基于CiteSpace知识图谱的城市轨道交通BIM技术研究进展可视化分析

刘义 杨清(.上海交通职业技术学院轨道交通学院，上海 00；.上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 0035)

0 引言

2013年8月，住房和城乡建设部工程质量安全监管司发布了《关于推进BIM技术在建筑领域内应用的指导意见(征求意见稿)》，明确了我国建筑领域BIM发展目标[1]。近年来，很多学者从投资规划、施工组织、设备运维、技术研究、工程应用等方面对BIM技术进行了综述分析，但缺乏从文献计量学角度的研究。

基于此，本研究采用CiteSpace V5.8.R3软件进行知识图谱分析，通过对城市轨道交通BIM技术研究成果进行总结和梳理，归纳出研究现状、研究热点和发展趋势，旨在为城市轨道交通BIM技术的深入研究提供理论参考。

1 研究方法

以CNKI为研究数据来源，以“主题=城市轨道交通+主题=BIM”为检索字段进行高级检索，时间跨度为2008年1月1日—2023年3月1日。剔除协会要闻、业界动态等无关文献后，得到学术期刊文献336篇。

CiteSpace软件是由陈超美教授团队研发的一款用于科学文献数据计量和分析、识别和显示科学发展新趋势和新动态的信息可视化软件，可用于分析某一学科或知识领域在一定时期内的研究进展和发展趋势[2-3]。将检索得到的336篇期刊文献以RefWorks格式导出，通过CiteSpace软件进行格式转换并剔除重复数据，将“Time Slicing”设置为2008年1月—2023年3月，时间切片为1年，分别选择Keyword、Author、Institution作为节点进行分析，探究城市轨道交通BIM技术研究热点与发展趋势。

2 基于发文量与文献来源的研究现状分析

2.1 发文量分析

发文量在一定程度可以反映城市轨道交通BIM技术研究现状和发展趋势。基于上述检索条件，整理得到2008—2022年城市轨道交通BIM技术研究文献发文量，如图1所示。可以看出，2008—2013年，发文量为2篇[4]，其中2009—2011年和2013年发文量均为0；2014年开始，城市轨道交通BIM技术期刊发文量逐步增加，2021年达到68篇。而以“BIM”为主题进行文献检索，可得到3万余篇学术期刊文献。由此可见，国内城市轨道交通BIM技术研究起步较晚，且发文量不多，研究的广度和深度不足。

图1 2008—2022年城市轨道交通BIM技术研究文献发文量

2.2 文献作者与研究机构分析

2.2.1 文献作者分析

城市轨道交通BIM技术研究文献发文量排名前10的作者见表1。其中，发文量最大的作者是张志伟、张波和王辉。城市轨道交通BIM技术研究作者合作关系网络图如图2所示。网络中共有225个节点、143条连线，说明学者之间已经建立了合作，但整体较为分散，尚未形成密切的合作关系。其中，较为突出的是张志伟团队。该团队基于北京地铁19号线工程，从城市轨道交通BIM总体管理体系、竣工交付、管理应用与实践、BIM-GIS技术多角度展开了研究与实践，为轨道交通领域BIM技术应用提供了参考[4-8]。

表1 城市轨道交通BIM技术研究文献发文量排名前10的作者

图2 城市轨道交通BIM技术研究作者合作关系网络图

2.2.2 研究机构分析

城市轨道交通BIM技术研究文献发文量排名前10的机构见表2。其中，上海市隧道工程轨道交通设计研究院发文量最大，为13篇。

城市轨道交通BIM技术研究发文机构合作关系网络图如图3所示。网络中共有246个节点、280条连线，形成了以北京市轨道交通建设管理有限公司、上海市隧道工程轨道交通设计研究院为中心节点的合作网络，但这两个节点之间却无连线，说明研究机构之间的合作具有一定的地域性。

图3 城市轨道交通BIM技术研究发文机构合作关系网络图

同时，已形成一些小规模的合作网络，如以中铁南方投资集团有限公司为中心的合作网络。

3 基于关键词共现和聚类的研究热点分析

3.1 关键词共现和聚类

根据关键词共现图谱和统计数据得到频次和中心度较高的关键词，通过合并和剔除，用更具有代表性的关键词“BIM+GIS”替代“无人机”，整理得到排名前10的关键词，见表3。

表3 城市轨道交通BIM技术研究排名前10的关键词

通过对关键词之间的相关性进行统计和分组，反映该领域研究热点与进展状况。城市轨道交通BIM技术研究关键词共现与聚类图谱如图4所示。通过计算可知，聚类模块值Q=0.826 5>0.3，说明聚类结构显著；聚类平均轮廓值S=0.980 5>0.5，说明聚类合理。

