基于4本英文核心期刊2004～2014年BIM文献分析

王 婷，谢兆旭

（南昌航空大学 土木建筑学院，江西 南昌 330063，E-mail：1070180557@qq.com）



基于4本英文核心期刊2004～2014年BIM文献分析

王 婷，谢兆旭

（南昌航空大学 土木建筑学院，江西 南昌 330063，E-mail：1070180557@qq.com）

摘 要：以4本工程管理领域影响因子较高的英文核心期刊为数据来源。采用定性与定量分析相结合的方法，利用Citespace知识图谱工具，对2004～2014年国际上BIM的研究内容进行分析整理，寻找出了6篇BIM关键节点文献以及排名前20的BIM关键词，进而得出BIM研究分类有：BIM相关概念、BIM数据交换、BIM与其他技术相结合、BIM应用及其他5个方面。意在通过对以往BIM研究内容的总结，为今后BIM理论研究及应用实践提供坚实的依据。

关键词：建筑信息模型；文献计量学；Citespace；演化趋势 分析 能够简练地反映一篇文章的核心内容，因此，本文通过设置突发词汇查找（Burst Terms），运行Citespace软件，绘制得到2004～2014年研究主题变化的时区视谱图，通过对每年所聚集关键词分析，可以得出该年的研究重点与前沿。

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）这一概念于2002年被正式提出[1]，现在BIM的概念已经在学术界、政府以及各参与方中获得共识。但相对于其他知识领域而言，BIM发展时间较短，涉及领域广，BIM研究的基础学科、研究主题、研究方法、相关概念的界定以及规范标准等都存在着差异。如能对现有的BIM相关文献进行梳理，对相关研究的主题、方法进行归纳总结，了解BIM发展至今的关键文献与作者，势必为将来把握BIM发展动态提供强有力的依据，同时提升了BIM研究的专业性与严谨性。因此，本文引入文献计量学相关概念，并结合Citespace 软件，对2004～2014年4本英文核心期刊中BIM相关研究成果进行梳理，希望对提升BIM研究质量有所帮助。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

本文采用定性与定量相结合的方法。定性研究主要是通过对文献内容进行分析，尤其是对经典文献，找出其对学科发展的重要意义以及对引用文献的深远影响。而定量分析，主要是利用Citespace（主要用于探测和分析学科研究前沿的变化趋势以及研究前沿与其知识基础之间、不同研究前沿之间的相互关系。通过对文献信息的可视化，能够较为直观地识别学科前沿的演进路径及学科领域的经典基础文献[2]）绘制文献的引用网络、关键词网络、关键作者网络图谱，并结合文献的中心度、被引用次数等具体数值，对关键文献与研究热点进行客观、精确的研究分析。

1.2 数据来源

本文以工程管理领域内3本被SCI收录的重要期刊（Automation in construction，Journal of Computing in Civil Engineering，Journal of Construction Engineering and Management）以及一本未被SCI收录但被EI收录且同样在工程管理领域受到高度重视的期刊—Construction Management and Economics作为数据来源。对这4本期刊从2004～2014年每篇文章摘取标题、来源期刊、发表年份、作者、关键词等信息，并通过阅读标题、关键词、摘要甚至下载全文阅读的方式，从总计4322篇文献中挑选出有关工程项目管理的文章1661篇、与BIM有关文章195篇，其中SCI收录的3本期刊共计188篇，EI收录的期刊7篇，可以看出EI收录的文献相对于SCI收录的文献较少。为了验证这195篇BIM相关文章中被SCI收录的188篇文献是否合理，本文通过Web of Science（SCI）-Expanded中的核心合集数据库，指定来源期刊为Automation in Construction，Journal of Computing in Civil Engineering，Journal of Construction Engineering and Management，制定年限为2004～2014年，通过平台自带的搜索引擎搜索“BIM”，得到明确带有“BIM”字段的文献191篇，再输入“Building Information Model”得到293篇文献，由于Building Information Model由3个单词组成，在搜索过程中会出现只含有“Information”、“Building”、“Model”或者含有两者的不符合要求的文献，因此，采用人工筛选的方式对这293篇文献逐篇筛选，最终确定了156篇符合要求的文献。由此可见，SCI收录的3本期刊共计188篇BIM相关文献的数据来源是相对可靠的，加之被EI收录的7篇文献，总计195篇文献可以作为基础数据展开定量分析。

