大咖谈|于洁：BIM+GIS是未来工程领域人工智能的载体
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于洁，中国院·中设数字技术股份有限公司总经理、教授级高级建筑师、一级注册建筑师
BIM技术推进了中国建筑业的信息化变革，它与GIS的相遇则引发了更为奇妙的反应。本期“大咖谈”邀请中国院·中设数字技术股份有限公司总经理、教授级高级建筑师、一级注册建筑师于洁女士，请她为大家解读BIM技术，讲述融入到工程建筑的建造和管理之中的BIM+GIS协同故事，带大家了解BIM与GIS的牵手缘由、BIM+GIS融合与CIM进化、中国BIM行业标准等问题。。
人类的伟大之处，就在于拥有认识世界和改造世界的能力。纵观历史长河，最能证明人类存在的痕迹莫过于一座座凝聚人类智慧结晶的建筑工程：如中国的长城、都江堰，古埃及的金字塔、法国的埃菲尔铁塔等。
在科技水平远远高于古代的今天，人类正在建造越来越多的伟大工程。在中国，鸟巢、中国尊、北京城市副中心、上海中心……一座座地标型工程拔地而起的背后，离不开强大的科技与建筑技术人才的支撑。
新技术的快速发展，给各行各业带去了创新、人性化的解决方案。新技术的跨行业融合，更是让精确管理、效率提升成为可能。在工程领域，BIM技术的出现，实现了建筑生命周期的预演。将建筑数据信息化，进而将数据结果可视化呈现，成为项目前期策划、开发管理、方案规划的决策依据，是项目运营最有效的保障系统。
BIM技术推进了中国建筑业的信息化变革，它与GIS的相遇则引发了更为奇妙的反应。随着中国建筑设计、智能化、信息化技术的不断发展，BIM+GIS的应用领域越来越广泛，如城市和景观规划、建筑设计和管理、环境模拟、灾害管理等。
中国院·中设数字技术股份有限公司总经理、教授级高级建筑师、一级注册建筑师于洁长期以来专注BIM技术的研发及应用。出身于建筑世家、毕业于清华大学建筑系的她，如何看待BIM技术发挥的作用？如何将BIM技术融入到工程建筑的建造和管理之中？BIM+GIS的协同如何拓展了其应用空间？
BIM就是建筑行业的数字化和信息化
于洁用一句话概括了BIM的内涵：“BIM就是建筑行业的数字化和信息化。”她认为现在对BIM的认知有很多误区，“有些人甚至把BIM过度神化了”。
据于洁回忆，源于美国的BIM技术最早应用于中国是在2004年国家体育场（鸟巢）项目建设过程中。当时，国内基本上没人知道什么叫BIM。面对鸟巢这个难度系数较高的工程，设计师德梅隆的一个毕业生推荐了一款做飞机的软件——CATIA，中国建筑设计研究院奥运设计团队斥资100多万元购买了这款软件，把鸟巢最初的模型搭建起来，并基于这个模型切了4000余张图，完成了鸟巢的初期设计。“当时根本没有BIM这个概念，现在回忆起来，那应该就是BIM应用的雏形。”
虽然鸟巢的设计过程磕磕绊绊，遭遇过很多挫折，但中国建筑设计研究院团队还是完成了一些原始的技术积累。2009年，中国建筑设计研究院开始在全院范围内正式推广这项技术，要求每个团队每年做一个BIM项目。很多建筑师、结构工程师都加入其中进行技术摸索，然而由于没有合适软件，这项工作开展得并不顺利。
2012年，团队接手中国移动国际信息港项目，这也是中国建筑设计研究院第一个在合同中出现“BIM”概念的项目。于洁是该项目负责人和主创建筑师。对BIM这个全新的概念，院领导只给了于洁一个方向：要做就做最好的。
众人拾柴火焰高。面对前所未有的难题，于洁和同事们决定另辟蹊径——将项目的设计和研发同期进行。基于之前的原始技术积累，30多个同事从学习开始，边设计、边研发，最终在建筑行业实现了BIM技术应用落地。中国建筑设计研究院多年的软件、硬件、流程、技术支撑体系、数据的标准化体系，在这个特别的项目中都得到了充分的验证和应用。“这个项目的落地过程虽然困难，但是集中力量做研究、做发展的这个方向是定下来了。之后，中国建筑设计研究院成立了BIM设计研究中心，专门从事BIM技术的实践研究工作。”
“我认为，让用户和市场去推动BIM技术发展，这才是正确的方向。”于洁讲到，在他们与很多规划业务部门的接触中不难发现，一项新技术进入业务主流，需要经过一个漫长的过程，BIM亦是如此。BIM技术对行业的改变是一个非常艰难的过程，它改变了社会基本的技术体系，包括工具、平台、习惯、规则，甚至是生产流程等。“它是一个技术与社会存量的抗衡，得循序渐进，不能一蹴而就。”
