王威，胡亞東，楊超

1 引言

近年來，隨著BIM可視化技術(shù)在工程建設(shè)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用，BIM可視化技術(shù)已成為一種高效的項目管理手段。從項目前期的招投標管理，到項目實施、運營管理，都體現(xiàn)了BIM 可視化技術(shù)的優(yōu)勢[1]。

BIM 技術(shù)引導著傳統(tǒng)粗放型的建筑行業(yè)向精細化、智能化方向發(fā)展?，F(xiàn)階段，設(shè)計方、施工方包括業(yè)主方都在積極引入BIM技術(shù)，國家也在大力倡導BIM技術(shù)的應(yīng)用，BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的應(yīng)用呈現(xiàn)出積極向上、快速發(fā)展的趨勢。BIM技術(shù)具有協(xié)調(diào)性、可視化、模擬性、優(yōu)化性和可出圖性五大特點?？梢暬础八娂此谩保軐?fù)雜的結(jié)構(gòu)形體以三維立體模式呈現(xiàn)出來，降低了讀圖難度，使工作人員一目了然，尤其適用于造型奇特、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的建筑項目[2]。通過BIM 的可視化技術(shù)可減輕設(shè)計方的工作強度，減少施工變更，保證施工的質(zhì)量和安全，提高業(yè)主方的滿意度，有利于創(chuàng)造和諧的產(chǎn)業(yè)環(huán)境。

2 BIM可視化技術(shù)

BIM（Building Information Modeling）技術(shù)是一種應(yīng)用于工程設(shè)計、建造、管理的數(shù)字化工具，以建筑工程項目的各項相關(guān)信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過數(shù)字信息仿真技術(shù)來模擬建構(gòu)筑物、機電設(shè)備、各種管道系統(tǒng)等，是對工程項目設(shè)施實體與功能特性的數(shù)字化表達，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計、采購、運輸、施工安裝以及運營等項目全生命周期的數(shù)據(jù)、過程和資源互聯(lián)互通。

BIM 技術(shù)的核心是通過建立虛擬的建筑工程三維模型，利用數(shù)字化技術(shù)，為這個模型提供完整的、與實際情況一致的建筑工程信息庫。該信息庫不僅包含描述建筑物構(gòu)件的幾何信息、專業(yè)屬性及狀態(tài)信息，還包含了非構(gòu)件對象（如空間、運動行為）的狀態(tài)信息。利用BIM技術(shù)建成的三維模型可大大提高建筑工程的信息集成化程度，為建筑工程項目的相關(guān)利益方提供一個工程信息交換和共享的平臺[3]。

BIM 可視化有兩層含義：一是對人而言，信息可視，BIM技術(shù)將線條式圖形轉(zhuǎn)化成三維立體的實物圖形，人們能夠更為直觀地描述建筑物構(gòu)件的幾何、材料、視角、位置等信息；二是對計算機而言，信息可計算，計算機能夠直接獲取BIM模型的各種幾何、參數(shù)信息，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、計算。

3 BIM可視化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 基于Revit可視化協(xié)同設(shè)計

本文基于Autodesk Revit 2018建模平臺建立建筑工程三維模型，Autodesk Revit 2018 是一款由Autodesk 公司研發(fā)的具有強大的三維參數(shù)化建模能力的設(shè)計平臺，可提供高精度、高質(zhì)量的建筑設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、電氣工程、HVAC、衛(wèi)浴管道、電氣設(shè)計的功能，可以將工程師的設(shè)計思路直觀、清晰地展現(xiàn)出來，并可以方便快捷地生成二維平面工程圖，還可以將工程項目中各構(gòu)件的建筑信息完整地存儲在三維模型的數(shù)據(jù)庫中。

單純利用平面二維圖紙進行各專業(yè)間協(xié)同設(shè)計的傳統(tǒng)設(shè)計方法，已經(jīng)不能滿足建筑信息化日益加快的進程。BIM 技術(shù)的出現(xiàn)彌補了傳統(tǒng)設(shè)計的缺陷，通過BIM 軟件可實現(xiàn)各專業(yè)協(xié)同設(shè)計，提高設(shè)計效率。圖1 是基于Revit 協(xié)同設(shè)計的成果展示。

