BIM-CIM技术在建筑工程规划报建阶段的应用研究

乔志伟

（重庆旭发置业有限公司）

1 引言

2018年，住建部下发了《住房城乡建设部关于开展运用BIM系统进行工程建设项目报建并与“多规合一”管理平台衔接试点工作的函》（建规[2018]32号），目的是利用BIM系统进行工程建设项目电子化报建，提高项目报建审批数字化和信息化水平，并将改造成的BIM报建系统与多规合一平台衔接，逐步实现工程建设项目电子化审查审批。2019年住建部下发了《住房和城乡建设部办公厅关于开展城市信息模型（CIM）平台建设试点工作的函》，要求试点城市以工程建设项目三维电子报建为切入点，在多规合一平台基础上，建设具有规划审查、建筑设计方案审查、施工图审查、竣工验收备案等功能的CIM平台，精简和改革工程建设项目审批程序，减少审批时间，探索建设智慧城市基础平台新方法。规划作为城市建设过程最前端，规划报建阶段的BIM数据录入在推动整个城市数字化进程，构建城市信息模型CIM平台的进程中起着不可替代的作用，为推动建设领域信息化、数字化、智能化建设，并最终实现数字中国、智慧强国奠定坚实基础。

目前，与二维设计相对应，规划报建阶段的报批工作，根据不同城市要求，采用二维图纸与二维电子报批的审批方式。二维图纸审批流程模式，无论是对设计人员还是审批人员，都存在规则复杂、工作量大的难题。二维电子报批能够实现部分可量化审核指标自动化审查，在一定程度上提高了审批效率。而随着建设工程规模扩大，业务量增多，工程类型逐步丰富，审查内容逐渐增加，在国家提升营商环境，开展审批制度改革背景下，目前广泛使用的二维报建审批流程已无法满足市场需求。政府层面针对这个问题在积极寻求实现规划报批业务改革的新路径，试图找到一种优化业务、转型升级的新思路、新方法，解决新问题，实现规划报批业务的高效高质。而BIM技术在工程建设领域的发展革新为解决这些问题提供了思路。

2 二维规划报建审批现状

2.1 二维电子规划报建简介

二维电子规划报建是指以二维图纸、表格、文档资料为审批对象，对这些文件分别归类、处理并进行技术指标审查的一种行政审查方式。目前，建设工程二维电子报批业务运行模式如下：由设计人员按照图形规整要求完成CAD二维电子文件并提交CAD格式报审文件审核，业务审查人员借助计算机审核图形程序工具，对要素指标判断是否符合控制指标。其中无法由计算机审核的指标均采取人工审核的方式。

2.2 二维电子规划报建局限性

随着国家对建筑工程信息化、“放管服”改革和优化营商环境的日益重视，传统二维报建已难以满足优化建设工程规划审批流程，提高审批质量，为行政审批提速增效的要求。经过多年发展，建筑工程二维电子报批已经形成一套相对成熟的规划报批体系与运行模式，但仍存在审查指标无法实现全部自动化统计、自动化审查的难题[1]。其局限性主要体现在以下几点：

①建设/设计单位制作报建数据的工作量大，耗时多，人工成本较大；

②行政审批单位核对报建数据与规划控制指标的审批周期长，效率低；

③二维电子规划报建功能有限。由于二维报建是基于CAD二维电子文件，要达到自动化统计，所有规划报建信息需二次赋予，并且非几何信息缺乏，无法实现对此类信息的自动审查；

④无法实现数据沿用性。二维报建数据仅能服务于报建工作，无法形成动态管理数据库，因此花费大量时间成本所形成的报建数据价值单一，无法实现服务建筑工程项目全生命期管理的目的；

⑤无法实现与外部环境关系的审查。建筑工程规划审查不仅需要审查内部指标，还需进行项目主体与外部环境协调性审查。在审查过程中，需审查城市设计导则相关内容，如天际线，视廊，周边外立面现状分析等，还需要审查建筑间距、建筑控高等指标。上述内容指标都是利用二维数据进行审查无法实现的[2]。

