BIM技术在智慧城市“数字孪生”建设工程的应用初步分析

摘要：“数字孪生”是基于传统物联网、大数据等技术，与建筑领域的BIM建模技术相融合，以数据与模型为核心与依据，形成一套完整的智慧城市体系。“数字孪生”与BIM技术在智慧城市中的应用，是对虚拟世界进行深层感知的一种重要方法。以工程项目为基础的全过程数字化模拟，既包括工程项目自身，又包括生产工艺、人员和质量等多方面的信息。基于此，本文首先简要分析现阶段BIM技术的推广现状，随后从多个方面阐述BIM技术在智慧城市“数字孪生”建设工程的应用，最后分析BIM技术的未来深度应用展望，以此来供相关人士交流参考。

关键词：BIM技术；智慧城市；数字孪生；应用

引言：“数字孪生”就是将现实世界中的东西，通过一个高精度的数字模型，在数字空间中绘制出来，将现实世界中收集到的数据和信息，根据实际环境的变化，进行动态地更新，并在此基础上实现对多源数据的结合。“数字孪生”以数字模型为基础，以数据为核心。BIM技术的核心也是以数据为基础，通过模拟来创建具有生命周期的多种场景，并与一些优化的软件辅助相结合来展开应用，在设计阶段实现检测设计错误与冲突，从而降低施工成本。BIM技术不但可以为“数字孪生”工程的实施提供全面的基础数据支持，而且还可以与其它数字模型进行数据链接，实现全面的业务协作，从而最大限度地满足工程的技术应用需求。

一、现阶段BIM技术的推广现状

目前，世界各地都在大力推行BIM技术，许多国家的政府和企业也纷纷出台相关的政策。其中，美国是BIM技术的发源地，也是世界上第一个对BIM技术进行研究的国家。这一方案最初是在2006年由美国军部的工程师提出的，与此同时，美国军部也做出两项重大决策：一是将BIM技术运用到军队建设工程中；二是将BIM技术纳入到美国建设科学院的BIM标准编制中。俄罗斯政府于2017年将BIM技术纳入本国建设项目，2019年又将BIM技术纳入到政府建设项目中。新加坡的政府建筑部门要求所有的政府项目都要运用BIM技术，并对其进行优化，同时，还通过开设相关的课程来推广BIM技术[1]。日本为了更好地研究和运用BIM技术，成立BIM应用联盟，并且还发布BIM技术的操作指南，旨在提高BIM技术的操作水平，让BIM的操作人员能够更好地了解和交流BIM技术。与发达国家相比，我国的起步比较晚，2011年住建部颁布《建筑业信息化发展纲要》，并在2013、2016年出台相应的文件，进一步强调BIM的重要意义，随着我国建筑业六大BIM标准的出台，BIM技术的应用将会更上一层楼。当前，我国许多企业在BIM技术上仍停留在试验阶段，需要采取多种措施，不断提升BIM技术队伍的业务水平。在跨专业协作、多系统集成等领域，BIM技术的应用还需要进一步的探索。从工程实践中可以看出，BIM技术的最大价值在于其信息数据与业务协同，也就是借助BIM强大的数据、技术与协作管理支持，能够实现高层次的应用。

二、BIM技术在智慧城市“数字孪生”建设工程的应用

（一）项目建设场景中的应用。营造场景是对建筑本体位置进行研究，确定建筑本体的方位和表象，建立其与周围的景观关系的一个过程。在现有的项目建设场景分析方法中，缺乏定量分析方法，主观因素较多，难以对大规模的数据信息进行处理。而将BIM与GIS系统的应用相结合，就可以更好地发挥二者的优势，根据场景的使用条件和特点，为城市规划优化、交通流线关系、城市实体功能布局等重大决策的制定、城市规划的实施、城市实体功能的规划与布局等提供可靠的技术支持。

（二）数字孪生顶层规划辅助中的应用。借助BIM技术在空间分析上的优势，可以在项目顶层规划阶段解读复杂空间的相关规范，为设计团队进行多样化的增值规划提供更多的可能性。在与建设方进行初步方案的交流和方案的选择时，利用BIM技术的数据分析能够帮助工程师做出关键决策。

