基于CIM信息模型的智慧園林工程管理體系建設(shè)

文｜寧夏恒鴻建設(shè)有限公司 楊玲玲

城市信息模型(City Information Model)簡稱“CIM”技術(shù)，現(xiàn)如今已獲得了廣泛運用，兼具環(huán)境優(yōu)化、全周期管理等技術(shù)優(yōu)勢，可顯著增強建筑項目的整體管理質(zhì)量。2019年，CIM 技術(shù)正式融合園林管理，在景觀規(guī)劃、地形設(shè)計、水系資源分配等方面，逐一進行數(shù)據(jù)交互，增加項目技術(shù)參數(shù)管理的全面性，有效降低人為失誤可能性，獲取較高的景觀設(shè)計成果。為此，以實例項目為視角，探索CIM 技術(shù)的融合方法，解析CIM 技術(shù)用法，具有較高的研究價值。

1 項目概述

某市政園林項目占地面積總數(shù)為5.82萬m2，建筑面積總和為12.1 萬m2。園林景觀施工任務(wù)量較大，各區(qū)域需進行園林主題設(shè)計，嘗試從空間布局設(shè)計、多多題綠化群落等方面，進行園林設(shè)計。建立設(shè)計、施工多個主體的交流體系，共同探索CIM技術(shù)融合園林項目的理念方法。園林設(shè)計期間，施工組織需細化綠化方案，增強整體園林建設(shè)質(zhì)量。在原有的設(shè)計技術(shù)下綠化景觀元素明顯存在視感突兀割裂、空間深化不強的問題，因此需要進一步進行完善設(shè)計，順應(yīng)案例項目的CIM 技術(shù)融合需求[1]。由于園林區(qū)域地勢存在一定差距，應(yīng)融合豎向設(shè)計思想，準(zhǔn)確設(shè)定各園林主題，有效去除植物與管線的位置沖突問題。建立遠程管理模塊，順應(yīng)各方主體對項目的管理需求。

2 CIM 技術(shù)融合的技術(shù)方案

CIM 技術(shù)融合智慧園林項目，從項目資源、規(guī)劃行為、工程單體交付三個層次，給出可行的施工方案。當(dāng)前國內(nèi)CIM 平臺技術(shù)的應(yīng)用還仍然處于起步階段，盡管還并未形成BIM 技術(shù)那樣統(tǒng)一的技術(shù)口徑，但當(dāng)前業(yè)內(nèi)達成的普遍共識是：CIM 城市信息平臺，即大場景設(shè)計元素的GIS 技術(shù)數(shù)據(jù)與小場景BIM 建模數(shù)據(jù)的深度融合，除此以外為了滿足系統(tǒng)化的大型城市場景設(shè)計需求，CIM 平臺還應(yīng)融合IoT 技術(shù)，使整個設(shè)計方案模型具有關(guān)于完整的時間流、空間流與各類流體力學(xué)場、建筑力學(xué)場與地質(zhì)力學(xué)場的深度模擬計算能力。其中GIS 技術(shù)部分主要是負責(zé)城市園林的道路地形、水系結(jié)構(gòu)、綠地分區(qū)以及地塊用途等方面的設(shè)計內(nèi)容；BIM 技術(shù)部分負責(zé)園林內(nèi)部所有的容載建筑物、無人構(gòu)造物以及配套景觀建筑小品與附屬設(shè)施的設(shè)計；而IoT 技術(shù)部分則負責(zé)將整個園林內(nèi)部的游客、景物、各類事件以及環(huán)境體系的運行狀況信息進行統(tǒng)一歸集與模擬預(yù)演，進而實現(xiàn)對整個園林宏觀、微觀、地上、水上、靜態(tài)、動態(tài)、室內(nèi)景觀與室外景觀的感知、映射與微結(jié)構(gòu)調(diào)整。

