基于BIM的消防設(shè)計自動審查關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)展

馬一飛 吳海洋 趙利宏 衛(wèi)文彬 孟天暢

(1.大同市消防救援支隊，大同 037000； 2.和平區(qū)消防救援支隊，天津 300090；3.中國建筑科學(xué)研究院有限公司 建筑防火研究所，北京 100013)

引言

建設(shè)工程消防設(shè)計審查制度作為我國施工圖設(shè)計文件聯(lián)合審查[1]的重要組成部分，是保證建設(shè)工程消防設(shè)計、施工質(zhì)量，杜絕先天性火災(zāi)隱患的重要手段[1，2]，也是世界上許多國家政府監(jiān)管工程消防設(shè)計質(zhì)量的一項重要制度。在各行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化信息化的今天，以人工審查消防設(shè)計為主的方式工作量巨大，有誤審、錯審的風(fēng)險[3]。由于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范細(xì)則數(shù)量龐大[4]、自然語言編寫的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本自帶歧義性[5]以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之間要求不一致等問題，在審查過程中經(jīng)常需要邀請經(jīng)驗豐富的專家進(jìn)行規(guī)范解讀，各種原因綜合導(dǎo)致審查周期增加、建設(shè)工期延緩[6]； 審查過程中一旦出現(xiàn)誤審、錯審，也會對已建成建筑的消防功能產(chǎn)生負(fù)面影響，而糾正這些錯誤會帶來高昂成本[6]。因此，要實現(xiàn)消防設(shè)計的全面、高效和準(zhǔn)確審查，已成為各類建設(shè)工程尤其是大型商業(yè)綜合體、醫(yī)療建筑等復(fù)雜建設(shè)項目[7]乃至整個社會發(fā)展的迫切需求。

近年來，深度學(xué)習(xí)、自然語言處理及知識圖譜等人工智能方法的快速發(fā)展[8]，為實現(xiàn)自動審查方法奠定理論基礎(chǔ)； 建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)經(jīng)歷了十幾年的快速發(fā)展[9]，使得消防設(shè)計信息通過計算機(jī)高效集成與提取成為現(xiàn)實。因此，將BIM技術(shù)與消防設(shè)計自動審查相結(jié)合，全面高效地提取BIM技術(shù)消防設(shè)計信息，既解決了獲取消防設(shè)計信息效率低下的難題[10]，又提高了消防設(shè)計審查效率和準(zhǔn)確性[11]。

本文對基于BIM的消防設(shè)計自動審查關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了綜述，首先介紹了合規(guī)性自動審查系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀， 其次梳理了該系統(tǒng)中的消防設(shè)計審查關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀，最后對關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行了討論與展望。本文為消防設(shè)計自動審查系統(tǒng)的建設(shè)提供了理論支撐，進(jìn)而促進(jìn)消防設(shè)計審查主管部門審查工作的順利開展，也為工程建設(shè)審批時間的縮短和政府“放管服”改革的縱深推進(jìn)提供了決策支持。

1 合規(guī)性自動審查系統(tǒng)概述

1.1 概述

合規(guī)性自動審查是指在不修改建筑設(shè)計的前提下，通過將建筑物的構(gòu)造、內(nèi)部構(gòu)件之間的關(guān)系或?qū)傩耘c所設(shè)定的規(guī)則進(jìn)行對比，以評估設(shè)計方案是否合規(guī)。目前，最為成熟的合規(guī)性自動審查方法體系是由Eastman教授[12]于2009年提出，分為規(guī)范解讀、模型準(zhǔn)備、審查階段以及結(jié)果報告四個階段。在建筑、工程和施工行業(yè)(AEC)中，合規(guī)性自動審查系統(tǒng)需要審查的內(nèi)容包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通和電器五大專業(yè)，以及消防、人防、節(jié)能和裝配式四大專項。本文所涉及的消防設(shè)計自動審查屬于合規(guī)性自動審查體系的一部分，如圖1所示。

