機場項目BIM技術實施規(guī)劃探討
——以廈門新機場項目為例

方偉鑫

（福建兆翔機場建設有限公司）

1 引言

BIM技術是近些年建筑工程行業(yè)出現(xiàn)的熱點研究應用內(nèi)容，各級政府、行業(yè)組織都積極出臺了相關政策、標準規(guī)范，促進BIM技術的推廣應用。隨著BIM技術在工程行業(yè)應用范圍的不斷擴大和發(fā)揮的實際作用，其價值得到行業(yè)普遍認可，技術路線也趨于成熟，得到越來越多用戶的青睞。

當前國內(nèi)機場旅客吞吐量和貨運量不斷增加，各大機場都相繼開展了改擴建，為了更好的落實“四型機場”建設行動綱要的要求，很多機場在建設中引入了BIM技術。民航局于2020年2月發(fā)布《民用運輸機場建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》，用于指導BIM技術在機場建設項目中的應用。截至目前，BIM在民航機場建設中的應用仍處于起步階段。此外，機場建設為大型綜合性項目，建設過程存在多專業(yè)、多系統(tǒng)、多穿插、多參建單位，實施周期緊、協(xié)調(diào)難度大等建設難點，這些都給BIM技術在機場項目中的應用帶來挑戰(zhàn)。因此，需要依托BIM技術的優(yōu)勢及結合每個機場建設的特點，做好機場建設項目BIM應用實施的方案規(guī)劃。

2 BIM應用現(xiàn)狀

2.1 BIM技術特點

BIM是一種三維可視化技術，是一個建筑信息共享的知識資源，為建設項目全生命周期提供可靠決策依據(jù)。在項目進程中，各參與方在模型中插入、提取、更新和修改信息，并在同一個信息載體上協(xié)同作業(yè)。

工程建設項目運用BIM技術可以有效提高建設效率，節(jié)約建設成本，在實際應用過程中，BIM技術具有可視化、一體化、參數(shù)化、仿真性、可計量性、協(xié)調(diào)性、可出圖性等特點，基于BIM技術在設計、施工過程中賦予所創(chuàng)建的虛擬建筑模型的大量建筑信息（幾何信息、材料性能、構件屬性等），將BIM模型導入相關性能分析軟件，輔助項目各階段建設決策。

2.2 BIM應用情況

考慮到項目的建設周期、資源投入等因素，目前BIM實施方主要以大公司為主，應用集中在設計和施工階段。根據(jù)《中國建筑業(yè)BIM應用分析報告（2020）》，截至2020年8月，我國BIM技術應用超過3年的企業(yè)占比為57.82%，而且先前未使用BIM技術的企業(yè)也在積極的關注BIM技術的應用發(fā)展。但BIM技術在運維階段的應用還不成熟，目前仍在不斷研究和探索中（見圖1）。

圖1 2020年國內(nèi)BIM技術應用情況

2.3 BIM應用誤區(qū)

在BIM技術的發(fā)展及應用過程中，用戶對BIM的認識也在不斷變化，也有少數(shù)企業(yè)對BIM的理解出現(xiàn)了誤區(qū)，主要集中在以下幾方面。

1）激進型

該類企業(yè)認為BIM可以“包治百病”、“無所不能”，帶來的后果是在項目具體應用過程中，企業(yè)在政策制定方面對BIM產(chǎn)生的價值期許過高，最終脫離實際。

2）保守型

該類企業(yè)對BIM技術發(fā)展看衰，僅僅關注其他企業(yè)BIM應用情況，而沒有投入足夠的資源去支持企業(yè)發(fā)展BIM，帶來的后果是在技術快速迭代發(fā)展的當下，有可能被行業(yè)淘汰。

3）無方向型

該類企業(yè)在BIM技術應用過程中更多的像“盲人摸象”，在BIM應用的認知方向上走偏，帶來的后果是與其他企業(yè)相比，在同等投入的情況下，沒有給企業(yè)發(fā)展帶來應有的價值。

基于上述情況，在BIM技術的推進過程中，企業(yè)需根據(jù)自身情況“量體裁衣”，制定符合企業(yè)發(fā)展的目標，才能真正發(fā)揮BIM的作用，成為BIM技術發(fā)展和應用的受益者。

