謝炎連，黃 誠(chéng)，劉倩昆，周 敏，肖承鵬

(吉安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 BlM技術(shù)創(chuàng)新中心,江西 吉安 343006)

BIM技術(shù)因其具有協(xié)同性、可視化、模擬性、優(yōu)化性、節(jié)約成本、共建共享等優(yōu)勢(shì)成為建筑信息化發(fā)展的重要路徑[1]。理論上，BIM技術(shù)可以應(yīng)用于建筑全生命周期，但實(shí)際應(yīng)用卻只集中在設(shè)計(jì)和展示方面[2]，其數(shù)據(jù)潛能還未被深入挖掘。究其原因：1)依賴專業(yè)BIM軟件，且安裝配置、操作復(fù)雜，須經(jīng)系統(tǒng)學(xué)習(xí)才能掌握使用；2)BIM模型包含信息量大，文件體積大，軟件運(yùn)行環(huán)境需要高性能計(jì)算機(jī)，產(chǎn)生的軟硬件成本較高；3)不同品牌的BIM軟件數(shù)據(jù)交互難度大[3]。BIM輕量化技術(shù)作為現(xiàn)階段可以有效解決上述問題的技術(shù)手段，受到學(xué)者們的廣泛關(guān)注。BIM輕量化技術(shù)是指在確保建筑信息無(wú)損、模型精度、功能使用等前提下，采用模型實(shí)體片面化、信息云端化、邏輯簡(jiǎn)化等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)模型在幾何實(shí)體、承載信息、構(gòu)建邏輯等方面的精簡(jiǎn)、轉(zhuǎn)換、縮減的過程[4]。

CiteSpace是一款信息可視化軟件，主要基于共引分析理論(co-ciation)和尋徑網(wǎng)絡(luò)算法(path Finder)等，對(duì)目標(biāo)領(lǐng)域文獻(xiàn)或集合進(jìn)行計(jì)量，用以探究該學(xué)科領(lǐng)域研究演化路徑和研究拐點(diǎn)，同時(shí)通過一系列可視化圖譜來(lái)分析表達(dá)學(xué)科演化潛在動(dòng)力機(jī)制和學(xué)科發(fā)展前沿趨勢(shì)[5]。本文利用CiteSpace軟件，通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)、發(fā)文機(jī)構(gòu)分布等可視化功能，對(duì)國(guó)內(nèi)BIM輕量化技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行深入分析，并揭示當(dāng)前BIM輕量化技術(shù)領(lǐng)域的熱點(diǎn)和前沿，以期為后續(xù)研究提供一定提供依據(jù)和指明方向。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

研究文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)知網(wǎng)學(xué)術(shù)總庫(kù)，文獻(xiàn)檢索時(shí)間為2023年7月24日。采用“高級(jí)檢索”功能，檢索條件為“主題=BIM AND主題=輕量化”，不設(shè)置時(shí)間范圍，來(lái)源類別選擇“全部期刊”，得到465篇學(xué)術(shù)期刊文獻(xiàn)，剔除無(wú)作者、征稿、新聞等無(wú)關(guān)篇目，最終得到455篇文獻(xiàn)，以“RefWorks”格式導(dǎo)出文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

使用CiteSpace軟件對(duì)檢索得到的文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析。運(yùn)行CiteSapce軟件前，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換和去重，將時(shí)區(qū)分割為2012年1月—2023年7月，時(shí)間切片設(shè)置為1 a。分別選擇“關(guān)鍵詞”、“作者”、“發(fā)文機(jī)構(gòu)”3個(gè)節(jié)點(diǎn)類型進(jìn)行圖譜分析，得到國(guó)內(nèi)BIM輕量化技術(shù)研究領(lǐng)域的共現(xiàn)、聚類及合作網(wǎng)絡(luò)圖譜，再對(duì)圖譜進(jìn)行研究分析，探究當(dāng)前BIM輕量化技術(shù)研究的現(xiàn)狀與趨勢(shì)。