3.2 三維校審

Autodesk Navisworks 是一款用于仿真、分析和項目信息交流的軟件。作為3D模型瀏覽和校審工具（見圖2），Navisworks 軟件提供了全面的審閱解決方案，通過對項目三維模型中潛在沖突的有效辨別、檢查與報告，能夠降低手動檢查的差錯率。通過對三維設(shè)計的高效分析與協(xié)調(diào)，用戶能夠及早預(yù)測和發(fā)現(xiàn)錯誤，避免因誤算付出的昂貴代價。軟件將精確的錯誤查找功能與基于硬沖突、軟沖突、凈空沖突與時間沖突的管理相結(jié)合，快速審閱和反復(fù)檢查由多種三維設(shè)計軟件創(chuàng)建的幾何圖元，完整記錄項目中發(fā)現(xiàn)的所有沖突，使審查工作更加高效準確，同時可以為審查紀要的整理、跟蹤和關(guān)閉提供全周期的管理支持。

圖1 Revit協(xié)同設(shè)計

圖2 Navisworks校審

3.3 碰撞檢查（見圖3）

傳統(tǒng)的2D 碰撞檢查工作模式，往往需要設(shè)計人員對很多張圖紙進行套疊來一一排查，不僅費時費力，還對核查人員的工作能力、經(jīng)驗以及空間想象力有很高的要求，經(jīng)常是花費很大精力還是不可避免存在一些錯漏碰缺?，F(xiàn)在通過應(yīng)用BIM技術(shù)，運用相關(guān)軟件，可以對所建立的信息化模型進行可視化的碰撞檢查，通過碰撞檢查模擬，可查看凈高、管線之間的軟硬碰撞，管線與結(jié)構(gòu)之間的碰撞，自動生成碰撞報表，優(yōu)化管線排布方案，指導施工人員正確高效工作，進行施工交底、施工模擬，提高施工質(zhì)量，同時也可提高與業(yè)主溝通的能力。

3.4 施工模擬

在2D 工作模式下，由于技術(shù)手段限制及信息收集不足，虛擬施工難以實現(xiàn)，施工中常憑借個人經(jīng)驗來確定施工方案，返工、物料浪費、進度拖沓等現(xiàn)象頻頻出現(xiàn)。通過BIM 技術(shù)，可對3D 模型進行維度的拓展，加上4D（時間）維度，形成BIM 4D 進度管理模型，進行虛擬施工演示（見圖4），再關(guān)聯(lián)日、周、月等時間信息，可隨時查看項目進度與施工計劃，及時對進度與計劃進行調(diào)整。結(jié)合其他相關(guān)技術(shù)，如云、物聯(lián)網(wǎng)、射頻技術(shù)等，可以使施工方、監(jiān)理方、業(yè)主方等對項目進度、物料使用狀況、人員配置、現(xiàn)場布置及安全管理等各方面情況一目了然，通過此方法優(yōu)化施工方案，可大大減少建筑質(zhì)量及安全問題，減少返工和整改情況。

圖3 碰撞檢查

圖4 施工模擬

3.5 安全管理

超高、復(fù)雜、異形等建筑物的建造，施工安全難以管理。BIM技術(shù)因具有可視化、動態(tài)化、協(xié)調(diào)性、模擬性等特征而被項目管理人員逐漸接受，在施工安全管理方面起到了較強的指導作用。與傳統(tǒng)安全管理方式不同，BIM技術(shù)可使項目管理人員更加直觀地實時辨識現(xiàn)場危險源，并及時采取措施消除事故隱患，防止事故發(fā)生。同時，對施工作業(yè)人員的安全技術(shù)交底、安全告知、安全警示等，可由傳統(tǒng)的紙質(zhì)二維圖轉(zhuǎn)變?yōu)樵贫说娜S動態(tài)圖。三維動態(tài)圖能夠讓施工作業(yè)人員隨時關(guān)注作業(yè)場所的安全事項，從而降低事故的發(fā)生[5]。BIM 技術(shù)將可視化管理與移動終端設(shè)備相結(jié)合，運用互聯(lián)網(wǎng)和移動通訊技術(shù)，建立管理平臺和應(yīng)用程序，現(xiàn)場問題可及時反饋，安全質(zhì)量隱患及時整改，管理效益顯著提高。

