淺述BIM+CIM技術在工程項目審批中的應用：以雄安實踐為例

李晶 楊滔

[摘? ? 要] 隨著建筑信息模型（BIM）和城市信息模型（CIM）等相關技術的成熟，其應用場景也越來越多。文章從工程項目審批的角度出發，描述當前工程項目審批的現狀及存在的問題。以雄安實踐為例，論述BIM+CIM技術在工程項目全生命周期審批中的應用，以及這些應用在構建數字孿生城市中的價值。

[關鍵詞] BIM+CIM技術;工程項目審批;全生命周期;數字孿生

0? ? ? 前? ? 言

為貫徹落實黨中央、國務院關于深化“放管服”改革和優化營商環境的部署要求，國務院在2018 年 5 月發布了《關于開展工程建設項目審批制度改革試點的通知》（國辦發[2018]33 號），通知中明確強調，要減審批、強監管，審批時間壓減一半以上，由目前平均200多個工作日壓減至120個工作日[1]。這不僅僅需要優化審批流程，更重要的是需要轉變審批方式，借助信息化手段提升審批效率。

為做好工程建設項目審批制度改革工作，住房城鄉建設部也相繼開展了“運用建筑信息模型（BIM）系統進行工程建設項目報建并與‘多規合一管理平臺銜接”以及“運用 BIM 系統進行工程建設項目審查審批和城市信息模型（CIM）平臺建設”的有關試點工作[2]。很多城市開始積極探索運用BIM 信息化技術來改變工程建設項目審批方式，提升審批效率，并嘗試搭建城市CIM平臺。

近日，住建部又印發《住房和城鄉建設部工程質量安全監管司2020年工作要點》的通知，明確指出要推動BIM技術在工程建設全過程的集成應用，開展建筑業信息化發展綱要和建筑機器人發展研究工作，提升建筑業信息化水平[3]。

基于以上政策背景，結合筆者在雄安新區實際的項目經驗，淺述BIM+CIM技術在工程項目審批中的應用，這些應用為搭建數字孿生城市，實現規建管全流程管控奠定了堅實基礎。

1? ? ? BIM+CIM技術介紹

1.1? ?BIM介紹及其應用

建筑信息模型（Building Information Modeling）是由美國Autodesk公司在2002年提出的，是一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，用來形容以三維圖形為主，物件導向、建筑學有關的電腦輔助設計。BIM是以三維數字技術為基礎， 集成了建筑工程項目各階段相關信息的工程數據模型， 并可以在全壽命周期內提供建筑物的全部基礎數據信息[4]。從建筑的設計、施工直至項目完成，所有的信息都可以體現在三維模型的信息數據庫中，方便相關人員瀏覽和追溯。

BIM的特點和優勢包括可視化、協調性、模擬性、優化性和可出圖性。BIM技術的運用，可以有效地提高工作效率，降低成本，縮短工程周期，實現利益最大化。目前，BIM技術已經在全球范圍內得到廣泛的認可。

結合上述BIM技術的特點和優勢，以及住建部2016年印發的《2016-2020年建筑業信息化發展綱要》， BIM技術的應用可以從以下幾個方面來論述：

（1）數據共享，多專業協同設計。通過建立統一的設計標準，包括圖層、顏色、線型等，所有設計專業人員在統一的設計平臺進行各專業的三維建模，可以避免由于各專業之間的溝通不暢導致的錯、漏、碰、缺等問題，提升設計效率和設計質量。

（2）三維可視化。BIM的出現使得設計師、業主、政府和專家等均為所見即所得，降低了用戶的理解門檻。設計師能使用三維的思考方式來完成建筑設計，同時，也使業主及管理者擺脫技術壁壘的限制，直觀地了解建筑模型詳細信息。

（3）各類數據分析和仿真模擬。包括場地分析、碰撞分析、工程量計算、災難應急模擬、節能模擬、日照模擬、施工組織模擬、施工進度模擬等。

1.2? ?CIM介紹及其應用

城市信息模型（City Information Modeling），是由吳志強院士在2015年提出的，是一種融合了城市各類時空信息的三維有機模型。CIM在建筑信息模型等微觀數據的基礎上，增加大場景的GIS地理信息數據，融合物聯網等城市運維數據，以及政府審批數據和社會經濟數據等，形成城市地上地下全方位立體展示的空間模型和城市變遷信息的有機綜合體。

