建筑行業(yè)的聚焦點(diǎn)：國內(nèi)BIM研究的知識圖譜分析

陳奕宇　王澤根

摘 要：以CNKI中BIM研究論文為研究對象，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了時間、空間分布分析，展示了國內(nèi)該領(lǐng)域研究的重要機(jī)構(gòu)和人員；并利用CiteSpaceⅢ繪制了國內(nèi)BIM研究的知識圖譜，識別了國內(nèi)BIM領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)、前沿，對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，從4個方面對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了歸納整理。

關(guān)鍵詞：BIM；知識圖譜；可視化；文獻(xiàn)分析

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）方面的研究，已經(jīng)成為了國內(nèi)外建筑行業(yè)的聚焦點(diǎn)[1]，政府機(jī)關(guān)、科研院所、行業(yè)協(xié)會、企事業(yè)單位對BIM的研究日趨重視。因此，及時識別國內(nèi)BIM研究的熱點(diǎn)、前沿及發(fā)展趨勢，可為相關(guān)研究提供參考和借鑒。

一、數(shù)據(jù)與方法

本文以中國知網(wǎng)的中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫下SCI、CSSCI、EI、核心期刊數(shù)據(jù)庫，以及中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源。檢索詞=關(guān)鍵詞包含“建筑信息模型”或“BIM”或“IFC”（Industry Foundation Classes）或“Building Information Modeling”或“Building Information Model”。由于2000年我國正式開啟了國家層面的BIM研究工作[2]，故檢索時間跨度為2000-2016年。檢索后，對新聞報道、評論以及與BIM無關(guān)的文獻(xiàn)進(jìn)行篩選后，最終鎖定1336篇文章。

同時，本文研究借助于代表科學(xué)計量學(xué)最新發(fā)展的，由大連理工大學(xué)長江學(xué)者講座教授、美國德雷克塞爾大學(xué)華人學(xué)者陳超美博士基于Java程序語言開發(fā)的信息可視化軟件CiteSpaceⅢ對以上1336篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析，繪制科學(xué)圖普[3]。

二、研究力量分析

（一）時間分布

如圖1所示，2000—2010年國內(nèi)BIM研究文獻(xiàn)共計164篇，平均14.9篇/年，該階段年發(fā)表量最高為47篇，最低為0，2011年起至今共計發(fā)表1172篇（其中2016年發(fā)表量為58篇）；2011-2015年國內(nèi)BIM研究文獻(xiàn)共計1114篇，平均222.8篇/年，該階段年發(fā)表量最高為369篇，最低為103篇?？梢姡瑖鴥?nèi)BIM研究總體呈上升趨勢，但2000-2010年國內(nèi)BIM研究熱情不大，2011年以后呈現(xiàn)激增事態(tài)，2011年-2015年發(fā)文量為總發(fā)文量的83.4%，年均發(fā)文量是2011年以前的14.9倍，可見這是國內(nèi)BIM研究的一個黃金時期。究其原因，這與國家在期間相繼頒布采取《2011-2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》、《關(guān)于推進(jìn)BIM技術(shù)在建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用的指導(dǎo)意見》，成立國家“建筑信息模型（BIM）產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟”致力于我國BIM技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)和軟件的研發(fā)工作等有著密切的關(guān)系。

（二）空間分布

本文利用CiteSpaceⅢ，分別選擇Author、Institution運(yùn)行軟件，得到了國內(nèi)BIM研究文獻(xiàn)作者合著網(wǎng)絡(luò)、機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)，如圖2、圖3所示。網(wǎng)絡(luò)密度是網(wǎng)絡(luò)特性描述的一種測度，密度值可以反映圖中各點(diǎn)之間聯(lián)系的緊密程度。經(jīng)CiteSpaceⅢ分析得到，國內(nèi)BIM研究作者合著、機(jī)構(gòu)共現(xiàn)圖譜的網(wǎng)絡(luò)密度值分別僅有0.0022和0.0037，可見國內(nèi)BIM研究作者、機(jī)構(gòu)之間的合作緊密程度較低。

