基于BIM技术的江西龙虎山风景名胜区规划设计的信息化管理研究

2017-04-06张浩蔡玲陈宇熊模辉

赤峰学院学报·自然科学版 2017年5期

张浩，蔡玲，陈宇，熊模辉

（1.安徽工程大学建筑工程学院，安徽芜湖，241000；2.江西生物科技职业学院，江西南昌330200；3.江西建设职业技术学院，江西南昌330000；4.江西省城乡规划设计研究院，江西南昌330000）

张浩1，蔡玲2，陈宇3，熊模辉4

BIM技术是当前建筑行业中的新理念与方法，在建设行业中得到了广泛推广.利用BIM技术概念，在江西龙虎山风景名胜区规划设计中进行数字化分析与管理；主要从风景名胜区宏观角度采用ArcGIS软件，分析风景名胜区的生态敏感性，进行风景区分级保护规划、旅游线路规划等；从龙虎山庄会议中心建筑的微观角度，用Revit软件建立建筑信息模型，分析建筑朝向以及太阳辐射，结合Revit的协同设计、信息集中、数字化管理等优势，使得建筑信息数据使用更加合理化.

BIM技术；风景名胜区；规划设计；信息化管理

1 BIM技术简述

建筑信息模型（BIM）是上个世纪70年代，查克伊士曼博士（ChuckEastman，Ph.D.）提出的概念：建筑信息模型是将一个建筑设计项目在整个生命周期内的所有几何特性，功能要求与构件的性能信息综合到一个单一的模型中，同时这个单一模型信息中还包括了施工进度、建造过程的过程控制信息[1].对于BIM技术的认识应当是：建设项目应用BIM技术建造一个数字化的实体，一个由参与项目的各方面人员共享的数字模型，这个模型的设计、项目的施工、后期管理与运营等阶段都需要全部的信息数字化管理，在此过程中，需要各专业的协调合作、资源共享与开放、管理一体化.

龙虎山风景区内多山地丘陵，自然环境优越，植被类型多样，野生动物资源丰富，当前整个风景名胜区有景点49处.本文基于BIM技术，探讨江西龙虎山风景区规划设计中的信息化管理应用，实践相关的数字技术在项目中的应用，总结规划过程中数字技术应用的优缺点.

2 龙虎山风景区规划设计中的BIM技术路线

风景名胜区规划设计过程是多专业相协调、合作的过程.其中旅游规划与管理专业在前期的策划中，确定风景区的旅游主题、旅游特色、旅游品牌等，经过一定的调研、分析，规划几条旅游路线以及大的发展方向；后期城乡规划、人文地理、风景园林、社会学、管理学等专业，会逐步进入到规划设计过程中，提出各个专业面临的问题.但是各个专业在大部分决策过程中，都会使用传统的定性分析方法，定性的方法取决于经验、传统方法.然而随着当代信息技术的发展，可以适当引入数字技术以此支撑方案过程中的决策，提高规划效率与风景名胜区的科学管理水平.BIM技术与方法应用到风景名胜区中，主要建立风景名胜区规划的信息模型，而此模型需要以影响规划决策的专项因子的基础数据为依据来建立[2].

本项目研究中主要从宏观层面与微观层面角度来使用BIM技术；在宏观层面，即风景区的生态敏感性分析、分级保护规划、可建设用地规划等方面采用ArcGIS技术，建立相关的数据库，实现数字技术决策与管理；在微观层面.即单体建筑角度，以龙虎山庄的会以中心建筑为例，探讨Revit、Ecotect等软件与技术如何在其中的分析与应用.风景区规划中主要的BIM技术路线如（图1）所示，主要步骤如下：

2.1 风景名胜区基础资料的收集与提取

风景名胜区的基础资料收集是风景区规划设计的前期工作，基础资料主要来自当地政府部门提供的材料、网络信息资料、书籍文献等，基础资料按照属性分为自然资料与人文资料.

