測繪技術(shù)在城市建設(shè)中的應(yīng)用

本文分別從城市規(guī)劃、工程造價、施工管理、設(shè)備運維等四大方面的BIM應(yīng)用分析，解讀BIM在城市建設(shè)中的作用與影響。

一、城市規(guī)劃

BIM在城市規(guī)劃的三維平臺中，可以完全實現(xiàn)目前三維仿真系統(tǒng)無法實現(xiàn)的多維應(yīng)用。特別是城市規(guī)劃方案的性能分析，可以解決傳統(tǒng)城市規(guī)劃編制和管理方法無法量化的問題，諸如舒適度、空氣流動性、噪聲云圖等指標。BIM的性能分析通過與傳統(tǒng)規(guī)劃方案的設(shè)計、評審結(jié)合起來，將會對城市規(guī)劃多指標量化、編制科學(xué)化和城市規(guī)劃可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極的影響。

城市規(guī)劃微環(huán)境模擬是建立在城市規(guī)劃是三維信息模型的基礎(chǔ)上，通過微環(huán)境模擬平臺，對城市規(guī)劃控制性詳細規(guī)劃和修建性詳細規(guī)劃進行微環(huán)境指標模擬評估，并以此評估結(jié)果來對控制性規(guī)劃用地指標進行修正和對修建性詳細規(guī)劃的建筑空間布局進行調(diào)控，輔助城市規(guī)劃管理和城市規(guī)劃設(shè)計。

（一）日照采光分析

建筑物日照間距是城市規(guī)劃管理部門審核建設(shè)工程的重要指標，也是規(guī)劃設(shè)計的主要參考標準。它直接關(guān)系到城鎮(zhèn)居民的生活環(huán)境質(zhì)量，也是控制建筑密度的有效途徑之一。

利用BIM相應(yīng)建模和分析軟件，可以對模擬區(qū)域建立3D模型，然后通過輸入模擬區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)等信息資料，對該模擬區(qū)域內(nèi)建筑的日照進行模擬和分析，從而為規(guī)劃設(shè)計提供參考依據(jù)。

（二）建筑微環(huán)境的空氣流動分析

通過BIM技術(shù)與CFD技術(shù)的結(jié)合運用，可以方便、快捷地對建筑內(nèi)、外環(huán)境的氣流流場進行仿真模擬，可以形象直觀地對建筑內(nèi)外環(huán)境的氣流流動形成的流體環(huán)境做出分析和評價，并及時地調(diào)整方案。這樣，有利于規(guī)劃師、建筑師在方案設(shè)計時全面、直觀地對環(huán)境影響的因素進行把握。同時，利用不同技術(shù)的綜合運用來使規(guī)劃設(shè)計更加科學(xué)、合理。

（三）城市規(guī)劃可視度分析

通過BIM技術(shù)，可以對取樣內(nèi)地標建筑進行可視度分析模擬，從分析結(jié)果可以清晰地看到城市道路上對該地標建筑的可視度分布。軟件會統(tǒng)計不同可視程度類型的面積，而道路上網(wǎng)格的顏色區(qū)域變化則顯示了能看到的景觀建筑的區(qū)域變化。

（四）城市建筑群熱工分析

主要是分析規(guī)劃建筑空間形成后，在自然狀態(tài)下得到太陽熱量的自然分布，通過這種熱量分布計算，可以很清楚地看到建筑群內(nèi)部熱量集中的地方。得到該結(jié)果后，在深化規(guī)劃方案設(shè)計過程中，可通過各種措施調(diào)整，如增加綠地、水系或者引入自然通風(fēng)廊道等方法減少高溫區(qū)域。

二、工程造價管理

BIM在工程造價管理信息化方面具有不可比擬的優(yōu)勢，對于提升工程造價管理信息化水平、改進工程造價管理流程、提高工程造價管理效率，都具有積極意義。

（一）提高工程量計算的準確性

BIM的自動化算量方法比傳統(tǒng)的計算方法更加準確。工程量計算是編制工程預(yù)算的基礎(chǔ)，但計算過程非常繁瑣和枯燥，容易因人為原因造成計算錯誤，影響后續(xù)計算的準確性。此外，由于各地定額計算規(guī)則不同，也是阻礙手工計算準確性的重要因素。每計算一個構(gòu)件要考慮哪些相關(guān)部分要扣減，需要具有極大的耐心和細心。

BIM的自動化算量功能可使工程量計算工作擺脫人為因素的影響，得到更加客觀的數(shù)據(jù)。無論是規(guī)則或者不規(guī)則構(gòu)件，均可利用所建立的三維模型進行實體扣減計算。

（二）合理安排資源計劃

工程建設(shè)周期長，涉及人員多，管理復(fù)雜，沒有充分合理的計劃，容易導(dǎo)致工期延誤，甚至發(fā)生工程質(zhì)量和安全事故。

利用BIM模型提供的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以合理安排資金計劃、人工計劃、材料計劃和機械計劃。在BIM模型所獲得的工程量上賦予時間信息，可以知道任意時間段的工作量，進而可以知道任意時間段的工程造價，據(jù)此來制定資金使用計劃。此外，還可根據(jù)任意時間段的工程量，分析出所需要的人、材、機數(shù)量，合理安排工作。

（三）控制工程設(shè)計變更

對于工程設(shè)計變更，傳統(tǒng)的方法是靠手工先在圖紙上確認位置，然后計算工程設(shè)計變更引起的量的增減。同時，還要調(diào)整與之相關(guān)聯(lián)的構(gòu)件。這樣的過程不僅緩慢，耗費時間長，而且難以保證可靠性。加之工程設(shè)計變更的內(nèi)容沒有位置信息和歷史數(shù)據(jù)，查詢也非常麻煩。