由于CIM概念還比較新，目前它的應用場景還處于摸索之中。CIM除了具備BIM的三維可視化和模擬仿真的特點外，還具備GIS的空間查詢和分析能力，結合城市其他運維管理信息，CIM在如下幾個方面進行應用嘗試：

（1）輔助決策：通過聚合城市方方面面的信息，包括時空基礎數據、自然資源數據、規劃管控數據、工程項目數據、公共專題數據等，來對真實城市進行數字復現?；趶同F的數字孿生城市，城市管理者可通過場景仿真模擬、指標計算分析、會商會審等功能實現可視化、可交互、科學的輔助決策。

（2）輔助審批：在規劃編制審批和工程項目審批過程中，通過CIM平臺集成的三維現狀數據和三維規劃數據，結合各類規劃管控指標，來輔助規劃編制和審批工作，也同時從源頭上保證了多規合一。規劃批復后到了工程項目審批時，通過BIM報建的方式，審批人員通過三維可視化模型和平臺自動計算管控結果進行用地預審、設計方案審批、施工圖備案以及竣工驗收等一系列流程審批。CIM平臺可保證建設項目層層管控，數據層層傳遞，最終又融合到CIM平臺成為數據的一部分。

（3）輔助運營：通過輔助決策和輔助審批，最終決策或審批的成果也都會納入CIM平臺成為平臺數據的一部分，周而復始輔助決策、審批和運營。同時通過數字孿生CIM平臺的物聯網IoT等數據，CIM平臺可實現對城市運行狀況的實時監測預警和指揮管理，比如交通調度優化、管網檢修、應急管理、城市體檢、項目招商等。

2? ? ? 工程項目審批現狀及存在的問題

2.1? ?工程項目審批現狀

根據2018年住建部印發的《關于開展工程建設項目審批制度改革試點的通知》（國辦發[2018]33 號），為深化“放、管、服”改革和優化營商環境，將工程建設項目審批流程劃分為四個階段，并統一審批流程、精簡審批環節、完善審批體系和加強監督管理。其中，立項用地規劃許可階段主要包括項目審批核準備案、選址意見書核發、用地預審、用地規劃許可等。工程建設許可階段主要包括設計方案審查、建設工程規劃許可證核發等。施工許可階段主要包括消防、人防等設計審核確認和施工許可證核發等?？⒐を炇针A段主要包括規劃、國土、消防、人防等驗收及竣工驗收備案等。其他行政許可、涉及安全的強制性評估以及備案等事項納入相關階段辦理或與相關階段并行推進。

從審查方式來說，傳統的工程建設項目審批是建立在審查各類申報材料，包括二維設計圖紙的基礎之上。政府人員需要在立項用地規劃許可階段審查項目選址是否合適;工程建設許可階段審查設計方案圖紙是否滿足規劃條件及其他要求;在施工許可階段審查施工圖紙是否符合開工建設要求（大部分城市已取消施工圖審查改為備案制度）;在竣工驗收階段審查現場是否滿足竣工要求和各個專項要求。這些依賴單純的二維圖紙和現場勘查通過人工比對的方式進行項目審查，太過依賴于審查人員的經驗，且審查時間長、效率低、可復用性差。

2.2? ?工程項目審批現存問題

在全國開展工程建設項目審批制度改革的大背景下，各地政府已逐步優化審批流程，精簡審批環節和事項清單，共享審批材料，大大縮減了審批時間。但審批流程的優化并未改變審批方式，對于建立新型智慧政府和智慧城市，仍然有很大的發展空間。

當前各地政府對工程建設項目的審批主要依賴紙質或電子的二維方案材料，監管也主要是現場質量監管，存在審批門檻高、規范不統一、信息不透明等情況，對于政府的科學決策缺乏合理有效的依據。