3.6 建筑性能分析

建設(shè)項目的景觀可視度、日照情況、風環(huán)境、熱環(huán)境、聲環(huán)境等性能指標在項目開發(fā)前期就已經(jīng)基本確定，但是由于缺少合適的技術(shù)手段，一般項目很難對上述各種性能指標進行多方案分析模擬，BIM 技術(shù)為建筑性能分析的普及應(yīng)用提供了可能性。建筑性能分析主要包括室外風環(huán)境模擬、自然采光模擬、室內(nèi)自然通風模擬、小區(qū)熱環(huán)境模擬分析、建筑環(huán)境噪聲模擬分析（見圖5）等，綠色建筑技術(shù)及產(chǎn)品的應(yīng)用將大大提升產(chǎn)品的舒適性和環(huán)保性能，為業(yè)主提供更高品質(zhì)的綠色產(chǎn)品。

3.7 運營管理

傳統(tǒng)的工程管理系統(tǒng)，受二維平面模型或?qū)こ滩鸱植痪毜娜S模型限制，在管理過程中往往是以某個工程分部或者節(jié)點作為最小管理單位來進行整個工程的信息及生產(chǎn)管理，其精確性、可視性和交互性不足，使工程項目在發(fā)生緊急事件時不能為運維工作人員提供直觀的信息和位置。另外，由于相關(guān)信息和模型都是獨立的，在資產(chǎn)管理統(tǒng)計時，資產(chǎn)的分析統(tǒng)計很難將信息與實際工程部分相對應(yīng)，從而影響整個工作流程的效率。

運用Revit 軟件建造的建筑模型中，包含了各個構(gòu)件的詳細信息，具體包括所屬類別、名稱、材料、型號、生產(chǎn)廠家、價格等。利用建好的BIM模型進行運營管理，任何部位的設(shè)施出現(xiàn)問題，都能在第一時間了解該設(shè)施的詳細資料，有利于實現(xiàn)建筑設(shè)施的信息化管理。因此相較傳統(tǒng)的工程管理系統(tǒng)，基于BIM技術(shù)的管理平臺提高了整個管理過程的精確性、可視性和交互性?；贐IM技術(shù)的可視化和信息化功能，管理平臺可達到最大限度的拓展。如遇緊急事件，管理者可通過BIM模型快速找到發(fā)生預(yù)警位置的樁號、結(jié)構(gòu)和預(yù)警原因等信息，并迅速安排相關(guān)人員進行緊急處理，防范事故發(fā)生或減少因事故帶來的損失[5]。

3.8 三維渲染

三維渲染在CAD 時代也可以實現(xiàn)，但基本都是對項目的外觀效果展示（如3DSMax），缺乏真實性，無法表現(xiàn)項目細部及描繪項目內(nèi)部。通過BIM技術(shù)，可將模型進行細化及深化，再配合相關(guān)軟件進行貼近現(xiàn)實的模擬演示。模型中不僅添加了構(gòu)件信息，還可以360°旋轉(zhuǎn)以及放大細部等（見圖6），項目各方均可了解建筑整體及細節(jié)，配合VR等技術(shù)可以實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實的演示，增加業(yè)主或相關(guān)人員的真實體驗感。

4 結(jié)語

圖5 噪聲分析

圖6 三維渲染

全球建筑業(yè)界已普遍認同BIM 技術(shù)對整個建筑領(lǐng)域的革命性影響，BIM 技術(shù)是未來的發(fā)展趨勢。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，BIM技術(shù)融合云計算技術(shù)與圖像信號處理顯示技術(shù)，可將較難反映的現(xiàn)象、問題轉(zhuǎn)化為可見的模型和符號，把這些錯綜復(fù)雜的數(shù)據(jù)以三維模型展示，較之傳統(tǒng)的分析方式更加精確直觀。BIM 可視化信息綜合管理系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)分析方式，結(jié)合VR、AR、GIS 等應(yīng)用可實現(xiàn)教育、科研及企業(yè)應(yīng)用中的智能化管理。由此可見，BIM 技術(shù)的可視化應(yīng)用，必將在項目全生命周期過程中發(fā)揮巨大的作用，促進建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。