BIM+GIS是未来 工程领域人工智能的载体

■ 采访/吴晓燕 刘宏恺 撰文/王静静 吴晓燕

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。

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于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正推广这项技术，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，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技术发展背后的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，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提出城市智慧模型(City IntelligentModel)，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　　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。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。”

　　于洁说

“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。”

“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。”

“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。”

“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。”

      对话于洁

　　Q：除了鸟巢等工程外，还有哪些大家耳熟能详的项目用到了BIM技术?

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，简直就是飞一般的速度。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。

　　Q：在BIM技术领域，我们还面临着什么难以解决的问题?

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。

　　Q：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?

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。