2 研究現(xiàn)狀可視化分析

2.1 年度發(fā)文分析

圖1為2012年—2023年BIM輕量化技術(shù)研究年度發(fā)文量分布情況。

圖1 2012年—2023年BIM輕量化技術(shù)研究年度發(fā)文量分布

由圖1可知：BIM輕量化技術(shù)相關(guān)研究首次出現(xiàn)于2012年，其研究歷程大致可分為3個(gè)階段。

(1)研究萌芽階段(2012年—2014年)。該階段研究尚處于萌芽狀態(tài)，發(fā)文量?jī)H有兩篇，且2013年為0篇。這一階段的研究主要得益于政府層面對(duì)BIM技術(shù)的推廣，催生出BIM輕量化技術(shù)的研究分支。如：2011年，住房城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布《2011—2015年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》[6]，提出對(duì)建筑業(yè)向信息化轉(zhuǎn)型發(fā)展的要求，第一次將BIM技術(shù)納入信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)內(nèi)容范圍，為學(xué)者研究BIM技術(shù)與信息化標(biāo)準(zhǔn)指明新的路徑；2013年，推出《關(guān)于推進(jìn)建筑信息模型應(yīng)用的指導(dǎo)意見》[7]，進(jìn)一步推廣BIM技術(shù)的應(yīng)用。

(2)快速增長(zhǎng)階段(2015年—2021年)。該階段研究越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注。2015年—2021年間，發(fā)文量呈逐年快速上升趨勢(shì)，尤其在2019年—2020年間，上升速度最快，年度發(fā)文增長(zhǎng)45篇。這是因?yàn)閲?guó)家持續(xù)加大對(duì)政策的推廣力度，如：2016年，發(fā)布《2016—2020年建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》[8]，將BIM作為“十三五”建筑業(yè)重點(diǎn)推廣的五大信息技術(shù)之首；2017年，國(guó)家和地方持續(xù)加大對(duì)BIM政策與標(biāo)準(zhǔn)的落地力度；同時(shí)，BIM技術(shù)研究和應(yīng)用過程中遇到的問題需要尋求解決路徑。

(3)積淀沉寂階段(2022年—2023年)。相較2021年，該階段年發(fā)文量有所減少，截至2023年7月24日，2023年發(fā)文量?jī)H為40篇。該階段研究文獻(xiàn)呈下降趨勢(shì)。這是因?yàn)殡S著BIM輕量化技術(shù)內(nèi)涵日漸明晰以及在工程項(xiàng)目實(shí)踐中不斷應(yīng)用，BIM輕量化技術(shù)應(yīng)用等方面的研究已趨于飽和，且國(guó)家提出利用建筑信息模型(BIM)技術(shù)和城市信息模型(CIM)平臺(tái)等，推動(dòng)數(shù)字建筑、數(shù)字孿生城市建設(shè)，加快城鄉(xiāng)建設(shè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，對(duì)BIM輕量化技術(shù)研究提出了更高的要求[9]，BIM輕量化技術(shù)向縱深推進(jìn)研發(fā)創(chuàng)新進(jìn)入瓶頸期。

2.2 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

對(duì)發(fā)文機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，得到發(fā)文量排名前十的機(jī)構(gòu)(表1)，以及發(fā)文機(jī)構(gòu)合作圖譜(圖2)。由表1可知：排名前十的高發(fā)文機(jī)構(gòu)中8家為公司企業(yè)，兩家為研究院所，說明BIM輕量化技術(shù)研究主力軍集中在企業(yè)。由圖2可知：研究機(jī)構(gòu)圖譜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為205，連線為66，網(wǎng)絡(luò)密度為0.003 2，說明機(jī)構(gòu)間存在合作關(guān)系，但不夠緊密。

表1 BIM輕量化技術(shù)高發(fā)文機(jī)構(gòu)

圖2 BIM輕量化技術(shù)研究機(jī)構(gòu)圖譜

2.3 發(fā)文作者分析

對(duì)研究作者進(jìn)行分析，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知：核心作者圖譜網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為226，連線為124，網(wǎng)絡(luò)密度為0.004 9，說明學(xué)者已具備一定規(guī)模，但排名靠前的高產(chǎn)作者基本為獨(dú)作。在這些核心作者中，合作網(wǎng)絡(luò)初步形成，但相對(duì)零散，穩(wěn)定的核心作者群不多。

圖3 BIM輕量化技術(shù)研究核心作者圖譜

3 研究熱點(diǎn)與趨勢(shì)可視化分析

3.1 研究熱點(diǎn)

3.1.1 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

BIM輕量化技術(shù)研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜如圖4所示。由圖4可知：關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜網(wǎng)絡(luò)中共有232個(gè)節(jié)點(diǎn)，259條關(guān)聯(lián)路徑，網(wǎng)絡(luò)密度為0.009 7。文獻(xiàn)高頻關(guān)鍵詞及中心性進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如表2所示。由表2可知：“輕量化”為第一高頻詞，頻次為66次；其次為“可視化”、“運(yùn)維管理”、“應(yīng)用”、“管理平臺(tái)”。