3 機場工程BIM實施策劃

3.1 機場工程建設特點

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，機場已經(jīng)成為我國大型綜合交通樞紐，其戰(zhàn)略定位、建設標準越來越高，建設規(guī)模越來越大，實施周期越來越短，這對參建各方在技術及協(xié)調(diào)方面都提出了更高要求。廈門新機場作為新建項目，主要有以下特點。

1）規(guī)模大

廈門新機場項目遠期規(guī)劃用地面積約27.49km2，其中近期規(guī)劃用地面積14km2，飛行區(qū)等級4F。

2）系統(tǒng)多

廈門新機場作為全新的機場，近期計劃建設T1航站樓、飛行區(qū)及其附屬建筑、交通中心、運行控制中心、地服配套用房、旅客過夜用房、非基地航辦公樓、制冷站、貨運園區(qū)、陸側(cè)交通道路及高架橋等，涵蓋機場建設的方方面面。

3）接口多

廈門新機場設計工作由多家單位共同完成，在具體設計過程中接口核查顯得尤為重要，直接影響后續(xù)項目的實施質(zhì)量和進度。

4）標準高

2020年10 月民航局相繼發(fā)布了《中國民用機場服務品牌建設指南》、《人文機場建設指南》及《四型機場建設導則》，廈門翔業(yè)集團有限公司作為《人文機場建設指南》的主要編寫單位，將以廈門新機場建設為基點，以“人文機場”為戰(zhàn)略，充分利用新興技術打造以“平安、綠色、智慧、人文”為核心的“四型機場”。

5）時間緊

按照總體控制計劃，廈門新機場預計2024年建成，2025年投用，考慮到項目填海及實施過程中的不可控因素，整體工期緊張。

3.2 機場建設BIM應用價值

目前，國內(nèi)廣州白云機場、深圳寶安機場、鄭州新鄭機場、烏魯木齊地窩堡機場等大型機場在建設過程中都引入了BIM技術，以提高建設效率和控制實施質(zhì)量。廈門新機場工程將在建設過程中“全專業(yè)、全過程”引入BIM技術，擬從以下幾個方面發(fā)揮BIM技術的作用，為實現(xiàn)“四型機場”建設奠定基礎。

①可視化表達建設信息，各參與方通過BIM模型直接讀取建設信息，進行可視化技術交底，打破技術壁壘限制，解決傳統(tǒng)二維設計中難以避免的“錯、漏、碰、缺”等問題。

②協(xié)調(diào)工程建設管理，搭建多專業(yè)協(xié)同平臺，輔助參建方之間的信息傳遞，提高工程管理效率。

③多方案預演，提前將設計、施工方案做3D、4D模擬，比選得到最優(yōu)的建設方案。

④BIM應用成果形成的數(shù)據(jù)信息將作為機場建設的數(shù)字資產(chǎn)，為機場智慧化運營提供數(shù)據(jù)支撐。

4 機場工程BIM實施分析

本文以廈門新機場建設工程為例，建設方從多維度分析了目前BIM技術在設計階段項目實施存在的問題，并通過探索給出了相應的解決措施，同時規(guī)劃了項目后續(xù)在施工階段BIM技術的應用重點及實施流程。

4.1 設計階段BIM實施難點及應對措施

4.1.1 管理體制問題

目前，多數(shù)項目BIM實施過程中建設單位會引入第三方BIM咨詢單位協(xié)助進行BIM規(guī)劃和后續(xù)實施，同時為了保證項目順利推進建設單位一般會組建自己的BIM中心，并委托專人負責，但參與人數(shù)較少。這種形式帶來的問題是BIM中心人員受專業(yè)限制，除與外部單位溝通外，還會忙于與內(nèi)部各部門溝通，且溝通效率低、花費時間長、成果不佳。

解決措施：廈門新機場BIM工作開始前，建設單位內(nèi)部自上而下建立集團級、公司級、部門級管控機構，其中，集團級成員為集團下屬各二級公司及BIM咨詢單位，公司級成員為建設公司各生產(chǎn)、職能部門，部門級成員為BIM相關各板塊負責人。通過這種全部門參與的組織架構，有助于責任落實到人、調(diào)動大家的積極性，提高溝通效率，同時，架構中的人員可以既承擔自己的本職工作，又參與BIM推進的相關工作。

