国内BIM轻量化技术研究现状及热点趋势——基于CiteSpace的可视化分析

谢炎连，黄 诚，刘倩昆，周 敏，肖承鹏

(吉安职业技术学院 BlM技术创新中心,江西 吉安 343006)

BIM技术因其具有协同性、可视化、模拟性、优化性、节约成本、共建共享等优势成为建筑信息化发展的重要路径[1]。理论上，BIM技术可以应用于建筑全生命周期，但实际应用却只集中在设计和展示方面[2]，其数据潜能还未被深入挖掘。究其原因：1)依赖专业BIM软件，且安装配置、操作复杂，须经系统学习才能掌握使用；2)BIM模型包含信息量大，文件体积大，软件运行环境需要高性能计算机，产生的软硬件成本较高；3)不同品牌的BIM软件数据交互难度大[3]。BIM轻量化技术作为现阶段可以有效解决上述问题的技术手段，受到学者们的广泛关注。BIM轻量化技术是指在确保建筑信息无损、模型精度、功能使用等前提下，采用模型实体片面化、信息云端化、逻辑简化等技术手段，实现模型在几何实体、承载信息、构建逻辑等方面的精简、转换、缩减的过程[4]。

CiteSpace是一款信息可视化软件，主要基于共引分析理论(co-ciation)和寻径网络算法(path Finder)等，对目标领域文献或集合进行计量，用以探究该学科领域研究演化路径和研究拐点，同时通过一系列可视化图谱来分析表达学科演化潜在动力机制和学科发展前沿趋势[5]。本文利用CiteSpace软件，通过关键词共现、发文机构分布等可视化功能，对国内BIM轻量化技术研究现状和发展趋势进行深入分析，并揭示当前BIM轻量化技术领域的热点和前沿，以期为后续研究提供一定提供依据和指明方向。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源

研究文献数据来源于中国知网学术总库，文献检索时间为2023年7月24日。采用“高级检索”功能，检索条件为“主题=BIM AND主题=轻量化”，不设置时间范围，来源类别选择“全部期刊”，得到465篇学术期刊文献，剔除无作者、征稿、新闻等无关篇目，最终得到455篇文献，以“RefWorks”格式导出文献数据。

1.2 研究方法

使用CiteSpace软件对检索得到的文献进行可视化分析。运行CiteSapce软件前，对数据进行格式转换和去重，将时区分割为2012年1月—2023年7月，时间切片设置为1 a。分别选择“关键词”、“作者”、“发文机构”3个节点类型进行图谱分析，得到国内BIM轻量化技术研究领域的共现、聚类及合作网络图谱，再对图谱进行研究分析，探究当前BIM轻量化技术研究的现状与趋势。

2 研究现状可视化分析

2.1 年度发文分析

图1为2012年—2023年BIM轻量化技术研究年度发文量分布情况。

图1 2012年—2023年BIM轻量化技术研究年度发文量分布

由图1可知：BIM轻量化技术相关研究首次出现于2012年，其研究历程大致可分为3个阶段。

(1)研究萌芽阶段(2012年—2014年)。该阶段研究尚处于萌芽状态，发文量仅有两篇，且2013年为0篇。这一阶段的研究主要得益于政府层面对BIM技术的推广，催生出BIM轻量化技术的研究分支。如：2011年，住房城乡建设部发布《2011—2015年建筑业信息化发展纲要》[6]，提出对建筑业向信息化转型发展的要求，第一次将BIM技术纳入信息化标准建设内容范围，为学者研究BIM技术与信息化标准指明新的路径；2013年，推出《关于推进建筑信息模型应用的指导意见》[7]，进一步推广BIM技术的应用。

(2)快速增长阶段(2015年—2021年)。该阶段研究越来越受到学者的关注。2015年—2021年间，发文量呈逐年快速上升趋势，尤其在2019年—2020年间，上升速度最快，年度发文增长45篇。这是因为国家持续加大对政策的推广力度，如：2016年，发布《2016—2020年建筑业信息化发展纲要》[8]，将BIM作为“十三五”建筑业重点推广的五大信息技术之首；2017年，国家和地方持续加大对BIM政策与标准的落地力度；同时，BIM技术研究和应用过程中遇到的问题需要寻求解决路径。

