現有BIM技術現狀及分析

2.1 BIM概述

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)即通過數字化手段，利用計算機中建模軟件建立虛擬的三維建筑模型場景，建筑場景中既包含不同幾何模塊描述的視覺信息，如尺寸、材質等，也包含大量場景屬性參數，如地理位置、太陽光照、材料采購及質量信息、工程成本造價及施工進度信息等[2]。

BIM技術是建筑行業中最為常見的可視化與協調的工具，它不是一個軟件工具所能實現的，也不僅僅是構建一個數字化的三維模型，而是基于三維模型，對其視覺信息及屬性參數等數據整合分析及分配處理管理應用，用于支持在建設生命周期及后期維護提供數據共享，可以避免施工中出現的錯誤和遺漏問題，對于提高施工建設效率并在施工進度、投資及成本控制、安全質量管理等方面起到了重要作用。伴隨著建設領域信息模型平臺應用研究及智慧城市應用，BIM技術在建筑領域已經成為一個有價值的工具。在BIM信息化處理集成應用方面，比如文件處理集成，利用相關迭代數據接口進行信息交換，并通過終端數據庫集成處理，實現數據云共享等。

2.2 BIM技術在建筑行業項目管理中的應用現狀

2.2.1 生命期信息集成與施工

可以對施工過程的信息模型進行創新應用，指出BIM的施工信息模型能夠實現施工過程中不同專業和各個參與單位共享協作。通過基于BIM與IDM的協同設計共享與提取信息化模型，建立針對參照鏈接模型的交換視圖標準，繪制建筑、結構、設備專業的協同設計流程圖，為BIM技術應用于建設領域不同專業協同及基于BIM的軟件開發提供參考[3]。

2.2.2 信息共享與交互

在不同參與方之間進行有效流轉后，實現建設項目的有效監控就成為建設項目成功的關鍵。施工階段作為建設項目生命期的重要階段，信息獲取的自動性、動態性、完整性可以使管理人員能夠快速地獲取項目狀態并做出科學決策，實現不同參與方之間的信息交流。現有的施工信息采集主要依賴手工方式獲取，耗時費力且容易產生錯誤。因此將進度信息與BIM模型結合可有效實現施工進度的自動監測，提供實時準確的施工信息，從而及時發現和處理施工問題。通過產品、組織、流程數據結構構建了模型，并對施工階段質量控制的4D-BIM應用進行了驗證，并可將BIM應用于實時施工過程動態監測[4]。

2.2.3 建筑領域合規性檢查

可以通過建立建筑安全體系，并基于職業健康安全規則進行場景安全系數建模，實現了項目在BIM中進行職業健康安全規則的檢查，并給出專家推薦的具體解決方案。為支持實時建筑檢測，還可以利用相關技術構建了基于傳感器的建筑實時監控框架。將紅外線傳感技術應用到工程質量管理模型中，通過實時監測實現模型屬性信息跟蹤實際施工進度、安全質量等信息對比協同。

3 園林工程施工過程現狀及問題

3.1 按圖施工后景觀達不到預期效果

盡管園林施工過程中，嚴格按圖紙進行施工，但在施工過程中不能及時比對施工實際與成景效果的要求，成景完全依賴于施工經驗及運氣，尤其是園林植物配置完工后即使達不到成景效果也難以補救，或補救需要花費更高的成本，園林工程與其他工程不同，栽植的每一種植物形態都不一樣，栽植后所形成的景觀效果都不一樣，而且植物是有生命特征的，植物所表現出來的景觀效果不僅跟自身因素有關，也會因其生存環境或氣候條件或者移栽季節，栽植方向等各種因素的影響，所以很難像建筑施工那樣，完全呈現出設計效果，而且園林施工完成后，還要一直養護[5]。

3.2 施工過程影響因素眾多，難以實現標準化

3.2.1 對種植土壤理化性狀不重視

不同項目、不同地點的園林工程面臨著不同的pH值、有機質含量、養分指標、容重參數粒徑大小等理化性狀參數，在缺少信息系統平臺支撐的條件下，綠化施工人員難以對土壤理化性質進行針對性的科學合理的分析及相關改良工作，同時對種植土壤平整或深翻處理不重視，最終導致苗木因為土壤因素死亡，或后期出現地形沉降積水及水土流失等多種多樣的質量問題。

3.2.2 定點放線難以精確

園林苗木栽植定點放線精確性不如房建市政，可能存在較大的誤差，有時幾厘米，甚至有時誤差好幾米，栽植定點放線難以精確，在施工過程中確保苗木栽植位置及栽植方向的準確性，不同的栽植位置會有不同的景觀效果，后期隨著在苗木根系及樹冠發育會帶來一系列的質量安全問題。比如將樹木栽植在道路綠化帶的過程中，施工人員如果不重視定位放線精確性，忽視栽植樹穴與地下市政管網、通信電纜及消防管線之間的安全距離，很有可能挖斷相關設施，造成不必要損失及賠償，并在后期苗木根系可能破壞地下管網。

