建筑行業的聚焦點：國內BIM研究的知識圖譜分析

陳奕宇　王澤根

摘 要：以CNKI中BIM研究論文為研究對象，對數據進行了時間、空間分布分析，展示了國內該領域研究的重要機構和人員；并利用CiteSpaceⅢ繪制了國內BIM研究的知識圖譜，識別了國內BIM領域的研究熱點、前沿，對其發展趨勢進行了分析，從4個方面對其發展趨勢進行了歸納整理。

關鍵詞：BIM；知識圖譜；可視化；文獻分析

建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）方面的研究，已經成為了國內外建筑行業的聚焦點[1]，政府機關、科研院所、行業協會、企事業單位對BIM的研究日趨重視。因此，及時識別國內BIM研究的熱點、前沿及發展趨勢，可為相關研究提供參考和借鑒。

一、數據與方法

本文以中國知網的中國學術期刊網絡出版總庫下SCI、CSSCI、EI、核心期刊數據庫，以及中國博士學位論文全文數據庫、中國優秀碩士學位論文全文數據庫、中國重要會議論文全文數據庫為數據源。檢索詞=關鍵詞包含“建筑信息模型”或“BIM”或“IFC”（Industry Foundation Classes）或“Building Information Modeling”或“Building Information Model”。由于2000年我國正式開啟了國家層面的BIM研究工作[2]，故檢索時間跨度為2000-2016年。檢索后，對新聞報道、評論以及與BIM無關的文獻進行篩選后，最終鎖定1336篇文章。

同時，本文研究借助于代表科學計量學最新發展的，由大連理工大學長江學者講座教授、美國德雷克塞爾大學華人學者陳超美博士基于Java程序語言開發的信息可視化軟件CiteSpaceⅢ對以上1336篇文獻進行分析，繪制科學圖普[3]。

二、研究力量分析

（一）時間分布

如圖1所示，2000—2010年國內BIM研究文獻共計164篇，平均14.9篇/年，該階段年發表量最高為47篇，最低為0，2011年起至今共計發表1172篇（其中2016年發表量為58篇）；2011-2015年國內BIM研究文獻共計1114篇，平均222.8篇/年，該階段年發表量最高為369篇，最低為103篇。可見，國內BIM研究總體呈上升趨勢，但2000-2010年國內BIM研究熱情不大，2011年以后呈現激增事態，2011年-2015年發文量為總發文量的83.4%，年均發文量是2011年以前的14.9倍，可見這是國內BIM研究的一個黃金時期。究其原因，這與國家在期間相繼頒布采取《2011-2015年建筑業信息化發展綱要》、《關于推進BIM技術在建筑領域內應用的指導意見》，成立國家“建筑信息模型（BIM）產業技術創新戰略聯盟”致力于我國BIM技術、標準和軟件的研發工作等有著密切的關系。

（二）空間分布

本文利用CiteSpaceⅢ，分別選擇Author、Institution運行軟件，得到了國內BIM研究文獻作者合著網絡、機構合作網絡，如圖2、圖3所示。網絡密度是網絡特性描述的一種測度，密度值可以反映圖中各點之間聯系的緊密程度。經CiteSpaceⅢ分析得到，國內BIM研究作者合著、機構共現圖譜的網絡密度值分別僅有0.0022和0.0037，可見國內BIM研究作者、機構之間的合作緊密程度較低。

