李 謐

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川成都 610072）

0 前 言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，有限的土地已成為城市發(fā)展的主要瓶頸之一［1］。城市地下空間作為城市地面空間的重要補充，是城市建設(shè)發(fā)展的重要組成部分。BIM起源于建筑領(lǐng)域［2］，BIM標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用軟件從民用建筑領(lǐng)域發(fā)展至各個領(lǐng)域。在對BIM技術(shù)的研究中，建筑、鐵路、水利水電等行業(yè)相繼制定行業(yè)BIM標(biāo)準(zhǔn)體系及BIM標(biāo)準(zhǔn)。城市地下空間領(lǐng)域的BIM標(biāo)準(zhǔn)較為零散，并未形成體系。BIM是城市建設(shè)信息化發(fā)展的重要技術(shù)，有著巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用價值，也面臨著諸多難題和挑戰(zhàn)。本文著重研究國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)及城市地下空間領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀，探索城市地下空間BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架。

1 國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1.1 國外BIM標(biāo)準(zhǔn)

美國是最早提出BIM概念并進(jìn)行BIM技術(shù)研究的國家。美國建筑科學(xué)研究院于2007年發(fā)布了美國國家BIM標(biāo)準(zhǔn)（NBIMS），并在2012年和2015年對BIM標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)進(jìn)行重組、修編及擴(kuò)展，主要包括引用標(biāo)準(zhǔn)、信息交換標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用實施標(biāo)準(zhǔn)［3］。引用標(biāo)準(zhǔn)包含 IFC、XML、IFD數(shù)據(jù)字典、OmniClass建筑信息分類體系等；信息交換標(biāo)準(zhǔn)主要定義不同場景、對象、階段的信息交換準(zhǔn)則；應(yīng)用實施標(biāo)準(zhǔn)主要對BIM項目的實施做指導(dǎo)。

英國是目前全球BIM應(yīng)用增長最快且成效顯著的地區(qū)之一，也是全球BIM標(biāo)準(zhǔn)體系最健全，實施推廣力度最大的地區(qū)。英國BIM工作組根據(jù)政府工作計劃定義了BIM成熟度水平，并不斷完善BIM標(biāo)準(zhǔn)路線圖［4］。英國標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（BSI）制定路線圖配套的BIM標(biāo)準(zhǔn)和文件，其內(nèi)容主要為BIM應(yīng)用、管理及信息交換，如英國BIM二級標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了各階段信息管理規(guī)程、工程設(shè)計管理指南、信息交換協(xié)議等。

新加坡于2011年發(fā)布BIM路線圖，在其編制的BIM指南中按工程實施階段對BIM協(xié)作過程進(jìn)行規(guī)范。日本建筑學(xué)會JIA發(fā)布的日本BIM指南從BIM團(tuán)隊建設(shè)、BIM數(shù)據(jù)處理、BIM設(shè)計流程、BIM模擬等方面對企業(yè)應(yīng)用BIM進(jìn)行指導(dǎo)［2］。

1.2 國內(nèi)BIM標(biāo)準(zhǔn)

清華大學(xué)BIM課題組提出中國建筑信息模型標(biāo)準(zhǔn)框架（CBIMS），其框架與美國NBIMS類似，分為面向BIM軟件開發(fā)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與面向應(yīng)用的實施標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括數(shù)據(jù)存儲標(biāo)準(zhǔn)、信息語義標(biāo)準(zhǔn)、信息傳遞標(biāo)準(zhǔn)；實施標(biāo)準(zhǔn)包含資源標(biāo)準(zhǔn)、行為標(biāo)準(zhǔn)及交付標(biāo)準(zhǔn)。

2012年住房城鄉(xiāng)建設(shè)部立項5項國家BIM標(biāo)準(zhǔn)，以《建筑工程信息模型應(yīng)用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》為基礎(chǔ)，包含數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、存儲標(biāo)準(zhǔn)、交付標(biāo)準(zhǔn)。為構(gòu)建完善的BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，中國BIM標(biāo)委會2013年啟動基于工程實踐的建筑信息模型實施方式P-BIM（Professional-based BIM）系列標(biāo)準(zhǔn)編制計劃。經(jīng)過多次修訂，P-BIM系列標(biāo)準(zhǔn)針對項目全過程不同崗位使用軟件所需信息而制定的詳細(xì)規(guī)范，規(guī)定了各崗位使用軟件應(yīng)該具備的功能，以及在項目全過程中需要提供信息的內(nèi)容、格式和時限［5］。

隨著BIM技術(shù)的推廣，各省市，行業(yè)BIM相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)逐漸開展編制并發(fā)布。截至2019年6月，我國正式發(fā)布的BIM標(biāo)準(zhǔn)及指南總計50部。正式發(fā)布的BIM標(biāo)準(zhǔn)及指南主要集中在民用建筑領(lǐng)域，占比達(dá)70%。中國鐵路BIM聯(lián)盟于2013年成立，其主要職能是推動鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。鐵路BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架基于CBIMS及BIM國家標(biāo)準(zhǔn)，劃分為技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實施標(biāo)準(zhǔn)兩大部分［2］。中國水利水電BIM設(shè)計聯(lián)盟于2017年發(fā)布了水利水電BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架，主要包括三個部分，即：BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、BIM管理標(biāo)準(zhǔn)［6］。

2 城市地下空間BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架

2.1 發(fā)展現(xiàn)狀

根據(jù)調(diào)查研究，城市地下空間領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)以應(yīng)用為出發(fā)點，主要集中在人防工程、綜合管廊、軌道交通工程（地上及地下）的綜合應(yīng)用，如表1所示。

