我国园林行业建筑信息模型发展前景探讨

Prospects for the Development of BIM in LA Industry in China

钟继涛 李雷
ZHONG Ji-tao LI Lei 

摘要：随着BIM技术在建筑等工程行业内迅猛发展，园林业内也在对BIM相关技术进行探索。但与其它工程行业相比，园林行业BIM的发展相对迟缓，主要是因为来自业主、施工方等方面的需求不足、规划设计中缺乏分析与评价体系、行业规模限制、以及技术难度等因素的制约。但是园林规划设计及施工阶段对BIM技术的需求也很急切。园林工程独有的特色使得开发BIM技术的难度较大，需要充分利用相关行业BIM技术的成果，按园林工程的要求进行改造和扩展。

关键词：风景园林；建筑信息模型；评论；园林工程；园林设计

Abstract: With the rapid development of BIM technology in the construction industry, the landscape architecture industry has started the exploration of this new technology. Compared with other engineering industries, the development of BIM in landscape architecture industry is relatively slow, due to the insufficient demands from owners and constructors as well as the lack of analysis and evaluation system and the limitation of the industry scale and technical difficulties. However, there is an urgent demand of BIM technology in the landscape planning, design and construction stages. The characteristics of landscape projects make it difficult to develop the BIM technology. Therefore, we have to maximize the BIM technology and make it functioning according to the requirements of landscape projects.

Key words: Landscape Architecture; Building Information Modeling (BIM); Review; Landscape Engineering; Landscape Design

BIM(Building Information Modeling)——建筑信息模型，可以说是近10年来工程建设业界最炙手可热的术语之一，尽管这个术语本身仅表达了相关技术的表象，并未完整表达其全部技术内涵。信息模型技术从制造业引入工程建设行业后产生了这个术语，对于工程建设业，与其说它是一种新技术，不如说是一种新理念。BIM技术的概念、其与传统CAD软件的关系、应用与案例等内容在其它书籍文献中早已有大量论述，限于篇幅，本文不再赘述。

近年来BIM技术已经引起了园林行业的关注和研究，但却未产生快速的发展。这一技术涉及工程建设行业与计算机软硬件行业，笔者以多年从事园林设计与园林CAD软件开发的双重经验，深知园林行业BIM技术发展的艰难，这一技术涵盖广泛，很多议题都需要深入研究，已经有不少同仁在对其中的某些部分进行研究，但是对于园林行业BIM技术发展的总体状况与前景，尚未有系统论述。因此本文愿抛砖引玉，基于园林行业与建筑行业的比较，对园林行业中发展BIM技术的困境与前景进行一些理论上的探讨。

1 BIM应用现状

在建筑行业，BIM相关技术以其“项目全生命周期”为号召力，得到了几乎整个行业的一致认可，因而得以迅猛发展。在其它基础建设行业如公路、桥梁等方面也有相当程度的应用。我国近年来有越来越多的建筑工程在一定程度上应用BIM相关技术，并取得了很好的效果。

一种技术能够得到如此多方面的青睐，只能有一个原因，那就是各方面都能够从中得到不可忽视的收益。BIM的作用在于“解决项目不同阶段、不同参与方、不同应用软件之间的信息结构化组织管理和信息交换共享，使得合适的人在合适的时候得到合适的信息，这个信息要求准确、及时、够用”[1]。BIM技术起源于对整个工程生命周期的关注，涉及规划、设计、施工、运营、维护、更新、拆除等自始至终的过程，空气、日照、噪声、能源等等所有与建筑或人有关的信息都可以放在“模型”中进行细致的量化分析，贯穿始终的信息交换，则使得包括业主与所有项目参与方乃至最终用户在内，各方面都有可能从包含了“信息”的“模型”中得到自己的所需。如此的威力自然使得BIM这个名词几乎成为工程行业的万用灵丹。