（三）为可视化及多专业协同设计提供支撑。三维设计软件的应用，在某种程度上解决建设者和用户之间由于对传统设计图的不了解而导致的沟通困难，但是在应用方面仍然有一些不足之处，无论是用在初期的设计图，还是用在后期的设计图，都与真正需要的设计图有很大的差异。将数字化设计与高速发展的互联网技术相结合，形成跨专业协作设计的一种新的发展方向，可以还为跨专业协作设计提供更多的数据支持[2]。

（四）施工全生命周期中的应用

1.项目实施计划。工程的执行是一个动态的过程，随着工程的发展，其复杂性也会随着工程的发展而增加，工程的管理也会越来越复杂。在BIM技术的基础上，通过对工程施工过程中各个环节的信息进行分析，可以对工程施工过程中的各个环节进行更加直观和准确的了解。在工程进行的时候，设计团队可以通过BIM技术对原来的施工计划、施工进度进行调整，从而实现工程的数字化管理。在此基础上，还可以搭建城市信息化建模平台，整合更多的规划数据，实现各种类型的建模，为工程的规划与设计提供决策支持。同时，运用数据信息模型及其可识别、可分析的特征，为项目的运行数据提供可视化分析，对工程项目进行全方位地监测，对与之有关的问题进行分析梳理，对其进行归纳和总结，并持续对设计方案进行优化。

2.项目物料追踪。随着国家在智慧城市建设方面的不断推进，相应的建筑物料、设备也变得更加先进。项目物料的库存规划是影响项目执行的重要因素，要保证其质量满足设计要求。BIM技术还需要与RDID技术相结合，以获得建筑各部件及其相关设备的全部信息，并将二者相结合，以达到在实施中对材料进行综合管理的目的。

3.项目实施过程专业协同。以BIM搭载的项目共享管理平台为基础，可以让项目实施中的各方面人员可以一起就项目方案展开交流，可以及时将风险隐患排除掉，从而减少项目变更的数量。运用BIM技术所具有的空间和时间特性，对项目建设方案进行模拟，从而全面控制项目的进度和质量以及周期。在此过程中，可通过数据模型对大型装备的吊装方案进行仿真，并对管线进行碰撞探测。

4.项目交付运维。BIM技术将数据与建设管理数据相结合，可以将建筑信息和物料的完整信息导入到资产管理系统中，无需人工输入数据，从而减少数据准备方面的时间及人力成本，也为以后的改造、扩建工程提供有用的数据。同时，建立起一个可靠的的资源管理系统，提高项目资源的管理水平和产出效率。

三、BIM技术的未来深度应用展望

我国城市信息化进程加快，出现“数字孪生”的发展方向，而BIM技术能够为“数字孪生”提供必要的虚拟建模，其应用于城市建筑领域已成为必然，同时也将给智慧城市带来难以预测的冲击。从目前的应用情况来看，大多数企业对于BIM技术的应用引入还处在项目试点阶段，其应用范围还比较有限，主要是因为BIM技术人员综合应用能力不足。因此，需要提升BIM技术团队的专业水平，强化全体员工的全程应用[3]。同时，BIM在跨专业协同、多系统集成、项目全生命周期等领域的应用还比较少见，要想全面推进BIM技术系统的应用，还有待于进一步的研究与开发。

四、结束语

综上所述，在智慧城市“数字孪生”建设中引入BIM技术可以提高建设效率，为了能最大限度地发挥BIM技术所带来的各种优势，建设行业中的各个企业还需要对BIM技术进行不断地升级和转型。

参考文献

[1]赵强.BIM技术在智慧城市"数字孪生"建设中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2022（003）：000.

[2]齐迪迪，吕文丽.BIM技术在智慧城市建设中的应用[J].高铁速递，2022（6）：92-94.

[3]武俊红周兴付.BIM技术在数字孪生建设工程中的应用浅析[J].产城（上半月），2021，000（006）：P.1-1.