由于分析過程中設(shè)置Article Labeling中Threshold選擇為10，故只有出現(xiàn)頻次大于等于10的機(jī)構(gòu)標(biāo)識才會在圖中顯示。據(jù)圖可以看出，身為清華大學(xué)土木工程系教授、清華大學(xué)BIM中心主任，張建平從2005年起開始介入BIM研究，并且論文產(chǎn)出頻次最高達(dá)到23，可謂是該領(lǐng)域的學(xué)科帶頭人。其次，北京建工集團(tuán)劉占?。l次12）、上海交通大學(xué)鄧雪原（頻次11）、清華大學(xué)馬智亮（頻次10）、中國建筑科學(xué)研究院李云貴（頻次10）等人也是該領(lǐng)域高產(chǎn)作者。其中，張建平及其團(tuán)隊(duì)主要從事的是4D-CAD技術(shù)、建筑信息化和智能信息處理技術(shù)的研究；劉占省所在團(tuán)隊(duì)主要研究方向?yàn)锽IM技術(shù)及其工程應(yīng)用、綠色建筑及建筑工業(yè)化、復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等；鄧雪原所在團(tuán)隊(duì)主要從事基于IFC標(biāo)準(zhǔn)的建筑結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換，大型建筑設(shè)計企業(yè)CAD協(xié)同設(shè)計平臺關(guān)鍵技術(shù)，以及基于BIM技術(shù)的建筑協(xié)同平臺關(guān)鍵技術(shù)；馬智亮教授所在團(tuán)隊(duì)主要從事施工企業(yè)信息化管理及技術(shù)、建筑工程多方參與協(xié)同工作網(wǎng)絡(luò)平臺技術(shù)的研究；李云貴先生是我國最早BIM技術(shù)引進(jìn)國內(nèi)的人，其所在團(tuán)隊(duì)主要開展商品化軟件開發(fā)、重大課題研究、國家標(biāo)準(zhǔn)編制以及在大型企業(yè)推廣應(yīng)用的組織實(shí)施；姜立先生所在團(tuán)隊(duì)主要致力于國內(nèi)BIM技術(shù)的應(yīng)用和軟件的開發(fā)，尤其是PKPM軟件。

同樣，由于Article Labeling中Threshold選擇為12，故出現(xiàn)頻次大于等于12的機(jī)構(gòu)標(biāo)識才會在圖中顯示。據(jù)圖顯示，中國建筑科學(xué)研究院（頻次37）、清華大學(xué)土木工程系（頻次32）、建研科技股份有限公司（頻次31）、重慶大學(xué)建筑管理與房地產(chǎn)學(xué)院（頻次18）、同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院（頻次12）、上海交通大學(xué)土木工程系（頻次12）等研究機(jī)構(gòu)在國內(nèi)BIM研究領(lǐng)域具有較強(qiáng)實(shí)力。其中，中國科學(xué)研究院牽頭成立了中國BIM發(fā)展聯(lián)盟，致力于我國BIM技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、軟件研發(fā)的研究，在行業(yè)內(nèi)舉辦了多次BIM高水平論壇；清華大學(xué)的BIM中心在業(yè)界的影響很大，對BIM進(jìn)行了系統(tǒng)性地研究：國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)方面，對BIM的框架進(jìn)行了研究；面向建筑全生命周期及其應(yīng)用構(gòu)架，提出了4個支撐（體系支撐、技術(shù)支撐、數(shù)據(jù)支撐、管理支撐），以住宅產(chǎn)業(yè)化全生命周期數(shù)字化開發(fā)作為研究；設(shè)計階段、施工階段，以及基于BIM的施工項(xiàng)目管理，清華大學(xué)均有了基于BIM應(yīng)用的整體實(shí)施方案，并且在運(yùn)營維護(hù)階段，清華大學(xué)也進(jìn)行了嘗試。建研科技股份有限公司作為中國建筑軟件的領(lǐng)先企業(yè)，為中國本土量身開發(fā)了首款國產(chǎn)化、專業(yè)化、具有知識產(chǎn)權(quán)的PKPM-BIM平臺和專業(yè)軟件，以解決建筑生命周期中BIM數(shù)據(jù)共享、協(xié)同工作的核心問題。

三、國內(nèi)BIM研究熱點(diǎn)、前沿識別及趨勢分析

（一）研究熱點(diǎn)的識別

文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞是文章內(nèi)容的重要提示，表征著研究者對該問題的高度關(guān)注，因此對關(guān)鍵詞進(jìn)行分析，頻次高的關(guān)鍵詞常常用來確定一個領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文利用CiteSpaceⅢ軟件對文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞進(jìn)行了分析，生成了國內(nèi)BIM研究文獻(xiàn)關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜。如圖4所示，節(jié)點(diǎn)的大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次高，其中高頻次關(guān)鍵詞在一定程度上顯示了國內(nèi)BIM研究的熱點(diǎn)。

從圖4可以看出，“BIM（building information modeling，建筑信息模型）”節(jié)點(diǎn)最大，出現(xiàn)的頻次最高，達(dá)到943，這與我們檢索的是國內(nèi)BIM研究相關(guān)文獻(xiàn)有關(guān)，同時也反映出BIM概念的研究是一個熱點(diǎn)。根據(jù)出現(xiàn)頻次，隨后依次為“BIM技術(shù)”（頻次124）、“信息化”（頻次88）、“IFC”（頻次84）、“項(xiàng)目管理”（頻次40）等，表明目前國內(nèi)BIM研究的熱點(diǎn)包括BIM技術(shù)的推廣應(yīng)用及開發(fā)、BIM對建筑行業(yè)信息化的影響、建筑行業(yè)信息化BIM解決方案、BIM數(shù)據(jù)描述和交換標(biāo)準(zhǔn)IFC（Industry Foundation Classes）標(biāo)準(zhǔn)及基于IFC創(chuàng)建BIM模型、基于BIM的建筑項(xiàng)目管理等。還有一些其他的研究熱點(diǎn)，例如BIM代表軟件Revit、基于BIM的協(xié)同設(shè)計、全生命周期管理、綠色建筑、協(xié)同工作、碰撞檢測、施工等方面的研究。