由于分析過程中設置Article Labeling中Threshold選擇為10，故只有出現頻次大于等于10的機構標識才會在圖中顯示。據圖可以看出，身為清華大學土木工程系教授、清華大學BIM中心主任，張建平從2005年起開始介入BIM研究，并且論文產出頻次最高達到23，可謂是該領域的學科帶頭人。其次，北京建工集團劉占省（頻次12）、上海交通大學鄧雪原（頻次11）、清華大學馬智亮（頻次10）、中國建筑科學研究院李云貴（頻次10）等人也是該領域高產作者。其中，張建平及其團隊主要從事的是4D-CAD技術、建筑信息化和智能信息處理技術的研究；劉占省所在團隊主要研究方向為BIM技術及其工程應用、綠色建筑及建筑工業化、復雜鋼結構設計與施工、結構健康監測等；鄧雪原所在團隊主要從事基于IFC標準的建筑結構模型轉換，大型建筑設計企業CAD協同設計平臺關鍵技術，以及基于BIM技術的建筑協同平臺關鍵技術；馬智亮教授所在團隊主要從事施工企業信息化管理及技術、建筑工程多方參與協同工作網絡平臺技術的研究；李云貴先生是我國最早BIM技術引進國內的人，其所在團隊主要開展商品化軟件開發、重大課題研究、國家標準編制以及在大型企業推廣應用的組織實施；姜立先生所在團隊主要致力于國內BIM技術的應用和軟件的開發，尤其是PKPM軟件。

同樣，由于Article Labeling中Threshold選擇為12，故出現頻次大于等于12的機構標識才會在圖中顯示。據圖顯示，中國建筑科學研究院（頻次37）、清華大學土木工程系（頻次32）、建研科技股份有限公司（頻次31）、重慶大學建筑管理與房地產學院（頻次18）、同濟大學土木工程學院（頻次12）、上海交通大學土木工程系（頻次12）等研究機構在國內BIM研究領域具有較強實力。其中，中國科學研究院牽頭成立了中國BIM發展聯盟，致力于我國BIM技術、標準、軟件研發的研究，在行業內舉辦了多次BIM高水平論壇；清華大學的BIM中心在業界的影響很大，對BIM進行了系統性地研究：國內BIM標準方面，對BIM的框架進行了研究；面向建筑全生命周期及其應用構架，提出了4個支撐（體系支撐、技術支撐、數據支撐、管理支撐），以住宅產業化全生命周期數字化開發作為研究；設計階段、施工階段，以及基于BIM的施工項目管理，清華大學均有了基于BIM應用的整體實施方案，并且在運營維護階段，清華大學也進行了嘗試。建研科技股份有限公司作為中國建筑軟件的領先企業，為中國本土量身開發了首款國產化、專業化、具有知識產權的PKPM-BIM平臺和專業軟件，以解決建筑生命周期中BIM數據共享、協同工作的核心問題。

三、國內BIM研究熱點、前沿識別及趨勢分析

（一）研究熱點的識別

文獻的關鍵詞是文章內容的重要提示，表征著研究者對該問題的高度關注，因此對關鍵詞進行分析，頻次高的關鍵詞常常用來確定一個領域的熱點。本文利用CiteSpaceⅢ軟件對文獻的關鍵詞進行了分析，生成了國內BIM研究文獻關鍵詞共現圖譜。如圖4所示，節點的大小代表關鍵詞出現的頻次高，其中高頻次關鍵詞在一定程度上顯示了國內BIM研究的熱點。

從圖4可以看出，“BIM（building information modeling，建筑信息模型）”節點最大，出現的頻次最高，達到943，這與我們檢索的是國內BIM研究相關文獻有關，同時也反映出BIM概念的研究是一個熱點。根據出現頻次，隨后依次為“BIM技術”（頻次124）、“信息化”（頻次88）、“IFC”（頻次84）、“項目管理”（頻次40）等，表明目前國內BIM研究的熱點包括BIM技術的推廣應用及開發、BIM對建筑行業信息化的影響、建筑行業信息化BIM解決方案、BIM數據描述和交換標準IFC（Industry Foundation Classes）標準及基于IFC創建BIM模型、基于BIM的建筑項目管理等。還有一些其他的研究熱點，例如BIM代表軟件Revit、基于BIM的協同設計、全生命周期管理、綠色建筑、協同工作、碰撞檢測、施工等方面的研究。

