基于BIM的园林工程施工技术应用研究

陈学芬

(雨发建设有限公司，江苏 南京 211800)

1 引言

近年来，伴随着城市化加速推进，我国各级政府不断提升城市基础建设力度及人居环境的品质，打造公园城市，其中园林工程占据重要引导作用，市政园林市场发展迅速并且壮大，中国于2013年前后开始引进BIM技术，住建部和各地政府都先后出台了试点政策，然后BIM技术在建筑等工程领域的应用发展迅猛，园林景观行业也对BIM技术进行了相关的探索和应用，主要用于设计展示、工程量统计及成本预算，在前期设计实现资源、理念以及元素的统筹，获取足够的数据信息并反馈给园林设计人员，通过较为完整的软件整合，建造三维虚拟模型，对植物景观配置及河流水系进行模拟，还能对其土壤、光照等因素实现智能化分析，也可以将枯燥的二维图纸转化为直观的三维，方便查找设计缺陷，及时完善和改进，在园林工程建设过程中进行形象的技术交底，并在后期运营养护中发挥巨大作用，但在实际运用中，与建筑领域等其他行业相比，由于建设单位，施工单位等需求不足，在前期规划设计中缺乏分析与评价以及技术难度等因素的限制，导致BIM技术在园林工程发展相对迟缓，有的园林工程为了BIM而BIM，没有充分发挥BIM技术在园林工程中的作用[1]。

2 国内外现有BIM技术现状及分析

2.1 BIM概述

BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)即通过数字化手段，利用计算机中建模软件建立虚拟的三维建筑模型场景，建筑场景中既包含不同几何模块描述的视觉信息，如尺寸、材质等，也包含大量场景属性参数，如地理位置、太阳光照、材料采购及质量信息、工程成本造价及施工进度信息等[2]。

BIM技术是建筑行业中最为常见的可视化与协调的工具，它不是一个软件工具所能实现的，也不仅仅是构建一个数字化的三维模型，而是基于三维模型，对其视觉信息及属性参数等数据整合分析及分配处理管理应用，用于支持在建设生命周期及后期维护提供数据共享，可以避免施工中出现的错误和遗漏问题，对于提高施工建设效率并在施工进度、投资及成本控制、安全质量管理等方面起到了重要作用。伴随着建设领域信息模型平台应用研究及智慧城市应用，BIM技术在建筑领域已经成为一个有价值的工具。在BIM信息化处理集成应用方面，比如文件处理集成，利用相关迭代数据接口进行信息交换，并通过终端数据库集成处理，实现数据云共享等。

2.2 BIM技术在建筑行业项目管理中的应用现状

2.2.1 生命期信息集成与施工

可以对施工过程的信息模型进行创新应用，指出BIM的施工信息模型能够实现施工过程中不同专业和各个参与单位共享协作。通过基于BIM与IDM的协同设计共享与提取信息化模型，建立针对参照链接模型的交换视图标准，绘制建筑、结构、设备专业的协同设计流程图，为BIM技术应用于建设领域不同专业协同及基于BIM的软件开发提供参考[3]。

2.2.2 信息共享与交互

在不同参与方之间进行有效流转后，实现建设项目的有效监控就成为建设项目成功的关键。施工阶段作为建设项目生命期的重要阶段，信息获取的自动性、动态性、完整性可以使管理人员能够快速地获取项目状态并做出科学决策，实现不同参与方之间的信息交流。现有的施工信息采集主要依赖手工方式获取，耗时费力且容易产生错误。因此将进度信息与BIM模型结合可有效实现施工进度的自动监测，提供实时准确的施工信息，从而及时发现和处理施工问题。通过产品、组织、流程数据结构构建了模型，并对施工阶段质量控制的4D-BIM应用进行了验证，并可将BIM应用于实时施工过程动态监测[4]。

2.2.3 建筑领域合规性检查

可以通过建立建筑安全体系，并基于职业健康安全规则进行场景安全系数建模，实现了项目在BIM中进行职业健康安全规则的检查，并给出专家推荐的具体解决方案。为支持实时建筑检测，还可以利用相关技术构建了基于传感器的建筑实时监控框架。将红外线传感技术应用到工程质量管理模型中，通过实时监测实现模型属性信息跟踪实际施工进度、安全质量等信息对比协同。

3 园林工程施工过程现状及问题

3.1 按图施工后景观达不到预期效果

尽管园林施工过程中，严格按图纸进行施工，但在施工过程中不能及时比对施工实际与成景效果的要求，成景完全依赖于施工经验及运气，尤其是园林植物配置完工后即使达不到成景效果也难以补救，或补救需要花费更高的成本，园林工程与其他工程不同，栽植的每一种植物形态都不一样，栽植后所形成的景观效果都不一样，而且植物是有生命特征的，植物所表现出来的景观效果不仅跟自身因素有关，也会因其生存环境或气候条件或者移栽季节，栽植方向等各种因素的影响，所以很难像建筑施工那样，完全呈现出设计效果，而且园林施工完成后，还要一直养护[5]。

