精細(xì)度管控
——美標(biāo)LOD系統(tǒng)與國內(nèi)建筑信息模型精細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)的對比研究

吳潤榕 張翼 WU Runrong,ZHANG Yi

1 華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院

2 同塵建筑設(shè)計咨詢有限公司

1 關(guān)于“模型深度等級”與LOD

《美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)》（National BIM Standard）是目前國際上最系統(tǒng)、最詳實的一套BIM標(biāo)準(zhǔn)，其不止是為BIM相關(guān)工作提供指導(dǎo)性和控制性的規(guī)范，還是一部非常系統(tǒng)的教材——介紹BIM的發(fā)展歷史，分析行業(yè)的現(xiàn)狀和趨勢，講解關(guān)于分類法、信息數(shù)據(jù)交互及模型顯示深度等各個方面的技術(shù)要點。到目前為止，很多國家和地區(qū)的BIM標(biāo)準(zhǔn)或多或少都繼承了美標(biāo)的框架及方法，甚至直接以美標(biāo)技術(shù)條文為基礎(chǔ)，通過深化（其實多數(shù)是簡化）和改寫來獲得自己的規(guī)范藍本。近年來，我國陸續(xù)推出了一系列國家級和地區(qū)級的BIM標(biāo)準(zhǔn)，從模型應(yīng)用到信息分類編碼再到模型成果交付，這些標(biāo)準(zhǔn)也都不同程度地借鑒了美標(biāo)的基本方法和思路，再結(jié)合國情和各地區(qū)特點編寫完成。

在各類BIM標(biāo)準(zhǔn)中，都必然涉及到對信息模型的工作深度和表達細(xì)度的控制和管理。對信息模型的精細(xì)度管控是BIM標(biāo)準(zhǔn)中最核心的內(nèi)容，不僅規(guī)范了行業(yè)中從業(yè)者的工作標(biāo)準(zhǔn)，同時還影響著行業(yè)本身的發(fā)展趨勢。在國際上現(xiàn)行的多數(shù)BIM標(biāo)準(zhǔn)中，對信息模型的精細(xì)度都采用“分級管控”的方法，當(dāng)前分級的指標(biāo)在不同標(biāo)準(zhǔn)中有著不同的稱謂：如美國標(biāo)準(zhǔn)中直譯稱“發(fā)展等級”（Level of Development），我國廣東省編寫的《廣東省建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（DBJT 15-142-2018）以及臺灣大學(xué)編寫的《BIM模型發(fā)展程度規(guī)范（2017版）》都直接沿用了這一術(shù)語提法；而在英國的《英國建筑、工程、建設(shè)BIM技術(shù)草案》（AEC（UK）BIM Technology Protocol）、韓國的《建筑信息模型指南》（Architectural BIM Guide）以及中國香港2009年第一版的《香港房屋署發(fā)展建設(shè)部BIM使用指南》（Building Information Modelling（BIM）User Guide for Development and Construction Division of Hong Kong Housing Authority）中則稱作“細(xì)度等級”（Level of Detail）。有趣的是，《香港房屋署發(fā)展建設(shè)部BIM使用指南》在2018年推出的第二版中將術(shù)語改為與美標(biāo)一致的“Level of Development”。

其中，美國標(biāo)準(zhǔn)中“Level of Development”的完整含義宜譯作“發(fā)展精細(xì)度等級”，簡稱“LOD”，是目前被沿用最多的關(guān)于信息模型精細(xì)度的管控系統(tǒng)。美國的LOD標(biāo)準(zhǔn)有著目前國際上最全面的系統(tǒng)性和完整性，與多數(shù)其他國家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)中將模型精細(xì)度等級標(biāo)準(zhǔn)嵌入BIM統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)作為某一個章節(jié)或者附錄的做法不同，當(dāng)前的美國LOD標(biāo)準(zhǔn)是由美國建筑師學(xué)會（AIA，American Institute of Architects）提出的，它相對獨立于《美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)》（NBIMS）。

其實，AIA的LOD標(biāo)準(zhǔn)從深度和內(nèi)容細(xì)度上，與其他國際標(biāo)準(zhǔn)相比并沒有太大差異。真正讓美標(biāo)LOD系統(tǒng)得以脫穎而出的，是由美國“BIM論壇”（BIMForum）主持編寫的《發(fā)展等級（LOD）說明》（Level of Development（LOD）Specifications，后簡稱《LOD說明》）。這是一本數(shù)百頁的“大部頭”技術(shù)手冊，內(nèi)容達到了行業(yè)級的“全覆蓋”標(biāo)準(zhǔn)，分10個大類（如“地下結(jié)構(gòu)”“外形”“室內(nèi)”等）、30余個分項（如“外形”中又可再分為“上部結(jié)構(gòu)”“外部豎向圍護”等分項）、上百個子項（如“上部結(jié)構(gòu)”又再分為“樓層結(jié)構(gòu)”“屋頂結(jié)構(gòu)”和“樓梯”等子項），這些項幾乎涵蓋了BIM工作中的模型以及相關(guān)建筑信息所可能涉及的所有單項對象，是目前國際上最全面和詳實的一套LOD控制標(biāo)準(zhǔn)。此外，《LOD說明》還保持著非常高的動態(tài)更新和優(yōu)化的頻率——美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)平均每3～5年更新一個版本，而《LOD說明》則從2013年初起擬逐年更新版本（截止到筆者截稿已更新至“2019版”）。恰恰得益于這部《LOD說明》的存在，國際上其他國家和地區(qū)的同類標(biāo)準(zhǔn)往往僅需要在標(biāo)準(zhǔn)文本中規(guī)范精細(xì)度等級的分級指標(biāo)，而不必提供進一步展開的標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則——因為只要標(biāo)準(zhǔn)中的分級與美標(biāo)LOD的分級之間能建立某種對應(yīng)關(guān)系，就可以在《LOD說明》中查閱到相關(guān)的拓展內(nèi)容。因此，當(dāng)下對美標(biāo)LOD系統(tǒng)的參考或許是一項不可避免的工作。

