BIM 技术在智慧城市方面的应用研究

李俊芳 王晓梅

（西南交通大学希望学院 四川成都 610400 ）

摘要：BIM技术在智慧城市建设中的应用需符合城市发展和整体规划的要求。无论在建筑施工方面，还是在交通领域管理与智慧建设上，都应科学的应用BIM技术搭建可视化的信息模型。根据智慧城市建设的具体要求以及未来的远大愿景等，应将BIM技术贯穿到城市革新与创新的整个周期中。基于多维的信息数据库能对智慧城市建设流程与工期进行灵活的调整。在建筑施工和工程改造的各个时期、各个流程，都应发挥BIM技术的作用与优势，设计切实可行的建设方案与策略，最终构建一个具有文化底蕴与时尚前沿的现代之都。智慧城市的建设，需依托BIM技术和信息化管理平台，实现可持续拓展及智能融合。依托信息模型，获取可靠的大数据进行即时共享，提高城市的感知能力获得多维度提升。将BIM技术与物联网技术进行科学的融合，应用于智慧建筑建设、地下管线管理和交通领域具有重要意义。

关键词：BIM 技术；智慧城市；应用；

项目来源：成都市哲学社会科学重点研究基地 成都市交通+旅游大数据应用技术研究基地，（项目编号：2019018）

1. 引言

在经济与科技飞速发展的今天，人们对自身的生活质量和周围环境的企盼越来越高，智慧社区新的运营模式诞生，2018 年国家发改委也初谈了住区建设“五化”要求，即网络化、数字化、互动化、智能化、协同化。绿色智慧住区建设综合运用BIM技术和物联网等现代信息技术，整合各种资源，完善住区基础设施，提高住区管理、综合治理水平和社会服务能力。为推动绿色智慧住区实现高质量发展战略的制度创新，组织开展国家绿色智慧住区示范项目创建，对贯彻落实绿色发展理念具有重要的现实意义。依据“引导新建住区按照绿色智慧住区标准建设、已建住区按照绿色智慧住区标准提升、老旧小区按照绿色智慧住区改造、农村社区结合发展特点进行智慧化融合”的建设理念，国家在绿色智慧住区建设中针对于项目建设各阶段、信息综合服务平台、物联网应用技术、大数据等前沿领域，开发了一批高尖端的技术。

2. BIM技术与智慧建造内涵及优势

2.1BIM内涵及有优势

1. 内涵

BIM技术兴起于1975年，是指建筑信息模型。BIM技术在智慧城市建设中应用，将有助于加速城市管理的现代化进程。基于BIM技术自身独特的模拟性和立体化等特征，能够更加科学和客观的指导建筑施工。同时，利用BIM技术的可视化特点，无论是建设智慧城市，还是在其他领域的工程施工，或是项目统筹、前期规划和设计中期的施工以及后续的验收与管理等方面，都可基于可视化的信息模型构建一个强大的资源管理库。BIM技术可在一定程度上提高项目运作与施工的质量，达到缩短工期、助力城市管理、快速实现信息化和现代化的目的。从技术层面来看，BIM技术是基于数据模型实现数字化处理。通过建筑

信息模型、三维映射建筑空间、思维映射建筑动态信息等，系统建设实现对当前建筑信息的全过程分析与确认。BIM支撑下的数据结构可分析出不同视角下空间地理信息结构存在的针对性与模拟性特征

2. 优势

1、参数化表示建筑物构件

参数化是建筑设计中的一个重要思想，它主要包含两部分，即参数化图元和参数化修改引擎。参数化的图元是以构件的形式表现的，构件之间的区别主要是以参数的调整来体现的，参数保存了作为图元构件的所有信息。而参数化修改引擎主要提供了修改图元的更改技术，设计人员对任何图元的修改都能自动关联其他图元，甚至构件的删除、移动或者尺寸的更改等引起的参数变化都会改变相关图元的参数，使其关联，无需逐一修改关联图元、视图。