(3)积淀沉寂阶段(2022年—2023年)。相较2021年，该阶段年发文量有所减少，截至2023年7月24日，2023年发文量仅为40篇。该阶段研究文献呈下降趋势。这是因为随着BIM轻量化技术内涵日渐明晰以及在工程项目实践中不断应用，BIM轻量化技术应用等方面的研究已趋于饱和，且国家提出利用建筑信息模型(BIM)技术和城市信息模型(CIM)平台等，推动数字建筑、数字孪生城市建设，加快城乡建设数字化转型，对BIM轻量化技术研究提出了更高的要求[9]，BIM轻量化技术向纵深推进研发创新进入瓶颈期。

2.2 发文机构分析

对发文机构进行分析，得到发文量排名前十的机构(表1)，以及发文机构合作图谱(图2)。由表1可知：排名前十的高发文机构中8家为公司企业，两家为研究院所，说明BIM轻量化技术研究主力军集中在企业。由图2可知：研究机构图谱网络节点为205，连线为66，网络密度为0.003 2，说明机构间存在合作关系，但不够紧密。

表1 BIM轻量化技术高发文机构

图2 BIM轻量化技术研究机构图谱

2.3 发文作者分析

对研究作者进行分析，结果如图3所示。由图3可知：核心作者图谱网络节点为226，连线为124，网络密度为0.004 9，说明学者已具备一定规模，但排名靠前的高产作者基本为独作。在这些核心作者中，合作网络初步形成，但相对零散，稳定的核心作者群不多。

图3 BIM轻量化技术研究核心作者图谱

3 研究热点与趋势可视化分析

3.1 研究热点

3.1.1 关键词共现分析

BIM轻量化技术研究关键词共现图谱如图4所示。由图4可知：关键词共现图谱网络中共有232个节点，259条关联路径，网络密度为0.009 7。文献高频关键词及中心性进行整理统计，结果如表2所示。由表2可知：“轻量化”为第一高频词，频次为66次；其次为“可视化”、“运维管理”、“应用”、“管理平台”。

表2 BIM轻量化技术高频关键词统计

图4 BIM轻量化技术研究关键词共现图谱

3.1.2 关键词聚类分析

关键词聚类分析结果如图5所示。由图5可知：共有节点232个，连线259条，网络密度为0.009 7，指标为0.747 1，平均轮廓值为0.960 8，表明该聚类结果显著且具有高可信度。图谱排序前五的聚类，分别为“0#轻量化”、“1#工程管理”、“2#管理平台”、“3#运维管理”、“4#二维码”。

图5 BIM轻量化技术文献关键词聚类图谱

3.1.3 总结与讨论

通过对BIM轻量化技术研究关键词共现和聚类进行分析，发现如下热点：

(1)BIM技术可视化。可视化是BIM技术的主要特征之一，因具有改善项目沟通环境、提升观赏度及阅读性、以及增添建筑整体真实性和体验感等优势，被人们广泛接受。而随着现代信息技术的快速迭代发展和当代建筑物体量和复杂性不断增大，传统BIM技术难以顺畅实现可视化，这就需要BIM轻量化技术的应用，在处理图像、动画、渲染等过程中，能够降低对软硬件设施的要求，顺畅实现BIM可视化。

(2)运维管理阶段的应用。BIM运维管理是一项综合性强、专业水平高的活动[10]，其管理平台需容纳大量的BIM模型和信息数据。因此，提高管理平台的信息处理能力和服务器的保障能力就显得尤为重要，这就需要BIM轻量化平台的构建和BIM轻量化引擎的开发。