可見，深入研究和解讀美標(biāo)LOD規(guī)范以及“BIM論壇”的《LOD說明》，可以幫助我們更深刻地理解自己的國家標(biāo)準(zhǔn)和各地方標(biāo)準(zhǔn)，并補足簡練概括的標(biāo)準(zhǔn)條文所無法闡釋的細(xì)化內(nèi)容。無論是擬定標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)還是基于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)來制定下一層級的企業(yè)級、項目級的個例標(biāo)準(zhǔn)，對美標(biāo)LOD體系的研究都是不可或缺的一步。

然而可惜的是，目前由這些重要的標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)說明文本所構(gòu)成的LOD理論體系，并沒有得到國內(nèi)專業(yè)人士的足夠重視，相關(guān)知識在行業(yè)中的普及度并不高，這樣的現(xiàn)狀就限制了整個行業(yè)對近年來國內(nèi)頒布的各類BIM標(biāo)準(zhǔn)的理解深度，繼而標(biāo)準(zhǔn)被執(zhí)行的效果顯得參差不齊，也就更談不上基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)派生各類企業(yè)級和項目級標(biāo)準(zhǔn)了。

本文擬針對美標(biāo)中信息模型發(fā)展精細(xì)度（LOD）的標(biāo)準(zhǔn)和《LOD說明》的相關(guān)內(nèi)容、框架、精神以及應(yīng)用要領(lǐng)等問題展開淺略的研究和介紹，以美標(biāo)LOD體系所提供的視角，重新審視和解讀我國有代表性的國家及地方標(biāo)準(zhǔn)，希望能為信息模型的深度管控提供更廣闊的視野和更深入的觀察。

2 美國LOD標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)與方法

2.1 AIA與BIMForum的LOD系統(tǒng)

美標(biāo)LOD的核心概念以及基準(zhǔn)分級，是由美國建筑師學(xué)會（AIA）于2008年在《E202-2008，建筑信息模型附錄》（E202-2008,Building Information Modeling Protocol Exhibit）中首次提出來的。在這份框架性的規(guī)范里，模型的精細(xì)度被分成5個基準(zhǔn)等級：LOD100、LOD200、LOD300、LOD400和LOD500——奠定了關(guān)于模型精細(xì)度管理的最基本范式。迄今為止的實踐表明：4～5個等級的切分是最有效的分級方式，這樣不僅建立了循序漸進的等級梯度，還能隱約地與傳統(tǒng)設(shè)計項目的不同階段對應(yīng)起來；而三位數(shù)的編碼系統(tǒng)，則為深度等級的進一步細(xì)化預(yù)留了充裕的可能性。

但是，在這一版LOD的標(biāo)準(zhǔn)中也還存在著許多明顯的缺陷。首先，在2008版的LOD分級中，LOD300是整套分級系統(tǒng)的起點。在AIA對分級的定義說明中，破天荒地將該等級與傳統(tǒng)行業(yè)中施工圖深度的成果（“Shop Drawings”或“Construction Documents”）相參照——這當(dāng)然更容易讓人建立起對這一級標(biāo)準(zhǔn)的直觀印象，并由此出發(fā)分別理解之前和之后的等級。但這種描述所帶來的弊端也是顯而易見的，BIM模型成果與傳統(tǒng)的圖紙成果在精細(xì)度特征上是有著本質(zhì)差異的，一旦LOD的分級被粗暴地與傳統(tǒng)的項目階段對應(yīng)起來，那么LOD系統(tǒng)本身就失去了意義。第二，五種深度的分布不合理，由于LOD100的深度僅適用于極其粗略的概念化信息，那么在相當(dāng)于施工圖深度的LOD300之前就只剩下一個深度等級了，這顯然與合常規(guī)的設(shè)計階段分布不符；相應(yīng)的，LOD400深度的要求是“精確”（Accurate）“詳細(xì)”（Specific）地表達建筑信息，其對應(yīng)比施工圖更深一步的“實施文件”（Implementation Documents）深度；那么，LOD500該如何定義呢？LOD500的精細(xì)度表述也是“精確”和“詳細(xì)”，只是多了一項“真實”（Actual），這相當(dāng)于我國行業(yè)里通稱的“竣工圖”——但必須注意的是：竣工圖只是在信息來源（數(shù)據(jù)來自竣工現(xiàn)場）上與實施文件或施工圖（數(shù)據(jù)來自設(shè)計）不同，但絕不是在內(nèi)容精細(xì)度上的深化——這樣一來，在LOD400與LOD500之間其實并未形成實質(zhì)上的梯度差。最后，在LOD500之上有可能出現(xiàn)的極端深度狀況，并沒有被定義的空間。

出于對上述缺陷的考慮，這套AIA的精細(xì)度分級體系在2013年進行了一次重要的改版，在AIA發(fā)表的《G202-2013，建筑信息模型附表》（G202-2013,Building Information Modeling Protocol Form）中，在2008版的5個分級中插入了一個作為常規(guī)等級的LOD350，并從實操的精細(xì)度等級序列中“架空”了LOD500，而前文提到的由BIMForum編纂的《LOD說明》正是基于這一版標(biāo)準(zhǔn)建立起來的龐雜而詳實的注釋和圖解體系。這兩份文件配合起來，就構(gòu)成了目前國際上最完善的一套BIM模型精細(xì)度管控體系。

