基于专利地图的道路交通领域BIM技术预测研究

王忠伟 杨志华 龚加有

关键词 道路交通;BIM;技术生命周期;技术功效矩阵;技术预测

中图分类号 U445 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）04-0020-03

0 引言

BIM技术自诞生以来在土木建筑行业飞速发展，近年来在道路交通领域也逐步得到广泛应用[1]，特别是在交通运输部、建设部制定相关政策的支持下，各类公路交通建设主体积极投入研究，扩大BIM技术的应用范围，取得了许多突破性的进展。然而，由于BIM技术在公路领域仍属于新鲜事物[2]，如何充分发挥BIM技术在公路行业的价值仍处于不断探索过程当中。围绕BIM技术的基础性研究状况[3]，国内外学者已经开展了许多综述性研究，而从技术角度的总结展望性研究，目前仍较为缺乏。为进一步提高公路行业BIM技术创新效率，有必要全面总结目前该领域技术研发状况，并对今后的技术发展方向进行展望与预测[4]。

专利文件是目前最主要的技术文献，专利文件承载了不同领域80%以上的新技术信息[5]，通过专利文献分析可以全面掌握不同专利技术领域的发展状况，并可较好地预见下阶段的技术发展方向[6]。基于此，研究拟采集专利技术数据样本，通过专利分析，对公路BIM技术的研究现状进行全面总结，并对下阶段的技术发展方向进行预测，为该领域的技术研发提供参考。

1 数据来源与分析方法

1.1 专利数据来源

IncoPat专利数据库收录了全球超过120个国家（地区）1.5亿余件专利，实现了将全球顶尖的专利数据深度整合，能够为技术研发人员提供最新技术情报。基于incoPat专利数据库进行专利数据检索，检索时间段设为：2000年1月—2020年12月，检索专利类型包括“发明申请”与“实用新型”。通过多次试检索，最终确定检索式为“TI=（建筑信息模型OR BIM）AND TI=（公路 OR 道路 OR 铁路）”。采用上述检索式进行检索，在剔出不相关信息后共得到199条专利信息，包括中国专利191条，韩国、美国等国家专利共8条有效专利信息，作为研究的基础数据源。

1.2 专利数据分析方法

采用专利地图方法进行研究，主要研究包括：基于专利数据样本，从专利时间、技术生命周期、不同技术持有人的研发趋势等方面进行分析，揭示该领域技术发展状况;数据采集及处理：采用数据库检索和人工排查相结合的方式进行数据采集与数据清洗，并运用文本分析进行数据预处理;基于IPC分类进行专利技术功效矩阵分析，并对不同类别技术进行技术生命周期分析，综合提出技术进化方向。

2 道路交通领域BIM技术专利地图分析

2.1 专利时间与专利持有人分析

2.1.1 专利时间分析

如图1所示，道路交通领域BIM技术的专利数量总体偏少，2010年开始有了第一件与公路BIM相关的专利，之后4年都没有相关专利申请，自2015年开始专利申请量持续增长，2015年的专利申请量为5项，至2020年专利申请量增长到了68项。说明BIM技术在公路领域的应用目前仍处于发展早期阶段，近几年来增长速度显著加快，预计未来几年将进入快速发展阶段。

专利持有人地域分析结果见表1所示，道路交通领域BIM技术申请人主要来自我国9个省市，其中北京市持有的专利数量最多达27项，其次是江苏省持有22项专利，第三是陕西省持有相关专利14项。其他持有专利较多的省份还包括：河南、四川、安徽、湖北、广东、山东。由此可见，参与道路交通领域BIM技术研发的单位主要集中在少数省市，相关技术尚未在全国范围内引起重视，下阶段还有较大的发展潜力。专利持有人类型分析情况见图2所示，78.39%的专利持有人为企业，13.07%的专利持有人为大专院校，个人专利持有比率占6.09%，科研单位的持有比率占1.51%。由此可见，道路交通领域BIM技术研发的主力是企业，高校与科研院所也发挥了一定的作用。

2.2.1 技术生命周期分析

道路交通领域BIM技术生命周期如图3所示，由图可知，道路交通领域BIM技术目前正处于稳定的增长阶段，在未来数年还具有很大的发展潜力。

2.2.2 专利工效矩阵分析

专利工效矩阵分析见图4所示，该领域的技术研发主要集中在数据处理领域，技术研发的目的主要集中于提高工程建设的效率。而数据处理系统、图像数据处理也是比较热门的技术研发方向，这两个技术研发方向同样以提高工程建设效率为导向，而提高准确性、提高施工質量同样也是重要的研发方向。

2.2.3 技术申请趋势分析

技术申请趋势分析如图5所示，数据处理技术、数据处理系统、图像数据处理这三个领域的技术研发都呈现出显著的快速增长趋势，表明在道路交通BIM技术领域，目前技术研发的热点主要发生在数据处理技术与数据处理系统领域，且在今后数年内仍然是研究的主要热点。

该文以incoPat专利数据库的专利数据为基础，通过专利地图的一系列分析，对我国道路交通领域BIM技术的发展现状与技术发展方向进行了深入研究，基于专利地图的分析主要得出以下三方面的研究结论：

（1）我国道路交通领域BIM技术研发正处于快速发展阶段，未来数年内我国道路交通BIM技术将迎来一个快速发展期。

（2）我国道路交通领域BIM技术的研发目前仍然集中在少数省市、少数企业，尚未进入全面发展阶段，而相关技术研发的主体以企业为主，高校、科研院所的积极性尚未充分调动起来。

（3）道路交通领域BIM技术的研发热点主要集中在数据处理技术、数据处理系统、图像数据处理三个领域，这三个领域的研发工作在未来具有很大的发展潜力，是道路交通领域BIM技术取得突破的关键所在。

参考文献

[1]钱枫. 桥梁工程BIM技术应用研究[J]. 铁道标准设计， 2015（12）： 50-52.

[2]刘占省， 李斌， 王杨， 等. BIM技术在多哈大桥施工管理中的应用[J]. 施工技术， 2015（12）： 76-80.

[3]王丽园， 陈楚江， 余飞. 基于BIM的公路勘察设计与实践[J]. 中外公路， 2016（3）： 342-346.

[4]程海根， 沈长江. BIM技术在桥梁工程中的应用研究综述[J]. 土木建筑工程信息技术， 2017（5）： 103-109.

[5]张娴， 高利丹， 唐川， 等. 专利地图分析方法及应用研究[J]. 情报杂志， 2007（11）： 22-25.

[6]吴新银. 专利地图在企业专利战略中的应用研究[D]. 武汉：华中科技大学， 2004.

2383501705395