摘要：BIM＋PM,、BIM＋云計(jì)算、BIM＋物聯(lián)網(wǎng)……“BIM＋”＋什么,？怎么＋,？梳理2015版中國建筑施工行業(yè)信息化發(fā)展報告，在BIM與九大技術(shù)集成應(yīng)用的理論與實(shí)踐中尋找答案,。

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BIM＋智能型全站儀

施工測量是工程測量的重要內(nèi)容,，包括施工控制網(wǎng)的建立、建筑物的放樣,、施工期間的變形觀測和竣工測量等內(nèi)容。近年來,，外觀造型復(fù)雜的超大,、超高建筑日益增多，測量放樣主要使用全站型電子速測儀（簡稱全站儀）,。隨著新技術(shù)的應(yīng)用,，全站儀逐步向自動化、智能化方向發(fā)展,。智能型全站儀由馬達(dá)驅(qū)動,，在相關(guān)應(yīng)用程序控制下，在無人干預(yù)的情況下可自動完成多個目標(biāo)的識別,、照準(zhǔn)與測量,，且在無反射棱鏡的情況下可對一般目標(biāo)直接測距。

BIM與智能型全站儀集成應(yīng)用,，是通過對軟件,、硬件進(jìn)行整合，將BIM模型帶入施工現(xiàn)場,，利用模型中的三維空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)驅(qū)動智能型全站儀進(jìn)行測量,。二者集成應(yīng)用,，將現(xiàn)場測繪所得的實(shí)際建造結(jié)構(gòu)信息與模型中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，核對現(xiàn)場施工環(huán)境與BIM模型之間的偏差,，為機(jī)電,、精裝、幕墻等專業(yè)的深化設(shè)計(jì)提供依據(jù),。同時,，基于智能型全站儀高效精確的放樣定位功能，結(jié)合施工現(xiàn)場軸線網(wǎng),、控制點(diǎn)及標(biāo)高控制線,，可高效快速地將設(shè)計(jì)成果在施工現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)精確的施工放樣,，并為施工人員提供更加準(zhǔn)確直觀的施工指導(dǎo),。此外，基于智能型全站儀精確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集功能,，在施工完成后對現(xiàn)場實(shí)物進(jìn)行實(shí)測實(shí)量,，通過對實(shí)測數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，檢查施工質(zhì)量是否符合要求,。

與傳統(tǒng)放樣方法相比,，BIM與智能型全站儀集成放樣，精度可控制在3毫米以內(nèi),，而一般建筑施工要求的精度在1~2厘米,，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)施工精度。傳統(tǒng)放樣最少要兩人操作,，BIM與智能型全站儀集成放樣,，一人一天可完成幾百個點(diǎn)的精確定位，效率是傳統(tǒng)方法的6~7倍,。

目前,，國外已有很多企業(yè)在施工中將BIM與智能型全站儀集成應(yīng)用進(jìn)行測量放樣，而我國尚處于探索階段,，只有深圳市城市軌道交通9號線,、深圳平安金融中心和北京望京SOHO等少數(shù)項(xiàng)目應(yīng)用。未來,，二者集成應(yīng)用將與云技術(shù)進(jìn)一步結(jié)合,，使移動終端與云端的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)雙向同步；還將與項(xiàng)目質(zhì)量管控進(jìn)一步融合,，使質(zhì)量控制和模型修正無縫融入原有工作流程,，進(jìn)一步提升BIM應(yīng)用價值。