圖1 Eastman合規(guī)性自動審查方法體系與審查內(nèi)容示意圖

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

國際上已對合規(guī)性自動審查進(jìn)行了數(shù)十年的研究，旨在提高效率和節(jié)省成本的前提下，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范所限定的范圍內(nèi)，為建設(shè)工程的全面、高效和準(zhǔn)確審查提供計算支持。郭榮欽等[13]在Dimyadi等[14]繪制的合規(guī)性自動審查發(fā)展時間軸基礎(chǔ)上進(jìn)行了修正。本文在此基礎(chǔ)上又增加了人工智能和國內(nèi)合規(guī)性自動審查系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，重繪如圖2所示[13,14]，其中圖2上半部為合規(guī)性自動審查的國內(nèi)外研究進(jìn)展，圖2下半部為計算機(jī)操作系統(tǒng)、CAD系統(tǒng)、人工智能等發(fā)展進(jìn)程作為參考。

圖2 合規(guī)性自動審查的國際研究時間表(重新繪制)

可以看到，國外在推廣使用BIM審查系統(tǒng)、推動設(shè)計單位建立BIM建模標(biāo)準(zhǔn)、達(dá)到BIM正向設(shè)計方面的研究較為成熟，比如挪威EXPRESS Data Manager(EDM)[15]、芬蘭Solibri Model Checker(SMC)[16]、新加坡CORENET e-PlanCheck[17]等都是持續(xù)研發(fā)多年的合規(guī)性自動審查系統(tǒng)，還有美國SMARTcodes[18]、新加坡FORNAX系統(tǒng)平臺[19]、韓國KBimCode軟件[20，21]等。雖然國外針對合規(guī)性審查的插件、模塊或獨立應(yīng)用程序的研發(fā)較為成熟，但存在可擴(kuò)展性差等問題，并且由于內(nèi)置規(guī)則集格式不同、所用計算機(jī)語言不同，導(dǎo)致軟件之間無法實現(xiàn)研究成果的共享，同時還要求使用者同時掌握建設(shè)工程領(lǐng)域及計算機(jī)編程語言，難度較高[22，23]。

由于中文與外文的文本特征差異較大，國外相關(guān)研究成果無法直接將應(yīng)用于中文標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，因此，國內(nèi)BIM自動審查系統(tǒng)的發(fā)展相對滯后。國內(nèi)最早的BIM自動審查系統(tǒng)軟件是廣聯(lián)達(dá)BIM審圖軟件[24]，主要用于分樓層、分專業(yè)的管線碰撞檢查，其功能無法滿足消防設(shè)計自動審查的需求[2]。清華大學(xué)軟件學(xué)院BIM課題組[3]研發(fā)了基于IFC格式的BIM-Checker工具以實現(xiàn)IFC模型完整性的自動檢查，支持多種業(yè)務(wù)規(guī)范和不同的BIM模型表示。程嗣睿[25]開發(fā)了建設(shè)工程BIM設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化智能審查原型系統(tǒng)，通過將IFC格式的某住宅樓BIM模型上傳至原型系統(tǒng)進(jìn)行測試，驗證了審查屬性提取算法的可行性。穆磊[26]設(shè)計開發(fā)了基于BIM的建筑消防自動審圖系統(tǒng)，通過構(gòu)建建筑消防知識圖譜，對IFC格式建筑模型進(jìn)行消防設(shè)計自動審查。湖南省于2020年6月1日上線BIM數(shù)字化審查系統(tǒng)[27]，已具備建筑、結(jié)構(gòu)、水、暖、電、人防、消防、節(jié)能及裝配式等專業(yè)的三維輔助審查和結(jié)構(gòu)、建筑消防專業(yè)部分條款的智能審查功能。廣州市BIM審查系統(tǒng)計劃于2020年10月1日試運行[28]，該系統(tǒng)是基于BIM三維模型的線上自動審查系統(tǒng)，審查范圍包括建筑、結(jié)構(gòu)、給排水、暖通、電氣5個專業(yè)和消防、人防、節(jié)能三個專項中可量化的部分條文。