3.2.3 技術交底不充分

因為缺少可視化的技術交底資料支撐，僅靠平面圖及個人經驗進行技術交底，往往不能讓施工人員掌握不同成景園林種植的過程與技術，從而導致種植質量及成景效果不如人意。

3.2.4 種植現場管理薄弱及技術資料收集困難

當前種植現場管理自動化程度較低，依靠人力較多，當人數過多時，對工人的管理較為困難，而工人因文化程度的不足，也往往導致技術資料滯后，難以實現實時管理與跟蹤。

3.2.5 后期精準養護管理難

我國園林工程多是重視前期建設栽植，施工周期相對較短，一旦景觀結束就開展人海戰術，大面積栽植綠化苗木，但是很難實現預期的景觀效果，工程結束進入養護期，如果忽視后期精準養護，實行靠天吃飯的放養模式，或者施工單位交接給養護單位交接困難，不僅造成苗木死亡，還會增加后期返工的費用，得不償失。

4 BIM技術在園林工程中運用的整體思路

4.1 應用規劃策略

緊密圍繞國家大數據戰略、“互聯網+”行動等相關要求，加快推動BIM等信息技術與建筑領域發展深度融合，充分發揮新技術的引領和支撐作用，塑造建筑行業發展轉型的新態勢。持續推動開展施工階段的BIM技術應用，建立基于BIM的項目管理信息系統是園林施工行業實現信息化的重要內容，新的施工管理模式和協同工作機制也是園林施工企業轉變管理模式、園林綠化產業鏈一體化的必然要求，對提升園林建設行業發展水平、提高我國人民生活品質具有重要意義(圖1)。

圖1 園林工程應用思路

總之，通過建設基于BIM的園林建設維護信息管理平臺，能夠充分利用現有信息技術，提升園林施工的科技含量及維護管理水平，達到國際先進、國內領先的水平(圖2)。

圖2 園林工程應用路線策劃

4.2 應用方法分析

通過建立可動態更新的園林模型場景、植物族庫、種植標準化模型庫及精準化維護方法庫，園林工程施工及維護管理平臺，實現事前虛擬種植及成景效果，事中實時指導種植過程，事后精準維護，具體流程為：建立樣板標準(確定初始建模標準)→建立模型及族庫(建立各專業模型及族庫，并匯總在一起)→3D應用(根據項目需求進行3D各項應用)→4D、5D模擬(根據項目需要進行4D、5D模擬應用)→平臺整合(通過管理平臺的接入，高效運用BIM)。園林植物模型庫能夠容納各類園林景觀植物及景觀小品并且不斷更新園林植物品種的族模型；管理平臺應支持種植標準化與精準維護管理，趨勢重點苗木實現“一木一策”[6]。

4.2.1 建立園林工程場景

通過BIM技術建立園林工程場景，實現在施工前以設計圖對園林成景進行虛擬的可能，能夠以可視化形式進行技術交底，在施工過程中實時比對實際施工與設計方案的偏差，及時調整從而避免園林工程達不到設計目標的矛盾。BIM的環境舒適度分析軟件，其所具備之基地視域分析及基地微氣候分析功能，對景觀專業所重視之視景及微氣候掌控，具有顯著的使用效益，可提供更科學化的設計運用。

4.2.2 建立種植標準化、精準化維護方法庫

種植標準化模型庫能夠將園林施工過程中各類植物種植方法標準化，并依此進行施工，一方面提高了工作效率，另一方面也避免了種植過程中的差錯，精準化維護方法庫可以為每一株植物的后續養護提供了科學化、標準化的養護方案，實現精準化養護。

4.3 BIM技術在園林工程施工過程中的應用

4.3.1 實時溝通協同

BIM技術在園林工程施工過程中，通過建設維護信息管理平臺，能夠在施工前對成景效果進行模擬、對成景施工要素進行分解；施工中及時比對實際與預期效果，避免施工偏差，最終實現設計的成景效果。基于BIM的園林建設平臺所支持的手持設備APP，可以實時記錄現場施工過程，發現問題并及時溝通，能夠方便快捷收集現場資料，從而完成工程技術資料的管理工作，并在后期對苗木的澆水、修剪、施肥、病蟲害防治措施等進行信息化，從而制定基于本項目的最科學、最合理的苗木養護方案，不僅可以節省維護費用，而且能夠提升工程質量效果和園林工程的社會與經濟效益，實現后期養護管理標準化與信息化。