3.2 施工过程影响因素众多，难以实现标准化

3.2.1 对种植土壤理化性状不重视

不同项目、不同地点的园林工程面临着不同的pH值、有机质含量、养分指标、容重参数粒径大小等理化性状参数，在缺少信息系统平台支撑的条件下，绿化施工人员难以对土壤理化性质进行针对性的科学合理的分析及相关改良工作，同时对种植土壤平整或深翻处理不重视，最终导致苗木因为土壤因素死亡，或后期出现地形沉降积水及水土流失等多种多样的质量问题。

3.2.2 定点放线难以精确

园林苗木栽植定点放线精确性不如房建市政，可能存在较大的误差，有时几厘米，甚至有时误差好几米，栽植定点放线难以精确，在施工过程中确保苗木栽植位置及栽植方向的准确性，不同的栽植位置会有不同的景观效果，后期随着在苗木根系及树冠发育会带来一系列的质量安全问题。比如将树木栽植在道路绿化带的过程中，施工人员如果不重视定位放线精确性，忽视栽植树穴与地下市政管网、通信电缆及消防管线之间的安全距离，很有可能挖断相关设施，造成不必要损失及赔偿，并在后期苗木根系可能破坏地下管网。

3.2.3 技术交底不充分

因为缺少可视化的技术交底资料支撑，仅靠平面图及个人经验进行技术交底，往往不能让施工人员掌握不同成景园林种植的过程与技术，从而导致种植质量及成景效果不如人意。

3.2.4 种植现场管理薄弱及技术资料收集困难

当前种植现场管理自动化程度较低，依靠人力较多，当人数过多时，对工人的管理较为困难，而工人因文化程度的不足，也往往导致技术资料滞后，难以实现实时管理与跟踪。

3.2.5 后期精准养护管理难

我国园林工程多是重视前期建设栽植，施工周期相对较短，一旦景观结束就开展人海战术，大面积栽植绿化苗木，但是很难实现预期的景观效果，工程结束进入养护期，如果忽视后期精准养护，实行靠天吃饭的放养模式，或者施工单位交接给养护单位交接困难，不仅造成苗木死亡，还会增加后期返工的费用，得不偿失。

4 BIM技术在园林工程中运用的整体思路

4.1 应用规划策略

紧密围绕国家大数据战略、“互联网+”行动等相关要求，加快推动BIM等信息技术与建筑领域发展深度融合，充分发挥新技术的引领和支撑作用，塑造建筑行业发展转型的新态势。持续推动开展施工阶段的BIM技术应用，建立基于BIM的项目管理信息系统是园林施工行业实现信息化的重要内容，新的施工管理模式和协同工作机制也是园林施工企业转变管理模式、园林绿化产业链一体化的必然要求，对提升园林建设行业发展水平、提高我国人民生活品质具有重要意义(图1)。

图1 园林工程应用思路

总之，通过建设基于BIM的园林建设维护信息管理平台，能够充分利用现有信息技术，提升园林施工的科技含量及维护管理水平，达到国际先进、国内领先的水平(图2)。

图2 园林工程应用路线策划

4.2 应用方法分析

通过建立可动态更新的园林模型场景、植物族库、种植标准化模型库及精准化维护方法库，园林工程施工及维护管理平台，实现事前虚拟种植及成景效果，事中实时指导种植过程，事后精准维护，具体流程为：建立样板标准(确定初始建模标准)→建立模型及族库(建立各专业模型及族库，并汇总在一起)→3D应用(根据项目需求进行3D各项应用)→4D、5D模拟(根据项目需要进行4D、5D模拟应用)→平台整合(通过管理平台的接入，高效运用BIM)。园林植物模型库能够容纳各类园林景观植物及景观小品并且不断更新园林植物品种的族模型；管理平台应支持种植标准化与精准维护管理，趋势重点苗木实现“一木一策”[6]。

4.2.1 建立园林工程场景

通过BIM技术建立园林工程场景，实现在施工前以设计图对园林成景进行虚拟的可能，能够以可视化形式进行技术交底，在施工过程中实时比对实际施工与设计方案的偏差，及时调整从而避免园林工程达不到设计目标的矛盾。BIM的环境舒适度分析软件，其所具备之基地视域分析及基地微气候分析功能，对景观专业所重视之视景及微气候掌控，具有显著的使用效益，可提供更科学化的设计运用。

4.2.2 建立种植标准化、精准化维护方法库

种植标准化模型库能够将园林施工过程中各类植物种植方法标准化，并依此进行施工，一方面提高了工作效率，另一方面也避免了种植过程中的差错，精准化维护方法库可以为每一株植物的后续养护提供了科学化、标准化的养护方案，实现精准化养护。

4.3 BIM技术在园林工程施工过程中的应用

4.3.1 实时沟通协同

BIM技术在园林工程施工过程中，通过建设维护信息管理平台，能够在施工前对成景效果进行模拟、对成景施工要素进行分解；施工中及时比对实际与预期效果，避免施工偏差，最终实现设计的成景效果。基于BIM的园林建设平台所支持的手持设备APP，可以实时记录现场施工过程，发现问题并及时沟通，能够方便快捷收集现场资料，从而完成工程技术资料的管理工作，并在后期对苗木的浇水、修剪、施肥、病虫害防治措施等进行信息化，从而制定基于本项目的最科学、最合理的苗木养护方案，不仅可以节省维护费用，而且能够提升工程质量效果和园林工程的社会与经济效益，实现后期养护管理标准化与信息化。