綜上所述，國內(nèi)的各類BIM審查系統(tǒng)實現(xiàn)了部分標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本的信息抽取及局部自動化，存在的問題是審查范圍局限，無法實現(xiàn)完全自動審查，部分審查單位仍依靠三維瀏覽BIM模型或者內(nèi)部漫游人工檢查方式，當(dāng)模型體量較大時，還會出現(xiàn)漏檢問題[29]。因此，消防設(shè)計自動審查作為合規(guī)性自動審查的研究分支，分析其關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀、總結(jié)當(dāng)前存在的問題，對于提高審查的完整性、高效性和準(zhǔn)確性具有重要意義。

2 消防設(shè)計自動審查關(guān)鍵技術(shù)研究現(xiàn)狀

消防設(shè)計自動審查的研究主要集中在規(guī)范解讀、模型準(zhǔn)備和審查階段三個領(lǐng)域，其中，規(guī)范解讀和模型準(zhǔn)備對自動審查結(jié)果起著決定性作用。為了實現(xiàn)完整、高效和準(zhǔn)確的消防設(shè)計自動審查，本文從消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取(規(guī)范解讀)和基于BIM模型的消防設(shè)計信息提取方面(模型準(zhǔn)備)進(jìn)行綜述，分析其研究現(xiàn)狀、總結(jié)存在的問題，以便選擇合適、高效的方法或技術(shù)路線。

2.1 消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取

消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取[30]作為消防設(shè)計自動審查功能實現(xiàn)過程中最基礎(chǔ)、最關(guān)鍵的步驟[31]，主要目的是將自然語言編寫的消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可處理的結(jié)構(gòu)化形式，消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范信息抽取方法分類如圖3所示。

圖3 消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范信息抽取方法分類

(1)信息抽取研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)基于規(guī)則和概率的信息抽取方法簡單實用，但嚴(yán)重依賴于人工提取的特征，還會出現(xiàn)維度災(zāi)難現(xiàn)象[32]，時間和經(jīng)濟(jì)成本高，所提取特征有限。自2006年深度學(xué)習(xí)提出后，人工智能領(lǐng)域的最新進(jìn)展使得標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本的信息抽取技術(shù)水平得到大幅提升[33]。通過深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠完成對特征的自動提取和表示，研究表明：在對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行信息抽取時，基于深度學(xué)習(xí)的信息抽取效果優(yōu)于傳統(tǒng)的信息抽取方法[32]，在性能、精度和召回率方面有明顯提升[34]。自然語言處理技術(shù)(NLP)的迅速發(fā)展實現(xiàn)了通過計算機(jī)來提取和解釋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本的功能[35]，但是這種方法還不夠成熟，不能在實際審查應(yīng)用中得到充分利用。

Ismail等[36]指出目前信息抽取的兩種通用方法，一種是由程序員將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范翻譯成計算機(jī)代碼。Luo等[37]引入決策表和產(chǎn)品表示對標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行信息抽取，并采用基于綜合評價的方法簡化規(guī)則，該方法在使用參數(shù)輸入表和腳本語言方面也取得了進(jìn)展[31]，缺點是要求使用者具有高水平的專業(yè)知識來實現(xiàn)信息抽取的定義、翻譯和維護(hù)。Lee、Park等[20，21]提出將韓文轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可執(zhí)行代碼(KBimCode)的機(jī)制(KBimLogic)，并將代碼導(dǎo)入合規(guī)性審查軟件(KBimAssess)中，針對《韓國建筑法》進(jìn)行了相關(guān)應(yīng)用。CORENET ePlanCheck項目[38]中采用了臨時自由格式文檔或使用概念圖并通過更正式的文本形式來進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取。Dimyadi等[33]為實現(xiàn)法律條文的信息抽取，通過LegalDocML[39]和LegalRuleML[40]來表示標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的文字內(nèi)容和邏輯內(nèi)容。