BIM＋GIS

地理信息系統(tǒng)是用于管理地理空間分布數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng),，以直觀的地理圖形方式獲取,、存儲,、管理、計(jì)算,、分析和顯示與地球表面位置相關(guān)的各種數(shù)據(jù),，英文縮寫為GIS。BIM與GIS集成應(yīng)用,，是通過數(shù)據(jù)集成,、系統(tǒng)集成或應(yīng)用集成來實(shí)現(xiàn)的，可在BIM應(yīng)用中集成GIS,，也可以在GIS應(yīng)用中集成BIM,，或是BIM與GIS深度集成，以發(fā)揮各自優(yōu)勢,，拓展應(yīng)用領(lǐng)域,。目前，二者集成在城市規(guī)劃,、城市交通分析,、城市微環(huán)境分析、市政管網(wǎng)管理,、住宅小區(qū)規(guī)劃,、數(shù)字防災(zāi)、既有建筑改造等諸多領(lǐng)域有所應(yīng)用,，與各自單獨(dú)應(yīng)用相比,，在建模質(zhì)量、分析精度,、決策效率,、成本控制水平等方面都有明顯提高。

BIM與GIS集成應(yīng)用,，可提高長線工程和大規(guī)模區(qū)域性工程的管理能力。BIM的應(yīng)用對象往往是單個建筑物,，利用GIS宏觀尺度上的功能,，可將BIM的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到道路、鐵路,、隧道,、水電、港口等工程領(lǐng)域,。如,，邢汾高速公路項(xiàng)目開展BIM與GIS集成應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了基于GIS的全線宏觀管理,、基于BIM的標(biāo)段管理以及橋隧精細(xì)管理相結(jié)合的多層次施工管理,。

BIM與GIS集成應(yīng)用,，可增強(qiáng)大規(guī)模公共設(shè)施的管理能力。現(xiàn)階段,，BIM應(yīng)用主要集中在設(shè)計(jì),、施工階段，而二者集成應(yīng)用可解決大型公共建筑,、市政及基礎(chǔ)設(shè)施的BIM運(yùn)維管理,，將BIM應(yīng)用延伸到運(yùn)維階段。如,，昆明新機(jī)場項(xiàng)目將二者集成應(yīng)用,，成功開發(fā)了機(jī)場航站樓運(yùn)維管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了航站樓物業(yè),、機(jī)電,、流程、庫存,、報修與巡檢等日常運(yùn)維管理和信息動態(tài)查詢,。

BIM與GIS集成應(yīng)用，還可以拓寬和優(yōu)化各自的應(yīng)用功能,。導(dǎo)航是GIS應(yīng)用的一個重要功能,，但僅限于室外。二者集成應(yīng)用,，不僅可以將GIS的導(dǎo)航功能拓展到室內(nèi),，還可以優(yōu)化GIS已有的功能。如利用BIM模型對室內(nèi)信息的精細(xì)描述,，可以保證在發(fā)生火災(zāi)時室內(nèi)逃生路徑是最合理的,，而不再只是路徑最短。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展,，基于互聯(lián)網(wǎng)和移動通信技術(shù)的BIM與GIS集成應(yīng)用,，將改變二者的應(yīng)用模式，向著網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的方向發(fā)展,。當(dāng)前,，BIM和GIS不約而同地開始融合云計(jì)算這項(xiàng)新技術(shù)，分別出現(xiàn)了“云BIM”和“云GIS”的概念,，云計(jì)算的引入將使BIM和GIS的數(shù)據(jù)存儲方式發(fā)生改變,，數(shù)據(jù)量級也將得到提升，其應(yīng)用也會得到跨越式發(fā)展,。

BIM＋3D掃描

3D掃描是集光,、機(jī)、電和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的高新技術(shù)，主要用于對物體空間外形,、結(jié)構(gòu)及色彩進(jìn)行掃描,，以獲得物體表面的空間坐標(biāo)，具有測量速度快,、精度高,、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，且其測量結(jié)果可直接與多種軟件接口,。3D激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù),，采用高速激光掃描測量的方法，可大面積高分辨率地快速獲取被測量對象表面的3D坐標(biāo)數(shù)據(jù),，為快速建立物體的3D影像模型提供了一種全新的技術(shù)手段,。