比如在設計方案審查階段，將紙質二維圖紙和其他設計說明材料等作為審批對象，對審批人員專業程度和行業經驗要求高，并且二維圖紙承載的建筑信息有限，增加了審批人員的工作量，審批效率低。且對類似的項目進行再次審查時，審查人員的經驗很難直接復用，降低了審批效率。在施工圖審查階段，大量的圖紙審查需要大量的人力資源，也要求審圖人員具有完備的專業知識和豐富的實際工程經驗，并且在審查過程中考慮到人為因素的干擾，還可能出現誤判、漏判的問題。

另外，紙質的審批材料缺乏建筑信息的動態更新，也不利于各部門直接的動態流轉，用戶審查完全依靠經驗判斷，缺乏科學決策的依據，影響政府的決策判斷。

3? ? ? BIM+CIM技術在政府審批中的應用

隨著BIM技術的發展，BIM+GIS+IoT構成的CIM技術在工程建設項目審批中的優勢愈發凸顯。隨著工程建設項目的進行，BIM模型的信息也會逐步增加，層層遞進。不同階段模型的深度不一，掛載的信息不同，通過機器自動讀取信息和上位管控條件比對的方式給出機器自動審查結果，同時利用BIM模型三維可視化可仿真模擬的特性，結合地上地下三維空間數據，可以更好地輔助政府工作人員快速準確地完成項目技術性審查。

3.1? ?目前BIM技術在一些試點城市的應用

在這種技術愈發成熟的情況下，國家也開始推行BIM報建審批的試點，目前已有一批試點城市率先推動利用BIM進行行政審批方式的變革。

廈門市在2019年啟動運用BIM系統進行工程建設項目報建與“多規合一”管理平臺銜接試點工作。進行了BIM報建審查政策方案研究，BIM規劃輔助報建審查系統建設。

南京市在2019年啟動運用建筑信息模型系統（BIM）進行工程建設項目審查審批和城市信息模型平臺（CIM）建設試點項目工作。以“多規合一”信息平臺為基礎，探索構建一個全域全空間、三維可視化、附帶豐富屬性信息的CIM平臺，實現各類覆蓋地上、地表、地下的現狀以及規劃數據的集成和展示應用。探索依托CIM平臺，對工程建設項目BIM報建成果實施關鍵條件、硬性指標的智能審查新方法，從而降低人為因素干擾，提升決策管理的科學性和精準度。

廣州市在2019年底印發了《關于進一步加快推進我市建筑信息模型（BIM）技術應用的通知》，提出自2020年1月1日起，部分新建工程項目應在規劃、設計、施工及竣工驗收階段采用BIM技術，鼓勵在運營階段采用BIM技術。同時啟動了廣州市城市信息模型（CIM）平臺項目，旨在構建一個CIM基礎數據庫、一個CIM基礎平臺，建設一個智慧城市一體化運營中心，構建兩個基于審批制度改革的輔助系統和開發基于CIM的統一業務辦理平臺。

湖南省住建廳在2020年5月7日發布的《湖南省住房和城鄉建設廳關于開展全省房屋建筑工程施工圖BIM審查工作的通知（試行）》中明確提出，全省新建房屋建筑工程（不含裝飾裝修）施工圖自2020年6月1日起分階段實施BIM審查。審查機構按要求對二維施工圖和BIM模型并行審查，審查人員點擊模型可自動切換BIM審查系統操作界面，提出BIM審查意見。勘察設計企業應根據審查意見同步對二維施工圖和BIM模型修改完善，審查合格后予以施工圖審查備案。

山西省住建廳2020年6月下發了《關于進一步推進建筑信息模型（BIM）技術應用的通知》，強調自2020年7月1日起，選取部分十點項目和企業開展建筑信息模型技術應用，在設計、施工、運維管理階段開展BIM技術應用。

