建筑行业的聚焦点：国内BIM研究的知识图谱分析

陈奕宇　王泽根

摘 要：以CNKI中BIM研究论文为研究对象，对数据进行了时间、空间分布分析，展示了国内该领域研究的重要机构和人员；并利用CiteSpaceⅢ绘制了国内BIM研究的知识图谱，识别了国内BIM领域的研究热点、前沿，对其发展趋势进行了分析，从4个方面对其发展趋势进行了归纳整理。

关键词：BIM；知识图谱；可视化；文献分析

建筑信息模型（Building Information Modeling，简称BIM）方面的研究，已经成为了国内外建筑行业的聚焦点[1]，政府机关、科研院所、行业协会、企事业单位对BIM的研究日趋重视。因此，及时识别国内BIM研究的热点、前沿及发展趋势，可为相关研究提供参考和借鉴。

一、数据与方法

本文以中国知网的中国学术期刊网络出版总库下SCI、CSSCI、EI、核心期刊数据库，以及中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库、中国重要会议论文全文数据库为数据源。检索词=关键词包含“建筑信息模型”或“BIM”或“IFC”（Industry Foundation Classes）或“Building Information Modeling”或“Building Information Model”。由于2000年我国正式开启了国家层面的BIM研究工作[2]，故检索时间跨度为2000-2016年。检索后，对新闻报道、评论以及与BIM无关的文献进行筛选后，最终锁定1336篇文章。

同时，本文研究借助于代表科学计量学最新发展的，由大连理工大学长江学者讲座教授、美国德雷克塞尔大学华人学者陈超美博士基于Java程序语言开发的信息可视化软件CiteSpaceⅢ对以上1336篇文献进行分析，绘制科学图普[3]。

二、研究力量分析

（一）时间分布

如图1所示，2000—2010年国内BIM研究文献共计164篇，平均14.9篇/年，该阶段年发表量最高为47篇，最低为0，2011年起至今共计发表1172篇（其中2016年发表量为58篇）；2011-2015年国内BIM研究文献共计1114篇，平均222.8篇/年，该阶段年发表量最高为369篇，最低为103篇。可见，国内BIM研究总体呈上升趋势，但2000-2010年国内BIM研究热情不大，2011年以后呈现激增事态，2011年-2015年发文量为总发文量的83.4%，年均发文量是2011年以前的14.9倍，可见这是国内BIM研究的一个黄金时期。究其原因，这与国家在期间相继颁布采取《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》、《关于推进BIM技术在建筑领域内应用的指导意见》，成立国家“建筑信息模型（BIM）产业技术创新战略联盟”致力于我国BIM技术、标准和软件的研发工作等有着密切的关系。

（二）空间分布

本文利用CiteSpaceⅢ，分别选择Author、Institution运行软件，得到了国内BIM研究文献作者合著网络、机构合作网络，如图2、图3所示。网络密度是网络特性描述的一种测度，密度值可以反映图中各点之间联系的紧密程度。经CiteSpaceⅢ分析得到，国内BIM研究作者合著、机构共现图谱的网络密度值分别仅有0.0022和0.0037，可见国内BIM研究作者、机构之间的合作紧密程度较低。

由于分析过程中设置Article Labeling中Threshold选择为10，故只有出现频次大于等于10的机构标识才会在图中显示。据图可以看出，身为清华大学土木工程系教授、清华大学BIM中心主任，张建平从2005年起开始介入BIM研究，并且论文产出频次最高达到23，可谓是该领域的学科带头人。其次，北京建工集团刘占省（频次12）、上海交通大学邓雪原（频次11）、清华大学马智亮（频次10）、中国建筑科学研究院李云贵（频次10）等人也是该领域高产作者。其中，张建平及其团队主要从事的是4D-CAD技术、建筑信息化和智能信息处理技术的研究；刘占省所在团队主要研究方向为BIM技术及其工程应用、绿色建筑及建筑工业化、复杂钢结构设计与施工、结构健康监测等；邓雪原所在团队主要从事基于IFC标准的建筑结构模型转换，大型建筑设计企业CAD协同设计平台关键技术，以及基于BIM技术的建筑协同平台关键技术；马智亮教授所在团队主要从事施工企业信息化管理及技术、建筑工程多方参与协同工作网络平台技术的研究；李云贵先生是我国最早BIM技术引进国内的人，其所在团队主要开展商品化软件开发、重大课题研究、国家标准编制以及在大型企业推广应用的组织实施；姜立先生所在团队主要致力于国内BIM技术的应用和软件的开发，尤其是PKPM软件。

