如何從零開始搭建BIM完整設計體系？

近年來，BIM技術備受大眾青睞，運用BIM技術可以支援并改善許多建筑設計和施工過程業務實務流程，解決施工過程中更高復雜度的問題，對業主、設計單位、施工方都有不可替代的好處。小編為大家帶來“來自基層工作者的BIM之路：如何從零開始搭建完整設計體系”。

“BIM項目讓我對整個行業有了更深的理解。接下來，我們會有意識地往更深的地方探索，并嘗試將大數據、區塊鏈等先進科學都融合到航道中。”日前，在接受記者采訪時，榮獲2020年“長航局科技創新中青年領軍人才”榮譽稱號的郭濤透露道。

郭濤是長江航道規劃設計研究院BIM技術研發及應用團隊(簡稱“BIM團隊”)的負責人。在長江航道BIM技術研發及推廣實施過程中，在沒有任何成功經驗和現有成果可借鑒的情況下，他帶領團隊，經歷平臺選型、方案設計、需求分析、功能開發、開展試點工作等階段，突破航道工程設計、建設、管理、維護等各階段應用中存在的BIM技術難點，成功為航道整治工程插上科技“雙翼”。

從無到有

鍛造完整設計體系

回首不忘來時路，一路風雨一路歌。

航道整治工程的一大特點是與地形緊密結合，或者隨地形起伏，這一特點和建筑、水利等其他行業有很大區別，決定了團隊不能照搬照抄其他行業的BIM設計方法，必須靠自己研究確定適合航道工程的設計流程和方法。

“對于BIM，雖然我們團隊一開始都是零基礎。”郭濤回憶道，“但我們從‘什么是BIM’的基本概念學起，逐步掌握了多款BIM相關軟件。”

摸著石頭過河，中間的過程自然不會是一帆風順。

郭濤告訴記者，開發參數化部件時，經常遇到做到某一步，忽然出現一片感嘆號的情況。這時，就要像編程一樣細心排查錯誤，反復多次調試、測試。

“在GIS平臺進行不同測量比尺不同坐標系的高程數據融合時，我們一開始沒有掌握GIS數據格式、坐標系相關知識。團隊就通過第三方軟件GlobalMapper提取等高線、坐標轉換進行中轉處理。”郭濤舉例，“這樣雖然暫時將數據融合起來，但步驟很多，費時費力。后來通過網上搜索學習相關知識，翻閱幫助文檔，找到了效率比較高的方法，操作步驟大幅減少，測量數據疊加融合的效果也不錯。”

縱斷面提取、Dynamo交叉設計、模型文件導出、物體運動動畫等問題和痛點，每天擺在郭濤與團隊面前的，都是一串待解決問題的列表。

然而，郭濤始終堅信，遇到困難不退縮，方法總比困難多。在他的帶領下，團隊也對解決技術問題有保持著興趣和熱情。

在施工組織設計時，為了理解實際的工程施工進度，團隊去整治中心找來了燕子窩工程的施工日志，對著幾千個施工網格和一天天的日志記錄，把整治建筑物模型按照施工網格拆分成密密麻麻的數千個單體模型，然后按日期一一排列，用動畫的形式還原了整個施工過程。“所以后來再做施工模擬動畫的時候，心里面就有底了。”郭濤笑著說。

從主要到次要，從易到難，BIM團隊把遇到的問題和痛點都在實踐過程中一一解決了。在郭濤的帶領下，BIM團隊通過不斷地摸索嘗試，建立了護灘、護岸、筑壩等整治建筑物參數化部件庫，建立了材質庫，制定了材質標準、文件命名標準、交付標準等，開發了航道整治工程BIM設計工具箱，最后形成了完整的航道整治工程BIM設計體系。

從有到優

與時俱進提升技術

數月前，記者來到長江航道整治工程首個生態固灘專項工程——鳊魚灘生態固灘工程，發現灘上草長鶯飛、風景如畫。不久前，長江中游新洲至九江河段航道整治二期工程(以下簡稱“新九二期”)順利通過交工驗收。該工程的順利完工也是BIM團隊技術支持的生動實踐。

“和其他研究院比較，我們最初跟著他們跑，現在已經追趕上他們。從近期情況看，我們在復雜結構精細化建模和效果展示等方面還要超過他們。這些成果應用在新九二期、蕪裕段、武安段等整治工程項目設計階段，取得了較好的效果，也得到了上級領導的認可。”郭濤自豪地表示。

他告訴記者，信息化是一項需要投入大量資金的工作，如何在單位實際發展需求與信息技術間架起一座橋梁，需要深度思考，而不是唯技術論。

為了讓BIM技術的價值更加充分地體現在工程中應用中，滿足日新月異的需求，保持技術的與時俱進，團隊開始嘗試將BIM技術向工程建成以后的運營維護階段延伸。“我們大量調研，保持對行業應用、本行業科研技術更新的敏感度，反復思考在工程應用中BIM技術的落地。”郭濤說。

團隊從2017年開始謀劃和探索技術可行性，開發基于“BIM+GIS”的維護分析平臺和基于“BIM+Unity3D”的三維展示平臺。目前，兩個平臺已初步搭建完成，項目“內河航道整治工程BIM關鍵技術研發及應用”也榮獲中國航海學會科學技術獎二等獎。

維護分析平臺的重點就在于搭建BIM數據庫。如今，在郭濤的帶領下，BIM團隊已初步搭建空間數據庫，也完成了太平口、戴家洲等4個河段數據的入庫。“未來兩年將逐步實現長江干線400多處整治建筑物BIM數據的生產和入庫。”郭濤透露。

從優到精

突破核心技術難題

如果說，從無到有是堅持，從有到優是追趕，那么從優到精便是超越。

隨著長江航道市場由相對封閉轉向對外開放，在BIM應用方面，越來越多競爭者都要進入長江航道市場。這也對BIM團隊提出了更高的要求。

在郭濤的帶領下，BIM團隊以典型水道航道整治工程維護管理階段示范應用為突破，已經驗證了航道整治工程維護管理階段BIM+GIS技術應用的可行性，實現航道整治建筑物的觀測分析、損毀分析、演變趨勢分析等，推動航道工程全壽命周期信息化管理的技術變革，并實現了長江航道新開工整治工程BIM技術應用率100%。

但郭濤并不滿足于此，“針對長江航道要素眾多、變化頻繁等特點，突破制約航道要素智慧預判的核心技術難題，探索三維場景下預測信息的智能化應用，是實現長江航道養護管理和信息服務智慧化，全面建成交通強國的必要支撐。”

“大數據、區塊鏈等技術讓我看到了新的方向。”郭濤告訴記者，他將結合航道水沙數學模型，探索機器學習在航道條件預測預報、航道整治建筑物損毀預測分析、疏浚量預測分析等方面的應用研究，使兩者互為參照、依托，不斷優化完善預測分析模型，實現預測手段新突破、預測精度新提升，為智能航運監管和服務提供形勢預測、決策輔助，提升航運社會公共服務的智能化水平。

“習近平總書記勉勵我們科技工作者，弘揚優良傳統，堅定創新自信，著力攻克關鍵核心技術，促進產學研深度融合，勇于攀登科技高峰，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。”郭濤的聲音沉穩而堅定，“未來，我將結合研究院在航道數學模型、航道演變跟蹤分析等方面的傳統優勢，以自主研發的BIM技術應用能力為依托，以智慧交通、大數據、人工智能等前沿信息化應用為方向，研究航道要素信息的智慧預判與智能化應用，為實現交通強國戰略提供堅強支撐。”