城市地下空間BIM標準體系研究

李 謐

（中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610072）

0 前 言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，有限的土地已成為城市發(fā)展的主要瓶頸之一［1］。城市地下空間作為城市地面空間的重要補充，是城市建設(shè)發(fā)展的重要組成部分。BIM起源于建筑領(lǐng)域［2］，BIM標準及應(yīng)用軟件從民用建筑領(lǐng)域發(fā)展至各個領(lǐng)域。在對BIM技術(shù)的研究中，建筑、鐵路、水利水電等行業(yè)相繼制定行業(yè)BIM標準體系及BIM標準。城市地下空間領(lǐng)域的BIM標準較為零散，并未形成體系。BIM是城市建設(shè)信息化發(fā)展的重要技術(shù)，有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價值，也面臨著諸多難題和挑戰(zhàn)。本文著重研究國內(nèi)外BIM標準及城市地下空間領(lǐng)域BIM標準發(fā)展現(xiàn)狀，探索城市地下空間BIM標準體系框架。

1 國內(nèi)外BIM標準現(xiàn)狀

1.1 國外BIM標準

美國是最早提出BIM概念并進行BIM技術(shù)研究的國家。美國建筑科學(xué)研究院于2007年發(fā)布了美國國家BIM標準（NBIMS），并在2012年和2015年對BIM標準架構(gòu)進行重組、修編及擴展，主要包括引用標準、信息交換標準和應(yīng)用實施標準［3］。引用標準包含 IFC、XML、IFD數(shù)據(jù)字典、OmniClass建筑信息分類體系等；信息交換標準主要定義不同場景、對象、階段的信息交換準則；應(yīng)用實施標準主要對BIM項目的實施做指導(dǎo)。

英國是目前全球BIM應(yīng)用增長最快且成效顯著的地區(qū)之一，也是全球BIM標準體系最健全，實施推廣力度最大的地區(qū)。英國BIM工作組根據(jù)政府工作計劃定義了BIM成熟度水平，并不斷完善BIM標準路線圖［4］。英國標準學(xué)會（BSI）制定路線圖配套的BIM標準和文件，其內(nèi)容主要為BIM應(yīng)用、管理及信息交換，如英國BIM二級標準涵蓋了各階段信息管理規(guī)程、工程設(shè)計管理指南、信息交換協(xié)議等。

新加坡于2011年發(fā)布BIM路線圖，在其編制的BIM指南中按工程實施階段對BIM協(xié)作過程進行規(guī)范。日本建筑學(xué)會JIA發(fā)布的日本BIM指南從BIM團隊建設(shè)、BIM數(shù)據(jù)處理、BIM設(shè)計流程、BIM模擬等方面對企業(yè)應(yīng)用BIM進行指導(dǎo)［2］。

1.2 國內(nèi)BIM標準

清華大學(xué)BIM課題組提出中國建筑信息模型標準框架（CBIMS），其框架與美國NBIMS類似，分為面向BIM軟件開發(fā)的技術(shù)標準與面向應(yīng)用的實施標準。技術(shù)標準包括數(shù)據(jù)存儲標準、信息語義標準、信息傳遞標準；實施標準包含資源標準、行為標準及交付標準。

2012年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部立項5項國家BIM標準，以《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標準》為基礎(chǔ)，包含數(shù)據(jù)標準、存儲標準、交付標準。為構(gòu)建完善的BIM應(yīng)用標準體系，中國BIM標委會2013年啟動基于工程實踐的建筑信息模型實施方式P-BIM（Professional-based BIM）系列標準編制計劃。經(jīng)過多次修訂，P-BIM系列標準針對項目全過程不同崗位使用軟件所需信息而制定的詳細規(guī)范，規(guī)定了各崗位使用軟件應(yīng)該具備的功能，以及在項目全過程中需要提供信息的內(nèi)容、格式和時限［5］。

隨著BIM技術(shù)的推廣，各省市，行業(yè)BIM相關(guān)的標準逐漸開展編制并發(fā)布。截至2019年6月，我國正式發(fā)布的BIM標準及指南總計50部。正式發(fā)布的BIM標準及指南主要集中在民用建筑領(lǐng)域，占比達70%。中國鐵路BIM聯(lián)盟于2013年成立，其主要職能是推動鐵路BIM標準體系建設(shè)。鐵路BIM標準體系框架基于CBIMS及BIM國家標準，劃分為技術(shù)標準和實施標準兩大部分［2］。中國水利水電BIM設(shè)計聯(lián)盟于2017年發(fā)布了水利水電BIM標準體系框架，主要包括三個部分，即：BIM數(shù)據(jù)標準、BIM應(yīng)用標準、BIM管理標準［6］。

2 城市地下空間BIM標準體系框架

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查研究，城市地下空間領(lǐng)域BIM標準以應(yīng)用為出發(fā)點，主要集中在人防工程、綜合管廊、軌道交通工程（地上及地下）的綜合應(yīng)用，如表1所示。