2 整体研究趋势

基于前面所提取的文献样本，将4本期刊所有文献按年份进行整合处理，从总体把握BIM研究走势，如图1所示。可以看出BIM研究在过去的10年还只处于起步阶段，文献的总体数量较低，但可以明显看出其增长非常平稳，说明建筑工程领域对BIM的关注越来越多。从图1中也可明显看出：Automation in construction无疑是BIM领域最重要的文献来源之一，BIM文章数量呈上涨的趋势，2006～2010年文献数量稳步上涨，2011年虽小幅度下调，但自2012年开始文献数量急剧上升，并且上升趋势不减，相比之下，其余3本BIM文献数量则较少。

图1 2004～2014所选4本期刊BIM文章走势分布图

3 引文网络与关键节点文献分析

引文网络是最常见的引文网络形式，即以文献为节点、以文献间的引用关系为边。由于能够直观地反映文献的引用数量与分布，因此常被应用于评价学科内的知识交流活跃程度、衡量各文献的贡献并发现经典文献（关键节点）等[3]。将之前提取的文献样本导入Citespace 软件，经过相关参数的设定之后，生成相关知识图谱。由Citespace生成的知识图谱可知，共生成文献节点55个，86条连线。引用密度为0.0579。模块值Q=0.6241，平均轮廓值S=0.7802。Q值一般在0～1区间内，Q＞0.3就意味着划分出来的结构是显著的，当S值在0.7左右时，聚类是高效率令人信服的，若在0.5以上，聚类一般认为是合理的[4]。由此可见，本文绘制的关键节点文献图谱是合理的，且具有较高信服度。一般而言，关键节点的点度中心性比较高，在整个网络中所起的桥梁作用也很大。从知识理论的角度看，关键节点文献通常是在该领域中提出重大理论或是创新概念的文献，也是最容易引起新的研究前沿热点的关键文献[5]。

在Citespace中，拥有自动查找出重要文献列表信息的功能，但由于查找参数设置的不同，每次出现的关键节点文献会有所差异，经过多次尝试，最终确定出现次数较多，被引用次数较高，中心度较大的6篇关键节点的关键文献，见表1。值得一提的是，关键节点文献的评选，很大程度上是通过被引用次数的多少来确定文献的重要性，但被引用的不仅是文献还有书籍，例如由美国佐治亚理工大学Chuck Eastman教授所著的系列著作《BIM Handbook-A Guide to Building Information Modeling for Owners，Managers，Architects，Engineers，Contractors and Fabricators》拥有较高的引用价值[6]，但因不是文献，故不在关键节点文献考虑范围内。Chuck Eastman教授被称为“BIM之父”，早在1975年他就提出了BIM的原型“Building Description System”，并一直致力于模型数据的交换与集成方面的研究。1999年Chuck Eastman教授出版了一本专著《Building Product Models：Computer Environments，Supporting Design and Construction》[7]这本书是20世纪70年代开展建筑信息建模研究以来的第一本专著。在2008年，他和一些专家共同编写了专著《BIM Handbook》（BIM手册）。该书第二版本在2011年出版，从建筑业参与方的角度出发，详细阐述了包括业主、经营者、设计、施工、制造商、分包商在内的不同参与方如何开展BIM工作、最终实现BIM价值的途径。该书同时介绍了BIM相关概念与工具，以及参数化建模过程中的协同问题。该书涵盖了BIM在建筑业运用的诸多方面，对读者了解BIM、运用BIM提供强有力的指导。30多年来Chuck Eastman教授一直致力于BIM的研究工作，为BIM的发展做出了许多卓越的贡献，不愧为BIM先驱者。

表1 关键节点文献的综合信息表

为了验证这6篇关键节点文献的重要性，需要对这些文献进行深入的探究，挖掘其在BIM方面的突出贡献。研究发现：引用次数最多、贡献最大的是Succar B，他提出了BIM实现的一个框架，并对这个框架的实现确定了许多概念（领域、阶段、步骤），对产业利益相关者运用BIM具有指导意义[8]。排在第二位的是Koo，B和Fischer，M，他们肯定了4D模型给施工进度带来了高效与便捷，但同时提出了4D工具需要改进的方面有：4D工具应包括柱状图、组件列表、图形用户界面和注释工具等，为4D 进度模拟研究奠定了基础[9]。居于第三位的是法国国立布尔戈尼大学的Vanlande R等人，他们总结了5种被认可的BIM模型数据存储和交换方法，并在《IFC and Building Lifecycle Management》一文中，开创性地提出利用XML作为临时数据并结合三维模型生成标准的IFC格式文件，同时开发了Active 3D协作平台作为支持数据交换和存储的数据库[10]，为解决建筑过程中不同阶段不同软件之间产生的信息壁垒问题提供了新思路新方法。排在第四位的是美国亚利桑那州立大学Tang PB教授所写的《Automatic Reconstruction of as-built Building Information Models From Laser-scanned Point Clouds：A review of Related Techniques》，他和他的团队总结了各国先进的自动建模方法，并对其背后的算法进行了深入的研究，对BIM建模过程可能出现的变化做出了概述[11]，为研究BIM建模打下了坚实的基础。Ning Gu[12]认为要推进BIM在建筑业的发展需要考虑技术工具因素同时也要考虑非技术的策略因素，并提出了“BIM决策协作框架”以帮助业界人士熟悉与其相关的BIM应用，从而达到协同工作的目的。Singh V[13]提出创建BIM服务器的框架和建立BIM服务器的4点技术要求，得出的结论是今后BIM服务器的发展重点应放在支持技术要求，促进技术管理和跨学科的实施方面。