（二）研究前沿的識別

圖4中帶有紫色外圈的節(jié)點(diǎn)代表突顯度高，高突顯度關(guān)鍵詞在一定程度上顯示了國內(nèi)BIM研究的前沿，可以看出，“BIM（building information modeling，建筑信息模型）”“信息化”“IFC”“協(xié)同工作”“成本控制”等關(guān)鍵詞帶有紫色外圈，說明BIM理念和發(fā)展的研究；基于BIM的建筑信息化的研究；以IFC標(biāo)準(zhǔn)為重點(diǎn)對BIM模型、數(shù)據(jù)交換、集成模型、參數(shù)化設(shè)計等的研究；突出“協(xié)同”對BIM在設(shè)計、施工乃至建筑全生命周期應(yīng)用的研究；以及圍繞“成本控制”，對基于BIM的碰撞檢測、資源管理等方面的研究是目前國內(nèi)BIM研究的前沿。

（三）研究趨勢的分析

結(jié)合對研究熱點(diǎn)和研究前沿的分析，本文認(rèn)為既熱又前沿的研究領(lǐng)域值得重點(diǎn)關(guān)注，即出現(xiàn)頻次又高，又具有較高突顯度的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，即“BIM”、“信息化”、“IFC”、“協(xié)同工作”、“成本控制”，國內(nèi)BIM研究趨勢可以歸納為的如下四個方面：

1.BIM本質(zhì)的研究：BIM發(fā)展的過程中，我們應(yīng)該時刻把握BIM的本質(zhì)，應(yīng)重視對BIM的優(yōu)勢和缺陷，BIM的平臺搭建的研究。

2.BIM及相關(guān)技術(shù)研究：BIM本身就是一種信息化的思維和工具，容易和其他技術(shù)產(chǎn)生結(jié)合，應(yīng)重視BIM自身在建筑信息化中的應(yīng)用及二次開發(fā)，甚至信息化中BIM與地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Augmented Reality， AR）、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（Virtual Reality， VR）、激光掃描等技術(shù)相結(jié)合的研究。

3.BIM標(biāo)準(zhǔn)的研究：BIM模型的構(gòu)建、參數(shù)化設(shè)計、可視化設(shè)計、進(jìn)度管理以及全生命周期的管理，均離不開BIM數(shù)據(jù)的描述和交換。IFC作為國際公認(rèn)的BIM數(shù)據(jù)描述和交換的標(biāo)注，應(yīng)重視基于IFC對如何更好的創(chuàng)建BIM模型，有效利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集成、描述和交換進(jìn)行研究。

4.BIM應(yīng)用的研究：BIM最大的商業(yè)價值在于降低成本，故應(yīng)重視圍繞“成本控制”和“協(xié)同工作”參數(shù)化設(shè)計、基于BIM的碰撞檢測、進(jìn)度控制、施工管理、運(yùn)維管理等方面的研究，加強(qiáng)BIM技術(shù)從設(shè)計階段向生命周期各個階段的延伸。

四、結(jié)語

本文以中國知網(wǎng)的中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫下SCI、CSSCI、EI、核心期刊數(shù)據(jù)庫，以及中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，利用知識圖譜軟件CiteSpaceⅢ進(jìn)行計量分析，得出以下結(jié)論：

1.國內(nèi)BIM研究的規(guī)模，逐年上升，呈現(xiàn)較好的發(fā)展態(tài)勢。

2.國內(nèi)BIM研究力量較為分散，且國內(nèi)BIM研究作者、機(jī)構(gòu)之間的合作緊密程度較低。中國建筑科學(xué)研究院、清華大學(xué)、建研科技股份有限公司等在國內(nèi)BIM研究領(lǐng)域優(yōu)勢突出。張建平、劉占省、鄧雪原、李云貴、馬智亮、姜立等人在不同BIM研究領(lǐng)域做出了較大貢獻(xiàn)。

3.BIM概念、BIM技術(shù)、信息化、IFC標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目管理、成本控制等為國內(nèi)BIM研究的熱點(diǎn)和前沿。

4.BIM本質(zhì)，深化BIM二次開發(fā)和GIS、AR、VR等技術(shù)的結(jié)合，利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)的集成、描述、交換，BIM在成本控制、協(xié)同工作，乃至建筑全生命周期管理中的應(yīng)用研究將是國內(nèi)BIM研究發(fā)展的趨勢。

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作者簡介：

王澤根，博士，教授，西南石油大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院教授委員會主任。研究方向：GIS、智慧城市、數(shù)字管網(wǎng)。

陳奕宇，西南石油大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院。