数字孪生城市的关键技术-BIM

文章来源:APS研究
2020-11-09

BIM的全称是建筑信息模型(Building Information Modeling),它包含了不同 专业的所有信息、功能要求和性能,把一个建筑工程项目的所有信息,包括设计 过程、施工过程、运营管理过程的信息全部整合到一个模型里。

BIM是对包括工程建设行业在内的多个行业的工作流程、工作方法的一次重 大思索和变革。美国佐治亚技术学院建筑与计算机专业的Chuck Eastman博士 1975年提出了 BIM的概念。在20世纪70年代末至80年代初,英国也在进行类 BIM的研究与开发工作。当时,欧洲习惯把它称之为“产品信息模型(Product Information Model)",而美国通常称之为“建筑产品信息模型(Building Product Model )^01986 Robert Aish 发表的一篇论文中,第一次使用"Building Information Modeling" 一词。他在这篇论文中描述了今天我们所知的BIM论点和实施的相关 技术,并在该论文中应用RUCAPS建筑模型系统分析了一个案例来表达他的概念。 21世纪前的BIM研究由于受到计算机硬件与软件水平的限制,仅能作为学术研 究的对象,很难在工程实际应用中发挥作用。21世纪后,随着计算机软硬件水 平的迅速发展以及对建筑生命周期的深入理解,推动了 BIM技术应用的不断前 进。

BIM技术是以三维数字化为载体,关联整合了城市建筑物设计、施工建造、 运营到拆除等全生命周期各阶段空间及语义信息,并同时在各阶段得到应用,在 提高设计和建设质量、降低建设成本、提高生产效率等方面有重要作用。

基于美国国家BIM标准(NBIMS)对BIM技术的定义,定义由三部分组成:

1 BIM是一个设施(建设项目)物理和功能特性的数字化表达;

2) BIM是一个共享的知识资源,是一个分享有关这个设施的信息,为该设 施从建设到拆除的全生命期中的所有决策提供可靠依据的流程;

3) 在项目的不同阶段,不同利益相关方通过在BIM中输入、提取、更新和 修改信息,可以支持各相关方的协同作业。

BIM建筑信息模型的建筑构件语义化定义、数据转换及共享应用等过程中遵 循通用的IFC国际标准。IFC标准使用EXPRESS语言定义,涉及包括建筑控制、 消防管道、结构单元、结构分析、供热通风、电气、结构、施工管理等众多领域。 最新版本的IFC4包含大量的类定义,有775个实体,418个属性集,390个数据 类型。从下往上由资源层、核心层、共享层、领域层4层组成。资源层定义了 21类可重复引用的实体与类型,如几何资源、拓扑资源、材质资源等。核心层 定义了 4类IFC模型的基本结构、通用概念和基础关系。共享层提供了 5类通用 对象,如建筑元素、管理元素、设备元素等。领域层定义了特定的8类专业领域, 如建筑领域、结构分析领域、电气领域等。在IFC标准中,只允许上层资源引用 下层资源,其可保证拓展领域层时,下层资源不受影响,有利于IFC架构的拓展 与稳定。

BIM技术是创建和使用“数字孪生城市信息模型”(CIM)的基础工具,例如 建设“智慧建筑”应用系统,可实现城市建筑物的能耗监测和全生命期的动态管 控。