2013版很有針對性地修正了前一版本存在的缺陷：首先，取消了LOD等級與項目階段之間的直觀對應(yīng)，這樣才能建立起B(yǎng)IM獨特的精細(xì)度管控標(biāo)準(zhǔn)；第二，新插入的LOD350相當(dāng)于2008版中的LOD300，這樣就豐富了從概念設(shè)計到技術(shù)設(shè)計之間的分級梯度；最后，在LOD350之后，用于指導(dǎo)實操的精細(xì)度等級僅保留LOD400，適用于針對施工的最深層次的技術(shù)設(shè)計，同時適用于詳盡的竣工記錄，它合理覆蓋了2008版中LOD400和LOD500兩個等級的內(nèi)容。至于LOD500，它表達了一種極致的“等于”實際狀況的狀態(tài)，即模型中所有的信息都可以在現(xiàn)場得到驗證——原則上，這樣的深度是不可能真正達成的，它只存在于理論層面或者哲學(xué)層面。因此，BIMForum的《LOD說明》并不為LOD500提供細(xì)化的注釋和圖解，其表述如下：

“由于LOD500與現(xiàn)場驗證有關(guān)，并且其幾何信息和非圖形信息都不再向更高級別的模型元素發(fā)展，所以該規(guī)格沒有定義或圖解?！?/p>

盡管2013版的LOD500無法真的指導(dǎo)實操，但是這個哲學(xué)化的LOD500的存在，在LOD400之上保留了一個罕見卻又極其廣闊的“可能性的空間”（即迄今為止尚未真正出現(xiàn)過的“LOD450”），這令整套精細(xì)度分級體系得以完全覆蓋BIM工作可能出現(xiàn)的一切情形。

AIA的《G202-2013，建筑信息模型附表》提供了一套成熟、合理的模型精細(xì)度分級管控的框架，同類的分級規(guī)則很快出現(xiàn)在各國、各地區(qū)的BIM標(biāo)準(zhǔn)中，這極大地提升了BIM技術(shù)在國際范圍內(nèi)的管控水平。而BIMForum對這套LOD標(biāo)準(zhǔn)的注釋與圖解工作，則真正令美標(biāo)的LOD標(biāo)準(zhǔn)具備了不可取代的參考價值。

2.2 關(guān)于《LOD說明》

LOD350的提出，是2013版LOD標(biāo)準(zhǔn)的重大進展，其概念恰是BIMForum的研發(fā)成果。在《LOD說明》中的《LOD基本定義》（Fundamental LOD Definitions）一章里提到：

“本規(guī)范中包含的LOD100、200、300、400和500的定義，描述了出現(xiàn)在AIA（美國建筑師學(xué)會）最新的BIM規(guī)范文件《G202-2013，建筑信息模型附表》中的最新語匯。LOD100、200、300、400和500的定義是由AIA擬定并批準(zhǔn)通過的，而LOD 350則是由BIMForum（BIM論壇）工作組開發(fā)的。

由于《LOD說明》中幾乎包含了《G202-2013，建筑信息模型附表》中的正文內(nèi)容，而其注釋和圖解的內(nèi)容又更為豐富，所以在參考學(xué)習(xí)和指導(dǎo)實操的過程中，我們其實只需要一本《LOD說明》就足夠了。下文，我們就簡要介紹一下BIMForum在《LOD說明》中對《G202-2013，建筑信息模型附表》的LOD系統(tǒng)所做的詳實的闡釋工作。

（1）首先，是細(xì)化了LOD標(biāo)準(zhǔn)所作用的模型元素。

在AIA的《G202-2013，建筑信息模型附表》中，并沒有以規(guī)范條文的形式為LOD標(biāo)準(zhǔn)所定義的模型元素指定正式的分類和編碼規(guī)則；但是在文件的末尾，作為對LOD標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用形式的示范，提供了一個基于虛擬項目的模型元素列表的樣例（圖1），表中的主干信息恰是由分類的模型明細(xì)（表格縱列）和分階段的LOD分級標(biāo)準(zhǔn)（表格橫行）構(gòu)成的（其他諸如“里程碑”“模型元素簡寫”和“信息欄”等表格項主要用于模擬項目應(yīng)用的情境）。在示范樣例里提供模型元素的編碼和分類（樣例中采用了Uniformat分類系統(tǒng)），表達了一種略顯曖昧的態(tài)度——提供建議，卻并不寫入標(biāo)準(zhǔn)?！禛202-2013，建筑信息模型附表》對模型元素的態(tài)度不難理解，因為在國際上針對建筑元素進行分類和編碼的系統(tǒng)有很多種，令標(biāo)準(zhǔn)中的元素分類能夠同時兼顧不同分類系統(tǒng)的特征，是一項非常繁重和復(fù)雜的工作。

而BIMForum在《LOD說明》中的工作重點，則恰是提供了更完善、更全面的模型元素明細(xì)以及分類和編碼系統(tǒng)。在BIMForum的注釋中，對模型元素的編碼平行并置了Uniformat和Omniclass兩套系統(tǒng)，其中Uniformat是北美最慣用的分類系統(tǒng)，更匹配行業(yè)習(xí)慣；而Omniclass則是國際上應(yīng)用更普遍的系統(tǒng)，比起Uniformat系統(tǒng)針對性略遜，但它涵蓋范圍更廣、更全面。正是得益于引入了Omniclass所帶來的全面性，《LOD說明》中的模型元素明細(xì)中才增補了超出Uniformat范疇的“辦公資源”（Office Resource）和“結(jié)構(gòu)及外圍護配件”（Structural and Exterior Enclosure Products）（這兩大類元素僅有Omniclass編碼而Uniformat編碼空缺）；此外，BIMForum還增補了上述兩套系統(tǒng)都未涉及的“城市”元素（Civil）——對于模型元素的覆蓋面而言，這已經(jīng)足夠全面了。Uniformat和Omniclass兩套系統(tǒng)的共性在于，它們的分類邏輯都更匹配設(shè)計邏輯（因此平行并置這兩套系統(tǒng)并沒有導(dǎo)致在分類原則上的沖突），為了豐富這套標(biāo)準(zhǔn)所能兼容的分類系統(tǒng)的多樣性，在模型元素的概述文本之下，還附有一行注釋，列明了該項元素在Masterformat分類系統(tǒng)中有所涉及的章節(jié)（Masterformat系統(tǒng)的分類邏輯更匹配施工邏輯，之所以不與上述兩套系統(tǒng)并列編碼而是僅以注釋方式呈現(xiàn)，是因為它與前兩者在分類邏輯上無法匹配）（圖2）。

