摘 要

伴随着BIM技术近十年的研究与应用，BIM理念在建筑行业各专业各部门之间的运用，受到越来越多专业技术人员和学者的关注。BIM技术普遍应用在建筑工程的规划、设计、施工、运营维护等全生命周期阶段中，如果将所涉及的工程信息汇总到同一个数据库中，将会形成庞大的数据规模，就现有的系统和软件还难以实现面向建筑全寿命周期的BIM数据存储和共享，所以基于BIM技术的数据库构建已成为业界学者着重研究的热点话题。

本文通过查阅大量文献，对当前BIM技术的发展现状以及存在的问题进行归纳分析，并对近5年在中国知网发表的主题为“BIM数据库”“云 BIM”的文章数量进行统计，总结出构建符合IFC标准的BIM数据库已成为制约BIM技术发展的瓶颈因素，云技术与BIM技术的结合应用将成为建筑业发展新趋势。通过对IFC数据交换标准的分析和对理论模型较为成熟的多个BIM数据库进行比较，得出构建NoSQL 型 BIM 数据库Hbase和Riak具有较好的应用前景和使用价值。最后将BIM数据库与云技术、互联网相结合，构建一个数据管理平台模型，更好实现多参与方存储和共享海量BIM数据，实现建筑信息存储和转换的智能化、开放化、扩展化，希望能为我国建筑业进一步发展和应用BIM技术提供一定参考价值。

关键词：BIM技术；数据库；IFC标准；云技术

Abstract

Along with the research and application of BIM technology in the past decade, the application of BIM concept in various majors and departments of the construction industry has attracted the attention of more and more professional technicians and researchers in the industry. BIM technology widely used in the construction engineering planning, design, construction, operation and maintenance, etc. In the whole life cycle phase, if the information involved in the project summary to the same database, will form the huge data size, the existing system and the software is difficult to implement service oriented architecture full life cycle of BIM data storage and sharing, so construct database based on BIM technology has become a hot research scholars focus on the industry.

In this paper, through consulting a large number of literatures on current BIM technology, summarized the development present situation and existing problems of analysis, and published in recent 5 years in China hownet theme of "database" plus "cloud BIM" summary of the number of articles summed up the build up to the standard of the IFC BIM database has become a bottleneck restricting the development of BIM technology factors, cloud technology and combined with the application of BIM technology will become a new trend. By analyzing IFC data exchange standards and comparing several BIM databases with mature theoretical models, it is concluded that the construction of NoSQL BIM database Hbase has a good application prospect and value. Finally combining BIM database with cloud technology, the Internet, construct a simple data management platform framework, better realize the participants massive BIM data storage and sharing, information storage and conversion of intelligent building, open, extension, hope can provide the further development of construction and application of BIM technology in our country with limited reference value.

