基于專利地圖的道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)預(yù)測(cè)研究

王忠偉 楊志華 龔加有

關(guān)鍵詞 道路交通;BIM;技術(shù)生命周期;技術(shù)功效矩陣;技術(shù)預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào) U445 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）04-0020-03

0 引言

BIM技術(shù)自誕生以來在土木建筑行業(yè)飛速發(fā)展，近年來在道路交通領(lǐng)域也逐步得到廣泛應(yīng)用[1]，特別是在交通運(yùn)輸部、建設(shè)部制定相關(guān)政策的支持下，各類公路交通建設(shè)主體積極投入研究，擴(kuò)大BIM技術(shù)的應(yīng)用范圍，取得了許多突破性的進(jìn)展。然而，由于BIM技術(shù)在公路領(lǐng)域仍屬于新鮮事物[2]，如何充分發(fā)揮BIM技術(shù)在公路行業(yè)的價(jià)值仍處于不斷探索過程當(dāng)中。圍繞BIM技術(shù)的基礎(chǔ)性研究狀況[3]，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了許多綜述性研究，而從技術(shù)角度的總結(jié)展望性研究，目前仍較為缺乏。為進(jìn)一步提高公路行業(yè)BIM技術(shù)創(chuàng)新效率，有必要全面總結(jié)目前該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)狀況，并對(duì)今后的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行展望與預(yù)測(cè)[4]。

專利文件是目前最主要的技術(shù)文獻(xiàn)，專利文件承載了不同領(lǐng)域80%以上的新技術(shù)信息[5]，通過專利文獻(xiàn)分析可以全面掌握不同專利技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，并可較好地預(yù)見下階段的技術(shù)發(fā)展方向[6]?；诖?，研究擬采集專利技術(shù)數(shù)據(jù)樣本，通過專利分析，對(duì)公路BIM技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行全面總結(jié)，并對(duì)下階段的技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行預(yù)測(cè)，為該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 專利數(shù)據(jù)來源

IncoPat專利數(shù)據(jù)庫(kù)收錄了全球超過120個(gè)國(guó)家（地區(qū)）1.5億余件專利，實(shí)現(xiàn)了將全球頂尖的專利數(shù)據(jù)深度整合，能夠?yàn)榧夹g(shù)研發(fā)人員提供最新技術(shù)情報(bào)?；趇ncoPat專利數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行專利數(shù)據(jù)檢索，檢索時(shí)間段設(shè)為：2000年1月—2020年12月，檢索專利類型包括“發(fā)明申請(qǐng)”與“實(shí)用新型”。通過多次試檢索，最終確定檢索式為“TI=（建筑信息模型OR BIM）AND TI=（公路 OR 道路 OR 鐵路）”。采用上述檢索式進(jìn)行檢索，在剔出不相關(guān)信息后共得到199條專利信息，包括中國(guó)專利191條，韓國(guó)、美國(guó)等國(guó)家專利共8條有效專利信息，作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源。

1.2 專利數(shù)據(jù)分析方法

采用專利地圖方法進(jìn)行研究，主要研究包括：基于專利數(shù)據(jù)樣本，從專利時(shí)間、技術(shù)生命周期、不同技術(shù)持有人的研發(fā)趨勢(shì)等方面進(jìn)行分析，揭示該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r;數(shù)據(jù)采集及處理：采用數(shù)據(jù)庫(kù)檢索和人工排查相結(jié)合的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)清洗，并運(yùn)用文本分析進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理;基于IPC分類進(jìn)行專利技術(shù)功效矩陣分析，并對(duì)不同類別技術(shù)進(jìn)行技術(shù)生命周期分析，綜合提出技術(shù)進(jìn)化方向。