建筑物构件的参数化表示正是BIM的重要特征，BIM满足了参数化设计的要求，满足了图元构件的参数化表示、构件关联与参数化修改属性等图元。BIM的参数化模型还包含了一些非几何数据信息，如构件工程量、构件价格信息、供应商、材料强度等，这些非几何属性有助于工程信息的分析、统计与输出。BIM模型的参数化特点还体现在其能兼容其他分析软件，实现数据共享，以及能耗分析、结构验算、碰撞检查、日照分析以及虚拟建造等功能。

2、二维、三维以及参数模型的动态显示与调整

二维、三维以及参数模型的动态显示与调整是BIM的重要特征之一，它不仅进行传统的二维平面形式表达图元，同时还能实时的以三维立体形式建筑物构件，而且在某种特定情况下还能进行分析计算。

3、信息输出形式的多元化

BIM所表现的模型外，最重要的是存储了项目信息的数据库，BIM 数据库可以根据客户需求导出相应格式的信息。包括平面二维图纸、文本、表格、三维模型等。信息输出形式大致 可分为两类，一类是图形数 据，如平面图、剖面图、三维效果图、立面图等；另一类是非图形数据，这些数据将以文档的形式输出，如工程量统计表、门窗类表、设备信息表等。BIM 在信息输出时还可以进行动态修改，即若模型中的某一构件图元的参数化信息修改变动，都能及时动态的反应到相应报告中。假如某一梁的尺寸变动，那么在工程量统计中，会

自动调整梁的尺寸、长度以 及体积，表格无需手动修改 ，大大提高了工作效率。

2.2智慧城市建造内涵及有优势

1. 内涵

智慧城市概念主要体现在建筑、交通、物流、社区管理等方面的数字化和现代化建设。依托数据化的管理平台能对城市的管理和规划进行智能化的监测与监督，并利用可靠的大数据预测城市经济发展的趋势，发现在城市管理中存在的问题。智慧城市应具备跨时空和多维度性，利用现代信息技术将城市的既往发展历史与未来进行深度的对接，利用先进科技解决城市发展的诸多问题，利用 BIM 技术、大数据技术、GIS 技术、CIM 技术等，创建一个现代化的管理平台，真正实现人与人、人与物互通互联。智慧城市建设的初衷是通过信息技术实现对地区内各类事务的全域整合，实现对空间信息的多维整合，这对于整个系统而言需正确显示出相对应的数据模型，进而为后续智慧城市的建设提供数据支撑。

2. 优势

智慧建造理念的诞生给工程项目管理领域带来新的契机，对于工程项目的各参与方都有益。对于建设方或者业主来说，智慧建造理念要求的成本降低、工程质量提高、资源浪费减少使得他们能获取更多的利益；对于承包方来说，建造过程中资源合理分配，工期实时动态调整，人员安排的合理化，减少窝工现象，使得承包商在精细化管理中获取更多的利润。实施智慧建造理念，将在工程项目实践过程中有如下优势及意义：

1、缩短工程项目周期。合理安排工程项目进度，人员安排，工程项目周期大大缩短；

2、提高企业竞争力。智慧建造理念要求企业内部机制与组织架构改革，提高信息化水平，增强企业的竞争能力；

3、增强各参与方的协作能力。智慧建造理念要求建立信息共享平台，各参与方根据项目的开展增加项目信息，使得工程信息获取更加快捷，增强了各参与方的协同作业能力。

4、减少施工建造过程的冲突。通过合理施工现场平面布置，减少施工机具碰撞、结构碰撞，降低施工现场风险。

5、全面质量管理。合理调整施工现场质量管理规定，实时监控施工现场工作情况，提高工程质量。

3. BIM技术与智慧城市建设的相关性

3.1BIM技术为建设智慧城市提供技术支持

智慧城市的建设彰显的是区域经济与行政管理的高级形态。大数据时代下，城市管理应逐渐实现智能化、规范化和现代化。依据关键运行系统生成的数据信息，在交通服务和医疗服务，城市居民吃、穿、住、用、行等方面切实发挥BIM技术的作用。从这个层面可看出，智慧城市的建设既要在制度建设和决策制定上做好质量把关，还需拥有强大的技术支持。而 BIM技术在某种程度上发挥着这样的功能和作用。利用数据化的管理平台，以及立体多维的信息模型等，在民生和服务等方面体现城市的智慧性。但是单一的利用BIM技术难以实现对数据信息的立体化分析。还应辅助以CIM、GIS、RS等技术，构筑出一个更为完整的技术体系，保证地区内的各类事物在监测范围，实现基于数字维度的多元化分析，这样一来，通过对数据模型的精准化确认，可有效避免模型在建设过程中的碰撞问题，提高实际建设精度，为智慧城市的建设提供数据支撑。