4.1.2 模型創(chuàng)建主體問題

按照國家BIM技術實施思路，在設計階段需要按照正向設計開展設計工作，即先完成三維模型設計創(chuàng)建，再導出二維圖紙。但在具體工作開展中，大多數(shù)企業(yè)考慮到工程進度、資源投入、實施效果等因素，在模型創(chuàng)建中均采用了翻模形式，即按照傳統(tǒng)方式先進行二維設計制圖，再借助三維軟件按照已有的二維圖紙進行建模。

基于市場翻模形式下，一般二維圖紙設計及三維翻模工作均由設計院完成，帶來的問題是諸多設計院在工作中均以二維圖紙設計為核心，模型創(chuàng)建工作交由其他建模人員負責，在完成質(zhì)量上僅以滿足合同要求為主。BIM 咨詢單位收到模型后進行審核，通過多個項目經(jīng)驗總結，一般模型在構建完整性、規(guī)范性、圖模一致、管線綜合等方面均存在較多問題。設計院收到審核意見后會先進行設計調(diào)整，再將調(diào)整后的圖紙反饋給內(nèi)部建模人員，建模人員按照設計圖紙完善后再提交 BIM咨詢單位審核，這種審核流程往往要持續(xù)多輪，需耗費大量時間，會影響項目的總體推進。究其原因，主要是翻模情況下大多數(shù)設計院習慣了以前的工作模式，普遍認為建模會有助于提升產(chǎn)品質(zhì)量。但是，建模不會影響設計圖紙的正常交付，另外把建模當作一種被動完成的工作，而不是積極的去通過建模印證設計的合理性。

解決措施：在廈門新機場BIM工作分工中，建設單位從創(chuàng)新的角度將建模工作交由BIM咨詢單位完成，該種工作模式大大降低了審核流程、減少了不必要的環(huán)節(jié)、提高了工作效率。這種形式下，咨詢單位更多的是主動工作模式，通過建模發(fā)現(xiàn)設計問題，既解決了模型創(chuàng)建問題，又完成了咨詢工作，達到事半功倍的效果，同時也降低了對設計院人員配備的要求。但這就對 BIM 咨詢單位的綜合性提出更高要求，負責建模的人員不僅要求熟悉軟件，還需要有一定的專業(yè)知識和工程經(jīng)驗。廈門新機場項目通過公開招標引進了中國電建華東院作為BIM咨詢負責方，該企業(yè)綜合能力突出，且先后對深圳、香港、鄭州等機場提供了全過程BIM咨詢服務，能夠更好地勝任廈門新機場的BIM咨詢工作。

4.1.3 模型創(chuàng)建深度問題

按照國標《建筑信息模型設計交付標準》中對交付成果的要求，設計階段模型精細度等級不宜低于LOD300。但在實施過程中，部分企業(yè)沒有結合自身情況及行業(yè)性質(zhì)，在設計階段盲目追求LOD300深度要求，造成建模工作量增大和資源的浪費。

解決措施：在廈門新機場模型創(chuàng)建過程中，建設單位根據(jù)機場行業(yè)的特性，考慮到機電管線、幕墻、屋面、鋼結構在施工單位進場后要進行模型深化的實際情況（鋼結構模型施工單位一般會選擇Tekla軟件進行重新建模深化），從節(jié)約人力資源、有助于項目推進的角度出發(fā)，決定在設計階段建模過程中管徑在 100mm 以下的管線按需建模，幕墻、屋面及鋼結構模型深度介于 LOD200 和 LOD300 之間，滿足整體展示效果即可。

4.1.4 模型應用范圍問題

《民用運輸機場建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》對機場項目施工圖設計階段模型的應用點進行了描述，鑒于目前機場行業(yè)BIM應用還未大規(guī)模展開，大多應用點標識為選用，鼓勵企業(yè)根據(jù)自身特點進行應用。但在實際應用過程中，部分企業(yè)為了展示及匯報效果，盲目要求模型實施方全部進行應用，帶來的問題是實施方迫于建設單位壓力，為了應用而應用，輸出成果除了華麗的外表，無太多實際價值，沒有達到BIM應用的初衷。

解決措施：在廈門新機場設計階段，建設單位根據(jù)項目情況，從應用可落地、有助于項目推進及產(chǎn)生實際應用價值的角度出發(fā)，明確咨詢單位在完成模型創(chuàng)建后，進行管線碰撞檢查，同時，依托模型輸出圖紙問題報告。這樣有助于對施工圖紙進行直接復核，既能發(fā)現(xiàn)圖紙內(nèi)部碰撞問題，又解決了圖紙表面的問題，減少圖紙中的低級錯誤。

