我国“GIS+BIM”技术研究进展*——基于CNKI 的文献计量与可视化分析

邹 宇，邓仕雄，刘继庚，周 彬，林国敏，何清平

（贵州水利水电职业技术学院，贵州 贵阳 551400）

随着科学技术和信息技术的快速发展，“智慧城市”概念应运而生。作为智慧城市建设管理的重要方法和手段，地理信息系统（Geographic Information System，GIS） 和建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM） 能够管理与现实世界相关的几何对象及其属性信息，但侧重点各异[1-2]，二者技术对比分析见表1。

表1 GIS 与BIM 技术对比分析

将GIS 技术和BIM 技术进行有效融合，把微观领域的BIM 信息和宏观领域的GIS 信息进行交换和结合，对实现智慧城市建设发挥了不可替代的作用，围绕二者的融合问题，我国学者开展了大量相关研究[3-5]，及时回顾和梳理其研究现状、热点和演变趋势，对推动智慧城市建设意义重大。

基于此，借助CNKI 文献计量分析和CiteSpace可视化分析功能[6-7]，对我国“GIS+BIM”技术近10年（2013年1月至2022年12月） 的研究情况进行系统梳理和分析，归纳总结出“GIS+BIM”技术的研究热点和发展趋势，以期为后续的相关研究与实践提供参考。

1 研究方法与数据来源

1.1 研究方法

本文通过采用CNKI 文献计量分析及CiteSpace可视化分析方法，对文献进行发文量分析、共性分析、聚类分析和突现分析等，深度剖析了国内“GIS+BIM”技术的研究现状、热点及演变趋势。以期系统、全面地展示该研究领域的发展全貌。

1.2 数据来源

本文研究数据全部来自CNKI 论文库，通过关键词和主题检索的方式确定文献数据，以关键词“GIS”和“BIM”以及主题“GIS+BIM”进行检索，初步检索得到近10年相关文献总计666 篇。同时为进一步提高文献数据的精准度，在初步检索结果基础上，删除征稿意见、会议稿件、特色期刊论文、科技成果等非学术文献以及相关性较小的条目，最终整理得到有效文献数604 篇，其中期刊论文527 篇、硕博论文77 篇，最后将有效文献作为研究的基础数据库。

2 文献计量与可视化分析

2.1 研究现状分析

2.1.1 发文量分析

在国内“GIS+BIM”技术研究的发展历程基础上，对发文量进行年度统计分析，能够很好地展现我国该领域的发展现状。对CNKI 中检索得到的604 篇有效文献进行年度分布分析得到近10年“GIS+BIM”技术研究文献年度分布图（见图1）。

图1 2013—2022年“GIS+BIM”技术研究文献年度分布图

发文量的年度分布能够间接反映某研究领域的发展情况，由图1 可知，“GIS+BIM”领域近10年间的发文量呈先升高后平稳发展的总体态势。具体来看，2013—2015年为初步发展阶段，在这期间年度发文量较少，均在10 篇左右，说明对于该领域的研究有待提升；2016—2020年属于快速发展阶段，对“GIS+BIM”技术的关注度迅速上升，2020年发文量达到121 篇之多，说明随着我国智慧城市建设的推进，GIS 与BIM 融合的研究得到学者们的广泛关注，相关的研究也逐年增加；2021—2022年为稳定发展阶段，年度发文量略趋于稳定，保持在120 篇左右，说明随着数字孪生、数字映射等概念的提出，学者们对于“GIS+BIM”技术的研究持续深入进行。

2.1.2 发文作者分析

通过文献统计分析的方法统计出2013—2022年10年间对“GIS+BIM”技术研究发文量大于3 篇（包括第一作者、共同作者） 的作者（见表2），为该研究领域的重要核心作者，总计10 位。从表2可知，发文量最多的学者为中铁第一勘察设计院集团有限公司的倪苇（6 篇），表明该学者对“GIS+BIM”技术持续聚焦。除此以外，朱庆、汤圣君发文量达到4 篇，王立幼、马瑞、何刚等学者发文量各自达到3 篇，为该领域的发展做出突出贡献。

表2 2013—2022年“GIS+BIM”技术研究发文量3 篇以上作者统计

利用CiteSpace 对样本文献发文作者进行可视化分析，得到2013—2022年10年间对“GIS+BIM”技术研究的发文作者共现图谱（见图2）。图2 中节点字体大小代表作者中心性强弱，连线的粗细及多少代表合作关系的紧密度。该图谱共形成274 个网络节点（N=274） 和188 条网络链接（E=188），共现网络的密度为0.005（Density=0.005）。从图中可以看出，作者间联系较小、合作关系不强。