在园林行业，BIM技术也引得人们翘首以待，盼望这一新思想有朝一日能够为园林行业带来质的飞跃。但在实际当中，BIM相关技术在园林中的应用甚少，除了极少量的园林建筑或仿古建筑，以及屈指可数的对于地形等的BIM应用研究之外，还未见到真正成体系地应用BIM相关技术的园林工程出现。已有所研究的部分，如园林建筑和仿古建筑，其实应划入建筑BIM的范畴，而对于地形等方面的BIM技术与方法，如北京林业大学许天馨的硕士论文《基于BIM的国内自然式公园地形研究》，还只是学术层面的研究，尚未在实际应用中产生明显效益。

目前BIM相关技术在西方的园林工程尤其是设计过程中已有少量的应用，也产生了屈指可数的几个局部使用了BIM技术的园林相关软件（如Vectorworks Landmark）。但是由于中国园林与西方园林在艺术表现手法、工程建设内容与流程乃至建设规模等方面的明显差异，使得BIM技术在国内园林行业中还远未到可用的程度。因此本文的分析主要是针对国内的状况。

2 园林行业BIM发展迟缓的原因

2.1 园林行业BIM对业主的吸引力不足

BIM是创建并利用数字模型对项目进行设计、施工和运营的过程[2]。之所以要使用数字模型贯穿这个过程，其源动力很大程度来自于业主、尤其是自建持有型不动产的大型机构。业主方在建筑项目的策划阶段，就要考虑到建筑物未来运营过程中对面积、空间、能源消耗、设施运行维护等各方面的需求，运营成本自然是业主最为关注的问题，而成本管控依赖于优秀的设施维护运作、合理的空间分配，更离不开远见卓识的战略规划。从项目策划时就逐步建立并不断丰富其信息内容的建筑模型，对于业主方做出更为合理的决策助益巨大，对于建筑交付后的长期运营更是有莫大帮助。正因为BIM技术将建筑项目的前期策划与长期运营贯通为一体，使业主从中获得最大收益，因而业主成为建筑行业BIM技术的最大推动力量。

园林行业与建筑行业非常不同，一个公园的生命周期可能远比一座建筑物长很多，但其运营要求却远不及建筑那样复杂，没有空间使用效率的要求，除了浇灌用水之外，对于水、电、气、暖等资源与能源的消耗量与大型建筑相比要少得多，因而在这方面的成本压力相对较小，设备运行维护的质量也并非关系公园质量的主题，公园的养护管理成本与前期策划的关联也不够强。至少是否有整个公园的“信息模型”与其运营好坏没有明确的关系。作为园林业主方，对于BIM技术的关注远不如建筑行业那样强烈。因此园林业BIM技术来自业主方的推动力几近于零。

2.2 施工方面的需求不足

非现场建造、部件预制、装配式房屋，这些技术使建筑工艺从手艺式施工到工程化与装配化的方式发展，在BIM技术的配合下，建筑业在不断地发生变革。但对园林行业尚非如此，甚至在将来也不可能如此。园林美的吸引力之一在于其多变性与新颖性，装配式施工可能应用于园林工程中的某些部分或某些阶段，却不大可能成为园林工程尤其是中国式园林的主体。园林艺术的丰富性，恰恰成为BIM技术需要适应的难点。

BIM在建筑施工领域内的变革还表现在其与施工计划的紧密链接，在可视化环境中按时间线模拟施工进程，使建筑施工单位能够精确控制施工进度，施工方案达到最优，极大节约施工成本。而园林施工具有“摊大饼”式的天然特征，可以不像建筑工程那样各环节紧密相扣次序严谨，这使其工程进度可以有较大的运作余地，对于施工精度、流程等方面的压力往往可以通过“闪展腾挪”，在较大空间范围之内得到缓解，因此施工方面对于信息模型的要求不高。

2.3 行业规模的限制

园林行业总体建设规模、资金投入总量、从业人员数量与建筑行业相比还只能望其项背。行业规模的限制，导致软件开发业对于该领域内的重视程度远不如建筑行业，这是行业先天条件所决定的。因此在BIM技术发展的大潮中，园林行业的落后状况也是一个必然现象。