可以看到，信息抽取的最終成品一般是采用XML格式的各種語義模型中的可計算表示形式，例如Legal-RuleML[61]，BPMN[62]，用于IFC驗證的mvdXML[63]，還有如韓國KBim項目所使用的元語言(可以編譯為程序語言)[64]，以及SWRL或SPARQL-SPIN等使用語義網(wǎng)[65]或BERA[65]的標(biāo)準(zhǔn)查詢或規(guī)則語言。

綜上所述，通過研究人員的不懈努力，信息抽取技術(shù)的發(fā)展方向已從單一的利用現(xiàn)有軟件(如Solibri Model Checker)、研發(fā)應(yīng)用程序插件、基于對象、邏輯、本體論方法[36]和自然語言處理(NLP)發(fā)展到更復(fù)雜的多種方法的交叉結(jié)合。但Solihin等[66]也指出，除了通過自然語言處理(NLP)實現(xiàn)信息抽取的完全自動化如Zhang[45]的研究外，其他的信息抽取研究基本都需要人工參與。但是，即使在自動化的信息抽取方法中，也需要專家知識來提供訓(xùn)練和驗證樣本，并提供用于驗證的黃金標(biāo)準(zhǔn)。

在不同語言的信息抽取研究方面，針對英文、韓文的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范信息抽取研究較為成熟。余君等[67]使用Solibri Model Checker(SMC)平臺內(nèi)置有限量的規(guī)則模板，通過設(shè)置規(guī)則模版參數(shù)的方式對初始的軟件審查規(guī)則集中的每一條子規(guī)則進(jìn)行翻譯，得到SMC規(guī)則集。Guo等[68]建立安全規(guī)范和BIM模型設(shè)計組件的編碼規(guī)則，根據(jù)編碼將自然語言規(guī)范和設(shè)計組件一一對應(yīng)。此外，也有專家借助成熟的系統(tǒng)和模型檢查平臺軟件實現(xiàn)了規(guī)范條文的自動或半自動結(jié)構(gòu)化，如語義過濾器(Semantic filter)[46]。

由于中文沒有固定的句法結(jié)構(gòu)和表達(dá)模式，與英文、韓文相比差異較大，其語法結(jié)構(gòu)、表達(dá)模式更為復(fù)雜，因此英文、韓文信息抽取的研究成果無法直接運用于中文[2]，導(dǎo)致中文的信息抽取較為困難。目前以基于本體的知識建模[69，70]和形成產(chǎn)生式規(guī)則(IF-THEN)的專家系統(tǒng)建模[10，71-75]為主，但兩種方法都需要領(lǐng)域?qū)＜一ㄙM大量時間本體推理或構(gòu)建模型，且面對復(fù)雜的本體推理與模型構(gòu)建，容易出現(xiàn)紕漏。

(2)消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范信息抽取研究現(xiàn)狀

消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取結(jié)果主要用于消防設(shè)計的自動審查，由于審查過程中的任何結(jié)論都關(guān)系到整個設(shè)計方案的二次修改，因此信息抽取的好壞會在很大程度上影響審查結(jié)果的公平性。由于領(lǐng)域性問題，消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中會包含大量的消防術(shù)語，因此對消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取是一項重要工作，但是目前國內(nèi)在此方面的研究還相對欠缺，為提高消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取質(zhì)量，首先要分析消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的文本特點。

我國消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的文本具有以下特點(如圖4所示)：

圖4 消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文本特點

(1)消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)量眾多；

(2)文本篇幅長；

(3)專業(yè)詞匯多；

(4)消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之間關(guān)系復(fù)雜，存在交叉引用；

(5)不同省份與地區(qū)之間規(guī)范要求不同；

(6)消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范需要頻繁更新來適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境、新材料以及利益相關(guān)者之間的關(guān)系變化[2]。

