建筑信息模型BIM和城市信息模型CIM

　　雄安市民服务中心项目基于BIM（建筑信息模型）平台全过程贯穿设计、施工和运营，建立起三维建筑模型，通过虚拟建造减少实际施工过程中的变更，同时搭建面向公众的智慧精准展示，将物理建筑和数字建筑关联，通过电脑或手机，就可以看到每一天现场建设的情况。每个构件里都“埋”有芯片或张贴二维码，让建筑有了“身份证”“说明书”，手机扫码后可显示生产厂家、制作日期、规格、重量、运输、安装等全部信息，实现了全工序全过程的大数据管理。通过“数字孪生”的建筑镜像，可以引领从BIM走向CIM（城市智慧模型）的智慧城市规划管理工作。雄安市民服务中心相当于一个小型城市的缩影，是新区功能定位与发展理念的率先呈现，目前运用的这些新技术，将在今后新区的整体建设中大面积推广，也为我国民用建筑大规模使用新技术提供了范例。

　　一、建筑信息模型BIM概述

　　建筑信息模型（Building Information Modeling）是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk所创的。它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。当初这个概念是由Jerry Laiserin把Autodesk、奔特力系统软件公司、Graphisoft所提供的技术向公众推广。

　　BIM（Building Information Modeling）技术是Autodesk公司在2002年率先提出，已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。

　　BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为）的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。

　　BIM有如下特征：它不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中；用BIM进行设计属于数字化设计；BIM的数据库是动态变化的，在应用过程中不断在更新、丰富和充实；为项目参与各方提供了协同工作的平台。我国BIM标准正在研究制定中，研究小组已取得阶段性成果。

　　二、建筑信息模型BIM的定义

　　BIM（Building Information Modeling）技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。

　　这里引用美国国家BIM标准（NBIMS）对BIM的定义，定义由三部分组成：

　　⒈ BIM是一个设施（建设项目）物理和功能特性的数字表达；

　　⒉ BIM是一个共享的知识资源，是一个分享有关这个设施的信息，为该设施从概念到拆除的全生命周期中的所有决策提供可靠依据的过程；

　　⒊ 在设施的不同阶段，不同利益相关方通过在BIM中插入、提取、更新和修改信息，以支持和反映其各自职责的协同作业。

　　三、建筑信息模型BIM的特点

　　BIM具有以下五个特点：

　　⒈可视化

　　可视化即“所见所得”的形式，对于建筑行业来说，可视化的真正运用在建筑业的作用是非常大的，例如经常拿到的施工图纸，只是各个构件的信息在图纸上采用线条绘制表达，但是其真正的构造形式就需要建筑业从业人员去自行想象了。

　　BIM提供了可视化的思路，让人们将以往的线条式的构件形成一种三维的立体实物图形展示在人们的面前；建筑业也有设计方面的效果图。但是这种效果图不含有除构件的大小、位置和颜色以外的其他信息，缺少不同构件之间的互动性和反馈性。而BIM提到的可视化是一种能够同构件之间形成互动性和反馈性的可视化，由于整个过程都是可视化的，可视化的结果不仅可以用效果图展示及报表生成，更重要的是，项目设计、建造、运营过程中的沟通、讨论、决策都在可视化的状态下进行。

　　⒉协调性

　　协调是建筑业中的重点内容，不管是施工单位，还是业主及设计单位，都在做着协调及相配合的工作。一旦项目的实施过程中遇到了问题，就要将各有关人士组织起来开协调会，找各个施工问题发生的原因及解决办法．然后作出变更，做出相应补救措施等来解决问题。在设计时，往往由于各专业设计师之间的沟通不到位，出现各种专业之间的碰撞问题。例如暖通等专业中的管道在进行布置时，由于施工图纸是各自绘制在各自的施工图纸上的，在真正施工过程中，可能在布置管线时正好在此处有结构设计的梁等构件在此阻碍管线的布置，像这样的碰撞问题的协调解决就只能在问题出现之后再进行解决。

　　BIM的协调性服务就可以帮助处理这种问题，也就是说BIM建筑信息模型可在建筑物建造前期对各专业的碰撞问题进行协调，生成协调数据，并提供出来。当然，BIM的协调作用也并不是只能解决各专业间的碰撞问题，它还可以解决例如电梯井布置与其他设计布置及净空要求的协调、防火分区与其他设计布置的协调、地下排水布置与其他设计布置的协调等。

　　⒊模拟性

　　模拟性并不是只能模拟设计出的建筑物模型，还可以模拟不能够在真实世界中进行操作的事物。在设计阶段，BIM可以对设计上需要进行模拟的一些东西进行模拟实验。例如：节能模拟、紧急疏散模拟、日照模拟、热能传导模拟等；在招投标和施工阶段可以进行4D模拟（三维模型加项目的发展时间），也就是根据施工的组织设计模拟实际施工，从而确定合理的施工方案来指导施工。同时还可以进行5D模拟（基于4D模型加造价控制），从而实现成本控制；后期运营阶段可以模拟日常紧急情况的处理方式，例如地震人员逃生模拟及消防人员疏散模拟等。

　　⒋优化性

　　事实上整个设计、施工、运营的过程就是一个不断优化的过程。当然优化和BIM也不存在实质性的必然联系，但在BIM的基础上可以做更好的优化。优化受三种因素的制约：信息、复杂程度和时间。没有准确的信息，做不出合理的优化结果，BIM模型提供了建筑物的实际存在的信息，包括几何信息、物理信息、规则信息，还提供了建筑物变化以后的实际存在信息。复杂程度较高时，参与人员本身的能力无法掌握所有的信息，必须借助一定的科学技术和设备的帮助。现代建筑物的复杂程度大多超过参与人员本身的能力极限，BIM及与其配套的各种优化工具提供了对复杂项目进行优化的可能。

　　⒌可出图性

　　BIM模型不仅能绘制常规的建筑设计图纸及构件加工的图纸，还能通过对建筑物进行可视化展示、协调、模拟、优化，并出具各专业图纸及深化图纸，使工程表达更加详细。

　　四、建筑信息模型BIM的特点

　　常用的BIM建模软件有：

　　(1)Autodesk公司的Revit建筑、结构和设备软件。常用于民用建筑。

　　(2)Bentley建筑、结构和设备系列，Bentley产品常用于工业设计（石油、化工、电力、医药等）和基础设施(道路、桥梁、市政、水利等)领域。

　　(3)ArchiCAD，属于一个面向全球市场的产品，应该可以说是最早的一个具有市场影响力的BIM核心建模软件。

　　五、建筑信息模型BIM走向城市信息模型CIM

　　城市信息模型（City Information Modeling)，是以城市信息数据为基础，建立起三维城市空间模型和城市信息的有机综合体。从数据类型上讲是由大场景的GIS数据+BIM数据构成，属于智慧城市建设的基础数据。

　　从20世纪90年代中国开始3D GIS的研究，第一步只实现数字化，也就是将建筑和场景进行数字表达。展示在屏幕上。到了21世纪初，数字化逐步转变为信息化，在展现的同时，也加入了属性信息和关联信息。近年来，信息化实现了跨部门，跨学科的融合，真正将信息化技术应用到了生产生活中。接下来的若干年中，不管我们的方向如何变动，大数据，综合管廊，海绵城市，或者是其他的城市信息相关的技术，都会围绕城市信息的采集和使用展开，这些就是城市信息模型CIM的由来。

　　注1：主要内容摘自百度百科，特别感谢！

　　注2：本文将归档在本公众号的“经济领域－雄安研究－雄安技术”栏目。

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