我國“GIS+BIM”技術研究進展*
——基于CNKI 的文獻計量與可視化分析

鄒 宇，鄧仕雄，劉繼庚，周 彬，林國敏，何清平

（貴州水利水電職業技術學院，貴州 貴陽 551400）

隨著科學技術和信息技術的快速發展，“智慧城市”概念應運而生。作為智慧城市建設管理的重要方法和手段，地理信息系統（Geographic Information System，GIS） 和建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM） 能夠管理與現實世界相關的幾何對象及其屬性信息，但側重點各異[1-2]，二者技術對比分析見表1。

表1 GIS 與BIM 技術對比分析

將GIS 技術和BIM 技術進行有效融合，把微觀領域的BIM 信息和宏觀領域的GIS 信息進行交換和結合，對實現智慧城市建設發揮了不可替代的作用，圍繞二者的融合問題，我國學者開展了大量相關研究[3-5]，及時回顧和梳理其研究現狀、熱點和演變趨勢，對推動智慧城市建設意義重大。

基于此，借助CNKI 文獻計量分析和CiteSpace可視化分析功能[6-7]，對我國“GIS+BIM”技術近10年（2013年1月至2022年12月） 的研究情況進行系統梳理和分析，歸納總結出“GIS+BIM”技術的研究熱點和發展趨勢，以期為后續的相關研究與實踐提供參考。

1 研究方法與數據來源

1.1 研究方法

本文通過采用CNKI 文獻計量分析及CiteSpace可視化分析方法，對文獻進行發文量分析、共性分析、聚類分析和突現分析等，深度剖析了國內“GIS+BIM”技術的研究現狀、熱點及演變趨勢。以期系統、全面地展示該研究領域的發展全貌。

1.2 數據來源

本文研究數據全部來自CNKI 論文庫，通過關鍵詞和主題檢索的方式確定文獻數據，以關鍵詞“GIS”和“BIM”以及主題“GIS+BIM”進行檢索，初步檢索得到近10年相關文獻總計666 篇。同時為進一步提高文獻數據的精準度，在初步檢索結果基礎上，刪除征稿意見、會議稿件、特色期刊論文、科技成果等非學術文獻以及相關性較小的條目，最終整理得到有效文獻數604 篇，其中期刊論文527 篇、碩博論文77 篇，最后將有效文獻作為研究的基礎數據庫。

2 文獻計量與可視化分析

2.1 研究現狀分析

2.1.1 發文量分析

在國內“GIS+BIM”技術研究的發展歷程基礎上，對發文量進行年度統計分析，能夠很好地展現我國該領域的發展現狀。對CNKI 中檢索得到的604 篇有效文獻進行年度分布分析得到近10年“GIS+BIM”技術研究文獻年度分布圖（見圖1）。

圖1 2013—2022年“GIS+BIM”技術研究文獻年度分布圖

發文量的年度分布能夠間接反映某研究領域的發展情況，由圖1 可知，“GIS+BIM”領域近10年間的發文量呈先升高后平穩發展的總體態勢。具體來看，2013—2015年為初步發展階段，在這期間年度發文量較少，均在10 篇左右，說明對于該領域的研究有待提升；2016—2020年屬于快速發展階段，對“GIS+BIM”技術的關注度迅速上升，2020年發文量達到121 篇之多，說明隨著我國智慧城市建設的推進，GIS 與BIM 融合的研究得到學者們的廣泛關注，相關的研究也逐年增加；2021—2022年為穩定發展階段，年度發文量略趨于穩定，保持在120 篇左右，說明隨著數字孿生、數字映射等概念的提出，學者們對于“GIS+BIM”技術的研究持續深入進行。

2.1.2 發文作者分析

通過文獻統計分析的方法統計出2013—2022年10年間對“GIS+BIM”技術研究發文量大于3 篇（包括第一作者、共同作者） 的作者（見表2），為該研究領域的重要核心作者，總計10 位。從表2可知，發文量最多的學者為中鐵第一勘察設計院集團有限公司的倪葦（6 篇），表明該學者對“GIS+BIM”技術持續聚焦。除此以外，朱慶、湯圣君發文量達到4 篇，王立幼、馬瑞、何剛等學者發文量各自達到3 篇，為該領域的發展做出突出貢獻。

表2 2013—2022年“GIS+BIM”技術研究發文量3 篇以上作者統計

利用CiteSpace 對樣本文獻發文作者進行可視化分析，得到2013—2022年10年間對“GIS+BIM”技術研究的發文作者共現圖譜（見圖2）。圖2 中節點字體大小代表作者中心性強弱，連線的粗細及多少代表合作關系的緊密度。該圖譜共形成274 個網絡節點（N=274） 和188 條網絡鏈接（E=188），共現網絡的密度為0.005（Density=0.005）。從圖中可以看出，作者間聯系較小、合作關系不強。