4.1 关键词共现网络图

重复上述选择关键节点步骤，将分析对象选择Keywords，阈值选择第一种TOP 50得到关键词共现网络图，其中节点数量为327个，927条连线，优化后如图2所示。

图2 关键词共现网络图

从图中显示的327个节点中，合并相同相近词汇，剔除诸如Construction、Management、Design等领域性词汇，最终找出排名前20的关键词，如表2所示。

表2 排名前20的关键词

4.2 BIM文献分类

为了对这195篇文献进行更加细致的梳理，根据所查找的关键词并结合相关文献，发现这195篇文献可分为五大类，并对这五大类进行了深入分析，具体分类见表3。

表3 BIM文献分类

4.2.1 第一类（理论型）

该大类主要研究BIM相关理念和发展方向，就概念型的知识或理论而言，在研究期初引入的同时会有增长，随着理论的成熟，相关文献的数量会有所下降，故呈现出反复上升与下降的趋势。在第一大类文献中，探讨BIM实现与发展途径（11篇，50%）最多。其余的大致可以分为两部分：一是理论类：从用户以及资产管理者的角度对BIM实现的经济与环境进行评价分析（3篇，7%）；二是具体技术实现的指导框架。

4.2.2 第二类（技术类）

在第二大类中，文献所占比例最高的是数据互操作性问题的研究。BIM适用于全生命周期的特点，使其受到大型、集成性项目的青睐，但在全生命周期中不同阶段由于使用不同软件导致的信息丢失问题仍比较严峻，正因如此，诸如：IFC、Integration、Interoperability等关键词频频出现在这类文献中。值得一提的是，IFC标准出现的次数高达7次，IFC（Industry Foundation Classes）标准是国际上公认的实现BIM的数据描述和交换标准，因此不少学者对基于IFC标准对如何更好地创建BIM模型进行了研究。

4.2.3 第三类（结合类）

BIM是一种信息化的工具，外延广泛，容易与其他生产技术结合，一直处于寻求结合的趋势，直至2012年，此类研究呈急剧上升趋势，其中以Laser Scanning（激光扫描）为主，其主要应用是结合BIM模型对建筑物的尺寸进行测量以及对构件的质量检测。其次，BIM与AR（Augmented Reality）、GIS、RFID结合也颇为紧密。BIM通过与其他技术结合，可以大大拓展BIM应用领域，为BIM发展带来新的契机。

4.2.4 第四类（阶段性应用）

第四类是BIM研究重点，BIM适用于全寿命周期，在各阶段的应用文献相对较多，达到饱和后会有所下降，2013～2014年呈下降趋势主要是因为研究的重点回归到了探寻BIM本质，思考BIM新的发展之路上。由于这类文献在这195篇文献中占篇数最多，为了对此大类进行详细分析，本文按照建筑全生命阶段划分，将此类别划分为：决策阶段（6篇，6%）、设计阶段（22篇，20.2%）、施工阶段（75篇，68.8%）以及运维阶段（6篇，6%）进行分析，具体阐述如下：

（1）决策阶段。研究BIM执行可能存在的各种风险因素（2篇），利用BIM成本进行评估（3篇）、安全评估（1篇）。

（2）设计阶段。协同设计与设计优化占了最大的比例。恰恰能够体现BIM的核心价值，即信息共享与协同工作，另外利用BIM可视化的特点进行的设计优化也是一种普遍的BIM应用。具体分类见图3。

