面向行业实践的风景园林信息模型技术应用体系研究：企业LIM平台构建

郭湧 胡洁 郑越 尤嘉庆

1 研究对象：风景园林信息模型

风景园林信息模型（Landscape Information Modeling，简称LIM）从广义上讲是以数字化模型为载体的风景园林行业信息资源库，为行业实践的各个环节和所有参与者提供信息输入、存储、操作、输出的平台，是信息共享、协同、互操作的基础，可在风景园林的规划、设计、建造、养护、管理等生命周期的不同阶段中发挥不同的作用[1]。

按照行业实践中的使用目的划分，风景园林信息模型包括：面向规划设计的LIM、面向工程建造的LIM、面向运营管理的LIM。面向规划设计的LIM为规划设计实践提供信息化的技术工具，主要作用于业务流程中的项目方案设计阶段至施工图设计阶段；面向工程建造的LIM是自动施工机械控制和施工管理的工具；面向运营管理的LIM作为承载风景园林信息的数字模型在智慧城市、智慧园林等应用场景中发挥重要作用。同时，基于自身承载的数据内容和信息处理能力，LIM可以作为风景园林技术科学的研究工具。

面向工程建设领域的实践，更为聚焦地认识风景园林信息模型。LIM的定义是创建并利用数字化模型对风景园林工程项目的设计、建造和运营全过程进行管理和优化的过程、方法和技术。LIM是建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）针对风景园林对象，面向风景园林工程项目这一特定场景的应用。

笔者将研究对象进一步聚焦，特指风景园林规划设计实践中主要作用于规划设计方案至施工图设计环节的LIM技术。

2 研究背景

2.1 国家政策引领BIM技术作为行业信息化发展路径

风景园林信息模型是BIM技术在风景园林行业的应用。从2001年至今相关部门陆续出台系列政策大力推动建筑业信息化进程。近10年的国家政策明确了推动BIM实施的目标，加强了推动BIM实施的力度。目前虽无针对风景园林BIM的专门政策，但是相关政策指明了通过BIM实现行业信息化发展的路径，这应该作为风景园林行业跟进的方向。

2015年《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》发布之后，中国23个地区陆续出台BIM技术推广应用的文件，全面贯彻落实住建部发布的BIM技术指导政策。北京市、深圳市、天津市、浙江省还发布了BIM相关应用标准和导则，对于本地区相关企业应用BIM技术提供了指导规范和管理依据。

通过对相关政策的梳理可见，国家政策和地方政策都在大力推动以BIM技术应用为主要实施路径的建筑行业信息化发展。风景园林行业广义上属于勘察设计和工程建造行业，自身的信息化发展应该遵循国家和地方政策的引领，以风景园林信息模型为方向，加快相关技术的研究。

2.2 市场需求推动风景园林行业加快LIM技术研究

以2008北京奥运建设项目为契机，BIM应用在中国市场快速发展[2]。2010年以来，大型基础设施领域、勘察设计和工程建造部门对BIM技术应用的要求不断提高。2014年以来，公共建筑、保障性住房等领域BIM应用显著发展，在应用对象、实施主体、成果要求、资金补贴等方面形成了规范的制度。据不完全统计，目前已有超过20个地区分别发布地方政策指导建筑市场，推动BIM技术的市场应用。

近年来，出现了由房地产企业推动的LIM应用，逐步形成企业标准。铁路、水利、道桥等领域的大型国有建设集团发展总包式的业务，将风景园林领域的工作也涵盖在内，这类企业基于综合平台推动BIM应用，对LIM的需求也在增加。另外，随着雄安新区、通州副中心等对技术应用具有前瞻性要求的大型建设项目的开展，风景园林行业在此类项目中也开始面临应用LIM技术和提交LIM成果的市场需求。可以预见在市场推动下，设计企业必将面对应用LIM的市场需求。

2.3 技术发展趋势表明LIM是行业必需的技术

高速发展的信息技术正深刻影响着规划设计的工具与方法，风景园林实践面临工具革新。20世纪90年代，设计行业应用CAD等数字化工具替代手绘等方式，数字化工作方式持续近30年。如今大数据、人工智能、智能制造等前沿技术快速发展，规划设计技术呈现“数字化—信息化—智能化—智慧化”的发展趋势，在此趋势下风景园林行业的实践迎来从数字化走向信息化，并展望智能化和智慧化的时代。

LIM技术是数字化到智能化之间的桥梁，从应用数字化工具辅助制图到应用人工智能技术辅助设计决策，风景园林行业只有发展LIM技术才能步入当今的技术体系，与广泛的专业部门进行协作，也只有发展LIM技术才能面向未来探索和布局智能化技术条件下的行业发展。各实践主体在这一轮技术革新中越早行动，在未来的发展中越易获得有利地位。

