面向行業實踐的風景園林信息模型技術應用體系研究：企業LIM平臺構建

郭湧 胡潔 鄭越 尤嘉慶

1 研究對象：風景園林信息模型

風景園林信息模型（Landscape Information Modeling，簡稱LIM）從廣義上講是以數字化模型為載體的風景園林行業信息資源庫，為行業實踐的各個環節和所有參與者提供信息輸入、存儲、操作、輸出的平臺，是信息共享、協同、互操作的基礎，可在風景園林的規劃、設計、建造、養護、管理等生命周期的不同階段中發揮不同的作用[1]。

按照行業實踐中的使用目的劃分，風景園林信息模型包括：面向規劃設計的LIM、面向工程建造的LIM、面向運營管理的LIM。面向規劃設計的LIM為規劃設計實踐提供信息化的技術工具，主要作用于業務流程中的項目方案設計階段至施工圖設計階段；面向工程建造的LIM是自動施工機械控制和施工管理的工具；面向運營管理的LIM作為承載風景園林信息的數字模型在智慧城市、智慧園林等應用場景中發揮重要作用。同時，基于自身承載的數據內容和信息處理能力，LIM可以作為風景園林技術科學的研究工具。

面向工程建設領域的實踐，更為聚焦地認識風景園林信息模型。LIM的定義是創建并利用數字化模型對風景園林工程項目的設計、建造和運營全過程進行管理和優化的過程、方法和技術。LIM是建筑信息模型（Building Information Modeling，簡稱BIM）針對風景園林對象，面向風景園林工程項目這一特定場景的應用。

筆者將研究對象進一步聚焦，特指風景園林規劃設計實踐中主要作用于規劃設計方案至施工圖設計環節的LIM技術。

2 研究背景

2.1 國家政策引領BIM技術作為行業信息化發展路徑

風景園林信息模型是BIM技術在風景園林行業的應用。從2001年至今相關部門陸續出臺系列政策大力推動建筑業信息化進程。近10年的國家政策明確了推動BIM實施的目標，加強了推動BIM實施的力度。目前雖無針對風景園林BIM的專門政策，但是相關政策指明了通過BIM實現行業信息化發展的路徑，這應該作為風景園林行業跟進的方向。

2015年《關于推進建筑信息模型應用的指導意見》發布之后，中國23個地區陸續出臺BIM技術推廣應用的文件，全面貫徹落實住建部發布的BIM技術指導政策。北京市、深圳市、天津市、浙江省還發布了BIM相關應用標準和導則，對于本地區相關企業應用BIM技術提供了指導規范和管理依據。

通過對相關政策的梳理可見，國家政策和地方政策都在大力推動以BIM技術應用為主要實施路徑的建筑行業信息化發展。風景園林行業廣義上屬于勘察設計和工程建造行業，自身的信息化發展應該遵循國家和地方政策的引領，以風景園林信息模型為方向，加快相關技術的研究。

2.2 市場需求推動風景園林行業加快LIM技術研究

以2008北京奧運建設項目為契機，BIM應用在中國市場快速發展[2]。2010年以來，大型基礎設施領域、勘察設計和工程建造部門對BIM技術應用的要求不斷提高。2014年以來，公共建筑、保障性住房等領域BIM應用顯著發展，在應用對象、實施主體、成果要求、資金補貼等方面形成了規范的制度。據不完全統計，目前已有超過20個地區分別發布地方政策指導建筑市場，推動BIM技術的市場應用。

近年來，出現了由房地產企業推動的LIM應用，逐步形成企業標準。鐵路、水利、道橋等領域的大型國有建設集團發展總包式的業務，將風景園林領域的工作也涵蓋在內，這類企業基于綜合平臺推動BIM應用，對LIM的需求也在增加。另外，隨著雄安新區、通州副中心等對技術應用具有前瞻性要求的大型建設項目的開展，風景園林行業在此類項目中也開始面臨應用LIM技術和提交LIM成果的市場需求。可以預見在市場推動下，設計企業必將面對應用LIM的市場需求。

