BIM 在景观及规划领域中的应用

伍哲陶/南宁市规亿工程设计有限公司

BIM 在景观及规划领域中的应用

伍哲陶/南宁市规亿工程设计有限公司

本文针对BIM在景观规划领域中的应用进行了详细的介绍。

BIM；景观规划；应用

设计领域我们每天都需要解决各种复杂、相互交织的问题，这需要各个工种日益紧密的相互配合，新模式BIM也因此应运而生，并且逐渐在建筑设计行业普及起来。

什么是BIM

Building Information Modeling (BIM) 通俗来讲就是建筑信息模型， 即在计算机里完全模拟实际情况建立一套三维模型，它背后包含一套完整的数据库，描述整个工程的所有信息，工程设计、出图、施工、管理和维护等等都围绕该模型进行，从而实现对整个项目的直观把控。它有以下特点：

●绝不仅仅是一种新软件，或者软件层面上的东西，而是一种需要相应软件支持的新的工作流程或模式

●所有工种的工作以三维模型建模为基础

●所有相关信息的格式是一致的，以便于数据间的交换和联系

●三维物体本身是包含丰富信息的，因而是“智能”的

●BIM信息管理和维护将贯穿运用于整个项目的生命周期中（包含策划、设计、建造和使用）

BIM模式里各个工种通过三维模型设计及交换信息，以建筑为例，建筑师不再通过CAD画传统意义上的二维图纸，并另外建模做效果图，而是一开始便在BIM系统里建立三维BIM模型，二维图纸、效果图便能够同时在系统里相应生成。BIM模型与传统3D模型的区别在于其模型背后附带的相关数据信息，比如模型里的一堵墙，不仅仅是一堵简单的3D墙，它还包含厚度、高度、结构及面层材料、耐火极限、单位价格等相关信息，这些信息是BIM最重要的组成部分，系统将这些信息整合成一致的、便于管理的体系为各个技术领域的分享和交换提供条件。

BIM模式的核心在于数据的实时分享性，以设计阶段为例，所有团队的工种成员都将在同一个实时更新的模型文件中工作，因此大家的信息任何时候都是最当前的。比如您模型里每一个窗子都包含了其具体生产商的信息，诸如价格、能耗、光通率等等，如果替换成另外一种窗子，设计团队立马就能知道相应价格、能耗、安装时间等方面的变化。

BIM模式的出发点是提高效率，减少项目设计、施工、管理及维护的成本。这一理念其实并不是什么全新的概念，国外同行们其实已经提出十多年了，近两三年由于软件技术和行业标准的成熟，行业间合作思路的转换，以及来自业主方的要求共同促成各方对其关注度与兴趣的增加，涉及并从中受益的相关行业也日益增多，包括城市规划、市政工程、景观、建筑、施工、城市设计、房地产、税务、交通、公安和环境等等 。建筑设计引入和运用该模式较早，景观等其他行业正在逐渐涉及，并在逐步探索如何使之与本领域的结合实现最优化。

BIM目前在各国应用概况

BIM目前在世界各国相关领域的发展和使用情况各不相同。总体来说BIM的使用已经基本覆欧美各个国家，相比之下，中东及亚洲各国在使用上相对滞后。

美国早在2003年，公共事务总署（GSA）就颁布了国家3D-4D-BIM计划，制定了一系列相应模板和规范，并为推广该体系的应用提供技术支持。自2006-2007年起，政府工程已经陆续要求使用BIM体系以实现提高效率降低成本的目标，此后BIM逐渐在非政府项目中得到普及。除了一些工程公司还在使用原来的系统外，大型的建筑设计或综合性的事务所已经广泛采用BIM。

BIM 模型，红色为结构模型，灰色为建筑，两者关系一目了然

挪威、瑞典、丹麦和芬兰等斯堪迪纳维亚半岛国家也是较早使用该体系的国家，这些国家这些年来也一直在致力研究和推广这一体系在各个领域的相互操作性及实现一定范围内的标准化。

英国是目前明确要求某些相关行业必须使用BIM的国家。2011年5月，英国内阁政府工程战略明确提出2016年起，所有工程项目必须使用3D BIM。政府已经致力于制定各项标准及规范，以保证工程各个环节的相关领域届时能完全通过该系统实现合作。