對比收集相關(guān)項目，整合成項目景觀設(shè)計的核心資料，從軟景、硬景、水景各方面進行區(qū)域設(shè)計，保證空間分配的合理性。構(gòu)建新型植物劃分標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建景觀族庫，給出植物資料庫的編碼規(guī)范，使數(shù)據(jù)庫可容納至少300 種數(shù)據(jù)信息，保證植物資料庫的數(shù)據(jù)管理質(zhì)量[2]。創(chuàng)建苗木供應(yīng)流程，積極整合苗木生產(chǎn)單位，增強出圃苗木資料的利用效果，給予設(shè)計單位較為全面的設(shè)計方案，保證采購順暢。設(shè)計單位可調(diào)取數(shù)據(jù)庫的各項信息，增加CIM 模型創(chuàng)建質(zhì)量，進行園林布局的豎向分析，保證園林設(shè)計的精細性。施工單位可結(jié)合設(shè)計方案，提升工程模型信息的深化性，給出布線檢測結(jié)果，加強進度與成本管控。園林項目完工，使用APP 進行遠程查驗。

3 BIM 技術(shù)融合園林管理的具體表現(xiàn)

3.1 創(chuàng)建植物資料庫

案例項目初期創(chuàng)建了小型植物族庫，可容納數(shù)據(jù)量較少。CIM 技術(shù)融合后，需進行族庫容量擴充，便于添加新增植物。預(yù)計案例項目種植150 種綠植，后續(xù)可能會持續(xù)增加苗木類型。針對園林項目中使用的植物，逐一進行編碼設(shè)計，以此構(gòu)建出物品模型，便于管理[3]。編碼設(shè)計使用Revit 編碼程序，植物編碼結(jié)果如表1所示。

表1 園林項目植物編碼結(jié)果

3.2 碰撞檢查

園林項目進行初期，會設(shè)計地形、建設(shè)景觀小品、敷設(shè)地下管線、種植植物。地形布置、小品位置、管線布局、植物搭配等數(shù)據(jù)，作為案例項目模型的關(guān)鍵信息。使用Revit 程序，開展布線碰撞檢測，共測出60 處碰撞位置，包括植物與供電線路相撞1 處、輸水管線與供電線路相撞20 處。運行BIM 平臺，選擇二次開發(fā)插件，準(zhǔn)確鎖定線路相撞點。

對植物種植點與地下管線相撞的問題，使用CIM 平臺自動變更相撞物體的位置。施工組織需結(jié)合程序設(shè)計的避讓規(guī)則，進行相撞物體的位置調(diào)整，給出位置相撞報告與調(diào)整方案。此種自動調(diào)整程序，能夠有效處理67%的相撞問題，剩余未處理的相撞問題，需具體確定避讓方式，準(zhǔn)確設(shè)計避讓間距，以此保障工程進展的順暢性。運行CIM 平臺能夠有效回避多種管線相撞問題，切實減少了返工量，降低了工程成本。

3.3 模擬施工

創(chuàng)建施工模型后，由工程師進行項目檢查，查驗場景布置的合理性，巡視各項植物的工程情況。利用CIM 平臺的可視化功能，增強項目經(jīng)理的自主監(jiān)管能力，有效聯(lián)合三維勘圖與工程監(jiān)管，實現(xiàn)項目在線監(jiān)管，以此提升工程監(jiān)督質(zhì)量，確保及時發(fā)現(xiàn)工程問題。使用CIM 模型，融合工程規(guī)劃方案，側(cè)重模擬工程難點，前期預(yù)演“大樹與路面”“消防與綠植”“鋪裝與布線”之間的關(guān)系，有效回避管線相撞問題，給予應(yīng)急處理方案，積極回避工程可能出現(xiàn)的施工問題，充分發(fā)揮工程參數(shù)的利用價值，保證工程管理質(zhì)量。