自然资料包括：地形图、卫星地形图、行政区域边界、动植物分布、森林资源统计、林地田地分布情况、土壤类型分布、交通现状、上位规划等等；

人文资料包括：居民现状分布、人口统计、现状景点资源分布、统计年鉴等.

基本数据资料的类型主要包括dwg格式、图形图像格式、pdf格式、word、excel等.

2.2 风景名胜区基础资料数字化表达

风景名胜区信息数字化表达主要包括遥感数据提取、解译，整理地形图CAD，人口分布统计数字化，在ArcGIS软件输入现有的地形数据、交通路线、耕地现状分布、土地利用分布相关资料等.对部分单因子进行转译成为栅格数据，便于后期的多因子叠加分析.对图文影像资料，转化为电子形式，统一格式录入ArcGIS，做成基本的数据库形式，与单因子分析图相对应，形成动态联系.龙虎山庄会议中心建筑的初步方案CAD文件导入Revit中，为建模奠定基础.

图1 BIM技术在龙虎山风景区中的应用路线

3 龙虎山风景区规划设计中BIM技术应用

3.1 龙虎山风景名胜区的基础资料收集与数字化

收集与整理风景区的基础资料，主要有地形图、遥感影像、土地现状利用图、耕地利用现状图、人口分布、现状交通路线分布图等，结合ArcGIS、Excel软件等，实现基本数据的数字化表达.

3.2 单因子分析

3.2.1 高程因子

高程是生态环境中的一个重要影响因素，随着海拔的变化，空气温度和土壤也发生改变，对植物的地带性分布影响显著，整个生态系统也呈现出明显的垂直分布特征[3].在ArcGIS中对等高线进行梳理，形成风景名胜区的数字高程图（DEM图），用来表示龙虎山风景名胜区的实际高程，整个风景区高程最高点在南部区域，最低点在风景区北部.其中高程在900m以上的区域，是高敏感区域（图2）占风景区面积总比例4.32%.

3.2.2 坡度因子

地表面某一点的坡度是指过该点的切平面与水平面之间的夹角，即表示了地表在该点的倾斜程度.坡度越大，保水能力越差，水土越容易流失，植被受到破坏越不容易恢复，生态与视觉上都带来较大的冲击；而坡度平缓的地方，保水能力强，不易产生水土流失，土地肥沃，能够容忍强度较大的开垦和建筑修路等活动[4].

利用数字高程模型，对高程数据进行坡度分析，坡度主要分为0-15°、15-25°、25-35°、35-45°、45-90°五大级别.其中坡度大于45°的区域占有3.27%，这部分区域是敏感度较高的地带，主要是在山体的上坡，这些地方坡地大，生态敏感性高，需要重点保护（图3）.

图2 风景区高程分析图

图3 风景区坡度分析图

图4 风景区坡向分析图

3.2.3 坡向因子

坡向粗略地分，可以分为东、南、西、北四个方向，细分则可分为八个方向：东向（67.5°-112.5°）、东南向（112.5°-157.5°）、南向（157.5°-202.5°）、西南向（202.5°-247.5°）、西向（247.5°-292.5°）、西北向（292.5°-337.5°）、北向（337.5°-360°和0°-22.5°）、东北向（22.5°-67.5°），得到龙虎山风景区的坡向图，将东北、西北坡向的区域分类为较高敏感区域其，面积约占总面积的15.83%；将正北区域分类为高敏感区域，面积约占8.32%（图4）.

3.2.4 水体缓冲分析

龙虎山风景名胜区的水资源比较丰富，其中有信江、泸溪河两条主要河流.根据实际情况，按距离水源的远近划分为5个等级，距离主要分为100、200、300、400、500m.其中距离水源在100m之内的区域为高敏感度区域（图5），占总面积的8.63%.