3D激光掃描技術(shù)可有效完整地記錄工程現(xiàn)場復(fù)雜的情況，通過與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對比,，直觀地反映出現(xiàn)場真實(shí)的施工情況,，為工程檢驗(yàn)等工作帶來巨大幫助。同時,，針對一些古建類建筑,，3D激光掃描技術(shù)可快速準(zhǔn)確地形成電子化記錄，形成數(shù)字化存檔信息,，方便后續(xù)的修繕改造等工作,。此外，對于現(xiàn)場難以修改的施工現(xiàn)狀,，可通過3D激光掃描技術(shù)得到現(xiàn)場真實(shí)信息,，為其量身定做裝飾構(gòu)件等材料。BIM與3D掃描集成,，是將BIM模型與所對應(yīng)的3D掃描模型進(jìn)行對比,、轉(zhuǎn)化和協(xié)調(diào)，達(dá)到輔助工程質(zhì)量檢查,、快速建模,、減少返工的目的，可解決很多傳統(tǒng)方法無法解決的問題,。

BIM與3D激光掃描技術(shù)的集成,，越來越多地被應(yīng)用在建筑施工領(lǐng)域，在施工質(zhì)量檢測,、輔助實(shí)際工程量統(tǒng)計(jì)、鋼結(jié)構(gòu)預(yù)拼裝等方面體現(xiàn)出較大價值,。如,，將施工現(xiàn)場的3D激光掃描結(jié)果與BIM模型進(jìn)行對比，可檢查現(xiàn)場施工情況與模型、圖紙的差別,，協(xié)助發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場施工中的問題,，這在傳統(tǒng)方式下需要工作人員拿著圖紙、皮尺在現(xiàn)場檢查,，費(fèi)時又費(fèi)力,。

再如，針對土方開挖工程中較難統(tǒng)計(jì)測算土方工程量的問題,，可在開挖完成后對現(xiàn)場基坑進(jìn)行3D激光掃描,，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行3D建模，再利用BIM軟件快速測算實(shí)際模型體積,，并計(jì)算現(xiàn)場基坑的實(shí)際挖掘土方量,。此外，通過與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對比,，還可以直觀了解基坑挖掘質(zhì)量等其他信息,。

上海中心大廈項(xiàng)目引入大空間3D激光掃描技術(shù)，通過獲取復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境及空間目標(biāo)的3D立體信息,，快速重構(gòu)目標(biāo)的3D模型及線,、面、體,、空間等各種帶有3D坐標(biāo)的數(shù)據(jù),，再現(xiàn)客觀事物真實(shí)的形態(tài)特性。同時,，將依據(jù)點(diǎn)云建立的3D模型與原設(shè)計(jì)模型進(jìn)行對比,，檢查現(xiàn)場施工情況，并通過采集現(xiàn)場真實(shí)的管線及龍骨數(shù)據(jù)建立模型,，作為后期裝飾等專業(yè)深化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ),。BIM與3D掃描技術(shù)的集成應(yīng)用，不僅提高了該項(xiàng)目的施工質(zhì)量檢查效率和準(zhǔn)確性,，也為裝飾等專業(yè)深化設(shè)計(jì)提供了依據(jù),。

BIM＋虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)，也稱作虛擬環(huán)境或虛擬真實(shí)環(huán)境,，是一種三維環(huán)境技術(shù),，集先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感與測量技術(shù),、仿真技術(shù),、微電子技術(shù)等為一體，借此產(chǎn)生逼真的視,、聽,、觸,、力等三維感覺環(huán)境，形成一種虛擬世界,。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是人們運(yùn)用計(jì)算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行的可視化操作,，與傳統(tǒng)的人機(jī)界面以及流行的視窗操作相比，虛擬現(xiàn)實(shí)在技術(shù)思想上有了質(zhì)的飛躍,。

