第48卷 第2期 2021年2月
天 津 科 技
TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGY
V ol.48 No.2Feb. 2021
收稿日期：2021-01-04
张 军
(天津市公路工程设计研究院 天津300170)
摘 要：BIM 技术被誉为建筑工程领域第二次技术革命，但在其发展进程中仍有许多问题亟待解决。针对BIM 标准研究与实际工程存在的脱节问题进行讨论研究，对比国内外BIM 标准研究现状，以《中国建筑信息建模编制框架》(CBIMS )为研究基础，以道路模型为研究对象，参考CBIMS 中的技术标准框架，给
出了道路BIM 模型标准框架。通过对道路工程的BIM 数据标准和应用标准进行研究，提出道路模型存储标准、道路模型分类编码标准、道路模型交付标准，使得BIM 构件库更加完善，管理更加便捷，BIM 技术应用效率显著提高，从而更好地实现信息在各个环节与部门间的传递、共享，实现公路全寿命周期的BIM 管理应用。 关键词：BIM 标准 信息属性 标准框架
中图分类号：U445 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2021)02-0073-04
Research on Standard Framework of Road Information Model
Based on BIM Technology
ZHANG Jun
(Tianjin Highway Engineering Design and Research Institute ，Tianjin 300170，China )
指出教室里墙面边线之间的位置关系
Abstract ：BIM technology is known as the second technological revolution in the field of construction engineering ，but many problems still need to be resolved in the development process. This paper discusses and studies the disconnection be-tween BIM standard research and actual engineering ，compares the current status of BIM standard research at home and abroad. Based on Chinese Building Information Modeling Standard Framework (CBIMS)，taking road models as the r
e-search object ，referring to the technical standard framework in CBIMS, the road BIM model standard framework is given. Through the research on the BIM data standards and application standards of road engineering, the road model storage stan-dards, road model classification and coding standards, and road model delivery standards are proposed to make the BIM component library more perfect and management more convenient. The application efficiency of BIM technology is signifi-cantly improved ，so as to better achieve the transmission and sharing of information among various links and departments ，and realize the BIM management application in the entire life cycle of the highway. Key words ：BIM standard ；information attribute ；standard framework
0 引 言
建筑信息模型(BIM )技术近年来得到了迅速的发展和推广，如今许多行业已经有所涉及。在建筑行业，BIM 技术推动了基础设施建设领域的技术革新，其最终目的在于将完整准确的工程信息传递到项目的每个阶段，能够让各参与方的工程人员随时随地查询到项目信息，可以提前发现并更正项目运营之后出现的问题，为之后的工作决策提供有效的建议[1]。由于我国的BIM 标准研究较晚，制约了BIM 技术的发展，加剧了BIM 理论和实践应用的脱节。美国国家BIM 标准NBIMS 于2007年发布，其基于工业基础类别(IFC )平台开发，这也是世界上第一个BIM 标准；英国目前广泛使用的编码体系是UniClass ， 2015年，英国国家建筑规范组织(NBS )在 UniClass 2的基础上，正式发布了UniClass 20
15，同时把UniClass 2015编码体系融入到BIM Level 2实施工具NBS Toolkit 中[2]。目前我国主要发布了针对建筑行业的《建筑信息模型分类和编码标准》，铁路相关单位编写了《铁路工程信息模型(REIM )应用统一标
