基于CiteSpace 的BIM 技術在綠色建筑中的應用研究

李強

（眉山職業技術學院 工程技術系，四川 眉山 620010）

建筑在材料生產運輸、施工、運行使用、拆除及廢棄物處理過程中不僅會消耗大量的能源資源，還會產生巨大的碳排放，對環境產生較大不利影響。與傳統建筑相比，綠色建筑在全壽命期內，可節約資源、保護環境、減少污染，提供健康、適用、高效的使用空間，在節約能源，降低能耗，保護環境方面具有明顯優勢。近年來，綠色建筑發展取得了長足進步，但在建設各階段信息傳遞、各環節的協同等方面存在問題，在一定程度上阻礙了綠色建筑的發展。BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling)，BIM 技術因具有可視化、信息化、可協同等特點，不僅能夠高效傳遞信息，使建筑物各階段相關屬性信息數字化，還能保障建筑規劃設計、施工、運營階段等信息的內在統一[1]。BIM 技術的出現，為綠色建筑發展提供了新的思路和機遇。

已有學者從文獻視角開展了一些關于BIM 技術的可視化研究，主要包括工程造價領域、運維管理領域、多災害領域等[2-4]。BIM 技術在綠色建筑中相關應用研究，主要集中在某一個案例，或某一個建設環節，缺少基于文獻視角的可視化研究。為全面認識BIM 技術在綠色建筑中應用的研究現狀、研究熱點及發展趨勢，本文以CNKI（2006-2022）數據庫中與BIM 技術在綠色建筑中應用研究的相關論文為研究樣本，基于文獻統計和科學知識圖譜，運用CiteSpace 軟件進行可視化分析，以期為BIM 技術在綠色建筑中的應用研究提供參考。

1 數據收集和研究方法

1.1 數據收集

本文研究的數據基礎來源于中國知網（CNKI）總庫，采用“BIM 技術”“綠色建筑”“應用”三個主題詞，時間范圍設定為2006 年1 月-2022 年12 月，檢索得到文獻總共959 篇，其中學術期刊724 篇，學位論文180篇，會議收錄43 篇，其他4 篇。經人工識別及篩選，剔除行業資訊、投資等與主題不相關的文獻，最終得到787 篇有效進行分析。

1.2 研究方法

本文采用CiteSpace 文獻可視化分析軟件，該軟件能繪制作者、機構、關鍵詞共現、關鍵詞突現等內容圖譜，直觀呈現某一領域的發展概況、研究熱點及趨勢，可為研究人員選擇了解某領域和研究方向提供參考。研究對象為2006—2022 年中國知網總庫收錄的BIM 技術在綠色建筑中應用研究相關的787 篇有效文獻。

2 文獻特征分析

2.1 文獻發表趨勢

通過對BIM 技術在綠色建筑中應用研究的文獻統計，2006—2022 年發文數量隨年份變化如圖1。2006—2011 年發文量較少，年平均發文量1 篇，處于發展的起步階段。在此階段，由于AUTODESK 公司把BIM 引入中國不久，僅對BIM 技術在建筑中的應用進行了一些探索研究。2012—2018 年發文量呈現快速增長趨勢，進入高速發展階段，在2018 年發文量達到頂峰，年度發文124 篇。國家政策的大力扶持是促進發展的重要原因。在綠色建筑方面，“十二五”規劃明確提出：建筑也要推廣綠色建筑、綠色施工，大力發展符合綠色要求的新型建材及制品；在BIM 技術方面，我國發布了《2011-2015 建筑業信息化發展綱要》，標志著BIM 技術將在建筑業全面推廣[5]。政策的出臺，是爆發的起點，隨著BIM 技術的推廣與應用，綠色、低碳越來越受到重視，BIM 技術在綠色建筑中的應用進入高速發展階段。2019—2022 年，發文量隨年份增長呈現減少趨勢，但年平均發文量仍保持在87 篇，期間核心期刊文章數基本和2012—2018 年持平，BIM 技術在綠色建筑中的應用研究迎來高質量發展階段。

圖1 BIM 技術在綠色建筑中應用文獻時序分布

2.2 期刊及機構發文分析

對文獻來源進行統計，得到發文數量在10 篇及以上的期刊和機構，如圖2。其中期刊數量為21，高校機構數量為3。收錄文獻數量前三的期刊分別是《建材與裝飾》《住宅與房地產》《居舍》，分別收錄了50篇、38 篇、33 篇，共收錄121 篇，占前十期刊總量的48.6%，可見以上三個期刊是BIM 技術在綠色建筑中應用研究領域的重要刊物。安徽建筑大學發文16 篇，大連理工大學發文10 篇，重慶大學發文10 篇，是BIM技術綠色建筑中應用研究的主力軍。

