BIM与大数据

原创

从大数据存取的角度,大数据可以大体分为三个内容:大数据感知、感知累积的大数据和大数据使用。大数据感知是指从外界获取数据并存储数据的过程。感知累积的大数据是指通过大数据感知所积累的所有数据的集合。大数据使用是指从感知累计的大数据中读取数据以供大数据价值发现和科学决策使用。

BIM建筑大数据的重要内容,也是建筑大数据区别于其他领域大数据的重要特征。从大数据的角度看,要实现BIM技术的全过程集成应用和工程建设项目全生命周期数据共享,其也必然涉及全过程BIM数据感知、BIM全过程数据和全过程BIM数据使用等三方面内容(如图1.1所示)。

1.全过程BIM数据感知。全过程BIM数据感知也就是熟知的“建模”过程。由于目前BIM主要应用于设计阶段,“建模”也通常被认为是BIM建筑设计。然而,全过程BIM数据感知不仅仅是指设计阶段的建模,其也同时包含建设工程项目BIM概念设计、规划设计、详细设计、施工组织设计、运维数据感知等(如图1-1a)。从感知形式上看,全过程BIM数据感知既包含人工数据建模,也包含摄影测量三维感知,还包含运维传感器感知等,形式多样。从感知工具上看,全过程BIM数据感知工具包含设计建模工具、文档编辑工具、进度计划工具、感知数据采集工具等。显然,全过程BIM数据感知是一个需要人、财、物等投入的过程,其并不会产生价值。

2.全过程BIM数据。全过程BIM数据也就是通常所说的“模型”。然而,通常所说的“模型”是指BIM设计模型。而全过程BIM数据既包含设计模型,也包括规划模型、施工组织模型、运维数据、合同数据、项目进度数据、质量数据等(如图1-1b)。从数据类型上看,BIM全过程数据同时包含3D形状数据、Excel数据、Project数据、Word数据、传感器实时感知数据、视频数据和影像数据等,数据种类多,既包含结构化数据,也包含非结构化数据。全过程BIM数据也同样需要人、财、物等的支撑来实现数据的有效组织和管理。  

 

(a)全过程BIM数据感知

 (b) BIM全过程数据

   

(c)全过程BIM数据使用

1.1 从大数据角度理解BIM

注:图片背景来源于互联网

3.全过程BIM数据使用。全过程BIM数据使用也就是使用BIM数据进行建设工程项目方案优化和科学决策的过程。BIM在设计阶段相对成熟的科学决策之一是碰撞检测。通过BIM事先进行碰撞检测,解决施工过程中因管道碰撞而返工等问题,提升施工效率,降低返工成本。然而,仅仅BIM碰撞检测不足以支撑BIM建模所产生的的额外成本;这也是目前许多产业界觉得BIM价值有限的原因之一。要充分利用BIM的价值,就需要充分使用BIM数据用于全过程不同的业务决策。而业务决策又取决于全过程BIM数据的拥有者拟使用BIM数据用于解决企业或建设工程项目所面临的实际问题。因此,BIM价值的实际体现在于全过程BIM数据拥有者充分使用BIM数据解决实际问题的能力。

为实现BIM技术全过程集成应用,其至少还存在三个关键问题:

1.如何实现全过程BIM感知数据的融合?全过程BIM感知数据涉及多种不同的业务系统和软件工具。如何实现不同业务系统和软件工具的融合与统一存储是BIM全过程集成应用需要解决的第一个关键问题。BIM通过构建IFCIndustrial Foundation Classes,工业基础类)标准,建立统一的全过程数据格式,实现全过程BIM数据的统一格式存储和共享。IFC标准基于面向对象的思路构建。基于IFC标准,每个设施都对应一个IFC类的实例,也就是对象。因此,每个IFC实例描述真实世界的一个设施,形成一个计算机对象,对应BIM定义中的一个知识。

2.如何实现全过程BIM感知数据的语义消歧?不同业务系统和软件工具可能采用不同的词汇描述相同的内容。例如,有些业务系统用“m”作为单位,某些软件工具直接使用“米”作为单位,而有些系统使用“meter”。“m”、“米”和“meter”实质上描述的是相同的内容。然而,计算机会认为这些词汇描述的是不同的内容。语义消歧是实现计算机对相同语义不同词汇统一认识的关键。BIM通过建立IFDInternational Framework of Dictionary,国际字典框架)标准实现同义词汇的消歧。通过建立IFD字典,将相同语义的词汇映射到统一的GUID码,实现BIM全过程不同业务系统感知数据的语义消歧,实现全过程BIM数据的真正融合。

        3.如何实现全过程不同业务决策小数据的获取?随着建设工程项目进程的推进,全过程BIM数据的体量亟剧增多。然而,工程建设项目全过程不同的业务系统可能不需要全量的BIM数据,许多决策仅需要部分数据即可。因此,如何实现从全过程BIM数据中抽取某个业务所需要的部分数据是BIM全过程集成应用需要解决的另一个重要问题。BIM通过建立IDMInformation Delivery Manual,信息交付手册)标准定义不同业务应用所需要的数据信息。依据IDM,从全过程BIM数据中获取的某个小数据,形成MVDModel View Definition,模型定义视图)。因此,MVD就是从全过程BIM数据交付给某个业务应用的小数据。   

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