图3 BIM在设计阶段的应用分类

（3）施工阶段。可以看出进度、质量、安全、成本、信息是该阶段BIM应用重点。进度管理中案例研究是最主要方法，其次4D CAD技术也是解决施工实际问题的重要手段。成本控制主要以案例研究为手段，通过建立成本信息系统实现成本控制；质量管理主要分为3个方面：基于BIM的质量管理流程3篇，对构件质量检测3篇，对施工环境的质量评价3篇。而安全管理主要集中在MEP中的碰撞检测6篇，另外则是对施工其他方面安全模拟分析6篇；信息管理则更多的是与互联网技术相结合，实现信息化管理手段多元化。具体分类见图4。

图4 BIM在施工阶段的应用分类

（4）运维阶段。其中4篇是讨论如何运用BIM模型对设备信息进行管理，2篇是对设备故障检测，运维阶段作为BIM运用的后期阶段近年来受关注明显提高，更是出现了许多项目实例。

4.2.5 第五类（其他）

前期波动，此类文献基本走势与第一类相似。

4.3 研究热点演化分析

2004年的研究前沿在全生命周期，特别是在质量控制和4D进度管理方面[14，15]；2005开始研究IFC标准[16，17]，并开展可视化、协同设计研究。2006首次出现“Building Information Modeling”[18]这个关键词汇，随着BIM的全面展开，所涉及的领域也宽广起来，模型方面出现了nD 模型、集成模型研究，设计方面有设计的进度、标准、参数化等方面的研究，IFC标准仍是研究重点[19]；2007～2008年主要集中在对模型的研究上，如何自动建模，如何利用遗传算法建立模型[20，21]，如何实现模型共享等方面问题；2009年，更多的研究重点是在模型数据的处理与分析方面；2010年研究各参与方的BIM框架与信息交流，突出研究“协同”在设计与施工中的应用[22～24]；2011年的研究主要是关于BIM的可视化[25]、协同的特点展开的。除此之外，BIM与GIS、三维激光扫描技术等其他技术的结合也得到了相应发展。2012年开始是对安全管理、设施管理、资源管理、场地管理等方面的BIM应用进行了研究；2013年重新回归到BIM的本质研究，包括BIM的优缺点以及BIM的平台搭设[26]；2014的研究重点在数据的交换与优化。

5 结论

住建部在《2011～2015年建筑业信息化发展纲要》中首次将“加快建筑信息模型（BIM）、基于网络的协同工作等新技术在工程中的应用”作为纲要总体目标。BIM已经成为建筑业未来发展方向，然而由于其涉及面广，各项应用仍处于初步阶段，缺乏对BIM领域研究脉络系统化梳理。

本文以4本英文核心期刊为基础数据，利用文献计量学知识及Citespace知识图谱软件，得出了以下结论：（1）在4本英文核心期刊中，BIM文献数量相对较少，但呈逐年上升趋势。4本英文核心期刊中，Automation in Construction是最主要的来源期刊。（2）本文利用Citespace软件选出了6篇BIM领域关键节点文献以及排名前20的关键词供研究者学习参考。（3）本文通过对BIM关键词聚类分析以及相关文献的阅读，将BIM研究分为五大类别，并对这五大类别进行了深入分析。通过对BIM关键词进行按年份归类，得出了各年BIM研究热点的演化，并分析了每年的研究热点内容。

希望通过本文的研究内容，对巩固BIM研究基础、理清BIM发展脉络、探明BIM发展方向尽一份绵薄之力。

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王 婷（1975-）， 女，博士，副教授，研究方向：基于BIM的建筑业全寿命周期研究与应用；

谢兆旭（1990-）， 男，硕士研究生，研究方向：基于BIM的施工管理。

Analysis of Journals Papers on BIM from 2004 to 2014 Based on Four Core Journals in English

WANG Ting，XIE Zhao-xu
（School of Civil Engineering and Architecture，Nanchang Hangkong University，Nanchang 330063，China，E-mail：1070180557@qq.com）

Abstract：Taking four English journals having a great influence as data source, this paper used the method that combination of qualitative and quantitative analysis and made the analysis and arrangement of 2004～2014 international BIM research contents by utilizing Citespace knowledge mapping tool. It has searched 6 BIM key nodes literatures and Top 20 BIM key words and then infers BIM research categories: BIM relevant concepts, BIM data exchange, combination of BIM and other technology, BIM application and others. The aim of the paper is giving the correct direction for the future BIM theoretical researches and application practice through the summarization of the past BIM research contents.

Keywords：building information modeling；citation analysis；Citespace；evolution trend

作者简介：

基金项目：江西省教育厅专业综合改革试点项目（211000220160）．

收稿日期：2015-11-08．

中图分类号：TU17

文献标识码：A

文章编号：1674-8859（2016）01-037-06

DOI:10.13991/j.cnki.jem.2016.01.007