2.4 规划设计中缺乏量化分析与评价体系

一座建筑物就是一个有界系统，其能量、物质的进出有明确可控的边界，可以相对容易地进行分析。对于多座建筑物共同组成的一个建筑群来说，各建筑物的边界共同构成室内外两部分层次分明的空间，其分界处或建筑物之间的日照、气流等也可以相对容易地进行分析。因此基于建筑信息模型的空间、能耗、声学、光照、热辐射、气流等方面的分析都已经成体系地建立起来并早已用于实践。

园林行业与此相异，公园绿地处于开放的环境之中，其能量与物质的进出没有明确的边界，也非人工可控，虽然有可能从宏观角度进行分析，但这种分析至少在目前看来还缺乏必要的理论与实践支撑，因此对于园林环境内的舒适度、噪声、空气环境等没有分析与评价体系。其它行业BIM已经建立起来的分析理论与技术在园林行业内无用武之地。若说从园林与建筑或城市的关系角度进行分析，则并非园林建设自身所需。

园林自身所需的分析如地形坡度、朝向、汇水等，原本属GIS软件的分析范畴，目前还停留在人工解读分析成果的阶段，对于植物、水系、景观效果、舒适度等的影响还缺少综合评价体系。这些分析与信息模型相结合，或许可以有理论与实际上的突破。

2.5 园林行业发展BIM的技术难度极大

BIM不只是一两个软件，也绝不是一大堆软件的简单堆砌。各种软件相互配合，按统一标准对各自所需的信息无损互换，这是目前阶段BIM技术的核心要义。

园林设计阶段是产生最大量信息的时候。勘测阶段得到的现状信息成为设计的基础，大量的工程信息在设计过程中成形，到施工阶段被落实、细化、调整，并最终交付给业主，业主在运营过程中依据这些信息进行管理并对信息进行更新。可以说整个过程中，设计阶段是信息质量的关键，因此要对设计阶段能否产生、怎样产生符合BIM理念的信息进行分析。

设计阶段之中，又细分为方案设计、初步设计、施工图设计等阶段，由园林、植物、建筑、给排水、电气、结构、岩土、造价等各专业共同参与，在不同阶段、不同专业之间共享结构化的设计信息尤其重要。BIM可以改变传统的设计流程已经是众所公认，但在园林行业内怎样结合各相关专业，并贯通方案设计至深化设计的过程还是一个难题。

园林可视化目前的应用还仅限于方案设计阶段，不仅其所需的3D信息需要从平面的方案设计图中人工撷取并录入，而且可视化的成果除了用于效果演示之外，基本上不包含可用于深化设计的信息。近年来计算机硬件水平高速发展与软件技术水平的进步，个人电脑已经能够支撑一定规模的园林环境动态模拟，这在十年前几乎是不可想象的。但要达到大规模园林环境的动态模拟，硬件的发展水平仍显得不足。

从目前的状况看，参数化建模是BIM最重要的基本技术之一，依靠专业规则约束各智能对象的关系。试举一例，窗依附于墙，用几个参数就可以约束窗的特征，如距边墙的距离、窗台高度、窗洞高度、宽度、双扇推拉等等，有了这些参数，窗在空间中就形成了确定的位置与特征，可以支持整个项目周期中涉及它的所有工作。但是园林中各要素之间则不存在如此明确的专业规则与约束关系，比如广场，它可以是任何形状任意尺度，与周边其它内容有一定关系但也并非固定而明确，广场边界之外可以是绿地，两者之间可以有明确的分界，但也可以融合穿插形成类似嵌草铺装之类的东西，如此的自由度使得园林设计中的各要素参数化的难度极大。

参数化对象的基础建立于行业知识，比如楼板要靠墙、梁支撑，窗户放在墙上。而园林中新颖的设计经常靠打破人的固有知识与思维模式来体现，如窗户不一定要开在墙上，而广场除了要放在地上之外，还有什么约束？甚至广场是否一定要放在地上似乎也未见得。如此说来，基于有限知识而构造的参数化对象，怕反倒有可能成为束缚园林设计的桎梏。