3.2? ?BIM+CIM技術在雄安新區項目中的應用

本文將以筆者在雄安新區參與的項目實踐為例，來論述政府是如何基于BIM+CIM技術對大型建設項目進行全流程審批和全周期管控的。雄安的BIM報建審批包括市政管線、公路、建筑、園林、水利、交通等項目類型，涵蓋了工程建設許可、施工許可和竣工驗收階段。政府針對強控的管控指標進行機器自動審查，對指標不通過的項目，及時告知建設單位進行整改重新申報，對指標通過的項目根據情況進行專家評審和部門會商，專家或部門可通過瀏覽三維BIM模型疊加GIS地圖中的現狀、管控圖層等進行直觀可視化的審查，同步給出意見。完成對工程項目的技術性審查后再完成行政審批即可發證，大大減少了對項目繁雜的報建資料的人工審查時間，提高了審查效率和審查準確度，縮短了審批時間。

以下以雄安實踐為例，具體淺述BIM+CIM技術在工程建設項目四個審批階段中的應用。

3.2.1? ?立項用地規劃許可階段

工程建設項目審批的第一階段，主要包括項目審批核準、建設項目用地預審與選址意見書核發、建設用地規劃許可證核發等事項。立項用地規劃許可階段實際上還未使用BIM模型進行報建審查，而是需要通過對項目用地范圍的確定，提前實現項目管控條件的生成，作為下一階段方案審查的前置依據。

具體而言，在這一階段需要由建設單位或土儲部門提交項目選址范圍，CIM平臺可自動根據選址范圍和項目類型從控規圖層中提取相應的管控條件，生成初步的法定規劃條件和要素底板。用戶基于系統自動生成的法定規劃條件完善編輯管控內容，征詢其他管理部門意見，提前將項目管控條件做深、做全，為后續的項目報建提供法定依據。

3.2.2? ?工程建設許可階段

工程建設項目審批的第二階段，主要包括設計方案審查、建設工程規劃許可證核發等事項。工程建設許可階段需要報建單位提交設計方案BIM模型作為報建的必要材料，且模型必須通過平臺的指標審查才可發放工程規劃許可證。

首先，需要完善報建指南，在報建材料中增加BIM模型相關材料。為保證材料的規范性和系統可讀性，需要規范各類專業的數據交付標準，完善各專業信息掛載手冊，更新BIM模型轉換插件，提供最新的自檢工具，以上統稱為“BIM模型四件套”。建設單位依據政府提供的四件套工具，依據標準和建模手冊完成BIM模型的源文件制作，通過轉換插件將源文件統一轉換為一種用于不同場景的報建的中間格式，然后通過自檢工具進行模型質量自檢，自檢通過后即可進行材料提交，這樣可以確保各單位各類型項目提交的BIM模型可以統一入庫進行自動審查和輕量化展示。

其次，在方案審查流程中嵌入BIM模型自動審查環節，將模型的自動審核指標通過作為政府審查的前置條件。系統根據上一階段生成的項目管控條件與這一階段提交的設計方案BIM模型進行空間和數值上的自動比對和指標計算，然后自動生成項目審查單。對于審查單中自動審查的強控指標，比如用地紅線、建筑面積或建筑高度等不符合管控要求的，需要及時告知建設單位修改模型重新提交;對于無法由機器自動審查的指標，可將BIM模型開放給相應的專家或部門進行進一步的瀏覽查看，根據三維BIM模型和GIS地圖的疊加分析查看，方便專家或部門快速地給出項目審查意見。通過BIM模型的自動審查和三維地圖瀏覽功能可大大降低審查門檻，提高審批效率，縮短項目審查時間，也避免了人為的審查失誤。

最后，審批通過完成發證的BIM模型隨其他報建材料一同自動存檔，方便后續城市管理者更加直觀地調閱項目全生命周期的三維圖形變化和審批信息。BIM技術在工程建設許可階段的應用大大提升了建設項目的設計合理性和政府審查的合規性，縮短了審批時間。

3.2.3? ?施工許可階段

工程建設項目審批的第三階段，主要包括施工設計審核確認、施工許可證核發等事項。工程建設許可階段需要報建單位提交施工圖BIM模型作為報建的必要材料，且模型必須通過平臺的強控指標審查才可備案并發放建設工程施工許可證。