現場施工人員可以及時從平臺獲取不同土壤預處理方案，并將處理結果向平臺報備，從而達到監管與支撐并舉的目的。并且能夠及時掌握種植周邊地下管線信息，避免發生因定位不準造成的損失。園林建設平臺還能夠根據設計圖生成虛擬3D模型，虛擬種植過程，從而形成可視化的技術交底過程，從而保證交底準確、高效。

4.3.2 施工進度管理

在園林工程施工過程中，施工總進度管理是園林工程管理中的一項關鍵內容，建筑信息模型實現是BIM 技術應用于園林工程項目進度管理的核心，有利于增強進度控制能力，降低工期延誤風險，可以通過BIM 賦予園林施工構件時間屬性，模擬施工建造工程，使其變得清晰、可視。面對園林工程施工過程交叉復雜因素，影響施工進度管理的因素頗多，如降雨、高溫等天氣因素、材料設備、施工機具、施工人員的素質等因素都會影響到園林工程的施工進度。在施工進度管理過程中，可對施工進度總計劃的編制及優化過程進行模擬展示，確保開始時間、持續時間、結束時間、邏輯關系的準確性，并能夠分析計劃執行中可能存在的問題，并能夠及時調整計劃安排。應用可視化模擬分析后的信息化模型和施工進度計劃為進行施工組織安排，指導各項工作時間和內容，能夠有序安排施工材料設備的進場施工，防止材料堆壓或缺貨，以防返工、施工進度拖延情況發生，實現對整體實際進度的有效控制。

4.3.3 施工質量管理

通過調取BIM模型中材料信息，生成材料設備采購清單，并對現場選用的進場材料及設備提取相關質量參數，參照進場檢查驗收標準，對進場材料信息與模型中材料信息進行對比，檢驗設備材料的質量是否符合本工程的設計標準規定，并對材料設備見證取樣、材料送檢審批進行跟蹤，對不合格材料的處置進行跟蹤復核。

依據BIM模型相關聯的檢查規范及相關標準，對園林工程施工工序及實體質量進行在線監控，并針對檢查驗收結果不合格的部分提出整改意見，并跟蹤復查整改情況[7]。

4.3.4 成本核算管理

園林施工過程中，傳統的成本核算主要以工程合同、制定的成本計劃、已發生的工程變更及進度報告為主要參數，通過計算二維圖紙和統計已完成工程量，作為內部材料需求情況和進度偏差分析，外部則為工程計量和申請合同進度款的提供依據，成本數據信息更新不及時，缺乏精細化的管理，無法做到事中的及時控制。而基于BIM技術的成本動態管理系統，綜合考慮項目的復雜程度、地理區位以及合同付款狀況等因素，模擬分析施工項目成本的可行性，動態監測并不斷調整確保項目順利進行，在實時錄入實際成本信息時，可以根據施工進度和現場準確計算出的材料設備的需求量，并根據預算成本指標設定預警值，與實際成本指標監控對比，方便及時糾偏。

4.3.5 施工安全管理

施工安全管理是園林工程施工過程中最重要的任務，通過BIM技術模擬施工過程進行安全檢查、識別危險源，能夠詳細判斷施工不同階段的安全狀況，并針對這些安全隱患情況進行判斷，提供相應的安全措施，并以動畫的形式對施工人員進行安全教育及交底工作，能夠促進施工人員現場安全情況認知，并在短時間內學會安全操作規程，防止事故的發生。

BIM技術還能根據現場情況，對現場圍擋、施工現場布置情況、施工安全方案、安全防護布置、警示標志等內容參數化集合管理，組成一個動態實時的安全防護系統

5 結論與展望

推廣BIM技術在園林建設中應用，具有重要的社會價值，同時，也為類似信息化發展提供了可借鑒的思路，因此具有較高的社會效益。不僅能夠有效地減少園林種植返工造成的浪費，提升施工效率，預計每個項目至少能夠節約2%～5%的成本，具有很好的經濟效益，而且能夠在園林項目建設過程中將施工、設計、監理、監管、維護等部門有機地結合起來，也能夠幫助園林設計單位、施工監理單位、政府監管部門更高效地進行設計、監理及監管工作，因此具有廣闊的應用前景[8]。

在“新基建”的時代背景下，強化BIM技術在園林工程項目建設中的全生命周期運用，推動傳統園林行業與信息化新技術的融合發展。

BIM技術可在風景園林行業中的造價控制、工程實施、環境分析等方面發揮出積極的作用，需相關管理部門加快BIM系統構建進程，通過不斷充實各專業部門人員BIM技術理論知識，提升BIM系統實際操作能力等方式，從根本上提升BIM技術在園林工程中的應用可行性，為促進園林工程可持續發展奠定堅實基礎。

期望在園林行業集中度提高、BIM技術多專業逐步整合、技術成本降低、可用性提高的情況下，BIM技術的園林景觀項目應用或將有較大的發展。