新技术带来新动力。与传统建筑设计相比，BIM技术在很多方面实现了超越：
第一，大幅度提高工程质量。使用BIM技术后，工程质量会有一个大的飞跃。BIM具备可视化、数据化和协同能力。这三个特点能够帮助整个项目提升控制能力，然后提前消弭风险，提升前期质量。
第二，有利于控制工程成本。BIM有数据统计的能力，能够在一定程度上控制工期，从设计初期就可规避风险。在于洁看来，BIM技术发展背的后最大推手是市场需求，是业主和政府。“因为他们是结果的拥有者。”于洁解释说，市场不管过程，只要结果，但当用户知道改变过程可以获利更多，就会要求改变过程。
第三，增加了人们对平台的认识。建筑工程行业是群体系统性工作，它关注的产业链很长，涉及到的专业特别多。应用BIM技术，等于把项目管理和ERP这样的流程工具整合在一起，形成一个大平台。BIM使得人们对平台的认识水平逐渐提高，真正是质的飞跃。
在各行各业都在借助新技术进行信息化建设的今天，建筑工程行业用BIM技术等来进行信息化改革是大势所趋。在这场变革中，与美国等发达国家相比，中国的认知水平和应用水平并不逊色。这是因为随着国家改革开放的不断深入，国内拥有大量实践机会，使得BIM技术能够被深入地钻研、开发和应用。“在世界级行业组织中，中国在BIM技术上是有一席之地的。”
于洁同时也坦诚BIM技术不是万能的。于洁认为，未来具体建设工程中的项目管理，以及企业管理和行业管理中，都需要引入GIS加以协同。“我认为跨产业、跨学科的融合，不仅对社会发展非常有利，而且是一件非常有趣的事情。”于洁说，“一个项目，如果将A领域和B领域的技术打通并融合应用得很好，这本身就是一种社会进步，就像BIM牵手GIS。”
BIM+GIS融合与CIM进化
在BIM技术领域浸润良久，于洁和团队发觉，建筑是城市里的一部分，建筑的存量与增量数据一定会对城市产生影响，是建筑乃至城市管理的重要抓手。为了利用好这些庞大的数据，充分发挥其价值，BIM必须与GIS融合发展。“我们认为BIM和GIS始终是要连在一起的。所以我们找到了超图。”
于洁说，细究BIM与GIS的牵手缘由，与两者的本质和市场发展趋势密不可分。
在于洁看来，GIS跟BIM的原理基本一致，其着眼点都是数据，但数据所处的层面不同——GIS是宏观的，BIM是微观的，它们之间存在的客观差异，决定了它们必须要结合起来才能发挥更大的效应。“BIM必须得与GIS牵手，将数据放到一个更加广阔的空间中，才能在将来的行业管理、企业管理和项目管理中将其价值发挥得淋漓尽致。
BIM和GIS的结合可谓是双赢。在对接了BIM之后，GIS实现了从室外走进室内、从宏观走进微观，也丰富了新一代三维GIS技术体系。另一方面，BIM 在结合了GIS之后，更容易涵盖建筑的全生命周期的应用，既可以用于规划审批及建设期监管，更可以用于建成后的建筑运维管理。工程完结交付的不仅是一个建筑，还有一套完整的数字资产。BIM在建设期间只能用几年，结合了GIS之后，则可以延续使用几十年，大大延长了BIM的生命周期。
“BIM+GIS不等于人工智能，但是可以这么说——BIM+GIS是未来工程领域人工智能的载体。”“十九大提出要建设数字中国和智慧社会，BIM+GIS将在这一过程发挥巨大的作用。”于洁说。
于洁表示，BIM+GIS协同应用越来越广泛，可以预见未来GIS和BIM在技术上将会互相推进发展，其途径就是BIM和GIS在用户端的无缝连接，“他们是一个耦合的关系。BIM和GIS这个结合体最终要服务给不同层级的‘人’——第一是个体，第二是组织，第三是社会，第四是国家，不同层级的应用目标不同，这时候BIM和GIS最重要的是‘无缝’。”
随着这种无缝融合和应用的不断深入，BIM+GIS的应用范围必将跨专业、跨学科，它是各行各业的底图，有空间定位，带有位置属性。所有的产业都跟空间定位有关系，因此BIM和GIS得以跨界结合，并可以同时跨越很多行业。比如传媒娱乐业、电子商务业，只要跟位置有关的行业，BIM+GIS都可以在其中发挥作用。于洁说，那将是一种自然而然的状态，BIM终将成为一个日常必备的工具，不再像今天这样带有新概念的光环，“十年后BIM将成为工程、建筑等行业的一个准入门槛，是最基本的工作方式之一，那时我们将不再谈论BIM。”