具體而言，此階段提交的BIM模型要求和上一階段的要求基本一致，需要設計單位在上一階段的成果基礎上深化模型內容，補充完善施工圖細節。同時政府的審查指標也會在上一階段的基礎上增加部分施工深度的指標項，比如消防、人防和能耗等相關指標。建設單位按照要求提交施工圖BIM模型，經由系統自動校核出具項目審查單后，自動審核指標全部通過的即可進行施工圖備案登記，進而發放建筑工程施工許可證。

除此之外，施工圖BIM模型也可為智慧工地提供有力支撐，可以利用BIM模型進行成本預算和核算控制建設成本，利用模型的仿真能力提前預知施工進度等。

3.2.4? ?竣工驗收階段

工程建設項目審批的第四階段，主要包括規劃、消防、人防、檔案等驗收及竣工驗收備案事項。工程建設許可階段需要報建單位提交竣工BIM模型作為報建的必要材料，且模型必須通過平臺的指標審查才可發放建設工程竣工驗收備案證。

具體而言，竣工階段提交的BIM模型需要達到竣工驗收的程度。報建單位按照竣工階段的四件套工具完成竣工模型的自檢后，提交到平臺進行自動入庫和校驗。結合“多測合一”和各類專項驗收的規定，竣工模型一方面需要和多測合一測繪成果進行校驗，保證竣工模型和實際測繪基本一致;另一方面需要和各類專項驗收的指標進行自動校驗和指標計算，保證竣工模型符合相應的規劃驗收、消防驗收、人防驗收等專項規定?？⒐IM模型通過平臺的自動校驗后，再由各專項驗收部門進行聯合現場勘查，最終給出聯合驗收意見。聯合驗收通過的項目可以自動進行竣工驗收備案流程，發放竣工驗收備案證。

除此之外，竣工BIM模型可以結合IoT、5G等技術，為后續的城市運維管理提供有力支撐。通過對BIM模型與實體的一一映射，方便城市管理者實時了解城市運營狀態，為構建數字孿生城市打下堅實的基礎。

4? ? ? 借助BIM+CIM進行行政審批的價值和面臨的困難

4.1? ?應用價值

BIM技術大大提升了建筑業的信息化水平，BIM結合GIS和IoT構成的CIM技術也為城市的管理帶來不可預料的前景。借助工程建設項目審批制度改革，將建筑信息模型和城市信息模型融合到政府的項目審批過程中，其價值有如下幾個方面。

（1）提升方案質量。通過促使建設單位提交BIM設計方案可以提高方案的合理性，設計單位在設計方案時可以提前通過三維BIM模型進行協同設計、碰撞檢測、三維渲染、模擬施工等，來保證提交的方案質量，提高方案通過率。

（2）提高審批效率，縮短審批時長。傳統的審查方式是審查人員需要將設計方案圖紙、文字說明或效果圖等和上位規劃及相關法律法規進行人工比對，來判斷方案是否能夠通過。專家或部門也需要面對二維圖紙材料進行會商會審，審批效率低下。當替換為信息表達更加豐富的BIM模型后，結合大場景的GIS數據可實現審查方案的全方位可視化展示。一方面機器可以根據規則對模型進行自動校驗和審核;另一方面專家或審批人員可以瀏覽三維方案，同時疊加各類現狀或規劃圖層等進行綜合判定，輔助審批人員快速給出審查意見。同時將項目的審批規則固化到平臺中，可實現規則的快速復用，提高審批效率。

（3）標準化審批要求，避免人為審查誤差和違規行為。我國現行的建設項目行政審批標準不明確，主要表現在對建設項目審批的差異化和模糊性[5]。傳統的項目審批完全依靠審批人員的經驗，對于復雜的大型項目需要邀請專家評審，結合專家意見進行項目審批。通過應用BIM技術，在第一階段明確項目管控要求并留痕，到了第二階段系統自動依據項目管控要求進行指標審查，避免了人為的審查誤差和違規行為，實現了政府審批的公平透明。

