基于CiteSpace 的BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用研究

李強(qiáng)

（眉山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工程技術(shù)系，四川 眉山 620010）

建筑在材料生產(chǎn)運(yùn)輸、施工、運(yùn)行使用、拆除及廢棄物處理過(guò)程中不僅會(huì)消耗大量的能源資源，還會(huì)產(chǎn)生巨大的碳排放，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大不利影響。與傳統(tǒng)建筑相比，綠色建筑在全壽命期內(nèi)，可節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、減少污染，提供健康、適用、高效的使用空間，在節(jié)約能源，降低能耗，保護(hù)環(huán)境方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，綠色建筑發(fā)展取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，但在建設(shè)各階段信息傳遞、各環(huán)節(jié)的協(xié)同等方面存在問(wèn)題，在一定程度上阻礙了綠色建筑的發(fā)展。BIM即建筑信息模型(Building Information Modeling)，BIM 技術(shù)因具有可視化、信息化、可協(xié)同等特點(diǎn)，不僅能夠高效傳遞信息，使建筑物各階段相關(guān)屬性信息數(shù)字化，還能保障建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)階段等信息的內(nèi)在統(tǒng)一[1]。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)，為綠色建筑發(fā)展提供了新的思路和機(jī)遇。

已有學(xué)者從文獻(xiàn)視角開(kāi)展了一些關(guān)于BIM 技術(shù)的可視化研究，主要包括工程造價(jià)領(lǐng)域、運(yùn)維管理領(lǐng)域、多災(zāi)害領(lǐng)域等[2-4]。BIM 技術(shù)在綠色建筑中相關(guān)應(yīng)用研究，主要集中在某一個(gè)案例，或某一個(gè)建設(shè)環(huán)節(jié)，缺少基于文獻(xiàn)視角的可視化研究。為全面認(rèn)識(shí)BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用的研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，本文以CNKI（2006-2022）數(shù)據(jù)庫(kù)中與BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究的相關(guān)論文為研究樣本，基于文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)和科學(xué)知識(shí)圖譜，運(yùn)用CiteSpace 軟件進(jìn)行可視化分析，以期為BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用研究提供參考。

1 數(shù)據(jù)收集和研究方法

1.1 數(shù)據(jù)收集

本文研究的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)來(lái)源于中國(guó)知網(wǎng)（CNKI）總庫(kù)，采用“BIM 技術(shù)”“綠色建筑”“應(yīng)用”三個(gè)主題詞，時(shí)間范圍設(shè)定為2006 年1 月-2022 年12 月，檢索得到文獻(xiàn)總共959 篇，其中學(xué)術(shù)期刊724 篇，學(xué)位論文180篇，會(huì)議收錄43 篇，其他4 篇。經(jīng)人工識(shí)別及篩選，剔除行業(yè)資訊、投資等與主題不相關(guān)的文獻(xiàn)，最終得到787 篇有效進(jìn)行分析。

1.2 研究方法

本文采用CiteSpace 文獻(xiàn)可視化分析軟件，該軟件能繪制作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)、關(guān)鍵詞突現(xiàn)等內(nèi)容圖譜，直觀呈現(xiàn)某一領(lǐng)域的發(fā)展概況、研究熱點(diǎn)及趨勢(shì)，可為研究人員選擇了解某領(lǐng)域和研究方向提供參考。研究對(duì)象為2006—2022 年中國(guó)知網(wǎng)總庫(kù)收錄的BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究相關(guān)的787 篇有效文獻(xiàn)。