（二）研究前沿的識別

圖4中帶有紫色外圈的節點代表突顯度高，高突顯度關鍵詞在一定程度上顯示了國內BIM研究的前沿，可以看出，“BIM（building information modeling，建筑信息模型）”“信息化”“IFC”“協同工作”“成本控制”等關鍵詞帶有紫色外圈，說明BIM理念和發展的研究；基于BIM的建筑信息化的研究；以IFC標準為重點對BIM模型、數據交換、集成模型、參數化設計等的研究；突出“協同”對BIM在設計、施工乃至建筑全生命周期應用的研究；以及圍繞“成本控制”，對基于BIM的碰撞檢測、資源管理等方面的研究是目前國內BIM研究的前沿。

（三）研究趨勢的分析

結合對研究熱點和研究前沿的分析，本文認為既熱又前沿的研究領域值得重點關注，即出現頻次又高，又具有較高突顯度的關鍵節點，即“BIM”、“信息化”、“IFC”、“協同工作”、“成本控制”，國內BIM研究趨勢可以歸納為的如下四個方面：

1.BIM本質的研究：BIM發展的過程中，我們應該時刻把握BIM的本質，應重視對BIM的優勢和缺陷，BIM的平臺搭建的研究。

2.BIM及相關技術研究：BIM本身就是一種信息化的思維和工具，容易和其他技術產生結合，應重視BIM自身在建筑信息化中的應用及二次開發，甚至信息化中BIM與地理信息系統（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）、增強現實技術（Augmented Reality， AR）、虛擬現實技術（Virtual Reality， VR）、激光掃描等技術相結合的研究。

3.BIM標準的研究：BIM模型的構建、參數化設計、可視化設計、進度管理以及全生命周期的管理，均離不開BIM數據的描述和交換。IFC作為國際公認的BIM數據描述和交換的標注，應重視基于IFC對如何更好的創建BIM模型，有效利用互聯網實現數據的集成、描述和交換進行研究。

4.BIM應用的研究：BIM最大的商業價值在于降低成本，故應重視圍繞“成本控制”和“協同工作”參數化設計、基于BIM的碰撞檢測、進度控制、施工管理、運維管理等方面的研究，加強BIM技術從設計階段向生命周期各個階段的延伸。

四、結語

本文以中國知網的中國學術期刊網絡出版總庫下SCI、CSSCI、EI、核心期刊數據庫，以及中國博士學位論文全文數據庫、中國優秀碩士學位論文全文數據庫、中國重要會議論文全文數據庫為數據源，利用知識圖譜軟件CiteSpaceⅢ進行計量分析，得出以下結論：

1.國內BIM研究的規模，逐年上升，呈現較好的發展態勢。

2.國內BIM研究力量較為分散，且國內BIM研究作者、機構之間的合作緊密程度較低。中國建筑科學研究院、清華大學、建研科技股份有限公司等在國內BIM研究領域優勢突出。張建平、劉占省、鄧雪原、李云貴、馬智亮、姜立等人在不同BIM研究領域做出了較大貢獻。

3.BIM概念、BIM技術、信息化、IFC標準、項目管理、成本控制等為國內BIM研究的熱點和前沿。

4.BIM本質，深化BIM二次開發和GIS、AR、VR等技術的結合，利用互聯網實現BIM數據的集成、描述、交換，BIM在成本控制、協同工作，乃至建筑全生命周期管理中的應用研究將是國內BIM研究發展的趨勢。

參考文獻：

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[3]李杰.CiteSpace中文指南.2015.

[4]張建平，李丁，林佳瑞，顏鋼文.BIM在工程施工中的應用[J].施工技術，2012，（16）：10-17.

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[10]馬智亮，秦亮，任強.建筑施工項目信息化管理系統框架[J].土木工程學報，2006，（01）：103-107+121.

[11]李云貴.BIM技術與中國城市建設數字化[J].中國建設信息，2010，（10）：40-42.

[12]姜立，張志遠，張雷，楊志勇.BIM技術在PKPM建筑工程軟件系統中的應用[J].土木建筑工程信息技術，2012，（02）：78-87.

作者簡介：

王澤根，博士，教授，西南石油大學土木工程與建筑學院教授委員會主任。研究方向：GIS、智慧城市、數字管網。

陳奕宇，西南石油大學土木工程與建筑學院。