另外，消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范語言本身的表達(dá)方式多樣、文本編寫者用詞不統(tǒng)一、用詞標(biāo)點不規(guī)范等缺陷都增加了消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取難度，如果沒有消防專業(yè)背景的專家介入或沒有建立完整的消防詞匯庫，就很難順利進(jìn)行消防規(guī)范的信息抽取。但由于消防標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范本身有一定的體例格式，因此，不論使用基于規(guī)則、概率、機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行信息抽取，都有利于準(zhǔn)確定位所需要抽取信息在文本中的精確位置，能夠顯著提升信息抽取的效率和理解的精度。

基于消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的文本特點，國內(nèi)學(xué)者對消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取進(jìn)行了研究。周涵[76]使用運用語義標(biāo)記運算符、本體論建模以及生成檢查規(guī)則集的方法實現(xiàn)了規(guī)范條文的信息抽取，并對《住宅室內(nèi)裝飾裝修設(shè)計規(guī)范》JGJ 367-2015進(jìn)行了方法應(yīng)用。胡培寧[70]以BIM模型為基礎(chǔ)，利用了本體論方法對《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB 20016-2014的6.4.1-6.4.5章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了嘗試性的信息抽取，并提出了一種適用于建筑防火設(shè)計審查的方法流程。張荷花等[77]在BIMChecker工具中，研究實現(xiàn)了基于自然語言處理從規(guī)范文本自動抽取領(lǐng)域知識的方法，并以《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016-2014)為例進(jìn)行了信息抽取，建立了防火規(guī)則庫。舒賽[2]使用上下文無關(guān)文法對16篇常用中文消防設(shè)計規(guī)范進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化研究，得到了六類規(guī)范的結(jié)構(gòu)化規(guī)則表達(dá)式。穆磊等[78]基于Google提出的知識圖譜概念建立了建筑消防知識圖譜，并借助人工智能領(lǐng)域中的自然語言處理算法進(jìn)行信息抽取等工作，利用分類學(xué)構(gòu)建技術(shù)構(gòu)造了完整的消防規(guī)范本體結(jié)構(gòu)。2020年6月，住建部同意深圳利用人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)，研發(fā)智能化施工圖審查系統(tǒng)[79]。

可以看到，為實現(xiàn)中文消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取，學(xué)者們目前已嘗試了語義網(wǎng)、框架方法、本體論方法、自然語言處理方法、知識圖譜方法等，也取得了一些研究成果。但是這些信息抽取方法在應(yīng)用過程中也存在著不同程度的問題，比如本體論方法應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)與非清晰的規(guī)范文本時，可能會導(dǎo)致規(guī)則開發(fā)的不穩(wěn)定性，且無法實現(xiàn)規(guī)范內(nèi)容的完整結(jié)構(gòu)化[80]； 使用基于規(guī)則的方法進(jìn)行信息抽取時非常依賴消防領(lǐng)域?qū)＜抑R，十分耗時耗力，且很難移植到消防以外其他領(lǐng)域，使得不同領(lǐng)域的信息提取需要進(jìn)行大量重復(fù)工作； 使用基于深度學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行信息抽取無法準(zhǔn)確給出“有”或“無”這樣的答案，能夠給出的只是某一類別的可能概率，某個文本的高頻詞匯等[81]?？傮w來說，國內(nèi)相關(guān)研究盡管起步較晚，但是隨著深度學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)硬件水平的提高，越來越多的研究人員會將通用領(lǐng)域中的信息抽取模型應(yīng)用到消防設(shè)計的自動審查中。

2.2 基于BIM模型的消防設(shè)計信息提取

(1)概念

基于BIM模型的消防設(shè)計信息提取，是從建筑設(shè)計BIM模型中提取相關(guān)的消防設(shè)計信息的過程，所提取的消防設(shè)計信息用于對照信息抽取后的消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以判斷是否符合規(guī)范要求。BIM模型數(shù)據(jù)的兼容性、流通性和數(shù)據(jù)生存壽命是BIM技術(shù)應(yīng)用是否成功的關(guān)鍵所在，如果數(shù)據(jù)互通性很差，沒有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口，不能兼容共享，形成數(shù)據(jù)的孤島，那么這樣的BIM毫無意義。因此，為實現(xiàn)基于BIM的消防設(shè)計自動審查，如何提取BIM模型內(nèi)含的消防設(shè)計信息，成為了當(dāng)前BIM審查研究的重點。