图2 2013—2022年“GIS+BIM”技术研究作者共现视图

2.2 研究热点分析

关键词是对研究内容和观点的高度概括，对其进行可视化分析可追踪某一领域的研究热点[8]。

2.2.1 关键词共现分析

在利用CiteSpace 对样本文献进行可视化分析时，节点类型选择关键词（Keyword），将时间切片设置为1年，生成“GIS+BIM”技术研究关键词共现网络图谱（见图3）。通过图谱中节点的大小来判定该关键词的出现频次，连线的粗细表明关键词关联程度的强弱，连线越粗则关联程度越强。图3 中的网络节点共有224 个（N=224），节点的关联线条有276 条（E=276），网络密度值为0.0111。由图3可知，“可视化”“综合管廊”“智慧城市”“倾斜摄影”是节点圈层最大的几个关键词，表明这几个关键词出现频次最多，是该领域研究的核心。此外，“物联网”“数据融合”“运维管理”“信息化”“融合”“数字孪生”“水利工程”“施工管理”等关键词的节点圈层也相对较大，说明上述这几个领域是“GIS+BIM”技术研究的热点。其他关键词节点圈层相对较小，说明不是研究的热点。

图3 2013—2022年“GIS+BIM”技术研究关键词共现视图

2.2.2 关键词聚类分析

关键词聚类分析是通过对关键词进行共现分析，获取关键词间的联系结构，以追踪该领域研究热点。为了更好地追踪“GIS+BIM”技术的研究热点，在CiteSpace 中使用对高频关键词进行聚类分析，得到“GIS+BIM”技术研究关键词聚类图谱（见图4）。图中Q=0.7186，通常，当Q 值大于0.5时，表明聚类效果明显，且数值越大聚类效果越好，可见“GIS+BIM”技术的关键词聚类模块划分较为合理，可用作研究论证； S=0.9239，当S 值超过0.7 时，显示聚类效果较好，说明聚类的模块内部联系较强，每个聚类中的文献联系紧密，可以用作聚类分析。高频关键词聚类分析共形成了9 个大的模块，分别是“可视化”“物联网”“倾斜摄影”、“建筑”“综合管廊”“信息化”“运维管理”“二次开发”和“三维模型”，其中“可视化”“物联网”“倾斜摄影”“建筑”“综合管廊”“信息化”“运维管理”模块，模块间联系紧密，“二次开发”和“三维模型”形成较为独立的模块。

图4 2013—2022年“GIS+BIM”技术研究关键词聚类视图

2.3 研究趋势分析

关键词突现分析展现了某研究领域关注热点在时间维度上的演变过程，反映某一热门话题在特定时间段内受到学术界的关注度。

借助CiteSpace 软件的突现词功能，对2013—2022年10年间“GIS+BIM”相关研究的关键词进行突现分析，得到10 个突显词（见图5）。由图5可知，2014—2015年突现的关键词主要是“模型”，这是“GIS+BIM”技术研究中最早被关注的内容。2016—2019年，主要强调“GIS+BIM”技术应用集成与数据集成，“桥梁”“综合管廊”“轨道交通”、“数据集成”“数字城市”“三维建模”“管理平台”“模型转换”成为关注的焦点。其中，“综合管廊”的突现强度最高，说明“GIS+BIM”技术在综合管廊相关领域应用较多。自2020 以来，“轻量化”受到的关注度越来越高，成为当前的研究前沿和发展趋势。

图5 2013—2022年“GIS+BIM”技术研究关键词突现视图

3 结论与展望

3.1 结论

基于CNKI 文献计量分析功能和CiteSpace 软件可视化分析功能，以CNKI 收录的2013—2022年的604 篇相关文献作为研究对象，对近年来国内“GIS+BIM”技术的研究现状、研究热点及演化趋势进行了梳理和分析，得出如下结论。

1） 从研究现状来看，“GIS+BIM”技术的研究大致经历了初步发展阶段（2013—2015年）、快速发展阶段（2016—2020年） 和稳定发展阶段（2021—2022年） 三个阶段。结果表明只有少数作者间形成了合作网络，作者间合作关系较为松散，研究合作程度较低。

2） 从研究热点来看，“GIS+BIM”技术的研究主要围绕“可视化”“综合管廊”“智慧城市”“倾斜摄影”等方面展开，其中“可视化”受关注度最高。此外，“物联网”“数据融合”“运维管理”“信息化”“融合”“数字孪生”“水利工程”“施工管理”等也是近年来研究的热点。

3） 从研究趋势来看，“模型”是“GIS+BIM”技术研究中最早被关注的内容，近年来，“轻量化”受到的关注度越来越高，成为当前的研究前沿和发展趋势。

3.2 展望

系统回顾“GIS+BIM”技术的研究进展后发现，现有文献为我国“GIS+BIM”技术领域的研究夯实了理论基础，也为后续研究指明了方向。

1） 建立协同研究机制，加强研究机构、学者之间的合作交流。“GIS+BIM”技术的研究者众多，但现有学者及研究机构相互之间合作交流不足，不利于学术传播与研究发展。因此，需增强多方合作交流，从而提升“GIS+BIM”技术研究的整体水平和层次。

2） 实现多源数据的融合，建立多维度的信息表达方式。有效解决在数据融合过程中出现的数据体积过大、几何信息失真、语义信息丢失等问题。