表1 城市地下空間領(lǐng)域現(xiàn)有標準

以上標準反映了BIM實施應(yīng)用情況，但未能涵蓋城市地下空間領(lǐng)域BIM標準的各層級，且當(dāng)前BIM應(yīng)用軟件引用的IFC、IFD等標準主要覆蓋建筑工程領(lǐng)域。城市地下空間工程涉及城市規(guī)劃、地下建筑學(xué)、地下結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地下水力學(xué)、巖土力學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地下通風(fēng)以及城市交通等多個學(xué)科，具有多領(lǐng)域交叉、多學(xué)科互補的特點［7］。城市地下空間BIM需求不斷增加，因此需建立起城市地下空間領(lǐng)域的BIM標準體系，覆蓋多學(xué)科的設(shè)計、協(xié)同、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、交付、存儲，形成城市地下空間的BIM標準體系。

2.2 組織原則

城市地下空間BIM標準體系框架組織綜合考慮城市地下空間的規(guī)劃發(fā)展、專業(yè)分類、功能特點等，借鑒國外標準和建筑、鐵路、市政、水利水電等領(lǐng)域BIM標準框架及BIM標準層次，從數(shù)據(jù)存儲交互、分類編碼、成果交付以及實施應(yīng)用層面，研究建立城市地下空間信息模型標準體系框架；基于城市地下空間學(xué)科體系，分類科學(xué)、層次清晰、結(jié)構(gòu)合理，并具有一定的可分解性和可擴展性；同時標準體系內(nèi)各項標準，按內(nèi)容劃分清楚，相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一，便于管理，滿足城市地下空間BIM項目協(xié)同管理、設(shè)計建模、性能分析、施工模擬、運行維護的全生命周期應(yīng)用需求。

2.3 體系框架

城市地下空間BIM標準體系的研究劃分基于數(shù)據(jù)流、工作階段、應(yīng)用需求、管理方法，著眼于城市地下空間BIM全生命周期應(yīng)用與管理。研究的標準體系劃分為BIM數(shù)據(jù)標準、BIM應(yīng)用標準、BIM管理標準三部分，分別與CBIMS框架的技術(shù)規(guī)范、解決方案及應(yīng)用指導(dǎo)相對應(yīng)，如見圖1所示。

圖1 與CBIMS框架的對應(yīng)關(guān)系

2.3.1 數(shù)據(jù)標準研究

城市地下空間BIM數(shù)據(jù)標準框架體系（見表2），主要目標為數(shù)據(jù)在全生命周期過程中的規(guī)范性、一致性、標準化，利于BIM數(shù)據(jù)互通、存儲及數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)基于不同對象、階段、功效、平臺的數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)再利用。用于指導(dǎo)和規(guī)范城市地下空間工程BIM軟件開發(fā)，制定數(shù)字化、信息化工具的標準。

表2 城市地下空間BIM數(shù)據(jù)標準框架

2.3.2 應(yīng)用標準研究

城市地下空間BIM應(yīng)用標準框架體系主要目標為對BIM技術(shù)的應(yīng)用進行劃分，包括BIM技術(shù)應(yīng)用的方法、流程及相關(guān)規(guī)定，涵蓋方案比選、協(xié)同設(shè)計、分析優(yōu)化、施工組織、運行維護的BIM技術(shù)使用準則。根據(jù)城市地下空間的工程特性、工程階段、BIM技術(shù)的應(yīng)用方式、應(yīng)用特點進行BIM技術(shù)標準體系劃分，應(yīng)用標準劃分如表3所示。

表3 城市地下空間BIM應(yīng)用標準框架

2.3.3 管理標準研究

城市地下空間BIM管理標準框架（見表4）主要包含信息模型項目管理應(yīng)用標準與數(shù)據(jù)管理標準。其涵蓋城市地下空間開發(fā)BIM業(yè)務(wù)推廣實施全過程的組織方法及流程，包括實施推進、管理流程、職責(zé)劃分、政策保障、項目管理規(guī)定以及數(shù)據(jù)管理要求等。

表4 城市地下空間BIM管理標準框架

3 結(jié) 語

本文基于國內(nèi)外BIM標準發(fā)展及BIM體系框架，結(jié)合CBIMS探索了城市地下空間BIM標準體系及城市地下空間的BIM體系框架劃分。從BIM數(shù)據(jù)標準、BIM應(yīng)用標準及BIM管理標準三個層級對城市地下空間BIM標準體系開展研究。文中提到，目前城市地下空間相關(guān)的BIM標準以城市地下空間的利用形態(tài)分類為主，集中于BIM應(yīng)用層面，并未在城市地下空間的大范圍下開展BIM標準框架及BIM標準的編制，因此在今后的研究中將對城市地下空間BIM體系框架進行進一步分析論證，使BIM標準能夠在城市地下空間項目中發(fā)揮價值，推動相關(guān)應(yīng)用軟件的研究，提升BIM技術(shù)應(yīng)用效率與質(zhì)量。