BIM-CIM技術在建筑工程規劃報建階段的應用研究

喬志偉

（重慶旭發置業有限公司）

1 引言

2018年，住建部下發了《住房城鄉建設部關于開展運用BIM系統進行工程建設項目報建并與“多規合一”管理平臺銜接試點工作的函》（建規[2018]32號），目的是利用BIM系統進行工程建設項目電子化報建，提高項目報建審批數字化和信息化水平，并將改造成的BIM報建系統與多規合一平臺銜接，逐步實現工程建設項目電子化審查審批。2019年住建部下發了《住房和城鄉建設部辦公廳關于開展城市信息模型（CIM）平臺建設試點工作的函》，要求試點城市以工程建設項目三維電子報建為切入點，在多規合一平臺基礎上，建設具有規劃審查、建筑設計方案審查、施工圖審查、竣工驗收備案等功能的CIM平臺，精簡和改革工程建設項目審批程序，減少審批時間，探索建設智慧城市基礎平臺新方法。規劃作為城市建設過程最前端，規劃報建階段的BIM數據錄入在推動整個城市數字化進程，構建城市信息模型CIM平臺的進程中起著不可替代的作用，為推動建設領域信息化、數字化、智能化建設，并最終實現數字中國、智慧強國奠定堅實基礎。

目前，與二維設計相對應，規劃報建階段的報批工作，根據不同城市要求，采用二維圖紙與二維電子報批的審批方式。二維圖紙審批流程模式，無論是對設計人員還是審批人員，都存在規則復雜、工作量大的難題。二維電子報批能夠實現部分可量化審核指標自動化審查，在一定程度上提高了審批效率。而隨著建設工程規模擴大，業務量增多，工程類型逐步豐富，審查內容逐漸增加，在國家提升營商環境，開展審批制度改革背景下，目前廣泛使用的二維報建審批流程已無法滿足市場需求。政府層面針對這個問題在積極尋求實現規劃報批業務改革的新路徑，試圖找到一種優化業務、轉型升級的新思路、新方法，解決新問題，實現規劃報批業務的高效高質。而BIM技術在工程建設領域的發展革新為解決這些問題提供了思路。

2 二維規劃報建審批現狀

2.1 二維電子規劃報建簡介

二維電子規劃報建是指以二維圖紙、表格、文檔資料為審批對象，對這些文件分別歸類、處理并進行技術指標審查的一種行政審查方式。目前，建設工程二維電子報批業務運行模式如下：由設計人員按照圖形規整要求完成CAD二維電子文件并提交CAD格式報審文件審核，業務審查人員借助計算機審核圖形程序工具，對要素指標判斷是否符合控制指標。其中無法由計算機審核的指標均采取人工審核的方式。

2.2 二維電子規劃報建局限性

隨著國家對建筑工程信息化、“放管服”改革和優化營商環境的日益重視，傳統二維報建已難以滿足優化建設工程規劃審批流程，提高審批質量，為行政審批提速增效的要求。經過多年發展，建筑工程二維電子報批已經形成一套相對成熟的規劃報批體系與運行模式，但仍存在審查指標無法實現全部自動化統計、自動化審查的難題[1]。其局限性主要體現在以下幾點：

①建設/設計單位制作報建數據的工作量大，耗時多，人工成本較大；

②行政審批單位核對報建數據與規劃控制指標的審批周期長，效率低；

③二維電子規劃報建功能有限。由于二維報建是基于CAD二維電子文件，要達到自動化統計，所有規劃報建信息需二次賦予，并且非幾何信息缺乏，無法實現對此類信息的自動審查；

④無法實現數據沿用性。二維報建數據僅能服務于報建工作，無法形成動態管理數據庫，因此花費大量時間成本所形成的報建數據價值單一，無法實現服務建筑工程項目全生命期管理的目的；

⑤無法實現與外部環境關系的審查。建筑工程規劃審查不僅需要審查內部指標，還需進行項目主體與外部環境協調性審查。在審查過程中，需審查城市設計導則相關內容，如天際線，視廊，周邊外立面現狀分析等，還需要審查建筑間距、建筑控高等指標。上述內容指標都是利用二維數據進行審查無法實現的[2]。