圖2 BIM 技術在綠色建筑中應用研究的文獻來源分布

2.3 作者分析

將CNKI 中選取的文獻數據導入CiteSpace，設置時間切片參數為1 年，設置詞頻數為2，設置節點類型為“auther”，得到作者合作網絡圖譜如圖3。從發文數量分析，單個作者發文數量均較少，發表文獻在2 篇及以上的有29 位，其中發文數量最多的是大連理工大學李州楊，發文4 篇。大部分作者發文數量為一篇。從合作網絡圖譜中可以看出，BIM 技術在綠色建筑中應用研究作者合作較為顯著的是大連理工大學以李忠富、李州楊為主的研究團隊。他們主要研究的是BIM 技術在綠色建筑運營階段的應用及全流程應用價值評價。

圖3 BIM 技術在綠色建筑中應用研究作者合作網絡圖譜

2.4 研究熱點分析

2.4.1 關鍵詞分析

關鍵詞共現是文獻可視化分析的重要功能，通過CiteSpace 軟件繪制關鍵詞的知識圖譜，以可視化的方式識別BIM 技術在綠色建筑中應用研究的熱點和前沿。通過設置圖譜運算參數，調整詞頻數值、節點大小及關鍵詞位置，得到關鍵詞圖譜結果如圖4 所示，按照出現頻次順序，選取出現頻次大于等于10 的關鍵詞，結果如表1。從表1 和圖4 可知，“綠色建筑”出現頻次最高，達到366 次；“應用”出現頻次94 次，“建筑設計”“設計”兩個關鍵詞出現頻率均在40 次及以上；“節能設計”與“綠色施工”頻次相同為22。其余“設計應用”“建筑節能”等頻次均在15 次以下。圖4 和表1 中關鍵詞涉及的內容，基本涵蓋了BIM 技術在綠色建筑中應用研究的主要方面。在12 個關鍵詞中包含設計的有4 個，是應用的主要方面。

表1 BIM 技術在綠色建筑中應用研究高頻關鍵詞

圖4 BIM 技術在綠色建筑中應用研究關鍵詞共現圖譜

2.4.2 突現詞及關鍵詞聚類分析

設置節點類型為“Keyword”，其余參數為默認設置，運行軟件提取排名前三的突現詞，結果如表2。從表2中可以看出，排名前三的突現詞按突現時間順序分別為“建筑節能”“室內環境”“裝配式”，其中“裝配式”突現時段為2021-2022，是BIM 技術在綠色建筑中的應用前沿。

表2 BIM 技術在綠色建筑中應用研究排名前3 突現詞

在關鍵詞共現圖譜基礎上，通過繼續進行聚類分析，結果如圖5 所示。較為顯著的模塊有綠色建筑（#0）、應用（#1）、建筑設計（#2）、建筑工程（#3）、裝配式（#4）、建筑業（#5）、協同設計（#6）、節能設計（#7）。從關鍵詞共現圖譜和聚類分析，BIM 技術在綠色建筑中的應用研究熱點主要是設計階段。綠色建筑在設計過程中，可以利用模擬分析、材料選擇等多種手段，減少建筑施工對自然資源的需求，從而達到建筑向低能耗轉變的目標。此外，傳統綠色建筑設計模式是在繪制二維圖紙后經綠建模擬分析軟件進行模擬計算，不能邊設計、邊模擬、邊優化，導致設計效率和質量較低。BIM 技術具有可視化、模擬性、動態化等特點，可讓設計階段變得直觀和方便，為邊設計、邊模擬、邊優化提供了技術基礎。從傳統綠色建筑存在的問題及BIM 技術具備的優勢分析，研究BIM 技術在綠色建筑設計階段的應用具有重要意義。

圖5 BIM 技術在綠色建筑中應用研究關鍵詞聚類圖譜

3 研究結果

本文通過收集整理CNKI 數據庫中與BIM 技術、綠色建筑、應用主題詞相關的文獻，運用CiteSpace 軟件對文獻進行可視化分析，得到以下結論：

（1）從時序分布來看，BIM 技術在綠色建筑中應用研究可分為起步、高速和高質量發展三個階段。

（2）安徽建筑大學，大連理工大學，重慶大學是BIM 技術綠色建筑中應用研究的主力軍。

（3）BIM 技術在綠色建筑中的應用研究熱點為設計階段；“裝配式”突現時段為2021-2022，是BIM 技術在綠色建筑中的應用研究最新趨勢。