在補充了系統(tǒng)、全面的模型元素明細(xì)之后，《LOD說明》將《G202-2013，建筑信息模型附表》中“一維線性結(jié)構(gòu)”的LOD梯度分級推向了“二維正交結(jié)構(gòu)”的分項列表，其細(xì)度和有效性都不可同日而語。

（2）第二，在模型元素的明細(xì)分項與LOD分級相匹配后，以細(xì)則文本的形式針對每一分項闡釋LOD控制的詳細(xì)含義和要點。

《G202-2013，建筑信息模型附表》中僅對不同LOD等級的定義進行了宏觀、抽象的概述，并未針對具體元素描述其特征，因此在應(yīng)用者將LOD標(biāo)準(zhǔn)落實到具體個例的過程中，必然會產(chǎn)生困惑，對具體條文在理解上也會出現(xiàn)巨大的偏差?！禠OD說明》因為建立了模型元素與LOD分級的匹配關(guān)系，就具備了分項闡釋標(biāo)準(zhǔn)細(xì)則的機會。

對于分項細(xì)則的闡釋，是以文本條文的方式呈現(xiàn)的。這些細(xì)則條文從模型元素的幾何細(xì)度、分類細(xì)度、表達內(nèi)容、定位和尺寸精度、信息的內(nèi)容、信息可信度和信息來源等諸多方面來圍合模型元素在特定LOD分級下的精細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)。下面僅選譯“外殼/豎向外圍護/外墻/外墻構(gòu)造（砌體）”在精細(xì)度達LOD350的細(xì)則條文作為示例。

需建模的元素包括：

1）建出構(gòu)件與墻端頂、底、側(cè)邊的所有交接或穿墻開口；

2）依毛坯開口的實際尺寸建出所有開口；

3）建出開口周邊的支撐框架；

4）一切可能影響其與其他系統(tǒng)協(xié)調(diào)的區(qū)域，包括但不限于：圈梁及過梁區(qū)域、加強及嵌入?yún)^(qū)域、封堵區(qū)域及其他灌漿區(qū)域。

（3）第三，在上述框架下，針對每一個子項的每一個LOD分級提供用于展示其精細(xì)度的圖樣示例。

圖樣無法像細(xì)則文本那樣作為規(guī)范性、普適性的標(biāo)準(zhǔn)條文，從而對模型精細(xì)度施加精準(zhǔn)的限定。但是圖像示范剛好可以彌補文字描述過于抽象的不足，讓不同精細(xì)度的控制成果直觀地呈現(xiàn)出來，這對于加深標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行者對LOD標(biāo)準(zhǔn)的理解有著不可替代的作用（圖3）。

1 《G202-2013，建筑信息模型附表》中的LOD應(yīng)用樣例

2 《LOD說明》中的編碼示例

3 砌體外墻在不同LOD等級下的圖解示例

4 LOD分項細(xì)則示例

值得注意的是，在美標(biāo)中現(xiàn)行的6個常規(guī)LOD分級中：LOD100與其說是“深度”，不如說是表達了一種非常寬泛的“淺度”——它描述了一種相對抽象的、概念化的、尚不及物的幾何表達或信息傳達，在城市、建筑、形體、空間、布局位置、指標(biāo)分配等不同層面會呈現(xiàn)出千差萬別的特征，它很難被具體化的典型范例所代表；而LOD500如前文所討論的，它并非真實有效的精細(xì)度等級，而是一個理論層面的極限狀態(tài)。所以在《LOD說明》里，僅在第二級分類（Uniformat系統(tǒng)有4個層級）中對LOD100進行概述，且通常不附圖樣（除“空間”“場地”等幾個有限的特例配有LOD100的圖樣以外）；而在各級的總則和細(xì)則中，就都不再提及LOD500，而是將LOD400作為終極精細(xì)度的表達。

下面僅從選取《發(fā)展深度等級（LOD）說明》中的“外殼/豎向外圍護/外墻/外墻構(gòu)造（砌體）”作為一個典型的獨立分項單元，配合筆者的注釋，為讀者提供一個直觀的樣例（圖4）。

2.3 打破“項目階段”的成見

在傳統(tǒng)的“圖紙深度”慣例之外開創(chuàng)如今所見的LOD體系，其實就是為了針對BIM技術(shù)的自身特征來重新建立更有針對性和支持更豐富維度的成果管控標(biāo)準(zhǔn)。

在傳統(tǒng)的工作慣例中，圖紙深度通?？梢杂身椖侩A段來描述，如“方案深度”“初設(shè)深度”“施工圖深度”等。這樣的深度控制之所以行之有效，是因為在傳統(tǒng)的工作方法中，從工作界面到工作成果都是以圖紙為主的，這種工作形式與成果形式的一致性，讓成果深度自然而然地追隨工作進展同步加深。