3 BIM三維審查優勢

3.1 基于BIM的規劃報建簡介

基于BIM的規劃報建審查是以包含完整規劃報建指標數據的建筑信息模型（BIM）為對象，依據制定的規劃報建標準進行BIM模型規整，借助BIM輕量化軟件進行信息提取轉換，通過BIM規劃報建審查平臺實現指標比對并自動生成審查報告的一種新型規劃報建審批模式。

3.2 基于BIM的規劃報建審批優勢

1）BIM規劃報建資料信息化程度高

建筑信息以可視化模型為載體，以項目各類數據為基礎，具有信息集成化程度高、信息可更新沿用等優勢。在項目規劃報建階段完成BIM模型創建，隨項目進程進行信息更新增補，實現規劃報建審查以及BIM設計應用，無需額外增加工作，節約時間和成本。

2）BIM規劃報建資料可即時提取調用相關數據信息

利用軟件提取和調用BIM報建模型中包含的豐富數據信息，在BIM報建審批平臺中對規范指標進行自動化提取比對分析，并一鍵生成審批報告，極大程度提高規劃報建審批效率，縮短周期。

3）BIM規劃報建模型可視化程度高

利用BIM可視化特性實現直觀表達規劃對象的細節特征，可完整地對建筑物總體形態、局部細節在三維環境下顯示、瀏覽、分析與比對，以實現對各種規劃指標的三維審查。

綜上，利用BIM進行規劃報建技術指標審查具有“即時審查，一鍵提取，自動比對，監管有據，高質高效”的優點[3]。

4 基于BIM-CIM的規劃報建自動審查技術

4.1 技術實現總體框架

以BIM面向對象的信息表達方式為基礎，實現對BIM規劃報建模型的合規性自動審查。為了達到項目指標全面的自動審查，首先需要將《城鄉規劃法》、《城市設計導則》的規范條文及相關規則拆解結構化為語句，再寫成程序化計算機語言，同時從BIM中提取對應的數據信息，然后由內置比對規則的系統或平臺完成輸入性數據庫和規則性數據庫的對比分析，在審查過程結束后生成統一格式的審查結果，模型則進入統一管理的模型庫[4]。審查框架見圖1。

圖1 技術實現總體框架圖

1）開發BIM規劃報建規整輕量化插件

目前建設工程領域BIM設計軟件眾多，不同單位BIM技術解決方案不同，使用BIM平臺不同，數據格式也會不同。因此，需要基于IFC國際標準數據格式定義一種通用的BIM規劃報建格式數據，以實現規范讀取、收錄的目的。

另一方面，目前BIM軟件生成的數據文件容量較大，如果不進行輕量化轉化，直接收入原始模型數據，會造成存儲硬件投入高成本，數據計算復雜，存儲端壓力大等問題，導致運行卡頓，耗費大量時間，極大降低了行政審批效率。因此，需要開發BIM輕量化數據轉換插件，以實現多源數據格式的統一化、輕量化。轉化后的BIM輕量化規劃報建模型應具有輕量化比率高、數據可加密、特定運行端打開等特性，并且需要完整保留審查指標比對信息數據，同時剔除冗余信息[5]。

2）搭建BIM審查平臺

搭建規劃報建合規性審查平臺包含兩方面工作內容。①依據規劃審批過程中適用的各類法規、條例、導則等，梳理轉變成結構化計算機語言；②將上傳載入的模型進行關鍵信息提取，將提取信息分門別類與準則部分形成比對，并形成對比分析報告。BIM規劃報建審查平臺能夠實現建筑工程120多項、20多個種類的規劃報建方案規劃條件內容自動化比對，規劃審查要素對比功能，自動比對完成后一鍵生成比對分析報告，審批效率能夠得到極大提升[6]。

3）國產化BIM+GIS圖形引擎

圖形加載顯示引擎系統可載入傾斜攝影數據、三維掃描數據、大地矢量柵格數據等三維數據，這些數據的組合即構成基礎城市信息模型CIM數據。通過搭建國產化圖形引擎，將GIS系統數據與BIM整合展示在規劃報建平臺內，實現將BIM模型與周圍地物環境綜合展示分析，實現天際線、可視性、日照分析、交通組織、區位布置等一系列規劃報建階段相關的指標審查。