3.2.5 耕地缓冲分析

风景名胜区中的耕地面积35.68km2，占总面积的16.22%；耕地面积属于非建设用地中的一类，耕地具有较高的生态效益，加强对耕地周围区域的保护有利于风景区的生态建设.对耕地周围的区域进行保护分级，加强监管.分级主要为0-50m，50-100 m，100-150m，150-200m，200-250m，大于250m的区域，距离越近，生态敏感性越高，需要加强保护（图6）.

3.2.6 人文因子

首先是人口因子，人口分布是风景名胜区规划的前期工作，人口容量的多少是风景区发展的重要表征指标.对风景区内部的人口分布进行资料收集与调研，得知：，风景名胜区涉及到自然村102个，农村居民7392户，29175人，外出人数达到6578人，占人口的22.5%，另有城镇人口9243人，则风景名胜区内常住居民共计38418人（图7），城镇居民占总人口的24.1%.

3.3 多因子叠加分析

多因子叠加是综合影响因素评价的重要环节，采用权重分级的方法，将各个单因子元素按照定量的结合起来，对于后期的方案筛选与确定有重要意义[5].在自然因子的叠加分析中，赋予高程、坡度、坡向、水体缓冲、耕地缓冲的各自权重，高程比重0.35，坡度比重0.25，坡向比重0.10，水体缓冲比重0.15，耕地缓冲比重0.15.然后将自然因子分析与人文因子分析相结合，得到生态敏感性分析（图8），分级保护规划图.保护的对象主要有林地、居民生产生活用地、基本农田、地形地貌脆弱地区.

图5 风景区主要水体缓冲区分析图

图6 风景区耕地缓冲区分析图

图7 风景区主要人口分析图

图8 风景区生态敏感性分析图

3.4 龙虎山庄会议中心建筑数据库的建立

龙虎山庄会议中心建筑是龙虎山庄的重要建筑，建立建筑信息化数据库有利于后期的建筑管理与运营.在建立建筑信息数据中主要采用Revit的软件，首先分析龙虎山庄的规划图，进行建筑方案的推敲.得到初步设计思路，在Revit中建立建筑的模型，结合Ecotect软件进行生态模拟分析，得到龙虎山庄园区中部分地带的建筑朝向分析图，太阳辐射分析图；建筑朝向的选择直接影响建筑物的采光照明，合理的朝向可以减少建筑能耗，提高舒适性.地面热辐射量的大小影响硬质空间的布置，一些公共设施的选址也受其影响，例如变电站、垃圾池等地块需要布置在阴凉干燥地带.对于建筑、景观规划有一定意义[6].

其次利用Revit软件，对建筑进行扩初、施工图设计；在扩初设计过程中，结合Revit软件的关联性修改功能、强大丰富的材料数据库，对建筑的局部或者整体进行细化，并且可以生成各层的平面图以及立面图等，为施工阶段提供有效的施工图纸保障.结合软件的统计功能可以得到部分材料明细表；并且多专业协同设计，对于结构、建筑、水电等专业的人员而言，可以同步更新相关设计内容，使彼此间及时了解建筑的整体信息，降低设计返工率.

3.5 BIM数据共享与管理

最终将所有数据设置相关的访问、修改、查看等权限，发布给政府、规划设计院以及相关的施工、管理单位，为后期的施工、运营提供基础.在ArcGIS中制定单因子专题分析图，数字高程三维模型，进行定量分析；同时结合Google地图，实现三维漫游. Revit软件中建筑信息模型集中了龙虎山会议中心建筑的设计信息，例如建筑的管线、窗户、门等出现问题，可以直接查看信息模型，可以得到直观的内部建模情况，快速发现问题、解决问题.