BIM技術(shù)的理念是建立涵蓋建筑工程全生命周期的模型信息庫,，并實(shí)現(xiàn)各個階段、不同專業(yè)之間基于模型的信息集成和共享,。BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成應(yīng)用,，主要內(nèi)容包括虛擬場景構(gòu)建、施工進(jìn)度模擬,、復(fù)雜局部施工方案模擬,、施工成本模擬、多維模型信息聯(lián)合模擬以及交互式場景漫游,，目的是應(yīng)用BIM信息庫,，輔助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)更好地在建筑工程項(xiàng)目全生命周期中應(yīng)用。

BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成應(yīng)用,，可提高模擬的真實(shí)性,。傳統(tǒng)的二維、三維表達(dá)方式,，只能傳遞建筑物單一尺度的部分信息,，使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可展示一棟活生生的虛擬建筑物，使人產(chǎn)生身臨其境之感,。并且,，可以將任意相關(guān)信息整合到已建立的虛擬場景中，進(jìn)行多維模型信息聯(lián)合模擬,?？梢詫?shí)時、任意視角查看各種信息與模型的關(guān)系,，指導(dǎo)設(shè)計(jì),、施工，輔助監(jiān)理,、監(jiān)測人員開展相關(guān)工作,。

BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成應(yīng)用，可有效支持項(xiàng)目成本管控,。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),，一個工程項(xiàng)目大約有30%的施工過程需要返工、60%的勞動力資源被浪費(fèi),、10%的材料被損失浪費(fèi),。不難推算,，在龐大的建筑施工行業(yè)中每年約有萬億元的資金流失。BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成應(yīng)用,，通過模擬工程項(xiàng)目的建造過程，在實(shí)際施工前即可確定施工方案的可行性及合理性,，減少或避免設(shè)計(jì)中存在的大多數(shù)錯誤,；可以方便地分析出施工工序的合理性，生成對應(yīng)的采購計(jì)劃和財(cái)務(wù)分析費(fèi)用列表,，高效地優(yōu)化施工方案,；還可以提前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)和施工中的問題，對設(shè)計(jì),、預(yù)算,、進(jìn)度等屬性及時更新，并保證獲得數(shù)據(jù)信息的一致性和準(zhǔn)確性,。二者集成應(yīng)用,，在很大程度上可減少建筑施工行業(yè)中普遍存在的低效、浪費(fèi)和返工現(xiàn)象,，大大縮短項(xiàng)目計(jì)劃和預(yù)算編制的時間,，提高計(jì)劃和預(yù)算的準(zhǔn)確性。

BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成應(yīng)用,，可有效提升工程質(zhì)量,。在施工之前，將施工過程在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維仿真演示,，可以提前發(fā)現(xiàn)并避免在實(shí)際施工中可能遇到的各種問題,，如管線碰撞、構(gòu)件安裝等,，以便指導(dǎo)施工和制訂最佳施工方案,，從整體上提高建筑施工效率，確保工程質(zhì)量,，消除安全隱患,，并有助于降低施工成本與時間耗費(fèi)。

BIM與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)集成應(yīng)用,，可提高模擬工作中的可交互性,。在虛擬的三維場景中，可以實(shí)時地切換不同的施工方案,，在同一個觀察點(diǎn)或同一個觀察序列中感受不同的施工過程,，有助于比較不同施工方案的優(yōu)勢與不足，以確定最佳施工方案,。同時,，還可以對某個特定的局部進(jìn)行修改,，并實(shí)時地與修改前的方案進(jìn)行分析比較。此外,，還可以直接觀察整個施工過程的三維虛擬環(huán)境,，快速查看到不合理或者錯誤之處，避免施工過程中的返工,。

虛擬施工技術(shù)在建筑施工領(lǐng)域的應(yīng)用將是一個必然趨勢,，在未來的設(shè)計(jì)、施工中的應(yīng)用前景廣闊,，必將推動我國建筑施工行業(yè)邁入一個嶄新的時代,。