圖2 2013—2022年“GIS+BIM”技術研究作者共現視圖

2.2 研究熱點分析

關鍵詞是對研究內容和觀點的高度概括，對其進行可視化分析可追蹤某一領域的研究熱點[8]。

2.2.1 關鍵詞共現分析

在利用CiteSpace 對樣本文獻進行可視化分析時，節點類型選擇關鍵詞（Keyword），將時間切片設置為1年，生成“GIS+BIM”技術研究關鍵詞共現網絡圖譜（見圖3）。通過圖譜中節點的大小來判定該關鍵詞的出現頻次，連線的粗細表明關鍵詞關聯程度的強弱，連線越粗則關聯程度越強。圖3 中的網絡節點共有224 個（N=224），節點的關聯線條有276 條（E=276），網絡密度值為0.0111。由圖3可知，“可視化”“綜合管廊”“智慧城市”“傾斜攝影”是節點圈層最大的幾個關鍵詞，表明這幾個關鍵詞出現頻次最多，是該領域研究的核心。此外，“物聯網”“數據融合”“運維管理”“信息化”“融合”“數字孿生”“水利工程”“施工管理”等關鍵詞的節點圈層也相對較大，說明上述這幾個領域是“GIS+BIM”技術研究的熱點。其他關鍵詞節點圈層相對較小，說明不是研究的熱點。

圖3 2013—2022年“GIS+BIM”技術研究關鍵詞共現視圖

2.2.2 關鍵詞聚類分析

關鍵詞聚類分析是通過對關鍵詞進行共現分析，獲取關鍵詞間的聯系結構，以追蹤該領域研究熱點。為了更好地追蹤“GIS+BIM”技術的研究熱點，在CiteSpace 中使用對高頻關鍵詞進行聚類分析，得到“GIS+BIM”技術研究關鍵詞聚類圖譜（見圖4）。圖中Q=0.7186，通常，當Q 值大于0.5時，表明聚類效果明顯，且數值越大聚類效果越好，可見“GIS+BIM”技術的關鍵詞聚類模塊劃分較為合理，可用作研究論證； S=0.9239，當S 值超過0.7 時，顯示聚類效果較好，說明聚類的模塊內部聯系較強，每個聚類中的文獻聯系緊密，可以用作聚類分析。高頻關鍵詞聚類分析共形成了9 個大的模塊，分別是“可視化”“物聯網”“傾斜攝影”、“建筑”“綜合管廊”“信息化”“運維管理”“二次開發”和“三維模型”，其中“可視化”“物聯網”“傾斜攝影”“建筑”“綜合管廊”“信息化”“運維管理”模塊，模塊間聯系緊密，“二次開發”和“三維模型”形成較為獨立的模塊。

圖4 2013—2022年“GIS+BIM”技術研究關鍵詞聚類視圖

2.3 研究趨勢分析

關鍵詞突現分析展現了某研究領域關注熱點在時間維度上的演變過程，反映某一熱門話題在特定時間段內受到學術界的關注度。

借助CiteSpace 軟件的突現詞功能，對2013—2022年10年間“GIS+BIM”相關研究的關鍵詞進行突現分析，得到10 個突顯詞（見圖5）。由圖5可知，2014—2015年突現的關鍵詞主要是“模型”，這是“GIS+BIM”技術研究中最早被關注的內容。2016—2019年，主要強調“GIS+BIM”技術應用集成與數據集成，“橋梁”“綜合管廊”“軌道交通”、“數據集成”“數字城市”“三維建模”“管理平臺”“模型轉換”成為關注的焦點。其中，“綜合管廊”的突現強度最高，說明“GIS+BIM”技術在綜合管廊相關領域應用較多。自2020 以來，“輕量化”受到的關注度越來越高，成為當前的研究前沿和發展趨勢。

圖5 2013—2022年“GIS+BIM”技術研究關鍵詞突現視圖

3 結論與展望

3.1 結論

基于CNKI 文獻計量分析功能和CiteSpace 軟件可視化分析功能，以CNKI 收錄的2013—2022年的604 篇相關文獻作為研究對象，對近年來國內“GIS+BIM”技術的研究現狀、研究熱點及演化趨勢進行了梳理和分析，得出如下結論。

1） 從研究現狀來看，“GIS+BIM”技術的研究大致經歷了初步發展階段（2013—2015年）、快速發展階段（2016—2020年） 和穩定發展階段（2021—2022年） 三個階段。結果表明只有少數作者間形成了合作網絡，作者間合作關系較為松散，研究合作程度較低。

2） 從研究熱點來看，“GIS+BIM”技術的研究主要圍繞“可視化”“綜合管廊”“智慧城市”“傾斜攝影”等方面展開，其中“可視化”受關注度最高。此外，“物聯網”“數據融合”“運維管理”“信息化”“融合”“數字孿生”“水利工程”“施工管理”等也是近年來研究的熱點。

3） 從研究趨勢來看，“模型”是“GIS+BIM”技術研究中最早被關注的內容，近年來，“輕量化”受到的關注度越來越高，成為當前的研究前沿和發展趨勢。

3.2 展望

系統回顧“GIS+BIM”技術的研究進展后發現，現有文獻為我國“GIS+BIM”技術領域的研究夯實了理論基礎，也為后續研究指明了方向。

1） 建立協同研究機制，加強研究機構、學者之間的合作交流。“GIS+BIM”技術的研究者眾多，但現有學者及研究機構相互之間合作交流不足，不利于學術傳播與研究發展。因此，需增強多方合作交流，從而提升“GIS+BIM”技術研究的整體水平和層次。

2） 實現多源數據的融合，建立多維度的信息表達方式。有效解決在數據融合過程中出現的數據體積過大、幾何信息失真、語義信息丟失等問題。