当前的园林工程通常也要求进行限额设计，但只是根据经验的粗略估算而已，经常要在设计完成之后，做出设计概算，然后才能返回来对设计进行增减。但是即使有了园林BIM，是否就能够全过程精确把握工程成本呢？市场价格的波动、不同企业人、材、机消耗量的差异，这些变动因素在园林行业中表现得要比建筑等行业更加明显，传统的设计概预算受这些因素的困扰，BIM技术条件下也仍然如此，这与管理体制、定额标准、计价模式等密切相关，并非依靠技术改进就能解决的，但技术发展却要受到这些因素的限制与制约。因此在BIM技术中要做到精准的限额设计和造价控制也还有很多工作要做。当前看来，园林BIM如果能够解决工程量清单的快速、准确生成就已经是一个飞跃了。

以上所说的种种技术困难，只是笔者想到的一部分，每一条都不是轻易能够解决的，需要园林行业与计算机行业的共同研究，在此仅能做一简单阐述而已。希望随着BIM技术的发展，以及园林与计算机行业同仁对相关问题的深入研究，种种问题有朝一日能够迎刃而解。

3 园林行业对BIM技术的实际需求分析

上文阐述了园林行业BIM的发展困境，其中非技术层面的因素是园林行业天然特征决定的，不需要考虑怎样解决，技术层面的困难则很难于解决。因此看上去似乎园林行业的BIM应用似乎并没有很强烈的需求，却有着很强大的困难。那么园林行业对BIM技术的实际需求究竟在哪些方面与层次？对我们的需求进行梳理或许有助于园林行业BIM技术更加有指向性地发展。

3.1 园林行业对“全生命周期”的BIM需求不强

建筑与市政工程的生命周期通常包括规划或策划、设计、施工、运营、维护、更新、拆除等过程，每一个步骤都需要花费大量的成本，而且所有的支出都与项目初始阶段的决策密切相关。因此对于这些工程来说，建立数据模型并使其包含尽可能丰富的信息确有必要。

园林工程的情况有所不同，其生命周期可划分为规划、设计、施工、养护、更新。这个过程与建筑工程相比简单一些，虽然时间跨度可能更长久，但各阶段之间的关系却相对离散。建筑工程的运营、维护、更新、拆除过程，在园林工程中表现得不明显。园林工程建成交付之后，便进入养护管理的阶段，这个阶段的成本与前期决策有一定的关系，但不像建筑工程那样错综复杂。建筑工程的更新是有限制的，至少要约束在建筑的结构框架允许范围以内，其成本是可预见的，而园林的更新往往出于美学欣赏要求的变化，无约束的移山填海都有可能发生，其成本与前期决策和建设过程也无确定关系。园林工程更少有整体拆除的成本需求。因此，园林工程通常很难谈到“全生命周期成本”的概念，“建设与养护成本”已经足够覆盖全部可预见的成本。建筑工程中对全生命周期信息互用的重视，在园林行业中没有表现出类似的重要性。因此至少在目前，可以不必过多考虑BIM技术在园林项目交付之后的需求，当设计与施工阶段的BIM技术应用成熟之后，养护更新阶段的BIM需求与应用可能会水到渠成。

3.2 园林行业局部过程对BIM技术的需求很强

在园林工程生命周期中的某些局部过程中，尤其是在设计与施工阶段，对基于BIM的信息互用的需求并不弱于其它工程。

BIM对于园林规划设计工作的作用，目前可以想见的至少是设计成果的重复利用（此处既指同一设计内容在不同项目间的重复使用，更指同一项目中各专业间的配合利用），减少设计中的机械操作，避免数据多次录入造成的错误与误差，实现各专业协同设计。目前的项目操作模式，在设计与施工之间通常有一个招投标的过程，这是一个法律要求甚为明确的阶段，项目的各参与方在这个过程中，通常为了尽量规避风险，必须以符合法规要求的形式提供平面的纸质图。随着社会与技术水平的发展，这一阶段的操作方式如有可能发生变化，那么设计成果完全有可能达到与施工过程的自动化衔接。