2 文獻(xiàn)特征分析

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究的文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)，2006—2022 年發(fā)文數(shù)量隨年份變化如圖1。2006—2011 年發(fā)文量較少，年平均發(fā)文量1 篇，處于發(fā)展的起步階段。在此階段，由于AUTODESK 公司把BIM 引入中國(guó)不久，僅對(duì)BIM 技術(shù)在建筑中的應(yīng)用進(jìn)行了一些探索研究。2012—2018 年發(fā)文量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，進(jìn)入高速發(fā)展階段，在2018 年發(fā)文量達(dá)到頂峰，年度發(fā)文124 篇。國(guó)家政策的大力扶持是促進(jìn)發(fā)展的重要原因。在綠色建筑方面，“十二五”規(guī)劃明確提出：建筑也要推廣綠色建筑、綠色施工，大力發(fā)展符合綠色要求的新型建材及制品；在BIM 技術(shù)方面，我國(guó)發(fā)布了《2011-2015 建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》，標(biāo)志著B(niǎo)IM 技術(shù)將在建筑業(yè)全面推廣[5]。政策的出臺(tái)，是爆發(fā)的起點(diǎn)，隨著B(niǎo)IM 技術(shù)的推廣與應(yīng)用，綠色、低碳越來(lái)越受到重視，BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用進(jìn)入高速發(fā)展階段。2019—2022 年，發(fā)文量隨年份增長(zhǎng)呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，但年平均發(fā)文量仍保持在87 篇，期間核心期刊文章數(shù)基本和2012—2018 年持平，BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用研究迎來(lái)高質(zhì)量發(fā)展階段。

圖1 BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用文獻(xiàn)時(shí)序分布

2.2 期刊及機(jī)構(gòu)發(fā)文分析

對(duì)文獻(xiàn)來(lái)源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到發(fā)文數(shù)量在10 篇及以上的期刊和機(jī)構(gòu)，如圖2。其中期刊數(shù)量為21，高校機(jī)構(gòu)數(shù)量為3。收錄文獻(xiàn)數(shù)量前三的期刊分別是《建材與裝飾》《住宅與房地產(chǎn)》《居舍》，分別收錄了50篇、38 篇、33 篇，共收錄121 篇，占前十期刊總量的48.6%，可見(jiàn)以上三個(gè)期刊是BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究領(lǐng)域的重要刊物。安徽建筑大學(xué)發(fā)文16 篇，大連理工大學(xué)發(fā)文10 篇，重慶大學(xué)發(fā)文10 篇，是BIM技術(shù)綠色建筑中應(yīng)用研究的主力軍。

圖2 BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究的文獻(xiàn)來(lái)源分布

2.3 作者分析

將CNKI 中選取的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入CiteSpace，設(shè)置時(shí)間切片參數(shù)為1 年，設(shè)置詞頻數(shù)為2，設(shè)置節(jié)點(diǎn)類(lèi)型為“auther”，得到作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜如圖3。從發(fā)文數(shù)量分析，單個(gè)作者發(fā)文數(shù)量均較少，發(fā)表文獻(xiàn)在2 篇及以上的有29 位，其中發(fā)文數(shù)量最多的是大連理工大學(xué)李州楊，發(fā)文4 篇。大部分作者發(fā)文數(shù)量為一篇。從合作網(wǎng)絡(luò)圖譜中可以看出，BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究作者合作較為顯著的是大連理工大學(xué)以李忠富、李州楊為主的研究團(tuán)隊(duì)。他們主要研究的是BIM 技術(shù)在綠色建筑運(yùn)營(yíng)階段的應(yīng)用及全流程應(yīng)用價(jià)值評(píng)價(jià)。

圖3 BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.4 研究熱點(diǎn)分析

2.4.1 關(guān)鍵詞分析

關(guān)鍵詞共現(xiàn)是文獻(xiàn)可視化分析的重要功能，通過(guò)CiteSpace 軟件繪制關(guān)鍵詞的知識(shí)圖譜，以可視化的方式識(shí)別BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究的熱點(diǎn)和前沿。通過(guò)設(shè)置圖譜運(yùn)算參數(shù)，調(diào)整詞頻數(shù)值、節(jié)點(diǎn)大小及關(guān)鍵詞位置，得到關(guān)鍵詞圖譜結(jié)果如圖4 所示，按照出現(xiàn)頻次順序，選取出現(xiàn)頻次大于等于10 的關(guān)鍵詞，結(jié)果如表1。從表1 和圖4 可知，“綠色建筑”出現(xiàn)頻次最高，達(dá)到366 次；“應(yīng)用”出現(xiàn)頻次94 次，“建筑設(shè)計(jì)”“設(shè)計(jì)”兩個(gè)關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻率均在40 次及以上；“節(jié)能設(shè)計(jì)”與“綠色施工”頻次相同為22。其余“設(shè)計(jì)應(yīng)用”“建筑節(jié)能”等頻次均在15 次以下。圖4 和表1 中關(guān)鍵詞涉及的內(nèi)容，基本涵蓋了BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究的主要方面。在12 個(gè)關(guān)鍵詞中包含設(shè)計(jì)的有4 個(gè)，是應(yīng)用的主要方面。

