城市地下空間BIM標準體系研究

李 謐

（中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072）

0 前 言

隨著城市建設的快速發展，有限的土地已成為城市發展的主要瓶頸之一［1］。城市地下空間作為城市地面空間的重要補充，是城市建設發展的重要組成部分。BIM起源于建筑領域［2］，BIM標準及應用軟件從民用建筑領域發展至各個領域。在對BIM技術的研究中，建筑、鐵路、水利水電等行業相繼制定行業BIM標準體系及BIM標準。城市地下空間領域的BIM標準較為零散，并未形成體系。BIM是城市建設信息化發展的重要技術，有著巨大的發展潛力和應用價值，也面臨著諸多難題和挑戰。本文著重研究國內外BIM標準及城市地下空間領域BIM標準發展現狀，探索城市地下空間BIM標準體系框架。

1 國內外BIM標準現狀

1.1 國外BIM標準

美國是最早提出BIM概念并進行BIM技術研究的國家。美國建筑科學研究院于2007年發布了美國國家BIM標準（NBIMS），并在2012年和2015年對BIM標準架構進行重組、修編及擴展，主要包括引用標準、信息交換標準和應用實施標準［3］。引用標準包含 IFC、XML、IFD數據字典、OmniClass建筑信息分類體系等；信息交換標準主要定義不同場景、對象、階段的信息交換準則；應用實施標準主要對BIM項目的實施做指導。

英國是目前全球BIM應用增長最快且成效顯著的地區之一，也是全球BIM標準體系最健全，實施推廣力度最大的地區。英國BIM工作組根據政府工作計劃定義了BIM成熟度水平，并不斷完善BIM標準路線圖［4］。英國標準學會（BSI）制定路線圖配套的BIM標準和文件，其內容主要為BIM應用、管理及信息交換，如英國BIM二級標準涵蓋了各階段信息管理規程、工程設計管理指南、信息交換協議等。

新加坡于2011年發布BIM路線圖，在其編制的BIM指南中按工程實施階段對BIM協作過程進行規范。日本建筑學會JIA發布的日本BIM指南從BIM團隊建設、BIM數據處理、BIM設計流程、BIM模擬等方面對企業應用BIM進行指導［2］。

1.2 國內BIM標準

清華大學BIM課題組提出中國建筑信息模型標準框架（CBIMS），其框架與美國NBIMS類似，分為面向BIM軟件開發的技術標準與面向應用的實施標準。技術標準包括數據存儲標準、信息語義標準、信息傳遞標準；實施標準包含資源標準、行為標準及交付標準。

2012年住房城鄉建設部立項5項國家BIM標準，以《建筑工程信息模型應用統一標準》為基礎，包含數據標準、存儲標準、交付標準。為構建完善的BIM應用標準體系，中國BIM標委會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）系列標準編制計劃。經過多次修訂，P-BIM系列標準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規范，規定了各崗位使用軟件應該具備的功能，以及在項目全過程中需要提供信息的內容、格式和時限［5］。

隨著BIM技術的推廣，各省市，行業BIM相關的標準逐漸開展編制并發布。截至2019年6月，我國正式發布的BIM標準及指南總計50部。正式發布的BIM標準及指南主要集中在民用建筑領域，占比達70%。中國鐵路BIM聯盟于2013年成立，其主要職能是推動鐵路BIM標準體系建設。鐵路BIM標準體系框架基于CBIMS及BIM國家標準，劃分為技術標準和實施標準兩大部分［2］。中國水利水電BIM設計聯盟于2017年發布了水利水電BIM標準體系框架，主要包括三個部分，即：BIM數據標準、BIM應用標準、BIM管理標準［6］。

2 城市地下空間BIM標準體系框架

2.1 發展現狀

根據調查研究，城市地下空間領域BIM標準以應用為出發點，主要集中在人防工程、綜合管廊、軌道交通工程（地上及地下）的綜合應用，如表1所示。

表1 城市地下空間領域現有標準

以上標準反映了BIM實施應用情況，但未能涵蓋城市地下空間領域BIM標準的各層級，且當前BIM應用軟件引用的IFC、IFD等標準主要覆蓋建筑工程領域。城市地下空間工程涉及城市規劃、地下建筑學、地下結構、工程地質、水文地質、地下水力學、巖土力學、環境科學、地下通風以及城市交通等多個學科，具有多領域交叉、多學科互補的特點［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域的BIM標準體系，覆蓋多學科的設計、協同、數據轉換、交付、存儲，形成城市地下空間的BIM標準體系。

2.2 組織原則

城市地下空間BIM標準體系框架組織綜合考慮城市地下空間的規劃發展、專業分類、功能特點等，借鑒國外標準和建筑、鐵路、市政、水利水電等領域BIM標準框架及BIM標準層次，從數據存儲交互、分類編碼、成果交付以及實施應用層面，研究建立城市地下空間信息模型標準體系框架；基于城市地下空間學科體系，分類科學、層次清晰、結構合理，并具有一定的可分解性和可擴展性；同時標準體系內各項標準，按內容劃分清楚，相互協調統一，便于管理，滿足城市地下空間BIM項目協同管理、設計建模、性能分析、施工模擬、運行維護的全生命周期應用需求。

2.3 體系框架

城市地下空間BIM標準體系的研究劃分基于數據流、工作階段、應用需求、管理方法，著眼于城市地下空間BIM全生命周期應用與管理。研究的標準體系劃分為BIM數據標準、BIM應用標準、BIM管理標準三部分，分別與CBIMS框架的技術規范、解決方案及應用指導相對應，如見圖1所示。

圖1 與CBIMS框架的對應關系

2.3.1 數據標準研究

城市地下空間BIM數據標準框架體系（見表2），主要目標為數據在全生命周期過程中的規范性、一致性、標準化，利于BIM數據互通、存儲及數據交換，實現BIM數據基于不同對象、階段、功效、平臺的數據共享及數據再利用。用于指導和規范城市地下空間工程BIM軟件開發，制定數字化、信息化工具的標準。

表2 城市地下空間BIM數據標準框架

2.3.2 應用標準研究

城市地下空間BIM應用標準框架體系主要目標為對BIM技術的應用進行劃分，包括BIM技術應用的方法、流程及相關規定，涵蓋方案比選、協同設計、分析優化、施工組織、運行維護的BIM技術使用準則。根據城市地下空間的工程特性、工程階段、BIM技術的應用方式、應用特點進行BIM技術標準體系劃分，應用標準劃分如表3所示。

表3 城市地下空間BIM應用標準框架

2.3.3 管理標準研究

城市地下空間BIM管理標準框架（見表4）主要包含信息模型項目管理應用標準與數據管理標準。其涵蓋城市地下空間開發BIM業務推廣實施全過程的組織方法及流程，包括實施推進、管理流程、職責劃分、政策保障、項目管理規定以及數據管理要求等。

表4 城市地下空間BIM管理標準框架

3 結 語

本文基于國內外BIM標準發展及BIM體系框架，結合CBIMS探索了城市地下空間BIM標準體系及城市地下空間的BIM體系框架劃分。從BIM數據標準、BIM應用標準及BIM管理標準三個層級對城市地下空間BIM標準體系開展研究。文中提到，目前城市地下空間相關的BIM標準以城市地下空間的利用形態分類為主，集中于BIM應用層面，并未在城市地下空間的大范圍下開展BIM標準框架及BIM標準的編制，因此在今后的研究中將對城市地下空間BIM體系框架進行進一步分析論證，使BIM標準能夠在城市地下空間項目中發揮價值，推動相關應用軟件的研究，提升BIM技術應用效率與質量。