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准》[3]，还没有一套与道路工程相关的BIM标准 规范。
国内外研究多处于某一任务级阶段，且没有对工程项目中信息的标准进一步做出研究，造成信息数据在各方间的传递共享出现障碍，不能避免信息的丢失。
Nour.M等[4]基于IFC标准，开发出动态建筑信息数据库，以实现设计方与材料方的沟通；Bazjanac[5]应用BIM模型，使工程信息在各参与方间转换和共享；杨震卿等[6]通过对BIM标准的研究，提出现阶段企业级BIM标准的应用方式；陈茜[7]结合IFC标准，提出一种项目利益者之间的交付平台和标准。
本文通过对清华大学BIM课题组编制的《中国建筑信息模型标准框架研究》(CBIMS)的研究[8]，主要针对框架中的技术标准模块进行拓展，提出了道路BIM模型标准框架，依据《建筑信息模型分类和编码标准》的编码原则，对道路部分结构进行编码，以实现BIM模型的标准信息分类，有效运用BIM模型的信息输入、提取功能，对部件信息进行准确提取与处理。通过以上对BIM模型的处理，充分发挥BIM 技术在道路工程中的优势，实现理论与实践更好结合。
1 相关理论
1.1 BIM标准
BIM技术发展的核心目标是将建筑工程中产生的海量信息进行存储、分析，使工程信息能够在各个部门、单位之间进行交换，从而达到信息共享。为实现此目标，必须有统一的数据标准作为基础，对工程项目中所产生的信息进行管理。
对于BIM标准，国际上将其分为IFC、IFD和IDM 3类。IFC标准由资源层、核心层、共享层和领域层4个层次构成[9]，提供了一个不依赖于任何具体信息管理系统、适合于计算机处理的建筑数据表示和交换标准；IDM(Inf ormation Delivery Manual)标准即信息交付手册标准[10]，其最终目的是保持数据的准确性；IFD(International Framework f or Dictionaries)为国际字典框架标准[11]，利用IFD可保证国内外数据的共享，保证工程的顺利进行。
1.2 BIM模型标准框架
随着BIM技术的不断推广，我国在建筑行业的BIM技术快速发展，目前已经制定了相关的标准规范，但对于信息比较繁杂的道路工程还没有制定一部完整的相关标准。本文通过对CBIMS框架的研究，针对CBIMS框架技术标准中的数据存储标准、信息语义标准和信息传递标准3个方面进行深度研究，提
出基于此框架内容下的关于BIM的道路模型标准框架，如图1所示。自上至下依次可以看出：框架图第2部分为国际公认的BIM标准，第3、5部分为CBIMS框架的技术标准要求，第4部分是作为参考的正在编制的建筑行业相关BIM标准，第6部分为本文具体研究内容。
图1基于CBIMS的BIM模型标准化框架
Fig.1BIM model standardization framework based on CBIMS
2 BIM数据标准研究
2.1 存储标准
道路工程信息模型存储标准应适用于道路工程全寿命周期内的BIM模型数据信息的存储，并能够更好地促进整个工程全寿命周期内各阶段、各部门及各专业对BIM的应用。
道路工程数据存储标准可采用IFC标准，通过对IFC标准扩展的方式实现道路工程BIM数据信息存储标准。分析IFC标准资源层、核心层、共享层和领域层4个层次结构，利用资源层和核心层对信息的定义方式，作为道路工程BIM模型的数据格式。2.2 交付标准
交付标准是BIM标准中的主要内容部分，深入研究交付标准，能够更好地实现信息在不同阶段、不同部门间的准确传递，提高信息共享效率，有利于提高工程项目各参与方对模型交付理解的一致性。信息的交换由信息交付手册(IDM)定义，IDM为信息交换框架(Inf ormation Exchange Framework)的组成部分，如图2所示[12]。IDM标准提出交换流程图、交付说明等内容，缺乏对具体对象交付要求的描述，且对于建筑专业，该标准没有适合道路工程交付的要求。下面将向读者介绍信息模型交付深度等级、道路模型单元划分内容。
2021年2月 张军：基于BIM 技术的道路信息模型标准框架研究 ·75·
图2 信息交换框架层次
Fig.2 Hierarchy of information exchange framework
2.2.1 信息深度等级的划分
工程中的信息会随着工程阶段的发展而逐渐深入展开，包含更多的内容。在国家《建筑信息模型设计
苏-39攻击机交付标准》中，对信息深度等级做出了说明，即为模型单元承担信息详细程度的衡量指标，用N x 来表示[13]。BIM 模型所携带的信息应遵循适当原则，不能过于简单，也不能过于复杂以致影响应用效率。对BIM 模型表示信息深度的确定，能够确保交付信息的准确性和完整性，保证交付质量。
BIM 技术贯穿公路工程的各个阶段，在公路的全生命周期加以应用。因此，以BIM 技术为基础的信息深度的分级也参与公路工程的设计、施工，直到后期的运营养护阶段。参照建筑行业的《建筑工程设计文件编制深度规定》，本文将道路模型信息深度分为5个等级，分别代表项目中的5个阶段，用1N 、2N 、3N 、4N 、5N 来表示5个等级，
各等级具体应用内容及阶段如表1所示。 2.2.2 道路模型单元划分 在道路模型交付过程中，根据道路结构的划分，规定模型单元的组成。道路项目模型单元划分为构造物、结构组成和功能组成等内容，如图3所示。构造物包括道路工程中的路、桥、隧道等内容，按照结
构组成分类，可分为路基、路面等，桥梁有上部结构
和下部结构等，功能组成有照明系统、标志系统、排水系统等。构件是模型单元组成各部分的子集[14]。