表2 BIM輕量化技術(shù)高頻關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)

圖4 BIM輕量化技術(shù)研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜

3.1.2 關(guān)鍵詞聚類分析

關(guān)鍵詞聚類分析結(jié)果如圖5所示。由圖5可知：共有節(jié)點(diǎn)232個(gè)，連線259條，網(wǎng)絡(luò)密度為0.009 7，指標(biāo)為0.747 1，平均輪廓值為0.960 8，表明該聚類結(jié)果顯著且具有高可信度。圖譜排序前五的聚類，分別為“0#輕量化”、“1#工程管理”、“2#管理平臺(tái)”、“3#運(yùn)維管理”、“4#二維碼”。

圖5 BIM輕量化技術(shù)文獻(xiàn)關(guān)鍵詞聚類圖譜

3.1.3 總結(jié)與討論

通過對(duì)BIM輕量化技術(shù)研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)和聚類進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)如下熱點(diǎn)：

(1)BIM技術(shù)可視化。可視化是BIM技術(shù)的主要特征之一，因具有改善項(xiàng)目溝通環(huán)境、提升觀賞度及閱讀性、以及增添建筑整體真實(shí)性和體驗(yàn)感等優(yōu)勢(shì)，被人們廣泛接受。而隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的快速迭代發(fā)展和當(dāng)代建筑物體量和復(fù)雜性不斷增大，傳統(tǒng)BIM技術(shù)難以順暢實(shí)現(xiàn)可視化，這就需要BIM輕量化技術(shù)的應(yīng)用，在處理圖像、動(dòng)畫、渲染等過程中，能夠降低對(duì)軟硬件設(shè)施的要求，順暢實(shí)現(xiàn)BIM可視化。

(2)運(yùn)維管理階段的應(yīng)用。BIM運(yùn)維管理是一項(xiàng)綜合性強(qiáng)、專業(yè)水平高的活動(dòng)[10]，其管理平臺(tái)需容納大量的BIM模型和信息數(shù)據(jù)。因此，提高管理平臺(tái)的信息處理能力和服務(wù)器的保障能力就顯得尤為重要，這就需要BIM輕量化平臺(tái)的構(gòu)建和BIM輕量化引擎的開發(fā)。

(3)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新技術(shù)的結(jié)合。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)催生了萬(wàn)物互聯(lián)的智慧建筑，BIM+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要依賴智能手機(jī)、pad等移動(dòng)設(shè)備[11]進(jìn)行BIM端數(shù)據(jù)處理與前端反饋。而傳統(tǒng)BIM技術(shù)會(huì)因海量數(shù)據(jù)而提高對(duì)移動(dòng)設(shè)備的配置要求，BIM輕量化技術(shù)則能夠有效提升移動(dòng)設(shè)備端數(shù)據(jù)處理和反饋效率。同時(shí)，4#聚類為二維碼技術(shù)，說明二維碼技術(shù)在BIM輕量化技術(shù)發(fā)展中具有重要作用。

(4)與智慧工地的深度融合。智慧工地采用全新的工程現(xiàn)場(chǎng)一體化管理模式，充分利用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)，從人、材、機(jī)、法、環(huán)等方面深度改變了施工現(xiàn)場(chǎng)的交互方式、工作方式和管理模式。BIM技術(shù)作為其中的重要一環(huán)[12]，為適應(yīng)工地的深度變革，BIM輕量化技術(shù)發(fā)展勢(shì)在必行。

(5)鐵路建設(shè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。近年來(lái)，我國(guó)鐵路建設(shè)尤其是高鐵建設(shè)發(fā)展迅猛。在鐵路工程設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)管理等階段引入BIM技術(shù)，能夠優(yōu)化決策設(shè)計(jì)、強(qiáng)化施工組織、節(jié)約資源成本和縮短工期。

3.2 研究趨勢(shì)

3.2.1 關(guān)鍵詞聚類時(shí)間線圖譜分析

對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行時(shí)間圖譜分析，得到關(guān)鍵詞時(shí)間線圖譜，如圖6所示。由圖6可知：在2012年—2023年間，形成12個(gè)聚類，其中“輕量化”、“可視化”、“運(yùn)維管理”3類的時(shí)間跨度最長(zhǎng)，研究熱度持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，且首次出現(xiàn)都在2015年之后。值得關(guān)注的是，在2020年后，BIM技術(shù)開始運(yùn)用到鐵路、高速公路工程領(lǐng)域，且向數(shù)字化方向發(fā)展，諸如與數(shù)據(jù)融合、數(shù)字孿生、多元數(shù)據(jù)的融合發(fā)展。