3.4 豎向分析

豎向分析功能是指在園林項目的CIM信息模型中插入有關(guān)園林設(shè)計細節(jié)的CAD圖形數(shù)據(jù)，從工程勘測、曲面設(shè)計、放坡規(guī)劃、地塊調(diào)整、道路修建、雨水分析、工程量測算等多個方面，自動生成多個園林設(shè)計方案。運行CiviL 3D 平臺，全面落實豎向分析。使用平臺中的曲面工具，創(chuàng)建曲面，從高程、坡度、流向等多個方面，給出分析結(jié)果。立體模型創(chuàng)建成功后，選定數(shù)據(jù)顯示模型，添加各項參數(shù)，豎向分析的范圍數(shù)設(shè)定為“8”，全面展示各項分析資料。模型數(shù)據(jù)有變化時，圖例表信息相應(yīng)變動。但CIM 技術(shù)所面臨的主要問題則在于BIM 模型與GIS 技術(shù)的結(jié)合壁壘，由于BIM 技術(shù)當(dāng)前并不存在對外公開的數(shù)據(jù)格式與文件結(jié)構(gòu)，因此很難實現(xiàn)GIS 與BIM 技術(shù)不同設(shè)計方案之間的開放共享。當(dāng)前CIM 技術(shù)在城市園林景觀設(shè)計的應(yīng)用實例中，普遍做法是利用外部的建模軟件或數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具，將BIM 模型轉(zhuǎn)換為與GIS 模型一致的數(shù)據(jù)格式后輸出結(jié)果，但這種方法轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)極容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟包、變形等數(shù)據(jù)解析問題，因此將CIM 的模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化進行豎向分析前，還需要以人工校對補正、碰撞沖突檢查、3D 演示檢測等方式來完善模型數(shù)據(jù)，避免其輸出錯誤的圖紙信息。

（1）高程分析時，選擇“高程”數(shù)據(jù)反饋形式，動態(tài)添加各類BIM 模型的曲面資料，獲得高程參數(shù)的分析數(shù)據(jù)，如表2所示。

由表2高程數(shù)據(jù)可知：案例項目中的種植區(qū)域地勢高度表現(xiàn)出一定差異性，高程最大值為36m，高程最小值為13.07m，高差達到22.93m。

表2 CIM 信息模型高程參數(shù)的分析數(shù)據(jù)

（2）坡度分析時，在CIM 模型曲面數(shù)據(jù)反饋形式中選擇“坡度”，相應(yīng)補充曲面圖示信息，模型反饋的坡度數(shù)據(jù)如表3所示。

表3數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：案例項目四個種植區(qū)的坡度具有一定差異性，A 區(qū)與B 區(qū)的地勢較為平緩，坡度小于16.63%，C 區(qū)域D區(qū)的坡度較為陡峭。結(jié)合各區(qū)域的坡度特點，相應(yīng)選擇綠植。

表3 CIM 信息模型坡度分析結(jié)果

（3）徑流分析。CIM 模型中選擇“流域”數(shù)據(jù)反饋形式，數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表4所示。

表4中，N 表示北緯，S 表示南緯，E表示東經(jīng)，W 表示西經(jīng)。如表4徑流數(shù)據(jù)可知：案例項目中含有“復(fù)合排水”“洼地”“流域邊界”等多種徑流區(qū)域，需結(jié)合案例項目各區(qū)的徑流特點，綜合確定種植數(shù)量、澆灌方案，增強園林規(guī)劃的合理性，以此發(fā)揮徑流分析價值。

表4 BIM 模型徑流數(shù)據(jù)的分析結(jié)果

3.5 資金管控

園林項目施工期間，需進行多次深化模型，首先在CIM 模型中以外部數(shù)據(jù)接口的形式將提交工程量、工程結(jié)算等信息插入信息模型。而后是初期工程量核算工作，需核算人員運行工程造價管理平臺，參照圖紙規(guī)劃情況，給出完整統(tǒng)計。此種核算過程表現(xiàn)出耗時、易錯等問題，難以保障核算質(zhì)量。CIM 模型能夠自行統(tǒng)算各植物的工程信息，短時間內(nèi)準(zhǔn)確給出工程量統(tǒng)計結(jié)果，可顯著增強統(tǒng)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。對比工程模擬、工程進展各項信息，能夠動態(tài)掌控已付、收入各項資金信息，保證資金控制有效性。