2.3 技術發展趨勢表明LIM是行業必需的技術

高速發展的信息技術正深刻影響著規劃設計的工具與方法，風景園林實踐面臨工具革新。20世紀90年代，設計行業應用CAD等數字化工具替代手繪等方式，數字化工作方式持續近30年。如今大數據、人工智能、智能制造等前沿技術快速發展，規劃設計技術呈現“數字化—信息化—智能化—智慧化”的發展趨勢，在此趨勢下風景園林行業的實踐迎來從數字化走向信息化，并展望智能化和智慧化的時代。

LIM技術是數字化到智能化之間的橋梁，從應用數字化工具輔助制圖到應用人工智能技術輔助設計決策，風景園林行業只有發展LIM技術才能步入當今的技術體系，與廣泛的專業部門進行協作，也只有發展LIM技術才能面向未來探索和布局智能化技術條件下的行業發展。各實踐主體在這一輪技術革新中越早行動，在未來的發展中越易獲得有利地位。

2.4 LIM的發展需要面向實踐的體系化應用研究

中國現有的LIM研究以“新系統”構建[3-5]、發展動態介紹和技術展望為主[6-9]。應用研究和理論研究較少，相關的應用研究多以單獨軟件功能的使用和結合工程項目的報告為主[10-11]。國際上發表的LIM研究成果多集中在植物數字化模型構建、GIS開發等軟件功能的開發方面[12]。基于規劃設計和工程項目的體系化應用研究甚少見諸報道。在此研究背景下，開展面向行業實踐需求的LIM體系化應用研究具有很強的現實意義。

3 研究問題：LIM平臺構建的技術方法

在目前的行業實踐中，LIM的體系化應用遠未充分展開。其原因包括：1）現有BIM軟件功能不能滿足風景園林規劃設計實踐的需要；2）BIM軟件應用能力低下導致從事風景園林規劃設計的效率較傳統工作方法低；3）依托BIM工具形成的規劃設計成果難以與現行的管理體系融合。

針對以上問題，筆者提出從行業實踐的實際需求出發構建LIM平臺，綜合性地提升風景園林規劃設計實踐應用信息化設計工具的能力。本研究探索硬件、軟件、網絡、人員相結合的LIM技術應用體系構建方法，目標是形成有效應用于設計實踐的企業LIM平臺。

4 研究方法：基于設計研究方法的技術應用研究

研究堅持設計研究方法論，以規劃設計項目為研究的介質，將技術應用研究置于設計思維框架內[13]。同時，重點考慮新技術工具與設計行為和設計過程的關系，即技術應用研究與企業業務流程、管理機制之間的關聯與互動[14]。

研究團隊在設計企業的技術體系內實際執行規劃設計項目，技術應用研究則貫穿研究團隊執行的每個具體項目。研究堅持將LIM技術應用于實際項目，從而形成技術應用經驗積累；并及時對應用的過程進行理論總結和技術回顧，形成可以指導下一個項目的技術要點。

研究過程中的技術攻關重點解決從技術應用和項目實踐中涌現的具體問題：1）LIM平臺原型的搭建，包括硬件、軟件部署和“互聯網+”LIM平臺的網絡環境建設；2）關鍵軟件的模板開發，主要指Autodesk Civil 3D和Revit的企業模板開發。

5 實驗過程：清華產學研平臺5年研究歷程

5.1 理論研究階段

2013年4月—2015年4月，研究團隊依托清華大學建筑學院城市規劃系博士后在站科研項目啟動LIM理論研究，對國內外信息化技術的行業應用進行調查；對BIM技術發展動態進行跟蹤；系統梳理風景園林信息模型的概念、發展歷程、應用阻力，并探索可行的技術路徑；重點研究了面向可持續發展目標的風景園林信息模型構建技術；同時以大遺址公園規劃設計為例，探索了在規劃設計項目中構建及應用LIM模型的技術方法[15]。研究為LIM平臺應用奠定了基礎。