亚洲方面起步较早的是新加坡。新加坡是较早意识到基于三维模型进行设计潜在优越性的国家之一，类似实践的时间甚至要略早于“BIM”这个概念的正式提出。为鼓励BIM的推广，新加坡2010年拨出6百万美元财政预算，用于BIM系统的培训、咨询、软件和硬件的推广。新加坡建筑管理学院（BCA）同时也与新加坡公共事务处携手，逐步要求新的公共建筑使用BIM系统。

相比欧美和亚洲前沿国家，我国非常滞后，只是近一两年一些大的建筑及综合设计单位才开始逐步培训和使用BIM，设计领域大多数单位还在使用传统的2D软件，施工及管理部门更是基本未涉及，BIM的信息还亟待推广，其潜能还有待结合我国实际情况进一步开发。

BIM在景观及规划领域的应用

BIM 这些年在国外和我国建筑设计领域已逐渐得到推广，但其实除建筑以外，大量的场地设计、景观及规划项目也能从中极大受益。

1. 景观及场地施工图

在传统的工作模式中，景观建筑师先完成概念及方案设计，再基于方案绘制施工图，同时完成设计说明，最后交给施工团队进行施工，在这个模式中前后阶段是一个相对分离的线性过程。BIM工作模式的引入，将使设计和施工图绘制联系更加紧密，乃至同步进行，与传统的CAD相比，极大地缩小了整个设计进程，尤其施工图设计进程。关键点是必须在BIM程序中通过其各种已定义的BIM组件来给景观建模，比如人行道、挡土墙、地形等一定要使用程序中已经定义的人行道、挡土墙、和地形组件，不能用诸如楼板代替人行道，普通墙代替挡土墙，楼板叠加代替地形进行建模。当严格按照规范完成模型后，生成施工图平立剖和大样，各种分析图表就变得非常的轻而易举。

通过BIM景观建筑师还可以通过3D模型更直观地进行方案比较。许多BIM应用程序都能提供多种二维与三维的表达及切换模式，到了施工图阶段，三维模型在程序里便能够很方便地生成各种打样图。比如，要画挡土墙的详图，建筑师只需要在模型上需要剖到的部位加入一剖切线，详图视窗就会自动生成，该处的详图也就画好了，把该视窗拽入图纸空间里打印，详图就可以出图了。模型、详图视窗及图纸空间也是相互联系的，如果将详图放进其他的图纸空间，剖切线标注会自动发生相应的改变，模型改动了，详图视窗里的详图也会随之发生改变，不需要再专门去修改详图，极大地缩短了施工图阶段的时间。另外BIM模型还可以协助接下来施工过程中的支模、脚手架、及辅助设备的搭建，使之更准确和有效。

2.场地设计

场地设计紧邻建筑的周边，作为建筑设计的附属领域，如果建筑采用BIM系统，那么比较高效的模式是其周边的场地设计也在同一系统中完成。当然也有不少案例运用其他的软件，诸如CAD或者别的3D建模软件，然后通过IFC或者其他格式交换文件导入BIM实现合作。

BIM用于场地设计，因为是3D模型，非常利于和甲方及团队各成员之间进行交流。模型可以很容易地在几分钟之内迅速地生成各种透视、立面及剖面，很直观地协助表达设计意图。这些3D模型同时也是“智能”的，背后还包含了大量的实际数据（如材料、单价等等），可以迅速计算出其他相关数据（如成本），并且和其他领域数据（如建筑、结构、市政工程等）进行相互交换和分析，这些都是传统的单纯视觉表达所无法比拟的。

目前而言，对于场地元素还没有建立一套适用于BIM的标准，因此建筑和其周边场地之间的交互分析这一领域十分薄弱，这是十分不利的，因为周边环境特征在决定建筑的舒适度、能耗和安全性上非常的重要。举个简单的例子，如果有相应的BIM标准，设计师就能通过分析紧邻建筑的城市广场上的树及植被，了解它们如何影响风及阳光进而对建筑的作用和影响。

以目前的技术情况，如果周边场地主要以硬质铺装的几何形状为主（如广场），那么BIM会是一个很好的工具。但如果场地中包含很多自由、有机的元素，如树、流水等等，那就需要借助其他的软件建模，然后再倒入REVIT之类的BIM软件里。希望BIM软件能够进一步完善，更自由地处理各种有机的形，这将极大地扩展它的创造性和应用。