3.6 苗木驗收

CIM 平臺用于園林項目管理，極具特色的功能是“苗木驗收”。工程負責(zé)的各方成員，從各自專業(yè)視角提出苗木驗收要求。軟件單位有效整合各方需求，研發(fā)出GIS 插件、苗木質(zhì)量檢查APP。施工單位需在苗圃中存儲苗木資料，將苗木照片回傳至CIM 空間模型，同時利用苗木實物圖與苗木模型之間的灰度關(guān)聯(lián)性，生成二維碼。在這個苗木二維碼中，含有苗木實物圖、系統(tǒng)編碼等信息，同時園區(qū)苗木全生命周期的生長狀態(tài)信息都將會被同步更新至這個信息平臺上，進而實現(xiàn)景區(qū)苗木的無人化信息管理。全面整合苗木信息后，開展苗木驗收工作，從栽種點位、工藝方案等方面，逐一進行檢查。驗收完成，點擊查看驗收成果，相應(yīng)查看苗木驗收的各項資料，生成苗木種植完成的實景效果圖。苗木驗收完成，使用軟件回饋驗收結(jié)果。如果驗收失敗，需調(diào)整工程方案。

3.7 管理成效

CIM 平臺支持的設(shè)計模式下，城市景觀園林管理可分為如下幾個階段：規(guī)劃設(shè)計階段，需要將城市園林項目的總體規(guī)劃、市政道路、交通道路、水利設(shè)施以及景觀投產(chǎn)運營狀況所形成的數(shù)據(jù)全部集成于CIM 平臺上，形成對整個園林項目具有優(yōu)化規(guī)劃指導(dǎo)的設(shè)計方案；建設(shè)階段，以園林項目的安全生產(chǎn)、人力資源配置、建設(shè)質(zhì)量、工期進度以及經(jīng)濟成本等多個方面效益作為管理目標(biāo)，實現(xiàn)針對性的管理功能。以園林的進度目標(biāo)為例，在CIM 信息模型中可以用三種不同陰影顏色來表示不同構(gòu)件的提前、正常與超期建設(shè)三種進度狀態(tài)，方便景觀園林項目的管理者更清晰直觀地了解項目進展情況，分析具體子部分部工程的進度延期原因，便于管理者給出更加科學(xué)的決策計劃；運營階段，主要是利用外部的物理傳感器與伺服傳感器實現(xiàn)景區(qū)內(nèi)招商、產(chǎn)業(yè)、人員配置、安防條件以及能耗等數(shù)據(jù)的調(diào)度管理，使景區(qū)內(nèi)部做到業(yè)務(wù)可管、事件可控、狀態(tài)可視，顯著提高景區(qū)內(nèi)部物資調(diào)度配置與事件響應(yīng)處理的效率。線上整合各項植物信息，對苗木位置、種植流程進行線上驗收分析，以此準(zhǔn)確排查各項工程問題，能夠有效推進園林項目進度。實踐中，案例項目的園林施工比預(yù)期提早18d。

4 結(jié)論

綜上所述，從資料庫、豎向分析等多個視角，探索CIM 技術(shù)的用法，以此貫穿園林布景、資金管控各個項目，切實保證苗木質(zhì)量。使用碰撞檢測功能，排查各類基建管線的布設(shè)問題，切實控制施工差錯，創(chuàng)建項目遠程監(jiān)管單元，增加園林管理信息交流的順暢性。經(jīng)案例項目融合CIM 技術(shù)實踐發(fā)現(xiàn)：CIM 模型前期排查市政園林工程設(shè)計問題，增強工程規(guī)劃的可行性；線上豎向分析功能，切實提升了園林設(shè)計的準(zhǔn)確性；線上苗木驗收模塊的成功開發(fā)，賦予園林管理全新的參數(shù)管理方向，從苗木、種植、工藝等多個方面，逐一進行園林管理，以此保證園林管理的智慧性。