（4）項目模型可視化，降低審批門檻。相較于傳統的審查方式，BIM技術可實現設計方案的三維可視化，對審批人員來說降低了審批門檻。同時結合GIS數據，審批人員可以借助圖層疊加功能對設計方案和控規、文物保護、三區三線等各類圖層進行疊加查看，直觀地判斷方案合理性。通過剖切工具對復雜的建筑物或地質圖層等進行隨意地剖切，并且快速獲取各個構件的剖切面的面積、圓形管件直徑及管件間距信息[6]，據此來審查項目或指導現場的施工作業。通過指標和模型的聯動快速查看模型的問題所在，指導建設方案的優化和改進。

（5）項目全生命周期管控，實現數字孿生城市。“數字孿生城市”的概念首次在雄安新區規劃中提出，是將物理世界的數字化映射，通過將人、車、物、空間等城市數據全域覆蓋，形成可視、可控、可管的數字孿生城市[7]。而要實現物理世界的數字化映射，BIM+CIM技術是非常重要的。在城市規劃許可階段，通過機器自動提取控規中的管控條件并結合現狀和人為管理要求生成項目管控條件;在建設許可階段，應用BIM技術實現設計方案的三維可視化并通過機器實現與周邊現狀與管控條件的自動比對;在建設施工階段，深化設計方案完成三維施工圖BIM并與設計方案自動比對;在竣工驗收階段，通過竣工模型與實體建筑和其他管控條件的自動比對，進行項目的最終驗收。同時這一系列的規劃、建設、管理過程產生的數據都會在系統上留痕，實現項目全生命周期的可視化管控，達到科學管理和有效追溯的目的。

4.2? ?面臨的挑戰

雖然BIM技術已經逐步成熟且其應用也越來越廣泛，但是在工程建設項目審批中結合BIM+CIM技術輔助行政審批，依然存在很多現實問題。目前在工程項目審批中應用BIM+CIM技術對于報建單位和政府都存在相應的挑戰和困難。

（1）增加了建設單位的成本。目前行業內大部分單位還是習慣使用CAD進行二維設計，要求使用新的設計方式增加了設計師的學習成本，同時建設單位投入的時間和人力相對于二維設計也更多，設計院缺少主動推動BIM正向設計的動力。

（2）對政府管理提出較大挑戰。在缺少大的政策和規范標準指引的基礎上，各地政府若要借助BIM+CIM實現工程項目審批，需要在前期做大量研究，整合各個行業專家的意見，形成相應的模型交付標準和建模手冊。且BIM模型設計工具繁多，為了各單位提交的BIM模型可以統一入庫實現自動審查，需要研發適用各類軟件的轉換插件，將模型統一轉換為一種中間格式便于入庫審查。且電子化的三維報建對政府的資料存檔和安全保密也提出了新的挑戰。

（3）在全行業推行BIM自動審查技術，審查指標定義復雜。各專業之間的壁壘深厚，審查要點不一，需要集合各個行業專家的意見，同時需要有人站在平臺的角度對各個專業的審查指標進行整合，形成各專業的指標審查體系。且隨著控規的調整和其他影響因素，指標體系也需要定期更新維護，工作量大。

（4）城市信息模型數據量大，模型輕量化標準難統一。城市信息模型包含建筑信息、地理信息、人口經濟信息、物聯網信息、審批管理信息等內容。其中數據量較大的是建筑信息，對單一建筑的BIM模型來說，少則都有幾個G的大小，如果大到整個城市都要BIM建模，必然要進行模型信息的刪減優化。為了更好地構建城市維度的信息模型，滿足不同終端的快速查詢、展示和使用的需求，制定模型的輕量化標準至關重要。

5? ? ? 結? ? 語

在工程建設項目審批制度改革的背景下，結合雄安新區的項目實踐，本文淺述了BIM+CIM技術在工程項目全生命周期審批中的應用場景及其價值和挑戰。通過BIM模型進行報建審批，政府結合BIM和GIS數據進行輔助審查，不僅提升了審批效率，避免了人為審批錯誤，也為構建科學、便捷、高效的工程建設項目審批和城市管理體系，構建數字孿生城市帶來了有益探索。

主要參考文獻

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