表1 道路工程模型信息深度等级划分
Tab.1Information depth classification of road engineer-ing model
信息深度等级
阶段 应用
N 1 方案设计阶段 公路项目的整体分析及应用N 2 初步设计阶段 系统分析及具体应用等 N 3 施工图设计阶段 协调管理、工程概算应用等 N 4 施工阶段 施工进度、工法、验收应用等N 5
运营养护阶段
工程的后期运营管理应用
图3 道路模型单元划分
Fig.3 Road model unit division
根据上述道路模型信息深度等级划分方法，可以确定道路各具体模型部件的信息深度等级。下面以沥青混凝土路面为例，对道路沥青混凝土层的构造尺寸和属性进行信息深度等级划分，如表2所示。
表2 BIM 模型信息深度等级示例表
Tab.2 Example table of BIM model information depth level
尺寸信息
属性信息
构造物 结构 材质 深度等级
我国城市的市花厚度宽度 平面投影面积层位编号里程段分幅位置抗压回弹模量劈裂强度 剪切强度验收弯沉值
N 1 ○ ○ ○ N 2 ○○ ○ ○ ○ ○ N 3 ○○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ N 4 ○○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 道路 面层
沥青 混凝土
N 5
油气弹簧○
2012湖北高考一分一段表○
○
○
○
○
○
○
○
○
3 道路工程BIM 应用标准
道路工程BIM 应用标准对道路专业的技术应用起到规范指导作用，本文对道路工程BIM 应用标准的规划设计、施工建造、运营养护3个方面进行介
绍，如图4所示。
规划设计阶段应用标准包含道路BIM 模型设计应用标准、道路BIM 模型设计制图标准、道路BIM 模型交付标准。设计应用标准主要对道路工程设计阶段全寿命周期内模型的创建进行管理应用；设计制
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图标准主要规范设计模型以及图纸的绘制；交付标准主要对交付模型信息深度、过程进行规范。
图4应用标准结构图
Fig.4Structure diagram of application standard
施工建造阶段应用标准包含BIM模型施工应用标准、道路BIM模型施工监理标准、道路BIM模型交付标准。施工应用标准主要从深化设计、施工统计、施工模拟、施工进度管理、安全管理等方面对道路模
型的创建与使用管理进行规范；施工监理标准主要从施工监理过程、交付成果监督等方面进行规范[15]。
运营养护应用标准主要对道路运行期间的维修数据管理、资产管理等方面进行规范。
4 结 语
通过对我国BIM技术标准现状的研究，对比国外研究进程，针对BIM标准研究与实际工程存在的脱节问题，以BIM模型为研究对象，对道路工程的BIM数据标准和应用标准进行研究，并对数据标准展开研究，提出道路模型存储标准、道路模型分类编码标准、道路模型交付标准。通过制定合理的编码规范，使模型信息标准化，有利于确保模型各部件实体与编码相对应，使BIM信息在工程的各个阶段、各单位部门及各类信息管理平台间准确、保真地传递与 共享。■参考文献
［1］高崧，李卫东. 建筑信息模型标准在我国的发展现状及思考[J]. 工业建筑，2018，48(2)：1-7.
［2］李云贵. 中美英BIM标准与技术政策[M]. 北京，中国建筑工业出版社，2018：152-153.
［3］殷爱国，刘明辉. BIM技术在交通领域应用分析[J].
土木建筑工程信息技术，2015，7(6)：113-117. ［4］席加林. 基于BIM技术的重庆地区办公建筑节能设计探索[D]. 重庆：重庆大学，2013.
［5］Bazjanac. Applying information modeling to build-ings[J]. Virtual Building Environments，2006(10)：
185-192.
［6］杨震卿，宋萍萍，宁娟利，等. BIM标准在企业中的应用与意义[J]. 建筑技术，2016，47(8)：691-693. ［7］李明照，杜艳超. 招投标BIM模型交付标准分析与研究[J]. 门窗，2016(7)：236-236.
［8］清华大学BIM课题组. 中国建筑信息模型标准框架研究[J]. 土木建筑工程信息技术，2010，2(2)：1-5. ［9］孙建诚，朱双晗，蒋浩鹏. BIM技术在公路工程中的应用研究[J]. 中外公路，2019，39(4)：294-297. ［10］钟青. 基于IDM的铁路信息系统设计流程研究[J].
铁路技术创新，2019(4)：71-76.
［11］孙建诚，蒋浩鹏，朱双晗. 基于BIM技术的三维公路模型设计探讨[J]. 重庆交通大学学报：自然科学版，
2019，38(1)：30-34.
［12］赖华辉，周成，邓雪原. 建筑项目MEP设计的BIM 信息交付[J]. 土木工程与管理学报，2019，36(1)：
98-103，108.
［13］陈中治，望开潘. 公路BIM模型等级研究[J]. 中外公路，2018，38(6)：321-326.
［14］张峰. 公路工程信息模型设计交付标准研究[J]. 公路，2019，64(4)：197-201.
［15］纪凡荣，曹江红. 施工投标中BIM建模细度及应用研究[J]. 图学学报，2017，38(6)：904-908.
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