图4 城市轨道交通BIM技术研究关键词共现与聚类图谱

3.2 文献分类和研究热点

基于关键词共现和聚类分析结果梳理336篇期刊文献，将城市轨道交通BIM技术研究分为七大类，见表4。

表4 城市轨道交通BIM技术文献分类研究

(1)2008—2023年3月发表的城市轨道交通BIM技术研究文献中，全生命周期综述类研究、施工阶段研究、工程应用实践研究三个领域的文献数量均在50篇以上，是该领域研究热点。全生命周期综述类研究主要是从前期规划、设计阶段、协同施工、运维阶段、成本管理方面进行综合论述，并提出发展建议[9-10]。施工阶段的应用研究最多，涉及造价管理、施工进度、质量安全、风险识别等多个方面[11-14]。在工程应用实践方面，BIM技术在国内多个城市、多条城轨线路的建设和运营中得到应用，如上海轨道交通17号线[15]、上海轨道交通9号线东延伸工程[16]、北京地铁昌平线南延项目[17]、深圳轨道交通6号线支线项目[18]、武汉轨道交通12号线(江北段)工程[19]等。设计阶段的应用研究文献数量次之，共计33篇。

(2)从城市轨道交通全生命周期来看，BIM技术在运营阶段的应用研究仅有15篇，远远少于设计与施工阶段。通过分析可知，目前，城市轨道交通BIM技术在运营阶段的研究包括可视化智能运维系统[20]、运营安全管理(设备安全、安全教育培训、安全应急疏散模拟)[21]、运维阶段BIM模型建设[22]、智能运维管理平台开发等，说明BIM技术在运营阶段的研究有待进一步深入。

(3)从城市轨道交通各专业领域看，BIM技术研究应用于城市轨道交通机电工程、供电系统、通信信号、车辆等多个专业。机电实施阶段是城市轨道交通建设的重要阶段，具有设备众多、管线及接口复杂、参与方多且协调难度大等特点[23]，利用BIM技术可视化特点可将问题前置解决。因此，城市轨道交通机电工程领域相关研究最多，共计18篇[24-25]。值得关注的是，BIM技术以其三维可视化、高协调性、高模拟性、可优化性等独特优势为城市轨道交通供电、通信信号、车辆等专业的研究发展提供了支撑[26-30]。

(4)GIS技术一般用于处理海量地理空间信息数据，将其与BIM技术相结合，能够利用各自优势构建智能监测平台[31]。目前，国内针对BIM+GIS集成技术在城市轨道交通领域的研究日益增多，已成为行业研究热点。

4 基于关键词突现的研究趋势分析

通过对关键词突现进行分析可以在一定程度上揭示某个研究领域主题发展趋势[2]。采用CiteSpace软件，在Control Panel对话框中点击“Burstness”对突现词进行检测。为了更好地反映研究趋势，将Y(切片年限)值设置为0.5。通过计算，得到城市轨道交通BIM技术研究文献关键词突现(前15)，如图5所示。

图5 城市轨道交通BIM技术研究文献关键词突现(前15)(截图)

由图5可知，2008—2015年的突现词只有“信息管理”。该时间段的文献研究内容主要是基于BIM技术的轨道交通项目全生命周期信息管理研究和阐述，尚未涉及技术和应用研究。2016—2018年的突出词有“施工管理”“工程施工”“施工阶段”“施工安全”等，突出强度较大，说明该时间段主要针对工程建设施工阶段进行研究，如张军等[19]以武汉轨道交通12号线(江北段)工程为例，对BIM技术城市轨道交通项目施工成本管控进行研究。从2020年起，“设计”作为关键词逐渐突现，“正向设计”更是成为近两年突现强度最大的关键词，如李双双[32]以武汉地铁5号线杨园车站为例，进行了基于Revit三维模型结构施工图正向设计的应用探索；俞尚宇[33]基于深圳黄木岗综合交通枢纽项目案例，利用自主研发的协同设计平台，实现了正向设计在城轨工程中的应用。“三维设计”“三维算量”“正向设计”“三维模型”是近年来的突现关键词，代表了城市轨道交通BIM技术研究发展趋势[34]。

5 结语

本文以CNKI为数据基础，利用文献计量学理论和CiteSpace知识图谱软件，对2008年1月1日—2023年3月1日发表的336篇期刊文献进行了可视化分析，得出以下结论：

(1)城市轨道交通BIM技术研究起步较晚，从2014年开始发文量逐步增加，但总体发文量不多；城市轨道交通BIM技术研究已形成了一定规模的学者和研究机构合作网络，但整个研究领域尚未形成密切的合作关系，且研究机构之间的合作存在一定的地域性。

(2)基于关键词共现和聚类对336篇文献进行梳理，将研究内容归纳为七大类。可以看出，BIM技术在城市轨道交通全生命周期及各阶段的研究最多。值得注意的是：城市轨道交通BIM技术研究不应只停留在概念和技术研究阶段，目前，BIM技术已经在国内多条轨道交通线路建设和运营中得到了应用和实践；BIM技术研究不应局限于土建工程专业，目前，城市轨道交通机电、供配电、通信信号、车辆等多个领域均有BIM技术相关研究和应用，且机电设备安装方面研究较多；目前，国内针对BIM+GIS集成技术在城市轨道交通领域的研究日趋增多，已成为研究热点；BIM标准体系和管理模式等方面的综合管理研究发文量较多。

(3)基于关键词突现分析，对2016—2018年工程建设施工阶段进行研究，发现研究趋势逐步向“正向设计”和“三维模型”转变。