而基于BIM技術(shù)的設(shè)計過程，則在兩個方面發(fā)生了本質(zhì)的變化。第一個方面，因為當(dāng)下的行業(yè)慣例仍然以圖紙深度來界定工作成果，但當(dāng)基于BIM技術(shù)來輸出圖紙時，相同的圖紙深度有可能是基于截然不同的模型細(xì)度來完成的，這導(dǎo)致我們不可能用項目階段來簡單定義成果的深度和內(nèi)容。第二個方面更加重要，三維模型比起二維圖紙，不止在幾何表達上存在差異，BIM技術(shù)本身作為一套信息系統(tǒng)，其中各類專業(yè)信息十分龐雜，這導(dǎo)致BIM成果的變數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出項目階段所能描述的范疇，即基于空間構(gòu)思、材料構(gòu)造、施工工藝、成本控制等各種不同信息目的所完成的BIM成果，在不同階段以及相同階段內(nèi)的不同技術(shù)環(huán)節(jié)中，對模型工作和信息工作的要求都存在著極大的差別?？傊?，BIM工作的技術(shù)特性決定了它的成果無法用傳統(tǒng)的“項目階段”來定義。

因此，我們可以看到在《LOD說明》所展開的細(xì)則里，完全切斷了模型深度與項目階段的關(guān)聯(lián)，將LOD的精細(xì)度控制落實到“構(gòu)件級”甚至更精細(xì)級別的類型對象上。這樣，基于不同的項目類型、不同的項目目標(biāo)以及不同的項目階段，都可以更有針對性地將這些構(gòu)件級的細(xì)則重新定義并組織起來，從而擬定出有效的工作計劃。通過定義模型對象而非項目階段來實現(xiàn)成果控制——這是LOD標(biāo)準(zhǔn)體系最核心的精神。譬如，在一個方案設(shè)計階段的成果中，結(jié)構(gòu)框架的模型精細(xì)度可能是LOD200，建筑構(gòu)造的精細(xì)度可能在LOD300，幕墻的精細(xì)度完全可能根據(jù)設(shè)計需求而達到LOD350；而一個在傳統(tǒng)的施工圖階段展開的模型工作中，當(dāng)模型創(chuàng)建以成本控制為使命時，完全有可能要求模型創(chuàng)建的材料分類細(xì)度達到LOD400，而對細(xì)節(jié)構(gòu)造的表達細(xì)度只需要達到LOD200。

這樣的方法，不僅有助于建立類型更多樣、針對性更強的工作框架，還可以最大限度地控制不必要的工作投入。當(dāng)下國內(nèi)對BIM成果有一種很常見的誤區(qū)，即企圖通過盡量提高模型精細(xì)度來保障成果質(zhì)量——其實這樣做往往適得其反。理論上講，盡量提高模型精細(xì)度必然有助于保障成果質(zhì)量；但結(jié)合實際來評估，一切模型精細(xì)度的提高，都必然是以增加時間成本和勞動成本的投入為前提的。所以，只有提高“有效精細(xì)度”才能真正提升成果質(zhì)量，而與項目目標(biāo)無關(guān)的“冗余精細(xì)度”，則只能導(dǎo)致成本追加。因此，基于LOD標(biāo)準(zhǔn)的工作框架目標(biāo)，是在保障“必要精細(xì)度”的前提下，盡可能降低模型工作量——只有將精細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)落實到構(gòu)件級的細(xì)度，才有可能實現(xiàn)這樣的目標(biāo)。

2.4 幾何細(xì)度與信息精度

《LOD說明》的細(xì)則部分如直譯可稱作“元素幾何”（Element Geometry），它含義很寬，幾何學(xué)、幾何形、幾何結(jié)構(gòu)……其核心似乎都在于它的“形”。但如果仔細(xì)對比和歸類全部細(xì)則條文，會發(fā)現(xiàn)其中只有一部分條文是用來控制幾何表達的，如是否創(chuàng)建倒角，是否創(chuàng)建線腳，是否創(chuàng)建鋼筋、變形縫、加勁板等，這些都是通過幾何形態(tài)和精細(xì)度來傳達的設(shè)計特征。而另一部分細(xì)則條文所規(guī)范的內(nèi)容，盡管或多或少與元素的幾何特質(zhì)有所關(guān)聯(lián)，但其實它們所控制的因素都是信息性的。

有些信息與幾何特征關(guān)聯(lián)很有限，屬于非常典型的“非幾何信息”屬性。例如，混凝土的標(biāo)號、骨料尺寸等，是不需要通過創(chuàng)建幾何模型來傳達的屬性參數(shù)；產(chǎn)品的出廠標(biāo)號和裝配編碼等更與幾何因素?zé)o關(guān)。這些信息類型往往是“寫入”的，并且不受幾何因素的影響。

其實，更多的細(xì)則條文不那么典型，很難明確區(qū)分“幾何”或“非幾何”，有些細(xì)則盡管看起來與幾何數(shù)據(jù)相關(guān)，但是并不控制幾何模型本身，而是規(guī)定其信息的確定性，如模型幾何數(shù)據(jù)是“粗略的”（Approximate）、“精確的”（Accurately）或是“真實的”（Actual）；有些細(xì)則是描述幾何數(shù)據(jù)的思維階段和數(shù)據(jù)來源，如模型幾何數(shù)據(jù)是“示意性的”（Schematic）或“可變的”（Flexible），是“設(shè)計確定的”（Design-Specified）還是“支持安裝的”（Support the Fabrication）等。這樣的區(qū)分有什么意義呢？例如，模型創(chuàng)建的幾何細(xì)節(jié)也許達到了精確的LOD350深度，但這些細(xì)節(jié)可能只是設(shè)計構(gòu)思的一個示意，那么信息的確定性所能匹配的等級就只能達到LOD300乃至LOD200；同理，模型創(chuàng)建的幾何體量可能僅表達外形的標(biāo)準(zhǔn)控制尺寸，但是這些尺寸可能來自確定產(chǎn)品的具體批次，那么這些LOD200細(xì)度的幾何形體所傳達的信息在可信度上就達成了LOD400的等級標(biāo)準(zhǔn)。