当BIM牵手GIS后，又出现了一个新词——CIM，即城市信息模型(City Information Modeling)。2015年，在上海数慧举办的规划实务论坛上，中国工程院院士、同济大学教授吴志强又提出城市智慧模型(City Intelligent Model)，进一步拔高对CIM的定义。建筑设计仅是城市建设的一小部分，做大区域管理的时候，不能脱离城市设计，在这个过程中，CIM将发挥重要的作用。无论其中的字母I指信息还是智慧，CIM这个概念的提出，将把视野从单体建筑拉高到建筑群和城市一级，给予智慧城市更加有力的支撑。
制定中国BIM行业标准势在必行
每一项新事物的发展壮大都有一个“野蛮生长”的过程，BIM技术也是如此。在这个过程中，不同的观点和技术热烈碰撞，进而迸发出更具生命力的外延和内涵，促使技术和应用更上一个台阶。但“生长”不可无止境，相关部门要适时推出一系列技术标准，用来规范相关领域，这不仅有利于技术推广，还能引导市场良性发展。
于洁说，缺乏统一的BIM标准是制约BIM在我国建筑行业落地应用与发展的主要障碍之一。“没有统一的BIM标准，就不可能实现信息共享、协同工作；没有统一的BIM标准，每个施工企业在应用过程中无章可循，软件开发也没有统一的标准可以参考，导致大量的重复工作、低水平工作普遍存在。”
经过了摸索和发展的时期，BIM行业迎来了自身的国家标准、地方标准和行业标准。“我们把BIM标准编制分为团体标准、城市标准等级别，最后是企业和项目标准。BIM标准应该分不同的层次，不能一概而论。”作为BIM行业的权威专家之一，于洁参与编写了国家标准中特别重要的三项：《建筑工程设计信息模型交付标准》《建筑工程设计信息模型分类与编码标准》和《建筑工程设计信息模型三维制图标准》。这三个标准定义了BIM行业应该做什么、怎么做和交什么。在这些国家标准的制定过程中，中国建筑设计研究院的团队做了非常大的贡献。
于洁解释到，国家标准是顶层设计，具体工程的落地过程都是对国家标准的解读，比如北京城市副中心的标准、深圳市建筑工务署标准，以及中国建筑设计研究院参与的雄安新区市民服务中心等。这其中也不乏有些城市自创标准，但原则上一定要对标国家标准。此外，这个标准要具有普遍性，放之四海而皆准，要符合五大发展理念中的“协同”与“共享”理念。
随着技术的发展和应用范围的不断扩大，国家标准编制也会随着市场需求而迭代，“现在我们正在做标准的标准，就是跨行业的通用规范。”这些行业包括铁路工程、通讯工程等，已不仅仅是指建筑工程。于洁说，在标准体系的制定中，对标是非常重要的。这个逻辑跟数字孪生城市类似，现实中建了一个房子，铺了一条路，修了一条地铁，在数字化的领域中，同样也形成了相应的一套数字资产。这个数字资产可以共同能表达一件事，“就像是我们说话的语言体系一样，必须是一致的。这个基础就是标准，这就是标准的意义和重要性。五到十年内，中国的标准将趋于稳定。”
对话于洁
记者：除了国家体育场“鸟巢”等工程外，还有哪些大家耳熟能详的项目用到了BIM技术？
于洁：很多工程都用到了BIM技术，比如北京城市副中心。
这个工程就给了我们25天时间做初步设计，一共45万平米。我们成立了一个重点项目组，从学开始，压力非常大。当时我们废寝忘食，真心觉得这是一个不可完成的任务，但最后我们完成了每一天的预期目标，25天提交了初步设计。这个项目从设计到建成共18个月工期，简直就是飞的速度。这就是引入BIM之后的优势：项目数字化后，工程建得更好，综合效率会提高。
记者：在BIM技术领域，我们还面临着什么难以解决的问题？
于洁：最大的问题是我们缺乏对基础软件技术的研究，这是比较薄弱的一环。我们现在用得最多的还是国外图形等基础工具，没有自主知识产权的工具。虽然基础研发不是个小工程，开发难度很高，但长期来说，我们必须要去做这一项工作，这是实现民族复兴的必由之路。
记者：目前国内各个地区尤其各个省和各个城市，对BIM的重视程度是怎样的？
于洁：非常不均衡。除了东部发达城市外，国内大部分地区，尤其是在信息技术影响较弱地区，真正应用BIM技术与认识BIM价值的企业和人才非常少，大部分都是盲目跟风。其实整个行业用到BIM的也不多，可以说BIM还处于一个发展的初级阶段。从数据打通到清洗和应用，我认为距离BIM技术成熟和广泛应用还需要十年时间
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编辑 /游志龙 审核 / 张艺洪 游志龙
指导：万剑华教授(微信号wjh18266613129)