表1 城市地下空間領(lǐng)域現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)

以上標(biāo)準(zhǔn)反映了BIM實施應(yīng)用情況，但未能涵蓋城市地下空間領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)的各層級，且當(dāng)前BIM應(yīng)用軟件引用的IFC、IFD等標(biāo)準(zhǔn)主要覆蓋建筑工程領(lǐng)域。城市地下空間工程涉及城市規(guī)劃、地下建筑學(xué)、地下結(jié)構(gòu)、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、地下水力學(xué)、巖土力學(xué)、環(huán)境科學(xué)、地下通風(fēng)以及城市交通等多個學(xué)科，具有多領(lǐng)域交叉、多學(xué)科互補的特點［7］。城市地下空間BIM需求不斷增加，因此需建立起城市地下空間領(lǐng)域的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系，覆蓋多學(xué)科的設(shè)計、協(xié)同、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、交付、存儲，形成城市地下空間的BIM標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.2 組織原則

城市地下空間BIM標(biāo)準(zhǔn)體系框架組織綜合考慮城市地下空間的規(guī)劃發(fā)展、專業(yè)分類、功能特點等，借鑒國外標(biāo)準(zhǔn)和建筑、鐵路、市政、水利水電等領(lǐng)域BIM標(biāo)準(zhǔn)框架及BIM標(biāo)準(zhǔn)層次，從數(shù)據(jù)存儲交互、分類編碼、成果交付以及實施應(yīng)用層面，研究建立城市地下空間信息模型標(biāo)準(zhǔn)體系框架；基于城市地下空間學(xué)科體系，分類科學(xué)、層次清晰、結(jié)構(gòu)合理，并具有一定的可分解性和可擴(kuò)展性；同時標(biāo)準(zhǔn)體系內(nèi)各項標(biāo)準(zhǔn)，按內(nèi)容劃分清楚，相互協(xié)調(diào)統(tǒng)一，便于管理，滿足城市地下空間BIM項目協(xié)同管理、設(shè)計建模、性能分析、施工模擬、運行維護(hù)的全生命周期應(yīng)用需求。

2.3 體系框架

城市地下空間BIM標(biāo)準(zhǔn)體系的研究劃分基于數(shù)據(jù)流、工作階段、應(yīng)用需求、管理方法，著眼于城市地下空間BIM全生命周期應(yīng)用與管理。研究的標(biāo)準(zhǔn)體系劃分為BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、BIM管理標(biāo)準(zhǔn)三部分，分別與CBIMS框架的技術(shù)規(guī)范、解決方案及應(yīng)用指導(dǎo)相對應(yīng)，如見圖1所示。

圖1 與CBIMS框架的對應(yīng)關(guān)系

2.3.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)研究

城市地下空間BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)框架體系（見表2），主要目標(biāo)為數(shù)據(jù)在全生命周期過程中的規(guī)范性、一致性、標(biāo)準(zhǔn)化，利于BIM數(shù)據(jù)互通、存儲及數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)BIM數(shù)據(jù)基于不同對象、階段、功效、平臺的數(shù)據(jù)共享及數(shù)據(jù)再利用。用于指導(dǎo)和規(guī)范城市地下空間工程BIM軟件開發(fā)，制定數(shù)字化、信息化工具的標(biāo)準(zhǔn)。

表2 城市地下空間BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)框架

2.3.2 應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)研究

城市地下空間BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)框架體系主要目標(biāo)為對BIM技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行劃分，包括BIM技術(shù)應(yīng)用的方法、流程及相關(guān)規(guī)定，涵蓋方案比選、協(xié)同設(shè)計、分析優(yōu)化、施工組織、運行維護(hù)的BIM技術(shù)使用準(zhǔn)則。根據(jù)城市地下空間的工程特性、工程階段、BIM技術(shù)的應(yīng)用方式、應(yīng)用特點進(jìn)行BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系劃分，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)劃分如表3所示。

表3 城市地下空間BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)框架

2.3.3 管理標(biāo)準(zhǔn)研究

城市地下空間BIM管理標(biāo)準(zhǔn)框架（見表4）主要包含信息模型項目管理應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)據(jù)管理標(biāo)準(zhǔn)。其涵蓋城市地下空間開發(fā)BIM業(yè)務(wù)推廣實施全過程的組織方法及流程，包括實施推進(jìn)、管理流程、職責(zé)劃分、政策保障、項目管理規(guī)定以及數(shù)據(jù)管理要求等。

表4 城市地下空間BIM管理標(biāo)準(zhǔn)框架

3 結(jié) 語

本文基于國內(nèi)外BIM標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展及BIM體系框架，結(jié)合CBIMS探索了城市地下空間BIM標(biāo)準(zhǔn)體系及城市地下空間的BIM體系框架劃分。從BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、BIM應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)及BIM管理標(biāo)準(zhǔn)三個層級對城市地下空間BIM標(biāo)準(zhǔn)體系開展研究。文中提到，目前城市地下空間相關(guān)的BIM標(biāo)準(zhǔn)以城市地下空間的利用形態(tài)分類為主，集中于BIM應(yīng)用層面，并未在城市地下空間的大范圍下開展BIM標(biāo)準(zhǔn)框架及BIM標(biāo)準(zhǔn)的編制，因此在今后的研究中將對城市地下空間BIM體系框架進(jìn)行進(jìn)一步分析論證，使BIM標(biāo)準(zhǔn)能夠在城市地下空間項目中發(fā)揮價值，推動相關(guān)應(yīng)用軟件的研究，提升BIM技術(shù)應(yīng)用效率與質(zhì)量。