3.与建筑相关的场地元素

随着BIM在建筑领域的广泛使用，对各个其他领域合作者而言，与合作建筑师在同一平台上进行合作将带来巨大的优势，尤其各种以建筑为主导的合作项目。对于这类项目，场地设计方面，即便目前尚无成熟的场地BIM标准，在BIM系统中建立场地模型继而生成相应的各类图纸也是很有效益的。景观建筑师可以基于BIM平台，给各场地结构元素进行建模，如花架，露台，院子，步道，屋顶花园等等。尽管目前尚缺乏专门适用于花园建模的BIM标准主件，但模型中可以清晰地反映结构梁柱、各种管线及花园下的空间情况，从而尽早避免了未来施工中的各项冲突。比如屋顶花园中的树，其尺寸及位置需要配合结构水电在设计的早期细致地进行考虑，以防止根球对屋顶结构造成影响甚至破坏。

ASLA 总部屋顶花园设计，各个结构层次在BIM里清晰显示。

4.节能分析和计算

基于BIM模型，能够很轻易地在项目概念阶段就进行节能分析和计算。BIM 极大地提高了节能计算和其他与能耗相关的分析（如LEED）的精确度与效率，这些计算除建筑之外，场地、景观方面占比较大的比重。

以项目申请LEED认证为例，LEED评分系统要求提交相应的图纸作为申请的依据，这些图纸在BIM系统中可以很轻易地生成，极大减少了项目在LEED认证申请过程中的时间和人力花销。此外，BIM系统还能够为LEED申请提供其他强有力的相关数据支持。LEED评分计算还可以被植入BIM系统中，在整个项目进行过程中甚至后期使用维护中随时进行更新。如果此过程中某一个区域做了调整，比如更换了材质，BIM软件会随时更新申请材料中的LEED计算。USGBC 2013年做了一项统计，美国该年度申请LEED的项目中， 有44998 个项目使用了BIM， BIM这方面的优越性在美国已经完全获得了认可。

降低能耗在这些年一直是建筑及相关领域关注的重心。基于BIM的能耗模拟分析能在早期设计过程中生成非常精确的能耗计算。这目前国外在建筑领域已经广泛使用，比如用Energyplus 和EnergyStar 插件通过BIM数据模拟建筑各种使用情况下的能耗情况。遗憾的是目前多数软件或插件均未考虑分析建筑以外特

别是场地、规划、及景观领域 的各项因素，诸如植被、地形、朝向、微气候条件等等，这一部分缺失的工作还有待景观师、规划师与软件工程师共同协作来补充完善。

BIM-Revit节能分析案例

5.城市设计

城市设计乃跨学科领域，涉及建筑、建筑群之间的空间，以及景观等各个方面，其核心是创造经济合理、尊重环境、美且促进社会生活的城市结构及空间。随着城市结构中越来越多的建筑项目使用BIM系统， 在BIM系统中建立这些建筑周边的空间模型的重要性也日益显现，因为它们联系如此的紧密，BIM因此也为整体分析城市空间提供了强有力的平台及工具。

6.城市规划

目前除了专门涉及与建筑形态密切相关的一些详规领域，BIM尚未大量运用于城市规划， 然而BIM系统所提供的建筑相关信息对规划师们的决策还是起到一定指导作用的。规划师们目前常用的大工具是GIS，通过GIS，规划师能掌握诸如某个区域人口发展趋势、交通模式、经济发展形态、住房需要这类复杂的信息，将GIS与BIM相结合，未来将为规划计算提供更为强大的工具。GIS主要提供地理空间信息及与其相联系的统计数据，在土地规划过程中，这些数据对于合理的土地利用将起到决定性的作用，因此长期以来很多土地使用规划都在GIS软件中完成。BIM 系统内的数据目前主要是围绕建筑本身的，这些数据能够帮助规划师理解某个区域现存空间状况及未来发展情况，将BIM数据导入GIS从而实现两者相结合将是大势所趋。在GIS技术投入使用之前，传统的规划基本上是基于对现有状况做出“反映”的模式，GIS 极大地推进了规划设计的“前瞻”性，将BIM建筑数据与GIS相结合，将协助规划师做出更合理的“前瞻”性的判断。