4）建立模型存儲數據庫

CIM基礎數據庫的建立，需要BIM單體模型數據的不斷積累，并整合其他多源異構數據，整體形成CIM城市信息模型數據。在項目規劃報建時將模型進行收集、存儲是行之有效的數據積累方式。將這些模型以什么方式存儲，存儲在什么位置即是需解決的問題。因此需建立一個大型模型存儲數據庫，該數據庫應具備數據查找、數據疊加、數據過濾、數據分析的特性，以保證數據應用安全以及不斷增加的數據存量[1]。

4.2 規劃報建審查的整體流程

1）面向合規性審查的BIM模型構建

基于BIM的規劃報建指標自動審查以BIM規劃報建模型為設計信息載體，以模型空間數據為基礎，以提取完整建筑規劃技術指標為實現規劃報建自動審查的前提。規劃報建審批部門需要編制發布模型創建標準，用以規范、指導設計端基礎模型的創建。標準中需要明確包括圖元命名、類別、模型精度、需要包含的信息等與規劃報建相關的內容。設計單位運用BIM設計軟件，按照標準進行模型創建，形成提交審查BIM的源文件。

2）BIM格式規整及輕量化

規劃管理部門發布針對不同BIM軟件平臺的報建插件供設計單位下載使用，該插件需要具備模型導出過程關鍵信息無損，導出后模型自動加密等特性。設計單位對模型進行格式規整和導出輕量化處理后，即可進行數據的預審端上傳及檢驗。

3）輕量化模型上傳及自檢

經過規劃報建規整及輕量化后BIM模型數據通過規劃審批部門網絡端收案界面進行上傳。該上傳端口可實現模型上傳、發布到GIS系統、模型瀏覽、數據測量及自動指標審查。建設單位在該界面實現模型自檢，如指標審查不滿足審批要求，則需要對模型方案進行修改，修改完成后將模型發布至GIS系統內。該系統會自動識別模型內置基點坐標信息，實現模型的精確發布。完成發布并進行外部環境指標審查后，模型進入行政審批端數據庫[1]。

4）行政審批端模型審查

建設單位在設計端網絡收案界面上傳經過自檢的模型后，行政審批人員會在一體化辦公平臺行政審批端收到項目審批申請，通過進入BIM相關審查界面即可對模型進行指標審查。該審查界面具備模型瀏覽、模型漫游、距離、角度、面積量測等功能，通過自動指標審查并生成審查分析報告。該審查報告應簡潔明確表達各項指標情況，對于不合格項，審批人員能夠鍵入描述解釋。

5）審批模型入庫

在所有審批工作完成后，BIM模型會被組織、管理，存儲進入模型數據庫。數據庫具備大規模、大容量存儲等特性，可實現高效分層級權限調取，分布式共享使用等功能。數據庫的建立將在構建城市信息模型CIM平臺中作為基礎數據發揮重要作用。審批流程見圖2。

圖2 基于BIM的規劃報建審批流程圖

4.3 基于BIM的規劃報建審批實施面臨的問題

基于BIM的規劃報建指標審查處于試點城市應用階段，雖然BIM技術發展迅速，但設計單位仍處在從二維CAD設計到三維BIM設計的技術升級階段，可以預見的是這種升級并不會很快實現。設計單位受制于應用成本，技術積累及地方政策等因素，導致開展BIM設計的水平參差不齊。但從長期來看，基于BIM的規劃報建審批一定會被廣泛推行應用。

5 結語

基于BIM-CIM的規劃報建技術指標自動審查是一項能夠為審批制度改革提速的技術。在分析了二維報建審批存在明顯局限性的前提下，面向規劃審批行政人員，結合實際操作過程中存在的問題，建立了一套包含插件、平臺、執行標準、操作指引和報批流程的系統。文章提出的研究思路對規劃報建技術審查工作有重要的理論意義和應用價值，符合當前建設行業信息化技術應用的總體研究方向，對促進工程建設行業的產業鏈升級有積極作用。在推進城市信息模型應用的大背景下，BIM-CIM技術規劃報建階段的應用會對CIM平臺建設起到至關重要的作用，也將促進建設行業信息化及產業技術變革。