BIM＋3D打印

3D打印技術(shù)是一種快速成型技術(shù)，是以三維數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，通過逐層打印或粉末熔鑄的方式來構(gòu)造物體的技術(shù),，綜合了數(shù)字建模技術(shù)、機(jī)電控制技術(shù),、信息技術(shù),、材料科學(xué)與化學(xué)等方面的前沿技術(shù)。

BIM與3D打印的集成應(yīng)用,，主要是在設(shè)計(jì)階段利用3D打印機(jī)將BIM模型微縮打印出來,，供方案展示、審查和進(jìn)行模擬分析,；在建造階段采用3D打印機(jī)直接將BIM模型打印成實(shí)體構(gòu)件和整體建筑,，部分替代傳統(tǒng)施工工藝來建造建筑。BIM與3D打印的集成應(yīng)用,，可謂兩種革命性技術(shù)的結(jié)合,，為建筑從設(shè)計(jì)方案到實(shí)物的過程開辟了一條“高速公路”，也為復(fù)雜構(gòu)件的加工制作提供了更高效的方案,。目前,，BIM與3D打印技術(shù)集成應(yīng)用有三種模式：基于BIM的整體建筑3D打印、基于BIM和3D打印制作復(fù)雜構(gòu)件,、基于BIM和3D打印的施工方案實(shí)物模型展示,。

基于BIM的整體建筑3D打印。應(yīng)用BIM進(jìn)行建筑設(shè)計(jì),，將設(shè)計(jì)模型交付專用3D打印機(jī),，打印出整體建筑物。利用3D打印技術(shù)建造房屋,，可有效降低人力成本,，作業(yè)過程基本不產(chǎn)生揚(yáng)塵和建筑垃圾，是一種綠色環(huán)保的工藝,，在節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)方面較傳統(tǒng)工藝有非常明顯的優(yōu)勢,。

基于BIM和3D打印制作復(fù)雜構(gòu)件,。傳統(tǒng)工藝制作復(fù)雜構(gòu)件，受人為因素影響較大,，精度和美觀度不可避免地會產(chǎn)生偏差,。而3D打印機(jī)由計(jì)算機(jī)操控，只要有數(shù)據(jù)支撐,，便可將任何復(fù)雜的異型構(gòu)件快速,、精確地制造出來。BIM與3D打印技術(shù)集成進(jìn)行復(fù)雜構(gòu)件制作,，不再需要復(fù)雜的工藝、措施和模具,，只需將構(gòu)件的BIM模型發(fā)送到3D打印機(jī),，短時間內(nèi)即可將復(fù)雜構(gòu)件打印出來，縮短了加工周期,，降低了成本,，且精度非常高，可以保障復(fù)雜異型構(gòu)件幾何尺寸的準(zhǔn)確性和實(shí)體質(zhì)量,。

基于BIM和3D打印的施工方案實(shí)物模型展示,。用3D打印制作的施工方案微縮模型，可以輔助施工人員更為直觀地理解方案內(nèi)容,，攜帶,、展示不需要依賴計(jì)算機(jī)或其他硬件設(shè)備，還可以360度全視角觀察,，克服了打印3D圖片和三維視頻角度單一的缺點(diǎn),。

隨著各項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段BIM與3D打印技術(shù)集成存在的許多技術(shù)問題將會得到解決,，3D打印機(jī)和打印材料價格也會趨于合理,，應(yīng)用成本下降也會擴(kuò)大3D打印技術(shù)的應(yīng)用范圍，提高施工行業(yè)的自動化水平,。雖然在普通民用建筑大批量生產(chǎn)的效率和經(jīng)濟(jì)性方面,，3D打印建筑較工業(yè)化預(yù)制生產(chǎn)沒有優(yōu)勢，但在個性化,、小數(shù)量的建筑上,，3D打印的優(yōu)勢非常明顯。隨著個性化定制建筑市場的興起,，3D打印建筑在這一領(lǐng)域的市場前景非常廣闊,。

（作者：霍立）