可見，盡管這些控制幾何細(xì)度和信息精度的細(xì)則在《LOD說明》中被平等地列入某一LOD分級之下，但在許多情境下它們?nèi)匀粺o法用相同的LOD標(biāo)準(zhǔn)來完成控制。在實操過程中，對這些細(xì)則的組織和應(yīng)用仍然是一項復(fù)雜的工作——不同的企業(yè)或不同的項目都可能以不同的方式來應(yīng)用這些細(xì)則。

2.5 企業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)和項目級標(biāo)準(zhǔn)

綜上所述，《LOD說明》中呈現(xiàn)的細(xì)則，是一套內(nèi)容全面、普適性強的LOD標(biāo)準(zhǔn)闡釋系統(tǒng)，它與《G202-2013，建筑信息模型附表》共同搭建起一套模型精細(xì)度管控的“行業(yè)級”標(biāo)準(zhǔn)。然而在執(zhí)行這套標(biāo)準(zhǔn)的過程中，不同的企業(yè)有著不同的從業(yè)方向和技術(shù)特點，不同項目的目標(biāo)更是千差萬別，用這一套龐雜的行業(yè)級系統(tǒng)來控制具體工作，會是非常吃力的事情。

因此在實操過程中，基于“行業(yè)級”標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合企業(yè)自身的專業(yè)特點和技術(shù)管理模式，擬定“企業(yè)級”LOD通行標(biāo)準(zhǔn)，是非常必要的環(huán)節(jié)；同時，在必要時基于具體項目來擬定“項目級”的個例標(biāo)準(zhǔn)，則更有助于精準(zhǔn)的制定模型計劃。

3 國內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的探索

3.1 地方標(biāo)準(zhǔn)中的理論探索

我國對各類BIM標(biāo)準(zhǔn)的擬定稍遲于BIM技術(shù)在國內(nèi)的推廣，這是由于在BIM技術(shù)落地的初期階段BIM標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜使命所決定的。BIM標(biāo)準(zhǔn)一方面要約束和規(guī)范行業(yè)的工作規(guī)則，另一方面又要保護第一批嘗試應(yīng)用BIM技術(shù)的專業(yè)團隊——標(biāo)準(zhǔn)定低了則起不到規(guī)范的作用，定高了又會打擊最早“吃螃蟹”的人，分寸極難拿捏。相應(yīng)的，對模型精細(xì)度管控規(guī)則的擬定，也正經(jīng)歷著一個艱難探索的過程。

較早推出的是北京地方標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑信息模型設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》（DB11T-1069-2014），當(dāng)時2013版成熟的美標(biāo)LOD標(biāo)準(zhǔn)才推出不久，模型精細(xì)度管控的觀念在全球范圍內(nèi)剛剛得到重視。在北京標(biāo)準(zhǔn)中，明確提出了“模型深度等級”（Level of Detail of BIMmodels）的概念，并與美標(biāo)一樣劃分了5個等級梯度（從1.0到5.0）；但是，標(biāo)準(zhǔn)中并未給這5個等級提出任何定義或是描述，這樣的等級標(biāo)準(zhǔn)尚處于理論框架的階段，很難為具體實操提供有效的支持。但是，在這版北京標(biāo)準(zhǔn)中實現(xiàn)了一項極有價值的理論性突破，標(biāo)準(zhǔn)中列出了一條很有趣的“公式”：專業(yè)BIM 模型深度等級=[GIm，NGIn]，其中GIm是該專業(yè)的幾何信息深度等級，NGIn是該專業(yè)的非幾何信息深度等級，m和n的取值區(qū)間為[1.0～5.0]——明確地區(qū)分了“幾何信息”和“非幾何信息”這兩種重要的不同概念。盡管這是一個無法運算的公式，但是能夠明確提出“非幾何信息”的概念在當(dāng)時算是非常了不起的見地——畢竟，即便是對信息的運算和評估堪稱“癡迷”的英國標(biāo)準(zhǔn)，也是在一年后（2015年）的第二版《英國建筑、工程和施工行業(yè)BIM技術(shù)草案》（AEC（UK）BIM Technology Protocol）中才提出了“Level of Definition=LOD+LOI”的雙信息概念，其中LOD即“（幾何）細(xì)度等級”（Level of Detail），LOI即“信息等級”（Level of Information）。

在2016年施行的上海地方標(biāo)準(zhǔn)《建筑信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》（DG/TJ08-2201-2016）中，直接沿用了美標(biāo)LOD（Level of Development）的概念以及LOD100、LOD200、LOD300、LOD350、LOD400、LOD500的6個分級梯度。其實，直接關(guān)聯(lián)《G202-2013，建筑信息模型附表》中的標(biāo)準(zhǔn)，有助于快捷地為實操提供成熟有效的標(biāo)準(zhǔn)支持，并且有條件充分參考《LOD說明》中的細(xì)則條文。但是，在關(guān)于模型細(xì)度要求的分項列表中，卻將這6個等級與“方案設(shè)計階段”“初步設(shè)計階段”“施工圖設(shè)計階段”“深化設(shè)計階段”“施工實施階段”“竣工驗收”6個項目階段對應(yīng)起來，這無形中又瓦解了LOD標(biāo)準(zhǔn)的存在價值，不能不說是一種遺憾。

采取類似做法的還有2018年施行的廣東地方標(biāo)準(zhǔn)《廣東省建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（DB/JT 15-142-2018）。在這版標(biāo)準(zhǔn)中，不僅像上海標(biāo)準(zhǔn)那樣沿用了美標(biāo)LOD的概念和分級，還前所未有地增加了一個LOD600的級別，憑此比上海標(biāo)準(zhǔn)增加了一個“運營維護階段”。廣東標(biāo)準(zhǔn)的可取之處在于條文中區(qū)分了“幾何”與“非幾何”信息——這也是自北京地方標(biāo)準(zhǔn)以來中國在BIM標(biāo)準(zhǔn)方面的重要進展。