(2)研究現(xiàn)狀

BIM模型實現(xiàn)了建筑設(shè)計信息的數(shù)字化，但很多隱含的設(shè)計信息仍無法直接得到(如消防設(shè)計中的疏散距離、防火分區(qū)面積等)[59]。目前BIM模型的設(shè)計信息提取方法首選的解決方案是盡可能在設(shè)計程序或規(guī)則檢查程序中自動派生所需審查數(shù)據(jù)，具體是：

1)對BIM建模軟件進(jìn)行二次開發(fā)，得到具有設(shè)計信息提取功能的插件或模塊；

2)借助建模軟件本身的屬性導(dǎo)出功能，將BIM模型導(dǎo)出為存儲設(shè)計信息的格式文件，如圖5所示。

圖5 BIM模型的消防設(shè)計信息提取

綜上所述，當(dāng)前基于BIM模型的消防設(shè)計信息提取方法存在的問題有：

(1)BIM模型信息提取方法大多針對國內(nèi)廣泛應(yīng)用的Revit建模軟件，具有很大的局限性；

(2)BIM模型內(nèi)消防設(shè)計與其他專業(yè)相比，其設(shè)計深度不足，導(dǎo)致消防設(shè)計信息本身不完整；

(3)BIM模型消防設(shè)計信息提取方法本身多數(shù)通過映射實現(xiàn)，存在大量的屬性丟失，且僅適用于特定格式(如IFC、XDB或GDB格式等)，目前僅實現(xiàn)了半自動化的消防設(shè)計審查。

3 討論與展望

3.1 消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取發(fā)展方向

針對消防規(guī)范的信息抽取方法選擇，要綜合根據(jù)以下幾個方面來決定：

(1)要適合中文的文本特點，因為在中文語境下，漢字的筆畫和拼音同樣具有語義信息[85]；

(2)要適應(yīng)消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的體例格式；

(3)要適應(yīng)消防規(guī)范的經(jīng)常性修改，也就是信息抽取方法能夠根據(jù)消防規(guī)范的修改內(nèi)容實現(xiàn)快速更新；

(4)信息抽取的準(zhǔn)確率、召回率和F值要達(dá)到一定水平。

為了實現(xiàn)更好的消防標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的信息抽取，研究是否可以將不同方法的優(yōu)勢進(jìn)行整合來實現(xiàn)較高質(zhì)量的信息抽取。比如采用基于規(guī)則的方法，其優(yōu)勢在于時間復(fù)雜度非常低，識別準(zhǔn)確率比較高，其識別結(jié)果是“有”和“無”的集合[81]； 采用深度學(xué)習(xí)的方法，其優(yōu)勢在于可以主動學(xué)習(xí)文本的句法語義特征，進(jìn)而學(xué)習(xí)到所抽取信息的深度特征，降低人工特征的制定難度，并有較好的客觀性[86]； 將基于規(guī)則和基于深度學(xué)習(xí)的信息抽取方法進(jìn)行優(yōu)勢互補，是可行的消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范信息抽取的發(fā)展方向。

3.2 基于BIM模型的消防設(shè)計信息提取發(fā)展方向

為解決當(dāng)前基于BIM模型的消防設(shè)計信息提取方法存在的問題，在方法選擇方面一般要滿足以下原則：

(1)盡量簡化資料提交方的操作流程復(fù)雜程度；

(2)保證BIM模型相關(guān)消防設(shè)計深度滿足自動審查的需求。

由于第五代移動通信技術(shù)(5G)的正式商用，輕量化的基于WEB的審查平臺與專用審查軟件相比優(yōu)勢巨大，其使用靈活、占用資源少的特點既滿足了審查方需求，也減少了資料提交方的審查資料格式轉(zhuǎn)換負(fù)擔(dān)； 與此同時，由于5G上傳速率的巨大提升，直接向基于Web的審查平臺提交完整BIM模型文件的方法完全可行，無需將BIM模型轉(zhuǎn)換為專用于審查的特定格式(如IFC、XDB或GDB格式等)，避免了映射導(dǎo)致的大量屬性丟失問題。