7. 区域、园区及校园规划

相对于大尺度的城市规划，区域、园区及校园规划目前也许是更适用BIM、GIS、或两者相结合的领域。这类规划项目通常包含一组或多组建筑群以及相应的较大的场地空间，强调各个室内外空间之间的相互联系。BIM系统中“空间确认性”这一概念将在这方面得到发挥。在BIM模型中，3D空间的定义来自于各个元素之间的相互联系。比如相互联系的墙、门、窗各元素定义了“房间”，这样房间净面积、可使用面积、可租赁面积等在系统里就可以自动计算出来。空间又为“功能”所定义和分类，进而做进一步的分析。BIM作为区域、园区及校园规划工具乃在这一概念由“室内”至“室外”的顺延。将某一区域的建筑群及其外部空间在BIM系统中建模，通过模型进行分析比较，最后调整和完成规划设计，这一过程这些年已在欧美各国校园及办公园区规划中不断被采用。

沙特皇家医学院校园规划-BIM模型

比如美国的很多军事基地规划，五年一更新的总体规划强调经济性和效率，BIM的运用能协助规划设计师实现这些目标。为了节约经费，美国军事基地多数建筑以改扩建为主，由于所有建筑及其场地的模型在系统中都是即时的，并且通过系统也能够很轻易地实现与CAD和GIS之间的数据交换，这给规划变更、单体建筑的改扩建、园区的长期维护都将带来极大的便利，节省了大量耗费在资料管理、勘测和制图上的时间、人力和财力。

8. 景观、生态、自然资源的管理和维护

在未来，BIM在高维护成本的景观资源（如植物园、历史景观、公墓园等等）及自然生态资源的管理和维护上还将发挥巨大的潜能。这类项目往往要求收集、归纳及管理大量的空间数据，当前这部分工作主要是借助GIS及一些用户自开发的软件工具来承担。比如阿诺德植物园，这一265英亩的植物园区为波士顿城所有，长期租赁给哈佛大学，由后者进行管理和维护。该园是美国最古老的植物园，拥有作为教育研究用的一万四千种源自世界各地的树种、五千以上种热带植物，以及四百八十万种热带雨林植物收藏。阿诺德植物园目前采用GE-BASE数据系统对园区植物数据进行管理，该系统的数据结构与BIM数据结构非常相似，因此适当改造GE-BASE以兼容当前的BIM标准模型将是十分可行的。

进一步拓展BIM模型使之兼容生态、自然资源的建模与数据管理是十分有发展前景的领域。当前的技术途径是利用GIS及相应的生态环境管理软件进行这方面的分析，BIM数据可以导入到GIS中，或者生态软件中的分析数据导入BIM，继而实现两者的连接。实现两者对接的最大获益是使人们对人工环境和自然系统之间的相互关系有更全面、直观的了解。比如一个都市群落的新设计方案能够迅速与整个区域的水资源状况相联系，该方案对该地区未来水资源规划和利用的影响便变得一目了然。由于当前的BIM标准及软件并不包含这一板块，因此现有平台亟需改进、扩充以兼容这部分的数据。

3D 模型显示多伦多一公园的二氧化碳水平

BIM 项目实例

1.温州灵霓半岛总体规划

温州灵霓半岛总体规划-用地规划图（Revit输出）

温州霓半岛处于温州东部瓯江入海口地区，总面积130平方公里，美国HOK的总体规划方案为城市该地区未来可持续地延伸进入周边的自然系统提供了良性的框架，方案的目标是综合考虑发展的需要、环境的可持续性和经济的适用性。

在方案中，HOK团队草图至最后的规划成果全程使用了BIM Revit软件，只是最后效果图渲染将Revit 模型导入Rhino进行渲染图制作。总体规划方案在BIM系统里将自然资源与人工环境完美地编织，整合高密度的城市结构与多样可持续的景观之间的相互关系， 并充分包容了对瓯江江岸三角区的季节、气候的适应性，成为可持续发展区域规划的一个优良范例。