3.2智慧城市的建设需软件和硬件的协同发展

智慧城市建设应基于BIM技术做好工程设计。利用数据化工具分析建筑施工流程，设计完整的管理程序与方法。利用BIM技术做好物体导向，结合计算机技术对指挥现场施工与作业。同时，基础设施设备建设方面科学展现BIM技术服务优势，软件系统和硬件系统应协同发展，切实发挥物联网和互联网等技术的驱动作用。优化城市生态系统，对管理系统进行升级的过程中不仅要保证技术层面的集成创新，还需在道路建设与维护、智慧建筑建设等方面加大资金投入。只有硬件设备和设施符合现代化的要求和规格，才能最大程度发挥BIM技术、云计算、物联网等技术的作用。因此，将BIM技术应用于智慧城市建设工作中，应进行全面统筹、宏观调控，将先进的技术进行创新融合及应用。

4. BIM技术在智慧城市施工中的应用优势分析

4.1避免施工图纸在施工图设计阶段的缺陷

在传统的工程设计阶段，建筑物内部结构与结构之间、管道与结构之间、管道与管道之间难以避免的会出现空间上的冲突矛盾，从而造成设计缺陷。BIM技术具有可出图性、技术模拟性、可视化特点，项目管理人员在施工前图纸五方会审中，可以借助于建筑信息模型，查找出绿色智慧住区设计中存在的问题，然后及时的与设计部门设计师沟通，修改设计图纸，出具变更通知单，大大降低图纸设计的出错率。针对以上，在绿色智慧住区项目管理的关键阶段，施工生产实施过程中，有效降低了施工图设计阶段的多次变更，避免给施工生产进度带来不利影响。

4.2有效控制施工进度，缩短预计工期

在传统的进度管理系统中，我们需要大量的人工操作来汇报整体工程数据，这不仅仅是浪费了大量时间，同时还会造成工程信息数据滞后的情况，对整体工程起到阻碍的效果。而在BIM进度管理系统中，BIM构件参数的特性让变更进度设计更简单，文档可以自动更新，可缩短预计工期，有利于目标优化和协同。业主完全可以通过BIM技术对项目进度进行有效的管理，把可以预知到的风险控制到最小的范围内。

4.3完整的模型便于交流沟通

传统建设项目因为是2D工作模式，大家的交流都是基于平面图纸，但是因为个人能力素质有限，绘图习惯以及专业知识的不同，大家在沟通的时候非常吃力，经常需要对繁琐的图纸进行翻译，努力让项目参与各方去理解，经常是理解不到位，沟通效率差。现在大家可以通过BIM模型将项目各个专业的数据信息纳入其中，实现数据共享，大家可以直接通过 3D可视化的三维建筑模型进行施工图设计、施工生产阶段等图纸交流，清晰直观的了解到各单项工程、单位工程、分部分项工程及各关键工序的相关技术参数，为施工图纸及施工方案五方会审节约了大量的时间，项目参与方建设单位、施工单位、中介公司也较容易统一思想，有效避免了工程施工进度显著延后情况的出现。

5. 结束语

总之，BIM 技术在智慧城市建设中的应用与实现可通过系统集成功能，强化各类建设信息的对接性，有效避免传统项目建设中信息孤岛问题的产生，同时也为后续技术整合、城市管理工作的开展提供数据支撑。期待在未来发展过程中，综合型体系可更为广泛的应用到城市建设中，以全面推动数字化城市、智慧化城市的转型与发展。

参考文献

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