5.2 平臺原型規劃與構建階段

2015年5—12月，研究團隊依托北京清華同衡規劃設計研究院有限公司風景園林中心啟動企業LIM平臺原型規劃與構建。在此期間重點針對軟件供應、硬件供應、系統開發、軟件模板開發等技術服務進行市場調查；對具有優秀BIM應用經驗的企業進行走訪調研，了解BIM企業化應用的發展動態，考察BIM系統融入企業人員管理、質量管理、經營管理等方面的經驗。研究團隊對清華同衡LIM平臺的基本構架、技術路徑、軟硬件構成、實驗團隊的人員構成提出初步方案。

同時，研究團隊啟動企業信息化環境現狀調研，就企業信息門戶、圖文檔管理系統、三審流程、軟件應用習慣、現有技術積累、企業對LIM的應用需求等問題與各業務部所、質量管理部門、經營管理部門等進行充分溝通，搭建系統原型，開展內部技術交流等。

5.3 分步實施階段

2016年1月—2018年9月，研究團隊依托企業內部科研課題“清華同衡LIM施工圖平臺研究”對LIM技術的體系化應用分步展開技術應用實驗。實驗分為3個技術攻關階段：LIM軟件模板開發、LIM工作流開發、LIM平臺系統開發。

第1階段的主要工作是選定核心軟件，開發企業LIM模板。在比較多種標準體系之后，Autodesk Civil 3D被選為核心軟件。新模板開發策略參照ISO 9000國際標準和現行國家標準，兼顧傳統二維設計習慣和未來三維設計方法，對現行企業標準進行改良。企業模板在應用于項目實踐之后，根據反饋進行更新，采取循環更新方式，使其更為貼近項目團隊工作習慣。

第2階段的主要工作是LIM工作流開發，核心任務包括2個方面：1）整合企業已有技術儲備，規范項目技術應用方法，實現項目級別的團隊協同；2）優化項目的設計流程，保障LIM技術在項目過程中充分應用，探索新技術對設計團隊的賦能作用。

第3階段的主要工作是LIM平臺開發，核心任務是完成“互聯網+”LIM平臺，從而實現基于數據管理服務器的部所級別的團隊協同；完善企業組織知識管理；基于信息化、平臺化的技術方法優化企業質量管理流程；提升設計流程的標準化程度和項目效率，進而提升企業的經營管理效果。

設計團隊聯合清華大學建筑學院景觀學系，引入馬鋼集團設計研究院有限責任公司BIM技術研究院開發的 “霧計算”技術，實現了基于Autodesk Vault的數據管理功能和多節點遠程協同功能。根據平臺構建情況進一步規范員工操作流程，編寫LIM平臺使用手冊。

2018年10—12月，研究團隊依托清華大學海外文教專家項目和清華大學建筑設計研究院有限公司第六分院的規劃設計項目，展開基于Revit的LIM工程應用實驗。該階段的主要工作是開發Revit風景園林企業模板；完善LIM平臺，擴展企業LIM平臺應用的范圍；拓展LIM工作流，從規劃設計向施工建造發展，逐漸推動LIM技術在企業平臺上發揮全周期作用。

6 研究成果：LIM技術應用體系

6.1 以LIM工作流為核心的軟硬件部署

研究團隊實現硬件、軟件的協同部署，依托LIM服務器和Autodesk的多種AEC BIM軟件開發了LIM工作流，針對風景園林規劃設計的需要實現多種BIM軟件功能的組合應用（圖1）。工作流保證了多源數據在數字模型中的有效融合，允許信息以多種數據格式呈現在不同的軟件應用中，并根據特定應用目的導出形式多樣的數字交付成果。