(3)与物联网技术等新技术的结合。物联网技术催生了万物互联的智慧建筑，BIM+物联网技术主要依赖智能手机、pad等移动设备[11]进行BIM端数据处理与前端反馈。而传统BIM技术会因海量数据而提高对移动设备的配置要求，BIM轻量化技术则能够有效提升移动设备端数据处理和反馈效率。同时，4#聚类为二维码技术，说明二维码技术在BIM轻量化技术发展中具有重要作用。

(4)与智慧工地的深度融合。智慧工地采用全新的工程现场一体化管理模式，充分利用互联网、物联网、大数据等新技术，从人、材、机、法、环等方面深度改变了施工现场的交互方式、工作方式和管理模式。BIM技术作为其中的重要一环[12]，为适应工地的深度变革，BIM轻量化技术发展势在必行。

(5)铁路建设等领域的应用。近年来，我国铁路建设尤其是高铁建设发展迅猛。在铁路工程设计、项目建设管理等阶段引入BIM技术，能够优化决策设计、强化施工组织、节约资源成本和缩短工期。

3.2 研究趋势

3.2.1 关键词聚类时间线图谱分析

对关键词进行时间图谱分析，得到关键词时间线图谱，如图6所示。由图6可知：在2012年—2023年间，形成12个聚类，其中“轻量化”、“可视化”、“运维管理”3类的时间跨度最长，研究热度持续时间最长，且首次出现都在2015年之后。值得关注的是，在2020年后，BIM技术开始运用到铁路、高速公路工程领域，且向数字化方向发展，诸如与数据融合、数字孪生、多元数据的融合发展。

图6 关键词聚类时间线图谱

3.2.2 关键词突现分析

为更好地甄别BIM轻量化技术研究在不同时段的前沿变化趋势，对关键词进行突现分析，得到关键词突现图谱，如表3所示。由表3可知：“广联达”突现强度最强，强度为2.84，始于2015年，说明BIM轻量化技术的技术主力军为广联达。“总经理”、“二维码”、“应用”、“协同平台”、“管理平台”、“云计算”、“高速公路”、“运维”、“智能建造”、“数据融合”突现强度均超过1，且所有突现词持续时间均较短。出现时间最晚的突现词为自2021年起的“数据融合”、“传感器”、“人工智能”。这3个关键词自2021年开始关注度暴增，成为当时BIM轻量化技术研究的热点，且延续至今。

表3 BIM轻量化技术文献突现关键词

4 结论与展望

4.1 结论

(1)从发文量来看，我国BIM轻量化技术领域研究经历了研究萌芽(2012年—2014年)、快速增长(2015年—2021年)和积淀沉寂(2022年—2023年)3个阶段。在2015年之后，关于BIM轻量化技术研究的发文量逐步上升，尤其在2019年后急剧上升，但在2022年后，发文量呈逐年下降趋势。从研究合作性来看，我国BIM轻量化技术领域的研究学者之间的学术交流和合作相对较少，显著的研究核心群体不多。从发文机构来看，研究机构之间没有形成一个稳定的交流机制，且研究机构大多为建筑类企业，高校较少。

(2)从研究热点来看，当前BIM轻量化技术研究热点主要有BIM技术可视化、BIM轻量化技术在运维管理阶段的应用、与物联网技术等新技术的结合、与智慧工地的深度融合、BIM轻量化技术在铁路建设等领域的应用。从研究趋势来看，BIM技术轻量化逐渐由建筑信息化向建筑数字化方向发展，“数据融合”、“传感器”、“人工智能”或是未来研究的新趋势。

4.2 展望

结合BIM优势特征开发轻量化技术,同时充分借助物联网技术、大数据技术等新技术进行研究与开发。重视BIM轻量化技术在运维管理阶段的运用,进而推广到建筑全生命周期中的应用。通过更具针对性研发,BIM轻量化技术惠及铁路,桥梁、道路等各个领域。未来,数字时代必将引领建筑行业新发展。利用传感器技术收集建筑物相关数据,采用数据融合等技术对海量数据进行处理,人工智能与建筑产业深度融合,BIM轻量化技术在这些新技术的协同应用下,势必将建筑产业向信息化、数字化转型发展推向新的高度。