Key Words：BIM technology；database；IFC standard；cloud technology

目 录

第1章 绪论 1

1.1. 研究背景 1

1.2. 国内外研究现状 1

1.2.1. 国外研究现状 1

1.2.2. 国内研究现状 2

1.3. 研究内容与研究意义 3

1.3.1. 研究内容 3

1.3.2. 研究意义 4

1.4. 研究方法与技术路线 4

1.4.1. 研究方法 4

1.4.2. 技术路线 4

第2章 理论基础 5

2.1. 文献综述 5

2.2. BIM（建筑信息模型） 6

2.2.1. BIM定义 6

2.2.2. BIM特性 6

2.3. IFC标准与BIM数据库 7

2.3.1. IFC标准 7

2.3.2. BIM数据库 7

2.4. 云技术 8

第3章 BIM数据库构建 9

3.1. BIM技术的数据交换标准——IFC 9

3.2. BIM数据库构建 10

3.2.1. BIM数据库文献分析 10

3.2.2. BIM数据库构建 11

第4章 云技术 BIM数据库 12

4.1. 云技术研究现状 12

4.2. 云 BIM 12

4.2.1. 云 BIM文献分析 12

4.2.2. 云-BIM数据平台构建 13

第5章 结论与展望 15

5.1. 研究结论 15

5.2. 研究展望 15

参考文献 17

致谢 19

第1章 绪论

1.1.研究背景

建筑信息模型(building information modeling, BIM)是以三维数字化技术为基础，集成建筑项目相关信息的工程数据模型，是对该工程详尽信息的数字化表达。[^[1]]随着国内改革开放的持续深入，经济水平不断提升，传统建筑业发生了翻天覆地的变化，工程项目的建设规模不断扩大，结构形式越发复杂，管理方式也日益多样，一个项目通常包括规划，设计，施工，运营维护等多个阶段，且由多个参与方共同参与，整个过程所产生数据量也是呈爆炸式增长。近年来，虽然BIM技术在理论，标准，软件等方面均得到了不断突破，但就项目中信息的存储和转换还存在一定的局限性和发展的滞后性。现阶段，基于BIM技术的数据库构建和应用还存在大量问题：①传统的BIM系统和软件(如Revit、ArChiCAD等)只能存储建筑图纸，三维模型等结构化数据，对于建筑项目中大量的合同、图片等非结构化数据和进度、成本等半结构化数据目前还缺乏合理的储存和管理方式。②如果把工程项目全生命周期、不同参与方所涵盖的数据集中存储在一个数据管理平台中，用户在提取和运用数据的过程中难免会引发项目各参与方对各自数据的产权、安全等一系列法律问题，目前还难以被广大用户所接受。③多数BIM软件在文件输入输出的过程中经常会发生数据的错误和丢失问题，然而国内还没有开发出统一的数据存储和转换标准在不同BIM软件之间进行数据交换，这也导致BIM技术在全产业范围内推广和应用受到阻碍。④一个建筑项目往往涉及多个部门，而且各参与方位于不同区域，所处的环境也大不相同，有的基础设施很好，而有的甚至不具备相应条件，数据平台的构建在有些情况下只能是天方夜谭。所以，构建用于存储和转换建筑数据的统一标准数据库也就成了建筑行业必须解决的问题。

1.2.国内外研究现状

1.2.1.国外研究现状

建筑信息模型一词最早是由美国计算机专家恰克.伊士曼在三十多年前提出的,他给出了BIM最初的概念:“BIM集合了所有建筑几何信息模型、建筑的功能、不同阶段的施工进度、建造施工工艺以及一系列建筑全生命周期中所涵盖的信息。”^[[2]]1997 年 Tolman 教授发表了以“建筑信息模型”为主题的第一篇文章，尽管当时BIM的概念和定义已经产生，但由于技术条件不够成熟，BIM理念基本上还是停留在纸面上，并没有应用在现实工程当中。直到 2002 年建筑软件公司欧佩克副总裁大卫·莱蒙特为促进营销、提升业绩才同意公司使用“Building Information Modeling”这一术语，为让用户们记住这一专业名词，公司决定把英文首字母连起来读，从此 BIM一词才开始被业界广泛接受。随着学者对BIM理论的深入研究,不断构建出符合BIM理念的框架模型，并应用在实际操作当中。在欧佩克等大型软件公司的共同努力下，不断开发出能应用在工程实例的三维建模软件，并取得了相应经济和技术效益，BIM技术在理论和应用方面均取得突破性进展。BIM从概念的提出到模型框架的构建，再到工程建筑行业的实际应用，经历了漫长的历程。美国作为BIM理念的孕育地，是最早开展建筑信息模型研究的国家，经过几十年的发展，不管是在理论基础研究方面还是实际操作应用方面，BIM技术条件已走到世界前列。目前，美国大多数建筑项目都已经应用BIM技术，美国建筑业早已制定了成熟的BIM技术标准，并得到普遍应用。换句话说，美国正引领着世界建筑行业BIM技术的发展。与其他发达国家相比，英国政府颁布相应政策要求开发的建筑工程强制使用BIM技术，这项政策也得到了英国建筑行业BIM标准委员会的大力支持，英国也已制定符合的BIM标准。在这样的大背景下，英国使用BIM技术的建筑企业国内占比已成为仅次于美国的地区。亚洲地区，BIM技术运用较为领先的国家当属新加坡，新加坡负责建筑业管理的国家机构是建筑管理署(BCA)，该组织发布了适用于新加坡建筑行业的BIM技术发展路线规划，规划明确提出整个建筑业在2015年前广泛运用BIM技术。为响应政策，新加坡决定政府部门必须带头在所有新建项目中运用BIM技术。在储备BIM人才方面，政府鼓励新加坡的大学开设与BIM技术的相关课程，为行业研究学者设立BIM专业学位。

BIM技术的不断发展，相关应用软件也是得到快速发展和不断优化。目前，国外运用比较广泛的BIM软件主要有美国的Autodesk公司开发的Revit系列，该软件运用最为广泛,其余地区有匈牙利公司开发的ArChiCAD系列以及德国公司开发的NemetSChekAcrhiteCt系列。