4.2 施工階段BIM應用實施規(guī)劃

4.2.1 應用點規(guī)劃及價值

《民用運輸機場建筑信息模型應用統(tǒng)一標準（》MH/T5042-2020）對機場項目施工階段的BIM應用點同樣進行了建議，目前，廈門新機場項目正處于設計階段，根據(jù)項目的總體推進及現(xiàn)場實際情況，從應用可落地、有助于項目推進及產(chǎn)生實際應用價值的角度出發(fā)，擬鼓勵各參建單位重點在以下幾方面進行應用探索（見表1）。

表1 廈門新機場施工階段BIM應用規(guī)劃

4.2.2 總體應用流程

施工階段在具體的BIM應用過程中，每項應用開始之前需明確具體的應用內(nèi)容，在此基礎上做好資料的收集工作，并嚴格按照實施方案執(zhí)行。其中，每個環(huán)節(jié)都會進行信息交換，總體應用流程見圖2所示。

圖2 廈門新機場工程項目BIM總體應用流程

5 民航弱電BIM實施實例分析

在機場建設項目中，民航弱電系統(tǒng)的穩(wěn)定性是機場進行聯(lián)合調(diào)試及綜合演練的基礎，同時也是機場投運后安全、高效運行的基礎。因此，民航弱電系統(tǒng)的設計安裝對工程建設至關重要。機場建設本身涵蓋系統(tǒng)多，其中，民航弱電系統(tǒng)更是種類繁多，主要有信息集成系統(tǒng)、離港系統(tǒng)、安檢信息管理系統(tǒng)、行李處理系統(tǒng)、時鐘系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)和安防系統(tǒng)等。本文以廈門新機場安防系統(tǒng)中監(jiān)控系統(tǒng)設計為例，實例分析BIM技術在民航弱電系統(tǒng)安防監(jiān)控點選址中的應用。

一般視頻監(jiān)控都是在二維平面中設計布局，僅能反應平面布局的合理性，不能驗證監(jiān)控范圍能否滿足實際需求。基于BIM技術，監(jiān)控選址在三維空間中進行模擬分析，選擇最佳布點位置，以達到優(yōu)化攝像頭數(shù)量、提高監(jiān)控覆蓋面的目的。同時，待建成后，可以在BIM運維平臺整體協(xié)調(diào)監(jiān)控范圍內(nèi)的全部攝像頭，實現(xiàn)運營后臺實時調(diào)取監(jiān)控范圍內(nèi)監(jiān)控點精確位置和監(jiān)控影像。

5.1 安防監(jiān)控選址影響因素分析

在安防監(jiān)控選址中，影響選址點位的因素主要有監(jiān)控范圍、通視條件、像場角、輻射半徑等，各因素主要參數(shù)如下。

1）監(jiān)控范圍

監(jiān)控范圍（S）是需要監(jiān)控的地點和面積，監(jiān)控范圍的確定需要注重人文關懷、公眾利益和財產(chǎn)安全等因素，輔助機場管理。

2）通視條件

視頻監(jiān)控點布控區(qū)內(nèi)的通視條件是監(jiān)控點選址的重要影響因素，視頻監(jiān)控主要作用于可移動對象，監(jiān)控范圍內(nèi)難免存在各類建筑物、建筑構件，阻擋監(jiān)控視線。通視條件越好，所需的必要監(jiān)控點密度越小。

3）像場角

監(jiān)控攝像鏡頭像場角（θ）是攝像頭的光學中心與鏡頭直徑端點的連線所形成的角度。像場角與焦距長短成反比關系。

4）輻射半徑

監(jiān)控點輻射半徑（L）即監(jiān)控點視線的有效作用距離。當監(jiān)控器可變焦時，該因素為一個變量；監(jiān)控器為定焦時，該因素為一個常量，通常輻射半徑由設備自身參數(shù)決定。

5.2 安防監(jiān)控選址思路

1）確定監(jiān)控范圍

綜合設計資料、機場實際運營需求等各方面信息，分析確定實際監(jiān)控范圍。

2）確定單機監(jiān)控面積（S0）

3）預測監(jiān)控點平面位置

通過監(jiān)控范圍和單機監(jiān)控面積關系，計算出預測攝像頭的數(shù)量和平面位置，監(jiān)控范圍體量較大時可借助GIS分析軟件整體預測監(jiān)控點的平面位置。