在成熟的國家標(biāo)準(zhǔn)完備之前，不同版本的地方標(biāo)準(zhǔn)為業(yè)界提供了卓有成效的探索。而2019年正式實施的兩本國標(biāo)規(guī)范，或許才真正標(biāo)志著中國的BIM發(fā)展正在走向成熟。

3.2 國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的進展與意義

最早推出的國家BIM標(biāo)準(zhǔn)是2017年7月施行的《建筑信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51212-2016），這冊薄薄的標(biāo)準(zhǔn)從起草到推行經(jīng)歷了數(shù)年的斟酌和反復(fù)，可見作為第一本國家標(biāo)準(zhǔn)是承受了不小壓力的?！督ㄖ畔⒛Ｐ蛻?yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容以非?？蚣苄缘母攀鰹橹?，多數(shù)條文并不是規(guī)范性的技術(shù)要求和管控規(guī)則，而更像是提綱挈領(lǐng)的科普文本。標(biāo)準(zhǔn)中也為很多綱要性的概念提供了定義，可惜并未將模型精細(xì)度等級列為術(shù)語條目，只是在羅列BIM實施策略的內(nèi)容時提到“工程概況、工作范圍和進度，模型應(yīng)用的深度和范圍”[9]。

2018年2月施行的《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51269-2017）是關(guān)于BIM模型元素分類法和編碼規(guī)則的專項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。盡管它的內(nèi)容并不直接涉及模型精細(xì)度等級，但是如前文所述，對模型元素的分類與編碼不恰恰是BIMForum在《LOD說明》中做的最有價值的增補、注釋工作之一么？而作為關(guān)于模型分類的專項標(biāo)準(zhǔn)，《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》里提供了更多元的分類方式，即針對15類不同的對象，標(biāo)準(zhǔn)中擬定了15個不同邏輯的分類列表。其中，以“元素”為分類對象的分類系統(tǒng)（即“表14”）與《LOD說明》中綜合了Uniformat和Omniclass兩種分類法所建立的分類系統(tǒng)相當(dāng)。每類不同的分類表中又可再細(xì)分成4個樹狀展開的層級——這是與Uniformat非常相似的分類結(jié)構(gòu)。相應(yīng)的，編碼系統(tǒng)也構(gòu)建于這種分類結(jié)構(gòu)之上，即以“表代碼-大類代碼.中類代碼.小類代碼.細(xì)類代碼”的規(guī)則構(gòu)成各級子類編碼，如“建筑外墻”的編碼為“14-10.20.03.06”。至于《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》中搭建的分類和編碼規(guī)則的有效性，固然尚待實踐檢驗，但這套標(biāo)準(zhǔn)的提出給BIM模型元素的標(biāo)記和細(xì)分提供了充分的理論支持，對未來必然推進的行業(yè)級和各企業(yè)級的技術(shù)流程以及數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，都提供了極有價值的參考范本。從本文的視角出發(fā)，這正為“國產(chǎn)LOD”細(xì)則體系的建設(shè)鋪平了道路。

表1 《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》中的“模型精度基本等級劃分”列表

表2 《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》中的“幾何表達精度的等級劃分”列表

表3 《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》中的“信息深度等級劃分”列表

3.3 《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》

2019年6月施行的《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51301-2018），是我們研究國內(nèi)BIM模型精細(xì)度管控規(guī)則的核心文本。標(biāo)準(zhǔn)中明確了作為模型細(xì)度分級管控指標(biāo)的術(shù)語提法為“模型精細(xì)度”，其英文縮略術(shù)語為“LOD”（Level of Model Definition，與英國標(biāo)準(zhǔn)中的術(shù)語提法類似）。

本標(biāo)準(zhǔn)在分級梯度上所作的工作是很突出的亮點。模型單元根據(jù)精細(xì)度一共被分成4級，分級標(biāo)準(zhǔn)的定義非常清晰——“項目級”（LOD1.0）、“功能級”（LOD2.0）、“構(gòu)件級”（LOD3.0）和“零件級”（LOD4.0）（表1）。這樣的分級在梯度上比美國標(biāo)準(zhǔn)及絕大多數(shù)國際和各地方標(biāo)準(zhǔn)都更少，但鑒于我國仍尚處于BIM技術(shù)的推廣階段，這種更簡明和直觀的分級規(guī)則其實是更容易落地執(zhí)行的。值得關(guān)注的一點是，如果我們仔細(xì)研究這4個精細(xì)度等級會發(fā)現(xiàn)，這些分級梯度并不是均勻分布的，在LOD2.0和LOD3.0之間存在一個明顯的技術(shù)難度的斷層，“項目級”和“功能級”都是相對粗略的，而“構(gòu)件級”到“零件級”則指向了非常高的設(shè)計精度。這樣的分級規(guī)則非常匹配我國當(dāng)前BIM發(fā)展的現(xiàn)狀：前兩級適用于尚處于初級階段的項目標(biāo)準(zhǔn)及團隊水準(zhǔn)，這類項目往往并不苛求BIM工作對項目提供太尖端的幫助，通常只要求“用到”；而后兩級則適用于對BIM技術(shù)有高階掌握甚至創(chuàng)新能力的團隊所完成的對BIM應(yīng)用有明確和深度要求的項目。在行業(yè)實操過程中，對BIM實施計劃的編制、技術(shù)條款擬定及合同計價等，都可以通過國標(biāo)LOD標(biāo)準(zhǔn)的分級得到更準(zhǔn)確的評估；而在分級“斷層”的兩端，恰恰平衡著對行業(yè)下限的保護以及對行業(yè)上限的指引。