2.4 LIM的发展需要面向实践的体系化应用研究

中国现有的LIM研究以“新系统”构建[3-5]、发展动态介绍和技术展望为主[6-9]。应用研究和理论研究较少，相关的应用研究多以单独软件功能的使用和结合工程项目的报告为主[10-11]。国际上发表的LIM研究成果多集中在植物数字化模型构建、GIS开发等软件功能的开发方面[12]。基于规划设计和工程项目的体系化应用研究甚少见诸报道。在此研究背景下，开展面向行业实践需求的LIM体系化应用研究具有很强的现实意义。

3 研究问题：LIM平台构建的技术方法

在目前的行业实践中，LIM的体系化应用远未充分展开。其原因包括：1）现有BIM软件功能不能满足风景园林规划设计实践的需要；2）BIM软件应用能力低下导致从事风景园林规划设计的效率较传统工作方法低；3）依托BIM工具形成的规划设计成果难以与现行的管理体系融合。

针对以上问题，笔者提出从行业实践的实际需求出发构建LIM平台，综合性地提升风景园林规划设计实践应用信息化设计工具的能力。本研究探索硬件、软件、网络、人员相结合的LIM技术应用体系构建方法，目标是形成有效应用于设计实践的企业LIM平台。

4 研究方法：基于设计研究方法的技术应用研究

研究坚持设计研究方法论，以规划设计项目为研究的介质，将技术应用研究置于设计思维框架内[13]。同时，重点考虑新技术工具与设计行为和设计过程的关系，即技术应用研究与企业业务流程、管理机制之间的关联与互动[14]。

研究团队在设计企业的技术体系内实际执行规划设计项目，技术应用研究则贯穿研究团队执行的每个具体项目。研究坚持将LIM技术应用于实际项目，从而形成技术应用经验积累；并及时对应用的过程进行理论总结和技术回顾，形成可以指导下一个项目的技术要点。

研究过程中的技术攻关重点解决从技术应用和项目实践中涌现的具体问题：1）LIM平台原型的搭建，包括硬件、软件部署和“互联网+”LIM平台的网络环境建设；2）关键软件的模板开发，主要指Autodesk Civil 3D和Revit的企业模板开发。

5 实验过程：清华产学研平台5年研究历程

5.1 理论研究阶段

2013年4月—2015年4月，研究团队依托清华大学建筑学院城市规划系博士后在站科研项目启动LIM理论研究，对国内外信息化技术的行业应用进行调查；对BIM技术发展动态进行跟踪；系统梳理风景园林信息模型的概念、发展历程、应用阻力，并探索可行的技术路径；重点研究了面向可持续发展目标的风景园林信息模型构建技术；同时以大遗址公园规划设计为例，探索了在规划设计项目中构建及应用LIM模型的技术方法[15]。研究为LIM平台应用奠定了基础。

5.2 平台原型规划与构建阶段

2015年5—12月，研究团队依托北京清华同衡规划设计研究院有限公司风景园林中心启动企业LIM平台原型规划与构建。在此期间重点针对软件供应、硬件供应、系统开发、软件模板开发等技术服务进行市场调查；对具有优秀BIM应用经验的企业进行走访调研，了解BIM企业化应用的发展动态，考察BIM系统融入企业人员管理、质量管理、经营管理等方面的经验。研究团队对清华同衡LIM平台的基本构架、技术路径、软硬件构成、实验团队的人员构成提出初步方案。

同时，研究团队启动企业信息化环境现状调研，就企业信息门户、图文档管理系统、三审流程、软件应用习惯、现有技术积累、企业对LIM的应用需求等问题与各业务部所、质量管理部门、经营管理部门等进行充分沟通，搭建系统原型，开展内部技术交流等。

5.3 分步实施阶段

2016年1月—2018年9月，研究团队依托企业内部科研课题“清华同衡LIM施工图平台研究”对LIM技术的体系化应用分步展开技术应用实验。实验分为3个技术攻关阶段：LIM软件模板开发、LIM工作流开发、LIM平台系统开发。

第1阶段的主要工作是选定核心软件，开发企业LIM模板。在比较多种标准体系之后，Autodesk Civil 3D被选为核心软件。新模板开发策略参照ISO 9000国际标准和现行国家标准，兼顾传统二维设计习惯和未来三维设计方法，对现行企业标准进行改良。企业模板在应用于项目实践之后，根据反馈进行更新，采取循环更新方式，使其更为贴近项目团队工作习惯。

第2阶段的主要工作是LIM工作流开发，核心任务包括2个方面：1）整合企业已有技术储备，规范项目技术应用方法，实现项目级别的团队协同；2）优化项目的设计流程，保障LIM技术在项目过程中充分应用，探索新技术对设计团队的赋能作用。

第3阶段的主要工作是LIM平台开发，核心任务是完成“互联网+”LIM平台，从而实现基于数据管理服务器的部所级别的团队协同；完善企业组织知识管理；基于信息化、平台化的技术方法优化企业质量管理流程；提升设计流程的标准化程度和项目效率，进而提升企业的经营管理效果。