总体规划效果图（Revit+Rhino）

2.美国加州San Ysidro 关口区

美国加州San Ysidro关口为美国通往墨西哥的口岸，每天都有超过十万人从这里出入美国与墨西哥，关口区规划设计不仅涉及整个场地的功能运作，作为政府项目，节能也是重点之一。这是一个美国与墨西哥政府之间的合作项目，由位于西雅图的Miller Hull 事务所主持设计。整个基地核心是可容纳34个车道的过境车辆等候区及两排通关岗亭，另外还包括一个总面积二十万平方英尺的行政综合建筑群，十一万平方英尺的半室内车辆检查区，北面与南面连接墨西哥出入境检查的区域，以及美国国土安全局的办公楼。

BIM模型的运用使建筑师与其他团队实现的完美的合作，整个设计团队把Revit作为主要的平台，同时辅以Grasshopper, Ecotect, Vasari, 和 Sefarira等其他软件作为补充。BIM 与Grasshopper, Ecotect 实现快速的场地日光分析工作。在最初的场地概念阶段，设计团队在BIM系统里建模分析确定场地功能关系，从确定的概念到初步设计阶段，BIM模型不断得到深化和发展，并即时与业主交换信息，以供业主进行空间有效性分析和计算。鉴于项目内容比较多，为避免模型文件很大，团队把每一个功能组团做成一个独立的模型文件，然后通过统一的坐标系统连接到同一个场地共享文件上，最终实现高效、流畅的合作。

该项目总投资6.25亿美元，分三期，每一期均按要求达到绿色建筑LEED白金标准，整个场地实现零能耗。

San Ysidro关口概念阶段模型

3.美国亚利桑那Camelview 居住区

Camelview 位于美国亚利桑那州的的司考特戴尔市中心，为一个容纳700套公寓的高尚社区，由9栋7层，两栋6层的公寓建筑组成，每座建筑都包含层层宽阔的景观露台。景观露台的引入使占地13英亩的居住区实现23英亩的绿化面积，其中的17英亩绿化直接通过观景露台和屋顶平台实现。该居住区的建筑师是David Hovey 和他的Optima事务所。

Camelview 居住区 （美国亚利桑那）

在项目中，Optima团队在建筑、景观、能耗计算、成本核算、施工管理等各个方面全部使用BIM，并且与斯坦福大学及亚利桑那州立大学通力合作，对植物在不同光及土壤条件下的状态进行测试，最终找出景观露台植物的最佳配置组合。生态美学与当地自然环境的完美融合实现整个居住区能耗节省20％，1/3的建筑材料为可再生材料，1/3为当地材料，该社区规划设计达到LEED银质标准，并获得2012年AIA住宅类建筑年奖。

Optima团队在该项目中通过BIM平台实现可持续居住区的设计和实施把控过程。BIM系统的交互及渐次决策任务板块在该项目中与Optima的管理程序相对接，系统随机生成的各种图表使方案比较变得非常的直观，通过BIMSCORE评估规划、技术、效果并实现最后的决策。

Camelview 居住区 （美国亚利桑那）

BIMSCORE 任务板块能非常直观地协助设计决策

结论与前景

目前BIM在景观和规划领域的使用情况大致有以下三个层次：完全不用BIM

1.小规模使用，即还是以传统软件为主导，但必要的时候通过导入或导出文件到BIM平台，利用BIM的资源进行相关工作。

2.完全使用BIM，即所有工作在Revit, Archcad, Vectorworks 等BIM软件里完成，景观和规划师与各个其他领域在BIM平台上实现完全地协作。

在今后这几年中，BIM在建筑设计和工程施工领域的影响将会持续扩大，因为事实不断证明BIM作为一种有效的工具极大地减小了项目成本，提高了工程质量，缩短了工期，对于设计领域而言，它带来了概念、初步设计和施工图设计同步的全新理念。在此背景下，景观和规划师面临的挑战是自己的领域将如何“融入”。

软件配套上，目前非常适用于景观和规划的BIM软件还不是十分成熟，但这种状况正在逐渐发生改变。比如Revit正在增加越来越多类似 LANDCADD及 Sitework适用于景观和规划设计的新工具，与此同时，各种景观师和规划常用的软件，比如GIS，Sketchup, 和 Vectorworks 等与BIM平台的衔接也变得越来越方便快捷。

除软件之外，实现从传统思维到BIM思维的转变，把这种新思路贯穿到日常设计和规划工作中，创造出属于景观与规划师自己的“BIM文化”将是关键。