4）確定監(jiān)控點空間位置

利用BIM模型的三維可視化模擬特點，確定監(jiān)控點的精確空間位置，考慮通視條件，可選擇增減監(jiān)控點數(shù)量，通過設置不同的攝像頭參數(shù)、攝像頭空間位置、攝像頭采像方位，模擬攝像頭在三維模型環(huán)境的虛擬現(xiàn)實采像，確定監(jiān)控點精確位置，生成BIM模型成果。

5）評價審核

根據(jù)安防系統(tǒng)設計要求，審核監(jiān)控點設計是否符合要求，審核不通過，返回第三步，直至符合要求。

5.3 基于BIM監(jiān)控選址設計

為驗證上述BIM技術在安防監(jiān)控選址中發(fā)揮的積極作用，選取廈門新機場航站樓某指廊的出發(fā)層進行基于BIM技術的監(jiān)控選址設計，運用了Revit、Fuzor兩種BIM軟件進行設計分析監(jiān)控點精確選址。以下為設計流程。

①航站樓監(jiān)控范圍主要是公共區(qū)，其他區(qū)域以建筑隔墻隔開，因此通視條件一般，建筑空間內(nèi)有很多結構柱和功能區(qū)建筑隔墻，影響監(jiān)控選址。

②根據(jù)監(jiān)控攝像頭參數(shù)，模擬單個攝像頭采像作用范圍（見圖3），在Fuzor軟件中可分析模擬攝像頭的采像區(qū)域，并且可以通過調(diào)整三維幾何位置和空間姿態(tài)角度，確定最優(yōu)的監(jiān)控點位（見圖4）。

圖3 單攝像頭監(jiān)控面積模擬

圖4 監(jiān)控攝像頭參數(shù)設置模擬

③在Revit中打開現(xiàn)有的指廊土建模型，通過視圖調(diào)整，切換到指廊出發(fā)層平面圖（見圖5），根據(jù)設計規(guī)范布設安防監(jiān)控點平面位置，只需規(guī)劃監(jiān)控點理想的區(qū)域，需要考慮成本、安全性、可維護性、可擴充性等影響因素（見圖6）。

圖5 監(jiān)控點平面選址

圖6 監(jiān)控點空間精確位置選址

④在Revit中轉(zhuǎn)成三維模型視圖，并切換至Fuzor環(huán)境中，根據(jù)規(guī)劃的平面位置進行空間模擬布設監(jiān)控點，可通過三維可視化模擬出監(jiān)控點內(nèi)的采像內(nèi)容后調(diào)整監(jiān)控點的具體位置和姿態(tài)角度，以達到最優(yōu)的監(jiān)控布設點位（見圖7-8）。

圖7 登機橋監(jiān)控模擬

圖8 候機公共區(qū)監(jiān)控模擬

⑤如果監(jiān)控范圍內(nèi)通視條件不滿足設計要求，可增加監(jiān)控點（見圖9）。

圖9 根據(jù)通視條件增加監(jiān)控點方案

⑥所有監(jiān)控點位確定后，在Revit中完成監(jiān)控點模型創(chuàng)建，提交審核。后續(xù)可根據(jù)建設要求提供監(jiān)控點設計資料。

6 結語

民航領域BIM應用目前還處在發(fā)展階段，國內(nèi)僅有部分機場在建設階段全過程、全專業(yè)、全系統(tǒng)應用BIM。同時，對于BIM的認知和核心價值，企業(yè)及個體用戶也評判不一，都是通過項目實施，在經(jīng)驗不斷積累的基礎上更深層次探索BIM的應用價值。在BIM技術具體推廣及應用過程中，企業(yè)需在了解各行業(yè)應用情況的基礎上，結合項目性質(zhì)、企業(yè)自身發(fā)展目標、資源投入、工期要求等因素進行量體裁衣后，制定可落地的BIM實施方案，切忌盲目跟從和過于神化BIM。廈門新機場項目目前處于設計階段，在建設單位總體掌控及BIM咨詢單位的協(xié)助下，將以“人文機場”為戰(zhàn)略，充分發(fā)揮BIM的優(yōu)勢，打造國內(nèi)以“平安、綠色、智慧、人文”為核心的“四型機場”典范。