目前在规划设计的各阶段，分别使用不同的软件，输入各自所需的信息，将成果以书面形式交付甲方，或许也会提供电子形式的成果，但下一流程的接收方能否充分利用电子形式的信息内容则不一定，更何况这种电子信息大多并非结构化、自解释的，比如JPG格式的效果图，并不能表达所有外观信息，也不能从中提取三维关系。从规划设计直到施工阶段，参与方都需要信息贯通始终的结构化、自解释的表达。试举一例，如果勘测单位能够提供统一标准格式的三维测绘成果，设计单位就可以直接基于测绘成果进行土方工程的分析工作；设计过程之中的各阶段，从方案到施工图，包括各相关专业，都基于同一个设计模型来完成其设计工作，则其中的错误就可以减少到最少程度；设计完成的地形也以统一标准格式的三维表达传递到施工阶段，则施工方或许就可以利用先进的CAE技术直接进行地形施工——虽然现在还没有，但谁敢说未来的推土机不可能在电脑控制下自动地塑造出微地形呢？这仅是以地形为例，其它方面也是如此。

因此在可预见的期限内，对园林BIM技术有一定程度的需求并有可能实际涉及的阶段最多包括：规划，勘测，设计，招投标，施工。随着技术的逐步成熟，养护管理与更新或许也会成为BIM的涉及范围但不确定因素尚多。

4 园林行业BIM的发展前景展望

工程建设软件的发展历程，经历了电子图板、参数化、三维化并进入如今的BIM阶段。前面的阶段，园林软件可算是勉强跟随，现在的BIM阶段，园林软件的发展是否需要跟上，是否能够跟上，是否可以另辟蹊径？

多年来我们在“甩掉图板”的口号下，推广应用CAD软件，虽然并未达到最初预期的“辅助设计”的功能要求，但仅仅是“辅助绘图”也已经对提高产业效率起到了莫大的推动作用。CAD软件是在原有行业运作流程框架内，在技术手段层面上的更新，而BIM则有可能成为下一代推进流程与观念变革的力量，在建筑行业内这种力量已经在发挥作用，园林行业内暂时还看不到这种变革的萌芽出现。

通过前文的分析，在可预见的期限内，园林行业尚不需要用BIM技术来涵盖项目的全生命周期，但是在项目的局部过程中对BIM技术有较强的需求。因此园林行业的BIM发展或许可以分两步走。首先在设计阶段之内，达到方案设计、初步设计、施工图设计的信息无障碍交换，并且各专业基于同一个信息模型进行协同设计，这样已经可以说是一个非常巨大的进步。虽然这时在设计、施工等流程之间还需要以2D图纸进行信息交换，但这时至少已经可以保证交换信息的准确度、信息的种类与质量与以往相比有很大提高。其次在可能的情况下，突破固有流程与体制的约束，信息模型跨越设计、施工等流程间的界限，这时BIM的力量才算得到完全发挥。

作为可持续发展和改善人居环境的基础科学，风景园林学已经列入一级学科，整个行业需要与学术界共同努力，在理论研究与实践应用上做出更大的拓展。对于园林BIM的态度也应当如此，目前看来虽然园林行业BIM的发展面临着相当大的困难，但是仍然需要学术界与企业界迎难而上，跟随BIM发展的脚步，充分利用其它行业已有成果，从实际需求出发，按园林工程的特色要求对BIM技术进行扩展与应用。这是一项非常庞大的系统工程，需要园林行业与软件行业长久的共同努力。

参考文献：

[1] 何关培.BIM总论[M].北京:中国建筑工业出版社,2011:8.

[2] McGraw_Hill CONSTRUCTION.THE BUSINESS VALUE OF BIM:Getting Building Information Modeling to the Bottom Line [EB/OL].[2012-01-04]. http://images.autodesk.com/adsk/files/final_2009_bim_smartmarket_report.pdf

作者简介：

钟继涛/1973年生/男/山东人/北京北林地景园林规划设计院有限责任公司副总工、计算机中心主任（北京 100083）

李雷/1966年生/男/北京北林地景园林规划设计院有限责任公司院长（北京 100083）