同样，由于Article Labeling中Threshold选择为12，故出现频次大于等于12的机构标识才会在图中显示。据图显示，中国建筑科学研究院（频次37）、清华大学土木工程系（频次32）、建研科技股份有限公司（频次31）、重庆大学建筑管理与房地产学院（频次18）、同济大学土木工程学院（频次12）、上海交通大学土木工程系（频次12）等研究机构在国内BIM研究领域具有较强实力。其中，中国科学研究院牵头成立了中国BIM发展联盟，致力于我国BIM技术、标准、软件研发的研究，在行业内举办了多次BIM高水平论坛；清华大学的BIM中心在业界的影响很大，对BIM进行了系统性地研究：国内BIM标准方面，对BIM的框架进行了研究；面向建筑全生命周期及其应用构架，提出了4个支撑（体系支撑、技术支撑、数据支撑、管理支撑），以住宅产业化全生命周期数字化开发作为研究；设计阶段、施工阶段，以及基于BIM的施工项目管理，清华大学均有了基于BIM应用的整体实施方案，并且在运营维护阶段，清华大学也进行了尝试。建研科技股份有限公司作为中国建筑软件的领先企业，为中国本土量身开发了首款国产化、专业化、具有知识产权的PKPM-BIM平台和专业软件，以解决建筑生命周期中BIM数据共享、协同工作的核心问题。

三、国内BIM研究热点、前沿识别及趋势分析

（一）研究热点的识别

文献的关键词是文章内容的重要提示，表征着研究者对该问题的高度关注，因此对关键词进行分析，频次高的关键词常常用来确定一个领域的热点。本文利用CiteSpaceⅢ软件对文献的关键词进行了分析，生成了国内BIM研究文献关键词共现图谱。如图4所示，节点的大小代表关键词出现的频次高，其中高频次关键词在一定程度上显示了国内BIM研究的热点。

从图4可以看出，“BIM（building information modeling，建筑信息模型）”节点最大，出现的频次最高，达到943，这与我们检索的是国内BIM研究相关文献有关，同时也反映出BIM概念的研究是一个热点。根据出现频次，随后依次为“BIM技术”（频次124）、“信息化”（频次88）、“IFC”（频次84）、“项目管理”（频次40）等，表明目前国内BIM研究的热点包括BIM技术的推广应用及开发、BIM对建筑行业信息化的影响、建筑行业信息化BIM解决方案、BIM数据描述和交换标准IFC（Industry Foundation Classes）标准及基于IFC创建BIM模型、基于BIM的建筑项目管理等。还有一些其他的研究热点，例如BIM代表软件Revit、基于BIM的协同设计、全生命周期管理、绿色建筑、协同工作、碰撞检测、施工等方面的研究。

（二）研究前沿的识别

图4中带有紫色外圈的节点代表突显度高，高突显度关键词在一定程度上显示了国内BIM研究的前沿，可以看出，“BIM（building information modeling，建筑信息模型）”“信息化”“IFC”“协同工作”“成本控制”等关键词带有紫色外圈，说明BIM理念和发展的研究；基于BIM的建筑信息化的研究；以IFC标准为重点对BIM模型、数据交换、集成模型、参数化设计等的研究；突出“协同”对BIM在设计、施工乃至建筑全生命周期应用的研究；以及围绕“成本控制”，对基于BIM的碰撞检测、资源管理等方面的研究是目前国内BIM研究的前沿。

（三）研究趋势的分析

结合对研究热点和研究前沿的分析，本文认为既热又前沿的研究领域值得重点关注，即出现频次又高，又具有较高突显度的关键节点，即“BIM”、“信息化”、“IFC”、“协同工作”、“成本控制”，国内BIM研究趋势可以归纳为的如下四个方面：