解決了審查平臺的問題之后，需要處理BIM模型的消防設(shè)計深度問題，其目的在于保證審查所需的消防設(shè)計信息完整，有以下兩種實現(xiàn)思路：

(1)提高消防設(shè)計深度的標(biāo)準(zhǔn)要求；

(2)不改變原有消防設(shè)計深度，同時在基于Web的審查平臺中添加簡單二維、復(fù)雜三維的幾何信息計算法和邏輯推理獲取屬性法等方法，實現(xiàn)BIM模型中直接和間接消防設(shè)計信息的自動提取。

3.3 BIM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的頂層設(shè)計

推行基于BIM的消防設(shè)計自動審查，不僅要在關(guān)鍵技術(shù)如消防標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的信息抽取、基于BIM模型的消防設(shè)計信息提取技術(shù)中進(jìn)行深入研究，還需要制定有關(guān)BIM的相關(guān)規(guī)范來實現(xiàn)基于BIM的消防設(shè)計自動審查各個環(huán)節(jié)的無縫對接。

目前來看，一方面是甲方(建設(shè)單位)針對BIM應(yīng)用進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)編制，比如2020年7月發(fā)布的由融創(chuàng)與萬達(dá)攜手主編的《文化旅游工程建筑信息模型應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)》(征求意見稿)[87]，該標(biāo)準(zhǔn)提煉了多個國內(nèi)標(biāo)桿文旅項目的BIM應(yīng)用實踐經(jīng)驗，但是有關(guān)消防設(shè)計的內(nèi)容非常少，僅涉及了消防救援窗、消防車道、防火隔離幕等內(nèi)容。

另一方面，設(shè)計方也針對BIM應(yīng)用進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)編制，比如2020年5月中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會發(fā)布了《城市道路工程設(shè)計建筑信息模型應(yīng)用規(guī)程》[88]；同年6月，湖南省住建廳發(fā)布了《湖南省裝配式建筑信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)》[89]，廣州市住建局發(fā)布了《施工圖三維數(shù)字化審查技術(shù)手冊》《施工圖三維數(shù)字化設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)》《施工圖三維數(shù)字化交付數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[28]。以上標(biāo)準(zhǔn)雖然在消防設(shè)計方面涉及內(nèi)容較多，但與其他專業(yè)相比，BIM模型內(nèi)的消防設(shè)計深度仍然不足，導(dǎo)致消防設(shè)計信息本身并不完整，且在設(shè)計交付的標(biāo)準(zhǔn)方面采用了不同的數(shù)據(jù)格式，比如XDB或GDB格式，導(dǎo)致各省、市之間的BIM設(shè)計信息交付數(shù)據(jù)兼容性差，嚴(yán)重影響消防設(shè)計審核效率。

因此，為解決基于BIM的消防設(shè)計自動審查在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范層面存在的以上問題，應(yīng)在更高層面上對基于BIM的消防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、消防設(shè)計交付標(biāo)準(zhǔn)和消防交付數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方面進(jìn)行統(tǒng)一，便于我國各省市在制定基于BIM的消防設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)時有統(tǒng)一的參考標(biāo)準(zhǔn)，為實現(xiàn)基于BIM的消防設(shè)計自動審查奠定基礎(chǔ)。

可以預(yù)見的是，隨著建筑信息模型BIM的推廣和應(yīng)用、合規(guī)性自動審查理論體系的不斷完善，以及深度學(xué)習(xí)、第五代移動通信技術(shù)等科技的快速發(fā)展，基于BIM的消防設(shè)計自動審查關(guān)鍵技術(shù)將大有作為。