圖6 關(guān)鍵詞聚類時(shí)間線圖譜

3.2.2 關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

為更好地甄別BIM輕量化技術(shù)研究在不同時(shí)段的前沿變化趨勢(shì)，對(duì)關(guān)鍵詞進(jìn)行突現(xiàn)分析，得到關(guān)鍵詞突現(xiàn)圖譜，如表3所示。由表3可知：“廣聯(lián)達(dá)”突現(xiàn)強(qiáng)度最強(qiáng)，強(qiáng)度為2.84，始于2015年，說明BIM輕量化技術(shù)的技術(shù)主力軍為廣聯(lián)達(dá)。“總經(jīng)理”、“二維碼”、“應(yīng)用”、“協(xié)同平臺(tái)”、“管理平臺(tái)”、“云計(jì)算”、“高速公路”、“運(yùn)維”、“智能建造”、“數(shù)據(jù)融合”突現(xiàn)強(qiáng)度均超過1，且所有突現(xiàn)詞持續(xù)時(shí)間均較短。出現(xiàn)時(shí)間最晚的突現(xiàn)詞為自2021年起的“數(shù)據(jù)融合”、“傳感器”、“人工智能”。這3個(gè)關(guān)鍵詞自2021年開始關(guān)注度暴增，成為當(dāng)時(shí)BIM輕量化技術(shù)研究的熱點(diǎn)，且延續(xù)至今。

表3 BIM輕量化技術(shù)文獻(xiàn)突現(xiàn)關(guān)鍵詞

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

(1)從發(fā)文量來(lái)看，我國(guó)BIM輕量化技術(shù)領(lǐng)域研究經(jīng)歷了研究萌芽(2012年—2014年)、快速增長(zhǎng)(2015年—2021年)和積淀沉寂(2022年—2023年)3個(gè)階段。在2015年之后，關(guān)于BIM輕量化技術(shù)研究的發(fā)文量逐步上升，尤其在2019年后急劇上升，但在2022年后，發(fā)文量呈逐年下降趨勢(shì)。從研究合作性來(lái)看，我國(guó)BIM輕量化技術(shù)領(lǐng)域的研究學(xué)者之間的學(xué)術(shù)交流和合作相對(duì)較少，顯著的研究核心群體不多。從發(fā)文機(jī)構(gòu)來(lái)看，研究機(jī)構(gòu)之間沒有形成一個(gè)穩(wěn)定的交流機(jī)制，且研究機(jī)構(gòu)大多為建筑類企業(yè)，高校較少。

(2)從研究熱點(diǎn)來(lái)看，當(dāng)前BIM輕量化技術(shù)研究熱點(diǎn)主要有BIM技術(shù)可視化、BIM輕量化技術(shù)在運(yùn)維管理階段的應(yīng)用、與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新技術(shù)的結(jié)合、與智慧工地的深度融合、BIM輕量化技術(shù)在鐵路建設(shè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。從研究趨勢(shì)來(lái)看，BIM技術(shù)輕量化逐漸由建筑信息化向建筑數(shù)字化方向發(fā)展，“數(shù)據(jù)融合”、“傳感器”、“人工智能”或是未來(lái)研究的新趨勢(shì)。

4.2 展望

結(jié)合BIM優(yōu)勢(shì)特征開發(fā)輕量化技術(shù),同時(shí)充分借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等新技術(shù)進(jìn)行研究與開發(fā)。重視BIM輕量化技術(shù)在運(yùn)維管理階段的運(yùn)用,進(jìn)而推廣到建筑全生命周期中的應(yīng)用。通過更具針對(duì)性研發(fā),BIM輕量化技術(shù)惠及鐵路,橋梁、道路等各個(gè)領(lǐng)域。未來(lái),數(shù)字時(shí)代必將引領(lǐng)建筑行業(yè)新發(fā)展。利用傳感器技術(shù)收集建筑物相關(guān)數(shù)據(jù),采用數(shù)據(jù)融合等技術(shù)對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,人工智能與建筑產(chǎn)業(yè)深度融合,BIM輕量化技術(shù)在這些新技術(shù)的協(xié)同應(yīng)用下,勢(shì)必將建筑產(chǎn)業(yè)向信息化、數(shù)字化轉(zhuǎn)型發(fā)展推向新的高度。