3 BIM三维审查优势

3.1 基于BIM的规划报建简介

基于BIM的规划报建审查是以包含完整规划报建指标数据的建筑信息模型（BIM）为对象，依据制定的规划报建标准进行BIM模型规整，借助BIM轻量化软件进行信息提取转换，通过BIM规划报建审查平台实现指标比对并自动生成审查报告的一种新型规划报建审批模式。

3.2 基于BIM的规划报建审批优势

1）BIM规划报建资料信息化程度高

建筑信息以可视化模型为载体，以项目各类数据为基础，具有信息集成化程度高、信息可更新沿用等优势。在项目规划报建阶段完成BIM模型创建，随项目进程进行信息更新增补，实现规划报建审查以及BIM设计应用，无需额外增加工作，节约时间和成本。

2）BIM规划报建资料可即时提取调用相关数据信息

利用软件提取和调用BIM报建模型中包含的丰富数据信息，在BIM报建审批平台中对规范指标进行自动化提取比对分析，并一键生成审批报告，极大程度提高规划报建审批效率，缩短周期。

3）BIM规划报建模型可视化程度高

利用BIM可视化特性实现直观表达规划对象的细节特征，可完整地对建筑物总体形态、局部细节在三维环境下显示、浏览、分析与比对，以实现对各种规划指标的三维审查。

综上，利用BIM进行规划报建技术指标审查具有“即时审查，一键提取，自动比对，监管有据，高质高效”的优点[3]。

4 基于BIM-CIM的规划报建自动审查技术

4.1 技术实现总体框架

以BIM面向对象的信息表达方式为基础，实现对BIM规划报建模型的合规性自动审查。为了达到项目指标全面的自动审查，首先需要将《城乡规划法》、《城市设计导则》的规范条文及相关规则拆解结构化为语句，再写成程序化计算机语言，同时从BIM中提取对应的数据信息，然后由内置比对规则的系统或平台完成输入性数据库和规则性数据库的对比分析，在审查过程结束后生成统一格式的审查结果，模型则进入统一管理的模型库[4]。审查框架见图1。

图1 技术实现总体框架图

1）开发BIM规划报建规整轻量化插件

目前建设工程领域BIM设计软件众多，不同单位BIM技术解决方案不同，使用BIM平台不同，数据格式也会不同。因此，需要基于IFC国际标准数据格式定义一种通用的BIM规划报建格式数据，以实现规范读取、收录的目的。

另一方面，目前BIM软件生成的数据文件容量较大，如果不进行轻量化转化，直接收入原始模型数据，会造成存储硬件投入高成本，数据计算复杂，存储端压力大等问题，导致运行卡顿，耗费大量时间，极大降低了行政审批效率。因此，需要开发BIM轻量化数据转换插件，以实现多源数据格式的统一化、轻量化。转化后的BIM轻量化规划报建模型应具有轻量化比率高、数据可加密、特定运行端打开等特性，并且需要完整保留审查指标比对信息数据，同时剔除冗余信息[5]。

2）搭建BIM审查平台

搭建规划报建合规性审查平台包含两方面工作内容。①依据规划审批过程中适用的各类法规、条例、导则等，梳理转变成结构化计算机语言；②将上传载入的模型进行关键信息提取，将提取信息分门别类与准则部分形成比对，并形成对比分析报告。BIM规划报建审查平台能够实现建筑工程120多项、20多个种类的规划报建方案规划条件内容自动化比对，规划审查要素对比功能，自动比对完成后一键生成比对分析报告，审批效率能够得到极大提升[6]。

3）国产化BIM+GIS图形引擎

图形加载显示引擎系统可载入倾斜摄影数据、三维扫描数据、大地矢量栅格数据等三维数据，这些数据的组合即构成基础城市信息模型CIM数据。通过搭建国产化图形引擎，将GIS系统数据与BIM整合展示在规划报建平台内，实现将BIM模型与周围地物环境综合展示分析，实现天际线、可视性、日照分析、交通组织、区位布置等一系列规划报建阶段相关的指标审查。