6.2 關鍵LIM軟件的企業模板開發

研究團隊完成了Autodesk Civil 3D和Revit等LIM軟件的企業模板開發，其中Civil 3D企業模板完成開發工作和版本更新。模板預設了與對象信息管理要求和設計實踐習慣相適應的標準圖層；對模型構成要素所在圖層、顯示方式、默認命名方式等內容進行了定義；對標注的形式、位置、字體、字號等內容進行了預設。根據項目組反饋，模板進行了4次版本更新（圖2）。應用企業模板構建模型，設計師的軟件操作動作平均減少75%，文件的標準性和一致性顯著提高。研究團隊還開展了Revit的企業模板開發，目前仍在不斷實驗和更新。

6.3 基于“霧計算”技術的“互聯網+”LIM協同設計平臺

基于多節點分布式“霧計算”技術，研究團隊完成了LIM協同設計平臺構建。設計人員通過局域網或互聯網登錄平臺后，可利用虛擬桌面操作集中部署在LIM服務器上的軟件，開展設計工作。通過遠程多節點協同，可實現設計團隊的異地協作（圖3）。

協同設計平臺以數據管理服務器為核心，其上部署Autodesk Vault文件管理和設計成果版本控制系統（圖4）。該系統通過Vault文件存儲功能儲存項目數據，通過Vault數據庫管理文件的特征數據和文件關系，從而提高數據安全性，實現設計文件的版本管理。設計團隊依托數據管理服務器實現圖文檔管理、族庫管理等組織知識管理功能；以及企業內部協同設計、外部協作、成果發布等信息化設計能力。

6.4 LIM平臺應用與管理手冊

研究團隊面向LIM平臺用戶和管理人員編制LIM平臺應用與管理手冊。LIM平臺應用手冊規范了平臺的登錄、登出規定，各項操作流程，以及關鍵技術的標準化應用。手冊內容包括：平臺操作流程、項目操作流程、模型操作流程、關鍵技術操作方法等。管理手冊規定了網絡環境設置、用戶管理規則、文檔管理規則等內容。其中關于文檔管理，在數據管理服務器上，設計團隊基于質量管理思路，建立了項目管理文件的數據結構（表1）；基于設計周期管理的思路，建立了項目過程文件的數據結構（表2）。

1 LIM工作流LIM workflow

2 Civil 3D標準圖層編碼（局部）Standard layer code of Civil 3D template (partial content)

3 LIM霧平臺虛擬桌面界面Virtual desktop interface of the fog LIM platform

4 LIM平臺設計成果版本管理界面The interface of design outcome version management on LIM platform

表1 項目管理文件數據結構Tab.1 Data structure of project management file

表2 項目過程文件數據結構Tab.2 Data structure of project process file

表3 LIM技術應用驗證性項目列表Tab.3 The list of LIM technological application verification project

6.5 驗證LIM技術的規劃設計項目

研究團隊依托項目開展技術應用試驗，積累了12項試驗項目（表3），形成了豐富的LIM項目應用經驗。

7 總結

LIM技術的應用研究只有與設計企業緊密結合才能取得對實踐具有指導意義的技術成果。本研究基于設計企業的實踐環境，深度結合項目實踐過程開展技術應用實驗，在研究方法上具有新意。研究成果直接作用于生產實踐，具有很強的現實指導意義。

作為對行業實踐具體問題的回應，研究團隊提出并驗證了企業LIM平臺構建的技術方法，塑造了設計企業應用LIM技術的能力：完成硬件和軟件部署、開發企業模板、構建LIM協同設計平臺；通過項目實踐積累了技術應用經驗并獲得行業認可，其中“福建平潭玉井公園”工程獲得2017年中勘協第八屆“創新杯”BIM大賽綠色設計BIM應用獎[16]。以上成果證明，研究團隊提出的LIM平臺構建技術方法可以作為行業實踐大規模應用LIM技術的可行路徑。

注釋：

圖3、4為軟件操作界面；其余圖表均由作者繪制。