表1 BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究高頻關(guān)鍵詞

圖4 BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

2.4.2 突現(xiàn)詞及關(guān)鍵詞聚類(lèi)分析

設(shè)置節(jié)點(diǎn)類(lèi)型為“Keyword”，其余參數(shù)為默認(rèn)設(shè)置，運(yùn)行軟件提取排名前三的突現(xiàn)詞，結(jié)果如表2。從表2中可以看出，排名前三的突現(xiàn)詞按突現(xiàn)時(shí)間順序分別為“建筑節(jié)能”“室內(nèi)環(huán)境”“裝配式”，其中“裝配式”突現(xiàn)時(shí)段為2021-2022，是BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用前沿。

表2 BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究排名前3 突現(xiàn)詞

在關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜基礎(chǔ)上，通過(guò)繼續(xù)進(jìn)行聚類(lèi)分析，結(jié)果如圖5 所示。較為顯著的模塊有綠色建筑（#0）、應(yīng)用（#1）、建筑設(shè)計(jì)（#2）、建筑工程（#3）、裝配式（#4）、建筑業(yè)（#5）、協(xié)同設(shè)計(jì)（#6）、節(jié)能設(shè)計(jì)（#7）。從關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜和聚類(lèi)分析，BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用研究熱點(diǎn)主要是設(shè)計(jì)階段。綠色建筑在設(shè)計(jì)過(guò)程中，可以利用模擬分析、材料選擇等多種手段，減少建筑施工對(duì)自然資源的需求，從而達(dá)到建筑向低能耗轉(zhuǎn)變的目標(biāo)。此外，傳統(tǒng)綠色建筑設(shè)計(jì)模式是在繪制二維圖紙后經(jīng)綠建模擬分析軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，不能邊設(shè)計(jì)、邊模擬、邊優(yōu)化，導(dǎo)致設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量較低。BIM 技術(shù)具有可視化、模擬性、動(dòng)態(tài)化等特點(diǎn)，可讓設(shè)計(jì)階段變得直觀和方便，為邊設(shè)計(jì)、邊模擬、邊優(yōu)化提供了技術(shù)基礎(chǔ)。從傳統(tǒng)綠色建筑存在的問(wèn)題及BIM 技術(shù)具備的優(yōu)勢(shì)分析，研究BIM 技術(shù)在綠色建筑設(shè)計(jì)階段的應(yīng)用具有重要意義。

圖5 BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究關(guān)鍵詞聚類(lèi)圖譜

3 研究結(jié)果

本文通過(guò)收集整理CNKI 數(shù)據(jù)庫(kù)中與BIM 技術(shù)、綠色建筑、應(yīng)用主題詞相關(guān)的文獻(xiàn)，運(yùn)用CiteSpace 軟件對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，得到以下結(jié)論：

（1）從時(shí)序分布來(lái)看，BIM 技術(shù)在綠色建筑中應(yīng)用研究可分為起步、高速和高質(zhì)量發(fā)展三個(gè)階段。

（2）安徽建筑大學(xué)，大連理工大學(xué)，重慶大學(xué)是BIM 技術(shù)綠色建筑中應(yīng)用研究的主力軍。

（3）BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用研究熱點(diǎn)為設(shè)計(jì)階段；“裝配式”突現(xiàn)時(shí)段為2021-2022，是BIM 技術(shù)在綠色建筑中的應(yīng)用研究最新趨勢(shì)。