4）建立模型存储数据库

CIM基础数据库的建立，需要BIM单体模型数据的不断积累，并整合其他多源异构数据，整体形成CIM城市信息模型数据。在项目规划报建时将模型进行收集、存储是行之有效的数据积累方式。将这些模型以什么方式存储，存储在什么位置即是需解决的问题。因此需建立一个大型模型存储数据库，该数据库应具备数据查找、数据叠加、数据过滤、数据分析的特性，以保证数据应用安全以及不断增加的数据存量[1]。

4.2 规划报建审查的整体流程

1）面向合规性审查的BIM模型构建

基于BIM的规划报建指标自动审查以BIM规划报建模型为设计信息载体，以模型空间数据为基础，以提取完整建筑规划技术指标为实现规划报建自动审查的前提。规划报建审批部门需要编制发布模型创建标准，用以规范、指导设计端基础模型的创建。标准中需要明确包括图元命名、类别、模型精度、需要包含的信息等与规划报建相关的内容。设计单位运用BIM设计软件，按照标准进行模型创建，形成提交审查BIM的源文件。

2）BIM格式规整及轻量化

规划管理部门发布针对不同BIM软件平台的报建插件供设计单位下载使用，该插件需要具备模型导出过程关键信息无损，导出后模型自动加密等特性。设计单位对模型进行格式规整和导出轻量化处理后，即可进行数据的预审端上传及检验。

3）轻量化模型上传及自检

经过规划报建规整及轻量化后BIM模型数据通过规划审批部门网络端收案界面进行上传。该上传端口可实现模型上传、发布到GIS系统、模型浏览、数据测量及自动指标审查。建设单位在该界面实现模型自检，如指标审查不满足审批要求，则需要对模型方案进行修改，修改完成后将模型发布至GIS系统内。该系统会自动识别模型内置基点坐标信息，实现模型的精确发布。完成发布并进行外部环境指标审查后，模型进入行政审批端数据库[1]。

4）行政审批端模型审查

建设单位在设计端网络收案界面上传经过自检的模型后，行政审批人员会在一体化办公平台行政审批端收到项目审批申请，通过进入BIM相关审查界面即可对模型进行指标审查。该审查界面具备模型浏览、模型漫游、距离、角度、面积量测等功能，通过自动指标审查并生成审查分析报告。该审查报告应简洁明确表达各项指标情况，对于不合格项，审批人员能够键入描述解释。

5）审批模型入库

在所有审批工作完成后，BIM模型会被组织、管理，存储进入模型数据库。数据库具备大规模、大容量存储等特性，可实现高效分层级权限调取，分布式共享使用等功能。数据库的建立将在构建城市信息模型CIM平台中作为基础数据发挥重要作用。审批流程见图2。

图2 基于BIM的规划报建审批流程图

4.3 基于BIM的规划报建审批实施面临的问题

基于BIM的规划报建指标审查处于试点城市应用阶段，虽然BIM技术发展迅速，但设计单位仍处在从二维CAD设计到三维BIM设计的技术升级阶段，可以预见的是这种升级并不会很快实现。设计单位受制于应用成本，技术积累及地方政策等因素，导致开展BIM设计的水平参差不齐。但从长期来看，基于BIM的规划报建审批一定会被广泛推行应用。

5 结语

基于BIM-CIM的规划报建技术指标自动审查是一项能够为审批制度改革提速的技术。在分析了二维报建审批存在明显局限性的前提下，面向规划审批行政人员，结合实际操作过程中存在的问题，建立了一套包含插件、平台、执行标准、操作指引和报批流程的系统。文章提出的研究思路对规划报建技术审查工作有重要的理论意义和应用价值，符合当前建设行业信息化技术应用的总体研究方向，对促进工程建设行业的产业链升级有积极作用。在推进城市信息模型应用的大背景下，BIM-CIM技术规划报建阶段的应用会对CIM平台建设起到至关重要的作用，也将促进建设行业信息化及产业技术变革。