其實，上述LOD分級系統(tǒng)只是國標(biāo)模型精細(xì)度管控規(guī)則的宏觀分級指標(biāo)，在實操中的精細(xì)度管控并不直接應(yīng)用LOD分級，而是像如前述北京標(biāo)準(zhǔn)和英國標(biāo)準(zhǔn)的做法，將這套分級分別對應(yīng)于“幾何表達精度等級”（Level of Geometric Detail）和“信息深度等級”（Level of Information Detail），形成了“Gx”和“Nx”兩套指導(dǎo)實操的分級系統(tǒng)（表2，3）。這樣的系統(tǒng)框架，從信息分類的角度上更加清晰明確，甚至更勝美國標(biāo)準(zhǔn)一籌。

最后值得一提的是，標(biāo)準(zhǔn)后附的“附錄C——常見工程對象的模型單元交付深度”。在這份附錄的列表里，提供了可用于創(chuàng)建等值于美標(biāo)《LOD說明》條文細(xì)則的條目框架。這套框架的獨到之處在于，它列出了“方案設(shè)計”“初步設(shè)計”“施工圖設(shè)計”“深化設(shè)計”和“竣工移交”5個項目階段，但是并不把模型元素（即表中“工程對象”）的精細(xì)度分級與這些階段簡單掛鉤；相反，在每個項目階段里，不同的模型元素都會根據(jù)它自身的技術(shù)特點被指定不同的“G”等級（幾何表達精度等級）和“N”等級（信息深度等級）（表4）。如前文指出的，以模型元素為對象而非項目階段來管控工作精細(xì)度，是LOD標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的核心精神——《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》在附表中所展示的方法，正是這一精神的生動寫照。

表4 《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》中的“建筑工程對象模型單元交付深度”列表選錄

至此，綜合國標(biāo)《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》與《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容，諸如美標(biāo)《LOD說明》中的條文細(xì)則體系的框架就已經(jīng)出現(xiàn)端倪了。在此框架下，只需要依據(jù)技術(shù)需求填寫相應(yīng)的細(xì)則條文，就能擬定出詳盡的用于闡釋標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)則體系。細(xì)則條文的國標(biāo)范本在哪里呢？在2019年6月施行的《建筑工程設(shè)計信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 448-2018）的“附錄A”中。《建筑工程設(shè)計信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》與《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》同時推出，盡管它的規(guī)范目標(biāo)是以制定成果標(biāo)準(zhǔn)為主，但“附錄A——常用構(gòu)件級模型單元幾何表達精度”中所展示的細(xì)則條文，或許是這本標(biāo)準(zhǔn)中最具理論價值的部分。這套細(xì)則的描述方法展現(xiàn)了某些獨到之處，在美標(biāo)《LOD說明》的細(xì)則文本中，對深度的限定都以諸如“粗略的”（Approximate）、“精確的”（Accurately）或是“真實的”（Actual）之類的形容詞來完成，而在國標(biāo)《建筑工程設(shè)計信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》中的細(xì)則文本，則引入了更精確的定量指標(biāo)：如對場地地形精度的表達規(guī)定，G2、G3和G4相對應(yīng)的等高距分別提出了建議值2m、1m和0.5m；對于外墻構(gòu)造層次表達，G3的精度描述為“構(gòu)造層厚度不小于20mm時，應(yīng)按照實際厚度建模”，G4的精度描述為“構(gòu)造層厚度不小于10mm時，應(yīng)按照實際厚度建?！钡?。這類獨特的細(xì)則描述，在模型精細(xì)度管控的有效性上，亦有美標(biāo)條文所不及處。

4 綜述與展望

在系統(tǒng)地對比、研究了美國和中國的BIM模型精細(xì)度管控體系之后，我們一方面能從國際頂尖的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中獲益匪淺，另一方面也能看到國內(nèi)在同一領(lǐng)域內(nèi)所展開的探索及成就。我國的BIM發(fā)展尚處于推廣階段，但是在LOD分級管控方面已經(jīng)達到了相對較高的成熟度，在某些關(guān)鍵性的技術(shù)層面，如幾何精度與信息深度的區(qū)分和細(xì)則文本的定量等，甚至處于國際領(lǐng)先水準(zhǔn)。再如《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》中，條文指出“在滿足設(shè)計深度應(yīng)用需求的前提下，應(yīng)選取較低等級的幾何表達精度”[11]，這類條文的擬定都必然建立在足夠的認(rèn)知深度和高度之上。

綜合現(xiàn)行的三冊國標(biāo)文本——《建筑信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51269-2017）、《建筑信息模型設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 51301-2018）和《建筑工程設(shè)計信息模型制圖標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T 448-2018），已經(jīng)可以圍合出一套卓有成效的LOD細(xì)則體系了。從分類系統(tǒng)方面，三本國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)并不完全統(tǒng)一，但這也給后續(xù)的企業(yè)級和項目級標(biāo)準(zhǔn)的擬定保留了充分的選擇空間和開放性。畢竟在當(dāng)下的信息化時代，讓系統(tǒng)具備“兼容”多種標(biāo)準(zhǔn)的機制，比建立所謂“統(tǒng)一”的標(biāo)準(zhǔn)顯得更有價值。

目前國內(nèi)尚未出現(xiàn)如美標(biāo)《LOD說明》中的圖解系統(tǒng)，但這樣的系統(tǒng)不必苛求在行業(yè)級的標(biāo)準(zhǔn)中建立，如前文所討論的，建立企業(yè)級和項目級的標(biāo)準(zhǔn)才是切實實施BIM模型精細(xì)度管控的正確途徑。隨著未來企業(yè)級和項目級標(biāo)準(zhǔn)樣本的不斷豐富，更完善的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)，是指日可待的。