利用BIM模型，可以將工程設(shè)計變更內(nèi)容關(guān)聯(lián)到模型中，只需將模型稍加調(diào)整，就會自動反映出相關(guān)的工程量變化。甚至可以將工程設(shè)計變更引起的造價變化直接反饋給設(shè)計人員，使其能清楚地了解工程設(shè)計方案的變化對工程造價的影響。

（四）對工程項目多算對比進行有效支持

利用BIM模型數(shù)據(jù)庫的特性，可以賦予模型內(nèi)的構(gòu)件各種參數(shù)信息。例如，試件信息、材質(zhì)信息、施工班組信息、位置信息、工序信息等。利用這些信息，可以將模型中的構(gòu)件進行任意的組合和匯總，從而可以快速地進行統(tǒng)計，對未施工項目進行多算對比提供有效支撐。

（五）歷史數(shù)據(jù)積累和共享

以往工程的造價指標、含量指標等數(shù)據(jù)，對今后類似工程的投資估算和審核具有非常重要的價值，工程造價咨詢單位視這些數(shù)據(jù)為企業(yè)核心競爭力。利用BIM模型可以對相關(guān)指標進行詳細、準確的分析和抽取，并且形成電子資料，方便存儲和共享。

三、施工進度管理

好的施工進度計劃可以使工程項目各參建方達到“協(xié)調(diào)一致”。因此，不管是業(yè)主方還是施工方，做好施工進度計劃的編制與管理工作非常重要。

BIM從3D模型發(fā)展到4D建造模擬功能，使工程項目相關(guān)人員都能夠更加輕松地預(yù)見到施工進度。由此方式產(chǎn)生的相關(guān)任務(wù)可以自動地關(guān)聯(lián)到BIM軟件上，調(diào)整施工進度圖后，進度安排也會自動變化，并在4D施工模擬時體現(xiàn)。BIM可以在工程建設(shè)前期形成可視化的進度信息、可視化的施工組織方案以及可視化的施工過程模擬，在建設(shè)過程中可對工程變更結(jié)果及風(fēng)險事件結(jié)果進行模擬。

在工程施工中，利用4D模型可以使全體參建人員很快理解進度計劃的重要節(jié)點；同時，進度計劃通過實體模型的對應(yīng)表示，有利于發(fā)展施工過程中的問題，及時采取措施，進行糾偏調(diào)整；遇到設(shè)計變更、施工圖更改時，也可以快速地聯(lián)動修改進度計劃。

需要指出的是，4D模型所承擔(dān)的分析推理工作離不開使用者的介入，這就要求使用者具有一定程度的操作經(jīng)驗和足夠的專業(yè)知識。

4D模型在施工過程中可以應(yīng)用到進度管理和施工現(xiàn)場管理等多個方面，主要表現(xiàn)為進度管理的可視化、監(jiān)控、記錄、進度狀態(tài)報告和計劃的調(diào)整預(yù)測等功能，以及事故現(xiàn)場管理策劃可視化、輔助施工總平面管理、輔助環(huán)境保護、輔助防火保安等功能。同時，還可應(yīng)用到物資采購管理方面，表現(xiàn)為輔助編制物資采購計劃、物質(zhì)現(xiàn)場管理及物資倉庫可視化管理等功能。通過4D模型的應(yīng)用，可以在整個工程建設(shè)過程中實現(xiàn)工程信息的高度共享，提高信息的利用價值，提高施工技術(shù)水平。

四、設(shè)施運行維護

維護保養(yǎng)是一種針對設(shè)施全壽命期的操作，確保建筑設(shè)施在全壽命期內(nèi)性能良好。維護保養(yǎng)做得不好，會導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短，直接后果就是增加成本。BIM技術(shù)對設(shè)施管理企業(yè)提高運作和維護水平、設(shè)法利用設(shè)施提供舒適安全的工作場所、改善員工的工作強度和提高生產(chǎn)率等方面發(fā)揮積極作用。

設(shè)備設(shè)施出現(xiàn)故障而進行的恢復(fù)性能的維護活動需要的是快速查找故障根源，此時，可用到BIM的分析和可視化功能。比如，搶修時的快速定位和信息查詢；還有，一臺設(shè)備經(jīng)常出故障，其原因可能是與附近的另外一臺設(shè)備有關(guān)，這在三維空間視圖上，很容易看到這種關(guān)聯(lián)性。

預(yù)測性維護與BIM的結(jié)合是一個富有挑戰(zhàn)性的課題。在我國已經(jīng)有一些橋梁和大型工程項目中使用了結(jié)構(gòu)檢測技術(shù)，其目的是為了對部件進行連續(xù)或定期的檢測和診斷，從而對故障做出預(yù)測。

所有這些模擬都可以在工程設(shè)計的早起、設(shè)計進行過程中以及運營期間進行，其輸入的參數(shù)和輸出的結(jié)果可能不同，但都有其利用價值。整合到CAFM，就能夠進行建筑績效分析，尤其是將運行維護成本和一系列性能指標引入。無論是能源消耗，還是維修費用、人員開支，都錄入到一個集成的BIM系統(tǒng)中，通過分配計算，能夠得到很多關(guān)于建筑設(shè)施的績效指標，用于衡量運營管理工作成果。這種衡量，是在運營過程中控制成本的基本工作。