1.2.2.国内研究现状

我国自20世纪70年代实施改革开放政策以来，随着经济的不断复苏，建筑行业作为国内支柱产业，也走上发展的快车道。但由于建筑量业务巨大，分布地区广，发展速度过快，相关政府部门制定的规范还不够完善，导致建筑业的发展相对粗犷，施工企业运用的技术还相对落后，与发达国家相比还有一定差距。近几年来，随着国家相关政策的颁布，企业自身的不断发展，已经有所改观。在这样的背景下，国内建筑行业与BIM技术的结合已然是大势所趋，首先，巨大的建设规模带来了因沟通和协作环节失误而导致的数据错误和丢失，因此造成不可忽略的损失，从而增加了成本，延长了工期。BIM技术的出现和运用重新定义了信息储存和交换流程，很大程度上能改善这一状况。其次，随着国家对信息化的支持，BIM技术的研究运用一定会得到更加长远的发展。最后，随着百姓生活水平的提高，人们对绿色产业的可持续发展观念越来越强烈，BIM技术的应用完全契合这一发展理念。

香港对BIM技术的研究和应用相较于大陆更为成熟一些，早期，为了在香港建筑业推行BIM技术，当地成立的BIM委员会自行订立BIM标准、构建数据库等。然而，在BIM技术成为建筑行业核心大势所趋的今天，国内大部分企业建筑设计采用的仍是全2D工程制图，甚至有的项目还在使用手工制图。虽然一些项目运用了少量BIM技术，不过相对于中国的建设大潮，BIM技术的运用不过是荷露尖角。随着国家相关政策的颁布和一些科研院所的深入研究，使BIM 技术在中国建筑行业经历了从无到有，一直到国家信息化战略层面。2011 年 5 月住建部发布的《2011—2015 年建筑业信息化发展纲要》中，里面有 9 处涉及到 BIM 技术[^[3]]。《建筑工程信息模型应用统一标准》（简 称NBIMS-CHN）已获得中国住房和城乡建设部批准立项[^[4]]。同时，在BIM人才储备方面，国家相关部门设立了BIM等级考试，鼓励行业人士深入学习BIM技术，在武汉理工大学，本科专业就已经设置了与BIM技术的相关课程，极大程度上激发了同学们对BIM技术的学习热情。至此，BIM技术在国内建筑业的研究热度持续高涨。

1.3.研究内容与研究意义

1.3.1.研究内容

本文共分为5章：

第一章，绪论。主要包括基于BIM技术的数据库构建研究背景，以及BIM技术在国内外研究现状综述，最后阐述基于BIM技术的数据库构建的研究内容、研究意义和研究方法、技术路线。

第二章，理论基础。先对所查阅的文献进行数据统计，作出定性分析，总结BIM数据库和云 BIM的研究趋势，再从BIM技术最基本的定义与特性出发，阐述了BIM数据库构建所运用的理论基础，最后通过与云技术结合，从而实现项目全寿命周期的数据存储与共享。

第三章，BIM数据库的构建。介绍BIM数据库的相关知识与应用状况。对目前运用的BIM数据库进行分析比较，并结合目前运用较为广泛的IFC标准，选择最佳的BIM数据库构建方式。

第四章，云技术 BIM数据库。通过云技术与BIM数据库的结合，更好实现建筑工程中海量BIM数据的存储和共享，并支持各参与方统一的信息访问，实现BIM技术的智能化，信息化。

第五章，结论与展望。总结基于BIM技术的数据库构建的研究成果，对本文的不足之处作出归纳，对后续BIM技术的研究与发展做出展望。

1.3.2.研究意义

未来建筑行业的发展，BIM数据库构建将有力推动我国建设行业智能化、规范化、技术化发展，并与建筑工业化、装配式建筑深度融合，同时与建筑设计全产业链接轨，对提升建设科研成果在实际工程中应用发挥积极作用，充分解放劳动力，向数字化，信息化方向发展。为有效服务建筑产业，不断丰富和发展 BIM 数据库，需要建立起符合建筑开发、规划、设计、施工、运营要求的 BIM 数据库应用体系，为建筑行业BIM 技术的应用提供关键技术支撑。同时提出BIM技术与云技术相结合，为构建用于工程全寿命周期的数据管理平台框架提供参考。

1.4.研究方法与技术路线

1.4.1.研究方法

1. 文献研究法

广泛阅读相关论文、期刊、书籍、网站等文献资料，提取有用的信息，分析国内外现状。

1. 定性分析法

通过对近几年在中国知网发表的文献数量进行数据分析，总结出以“BIM数据库”“云 BIM”为主题的文献研究趋势。

1.4.2.技术路线

熟悉论文题目基本内容、要求

得出结论与展望