现场施工人员可以及时从平台获取不同土壤预处理方案，并将处理结果向平台报备，从而达到监管与支撑并举的目的。并且能够及时掌握种植周边地下管线信息，避免发生因定位不准造成的损失。园林建设平台还能够根据设计图生成虚拟3D模型，虚拟种植过程，从而形成可视化的技术交底过程，从而保证交底准确、高效。

4.3.2 施工进度管理

在园林工程施工过程中，施工总进度管理是园林工程管理中的一项关键内容，建筑信息模型实现是BIM 技术应用于园林工程项目进度管理的核心，有利于增强进度控制能力，降低工期延误风险，可以通过BIM 赋予园林施工构件时间属性，模拟施工建造工程，使其变得清晰、可视。面对园林工程施工过程交叉复杂因素，影响施工进度管理的因素颇多，如降雨、高温等天气因素、材料设备、施工机具、施工人员的素质等因素都会影响到园林工程的施工进度。在施工进度管理过程中，可对施工进度总计划的编制及优化过程进行模拟展示，确保开始时间、持续时间、结束时间、逻辑关系的准确性，并能够分析计划执行中可能存在的问题，并能够及时调整计划安排。应用可视化模拟分析后的信息化模型和施工进度计划为进行施工组织安排，指导各项工作时间和内容，能够有序安排施工材料设备的进场施工，防止材料堆压或缺货，以防返工、施工进度拖延情况发生，实现对整体实际进度的有效控制。

4.3.3 施工质量管理

通过调取BIM模型中材料信息，生成材料设备采购清单，并对现场选用的进场材料及设备提取相关质量参数，参照进场检查验收标准，对进场材料信息与模型中材料信息进行对比，检验设备材料的质量是否符合本工程的设计标准规定，并对材料设备见证取样、材料送检审批进行跟踪，对不合格材料的处置进行跟踪复核。

依据BIM模型相关联的检查规范及相关标准，对园林工程施工工序及实体质量进行在线监控，并针对检查验收结果不合格的部分提出整改意见，并跟踪复查整改情况[7]。

4.3.4 成本核算管理

园林施工过程中，传统的成本核算主要以工程合同、制定的成本计划、已发生的工程变更及进度报告为主要参数，通过计算二维图纸和统计已完成工程量，作为内部材料需求情况和进度偏差分析，外部则为工程计量和申请合同进度款的提供依据，成本数据信息更新不及时，缺乏精细化的管理，无法做到事中的及时控制。而基于BIM技术的成本动态管理系统，综合考虑项目的复杂程度、地理区位以及合同付款状况等因素，模拟分析施工项目成本的可行性，动态监测并不断调整确保项目顺利进行，在实时录入实际成本信息时，可以根据施工进度和现场准确计算出的材料设备的需求量，并根据预算成本指标设定预警值，与实际成本指标监控对比，方便及时纠偏。

4.3.5 施工安全管理

施工安全管理是园林工程施工过程中最重要的任务，通过BIM技术模拟施工过程进行安全检查、识别危险源，能够详细判断施工不同阶段的安全状况，并针对这些安全隐患情况进行判断，提供相应的安全措施，并以动画的形式对施工人员进行安全教育及交底工作，能够促进施工人员现场安全情况认知，并在短时间内学会安全操作规程，防止事故的发生。

BIM技术还能根据现场情况，对现场围挡、施工现场布置情况、施工安全方案、安全防护布置、警示标志等内容参数化集合管理，组成一个动态实时的安全防护系统

5 结论与展望

推广BIM技术在园林建设中应用，具有重要的社会价值，同时，也为类似信息化发展提供了可借鉴的思路，因此具有较高的社会效益。不仅能够有效地减少园林种植返工造成的浪费，提升施工效率，预计每个项目至少能够节约2%～5%的成本，具有很好的经济效益，而且能够在园林项目建设过程中将施工、设计、监理、监管、维护等部门有机地结合起来，也能够帮助园林设计单位、施工监理单位、政府监管部门更高效地进行设计、监理及监管工作，因此具有广阔的应用前景[8]。

在“新基建”的时代背景下，强化BIM技术在园林工程项目建设中的全生命周期运用，推动传统园林行业与信息化新技术的融合发展。

BIM技术可在风景园林行业中的造价控制、工程实施、环境分析等方面发挥出积极的作用，需相关管理部门加快BIM系统构建进程，通过不断充实各专业部门人员BIM技术理论知识，提升BIM系统实际操作能力等方式，从根本上提升BIM技术在园林工程中的应用可行性，为促进园林工程可持续发展奠定坚实基础。

期望在园林行业集中度提高、BIM技术多专业逐步整合、技术成本降低、可用性提高的情况下，BIM技术的园林景观项目应用或将有较大的发展。