设计团队联合清华大学建筑学院景观学系，引入马钢集团设计研究院有限责任公司BIM技术研究院开发的 “雾计算”技术，实现了基于Autodesk Vault的数据管理功能和多节点远程协同功能。根据平台构建情况进一步规范员工操作流程，编写LIM平台使用手册。

2018年10—12月，研究团队依托清华大学海外文教专家项目和清华大学建筑设计研究院有限公司第六分院的规划设计项目，展开基于Revit的LIM工程应用实验。该阶段的主要工作是开发Revit风景园林企业模板；完善LIM平台，扩展企业LIM平台应用的范围；拓展LIM工作流，从规划设计向施工建造发展，逐渐推动LIM技术在企业平台上发挥全周期作用。

6 研究成果：LIM技术应用体系

6.1 以LIM工作流为核心的软硬件部署

研究团队实现硬件、软件的协同部署，依托LIM服务器和Autodesk的多种AEC BIM软件开发了LIM工作流，针对风景园林规划设计的需要实现多种BIM软件功能的组合应用（图1）。工作流保证了多源数据在数字模型中的有效融合，允许信息以多种数据格式呈现在不同的软件应用中，并根据特定应用目的导出形式多样的数字交付成果。

6.2 关键LIM软件的企业模板开发

研究团队完成了Autodesk Civil 3D和Revit等LIM软件的企业模板开发，其中Civil 3D企业模板完成开发工作和版本更新。模板预设了与对象信息管理要求和设计实践习惯相适应的标准图层；对模型构成要素所在图层、显示方式、默认命名方式等内容进行了定义；对标注的形式、位置、字体、字号等内容进行了预设。根据项目组反馈，模板进行了4次版本更新（图2）。应用企业模板构建模型，设计师的软件操作动作平均减少75%，文件的标准性和一致性显著提高。研究团队还开展了Revit的企业模板开发，目前仍在不断实验和更新。

6.3 基于“雾计算”技术的“互联网+”LIM协同设计平台

基于多节点分布式“雾计算”技术，研究团队完成了LIM协同设计平台构建。设计人员通过局域网或互联网登录平台后，可利用虚拟桌面操作集中部署在LIM服务器上的软件，开展设计工作。通过远程多节点协同，可实现设计团队的异地协作（图3）。

协同设计平台以数据管理服务器为核心，其上部署Autodesk Vault文件管理和设计成果版本控制系统（图4）。该系统通过Vault文件存储功能储存项目数据，通过Vault数据库管理文件的特征数据和文件关系，从而提高数据安全性，实现设计文件的版本管理。设计团队依托数据管理服务器实现图文档管理、族库管理等组织知识管理功能；以及企业内部协同设计、外部协作、成果发布等信息化设计能力。

6.4 LIM平台应用与管理手册

研究团队面向LIM平台用户和管理人员编制LIM平台应用与管理手册。LIM平台应用手册规范了平台的登录、登出规定，各项操作流程，以及关键技术的标准化应用。手册内容包括：平台操作流程、项目操作流程、模型操作流程、关键技术操作方法等。管理手册规定了网络环境设置、用户管理规则、文档管理规则等内容。其中关于文档管理，在数据管理服务器上，设计团队基于质量管理思路，建立了项目管理文件的数据结构（表1）；基于设计周期管理的思路，建立了项目过程文件的数据结构（表2）。

1 LIM工作流LIM workflow

2 Civil 3D标准图层编码（局部）Standard layer code of Civil 3D template (partial content)

3 LIM雾平台虚拟桌面界面Virtual desktop interface of the fog LIM platform

4 LIM平台设计成果版本管理界面The interface of design outcome version management on LIM platform

表1 项目管理文件数据结构Tab.1 Data structure of project management file

表2 项目过程文件数据结构Tab.2 Data structure of project process file

表3 LIM技术应用验证性项目列表Tab.3 The list of LIM technological application verification project

6.5 验证LIM技术的规划设计项目

研究团队依托项目开展技术应用试验，积累了12项试验项目（表3），形成了丰富的LIM项目应用经验。

7 总结

LIM技术的应用研究只有与设计企业紧密结合才能取得对实践具有指导意义的技术成果。本研究基于设计企业的实践环境，深度结合项目实践过程开展技术应用实验，在研究方法上具有新意。研究成果直接作用于生产实践，具有很强的现实指导意义。

作为对行业实践具体问题的回应，研究团队提出并验证了企业LIM平台构建的技术方法，塑造了设计企业应用LIM技术的能力：完成硬件和软件部署、开发企业模板、构建LIM协同设计平台；通过项目实践积累了技术应用经验并获得行业认可，其中“福建平潭玉井公园”工程获得2017年中勘协第八届“创新杯”BIM大赛绿色设计BIM应用奖[16]。以上成果证明，研究团队提出的LIM平台构建技术方法可以作为行业实践大规模应用LIM技术的可行路径。

注释：

图3、4为软件操作界面；其余图表均由作者绘制。