1.BIM本质的研究：BIM发展的过程中，我们应该时刻把握BIM的本质，应重视对BIM的优势和缺陷，BIM的平台搭建的研究。

2.BIM及相关技术研究：BIM本身就是一种信息化的思维和工具，容易和其他技术产生结合，应重视BIM自身在建筑信息化中的应用及二次开发，甚至信息化中BIM与地理信息系统（Geographic Information System或 Geo-Information system，GIS）、增强现实技术（Augmented Reality， AR）、虚拟现实技术（Virtual Reality， VR）、激光扫描等技术相结合的研究。

3.BIM标准的研究：BIM模型的构建、参数化设计、可视化设计、进度管理以及全生命周期的管理，均离不开BIM数据的描述和交换。IFC作为国际公认的BIM数据描述和交换的标注，应重视基于IFC对如何更好的创建BIM模型，有效利用互联网实现数据的集成、描述和交换进行研究。

4.BIM应用的研究：BIM最大的商业价值在于降低成本，故应重视围绕“成本控制”和“协同工作”参数化设计、基于BIM的碰撞检测、进度控制、施工管理、运维管理等方面的研究，加强BIM技术从设计阶段向生命周期各个阶段的延伸。

四、结语

本文以中国知网的中国学术期刊网络出版总库下SCI、CSSCI、EI、核心期刊数据库，以及中国博士学位论文全文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库、中国重要会议论文全文数据库为数据源，利用知识图谱软件CiteSpaceⅢ进行计量分析，得出以下结论：

1.国内BIM研究的规模，逐年上升，呈现较好的发展态势。

2.国内BIM研究力量较为分散，且国内BIM研究作者、机构之间的合作紧密程度较低。中国建筑科学研究院、清华大学、建研科技股份有限公司等在国内BIM研究领域优势突出。张建平、刘占省、邓雪原、李云贵、马智亮、姜立等人在不同BIM研究领域做出了较大贡献。

3.BIM概念、BIM技术、信息化、IFC标准、项目管理、成本控制等为国内BIM研究的热点和前沿。

4.BIM本质，深化BIM二次开发和GIS、AR、VR等技术的结合，利用互联网实现BIM数据的集成、描述、交换，BIM在成本控制、协同工作，乃至建筑全生命周期管理中的应用研究将是国内BIM研究发展的趋势。

参考文献：

[1]张辉.我国工程项目管理中BIM技术应用的价值、难点与发展模式[J].建筑技术，2013，（10）：870-873.

[2]李云贵，邱奎宁.我国建筑行业BIM研究与实践[J].建筑技术开发，2015，（04）：3-10.

[3]李杰.CiteSpace中文指南.2015.

[4]张建平，李丁，林佳瑞，颜钢文.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术，2012，（16）：10-17.

[5]张建平，曹铭，张洋.基于IFC标准和工程信息模型的建筑施工4D管理系统[J].工程力学，2005，S1：220-227.

[6]刘占省，赵明，徐瑞龙.BIM技术在我国的研发及工程应用[J].建筑技术，2013，（10）：893-897.

[7]刘占省，王泽强，张桐睿，徐瑞龙.BIM技术全寿命周期一体化应用研究[J].施工技术，2013，（18）：91-95.

[8]邓雪原，张之勇，刘西拉.基于IFC标准的建筑结构模型的自动生成[J].土木工程学报，2007，（02）：6-12.

[9]马智亮，莫方彬，陈娟.建筑施工项目信息化管理系统的面向对象建模[J].土木工程学报，2001，（02）：105-110.

[10]马智亮，秦亮，任强.建筑施工项目信息化管理系统框架[J].土木工程学报，2006，（01）：103-107+121.

[11]李云贵.BIM技术与中国城市建设数字化[J].中国建设信息，2010，（10）：40-42.

[12]姜立，张志远，张雷，杨志勇.BIM技术在PKPM建筑工程软件系统中的应用[J].土木建筑工程信息技术，2012，（02）：78-87.

作者简介：

王泽根，博士，教授，西南石油大学土木工程与建筑学院教授委员会主任。研究方向：GIS、智慧城市、数字管网。

陈奕宇，西南石油大学土木工程与建筑学院。