2 道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)專利地圖分析

2.1 專利時(shí)間與專利持有人分析

2.1.1 專利時(shí)間分析

如圖1所示，道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)的專利數(shù)量總體偏少，2010年開始有了第一件與公路BIM相關(guān)的專利，之后4年都沒有相關(guān)專利申請(qǐng)，自2015年開始專利申請(qǐng)量持續(xù)增長(zhǎng)，2015年的專利申請(qǐng)量為5項(xiàng)，至2020年專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)到了68項(xiàng)。說明BIM技術(shù)在公路領(lǐng)域的應(yīng)用目前仍處于發(fā)展早期階段，近幾年來增長(zhǎng)速度顯著加快，預(yù)計(jì)未來幾年將進(jìn)入快速發(fā)展階段。

專利持有人地域分析結(jié)果見表1所示，道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)申請(qǐng)人主要來自我國(guó)9個(gè)省市，其中北京市持有的專利數(shù)量最多達(dá)27項(xiàng)，其次是江蘇省持有22項(xiàng)專利，第三是陜西省持有相關(guān)專利14項(xiàng)。其他持有專利較多的省份還包括：河南、四川、安徽、湖北、廣東、山東。由此可見，參與道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)研發(fā)的單位主要集中在少數(shù)省市，相關(guān)技術(shù)尚未在全國(guó)范圍內(nèi)引起重視，下階段還有較大的發(fā)展?jié)摿?。專利持有人類型分析情況見圖2所示，78.39%的專利持有人為企業(yè)，13.07%的專利持有人為大專院校，個(gè)人專利持有比率占6.09%，科研單位的持有比率占1.51%。由此可見，道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)研發(fā)的主力是企業(yè)，高校與科研院所也發(fā)揮了一定的作用。

2.2.1 技術(shù)生命周期分析

道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)生命周期如圖3所示，由圖可知，道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)目前正處于穩(wěn)定的增長(zhǎng)階段，在未來數(shù)年還具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.2.2 專利工效矩陣分析

專利工效矩陣分析見圖4所示，該領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)主要集中在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，技術(shù)研發(fā)的目的主要集中于提高工程建設(shè)的效率。而數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)處理也是比較熱門的技術(shù)研發(fā)方向，這兩個(gè)技術(shù)研發(fā)方向同樣以提高工程建設(shè)效率為導(dǎo)向，而提高準(zhǔn)確性、提高施工質(zhì)量同樣也是重要的研發(fā)方向。

2.2.3 技術(shù)申請(qǐng)趨勢(shì)分析

技術(shù)申請(qǐng)趨勢(shì)分析如圖5所示，數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)處理這三個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)都呈現(xiàn)出顯著的快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，表明在道路交通BIM技術(shù)領(lǐng)域，目前技術(shù)研發(fā)的熱點(diǎn)主要發(fā)生在數(shù)據(jù)處理技術(shù)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)領(lǐng)域，且在今后數(shù)年內(nèi)仍然是研究的主要熱點(diǎn)。

該文以incoPat專利數(shù)據(jù)庫(kù)的專利數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過專利地圖的一系列分析，對(duì)我國(guó)道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了深入研究，基于專利地圖的分析主要得出以下三方面的研究結(jié)論：

（1）我國(guó)道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)研發(fā)正處于快速發(fā)展階段，未來數(shù)年內(nèi)我國(guó)道路交通BIM技術(shù)將迎來一個(gè)快速發(fā)展期。

（2）我國(guó)道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)的研發(fā)目前仍然集中在少數(shù)省市、少數(shù)企業(yè)，尚未進(jìn)入全面發(fā)展階段，而相關(guān)技術(shù)研發(fā)的主體以企業(yè)為主，高校、科研院所的積極性尚未充分調(diào)動(dòng)起來。

（3）道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)的研發(fā)熱點(diǎn)主要集中在數(shù)據(jù)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)處理三個(gè)領(lǐng)域，這三個(gè)領(lǐng)域的研發(fā)工作在未來具有很大的發(fā)展?jié)摿?，是道路交通領(lǐng)域BIM技術(shù)取得突破的關(guān)鍵所在。

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