4 BIM技术在风景名胜区规划中的总结

在龙虎山风景区规划设计中，采用了BIM技术理念，对风景区的总体信息建立了信息数据库，其中从宏观的角度结合ArcGIS软件，进行了生态敏感性的分析，得到分级保护用地规划的基础依据；结合Revit软件，建立龙虎山庄会议中心建筑信息模型，对建筑进行可视化、信息化等分析，所有的资料信息集中在模型之中，便于管理和施工.这其中存在很多优点与不足：

4.1 存在的优点

（1）定量的决策系统为主：在龙虎山风景区规划设计过程中，定量的分析方法相比传统的定性方法更有说服力，在决策规划的过程中用科学数据为依据.在本文案例中运用BIM技术定量数据方法，利用ArcGIS、Revit、Ecotect软件进行了定量分析，使得决策更科学.

（2）协同设计的规划方法：风景区规划设计中采用的Revit软件，建立了会议中心建筑BIM模型，这其中涉及到多专业协作的环节，多专业基于同一个Revit模型，进行各自专业的设计，同步更新设计内容，各专业间及时互相沟通，解决问题[7].

（3）风景名胜区的BIM模型的建立，为风景区管理、生态保护系统规划、用地规划与管理、旅游游赏路线规划等提供定量的科学数据信息，同时为后期的旅游资源保护与利用，旅游资源的可持续发展提供了基础.并且为风景区全生命周期管理体系的建立提供平台.

（4）信息数据展现的多样化：在规划设计中的图纸表达，以数字化为基础，三维表达，影像格式，数据库形式等，区别于传统的二维图纸形式.Revit软件在材料统计、图纸自动生成方面有优势，并且信息数据表达方式有二维、三维形式，色彩表达更加丰富，而且色彩修改更加方便且关联性强.

4.2 但是在案例的研究过程中，采用BIM信息化管理中也存在一定的问题

（1）BIM技术在风景园林行业推广遇到阻碍. BIM技术是当前建设行业的前沿技术，在建筑行业的发展有一定的基础，而且一些观念认为BIM技术知识用于狭义的建筑行业，由于在风景园林行业没有更多的实践与理论支撑，导致当前的发展过于缓慢，因此需要继续探索.

（2）BIM技术概念与软件的普及程度不够.部分专业人员当前对BIM技术的理解，还是停留在软件的应用之上，并没有实质性的了解BIM技术的内涵；生命周期理论概念是BIM技术的核心内容，但目前对此概念的理解不够透彻，需要继续研究[8].

（3）BIM技术优势集中体现在管理方法与手段上，但本案例的研究中，侧重于规划设计过程中的管理，施工阶段与管理运营阶段的BIM技术应用涉及面不够广，因而需要进加深BIM技术在各阶段的管理作用.

综上所述，BIM技术理念在风景园林行业的运用才刚刚起步，需要更多的理论与实践案例来推动技术的发展.龙虎山风景名胜区的BIM技术应用具有一定的实践意义，改变了规划设计的决策方式，增加了定量分析的内容，使得决策更加科学化与信息化；协同合作的方式加强专业之间的联系.但在小场地的景观设计中BIM技术是否能够运用，需要进一步实践与探索.

〔1〕王珺.BIM理念及BIM软件在建设项目中的应用研究[D].西南交通大学,2011.

〔2〕刘雯,曹礼昆,贾建中.BIM技术在风景名胜区规划中的应用探索——以长江三峡风景名胜区为例[J].中国园林,2012(11):27-35.

〔3〕余焱.基于GIS的风景名胜区生态敏感性分析——以重庆市南川金佛山风景名胜区为例[J].重庆建筑,2011(05):7-10.

〔4〕赵义华,刘安生,唐淑慧,等.基于生态敏感性分析的湿地保护开发利用规划——以常州市宋剑湖地区为例[J].城市规划,2009(04):84-87.

〔5〕王越,彭胜巍.基于GIS的深圳市坪山新区生态敏感性评价及其应用研究[J].环境科学与管理, 2014(02):192-194.

〔6〕张浩,郑禄红.基于Ecotect与Phoenics的居住区景观设计微气候模拟[J].山西建筑,2014(22):10-12.

〔7〕张浩,翁燕萍.探讨Revit软件在风景园林工程施工图设计中的可行性[J].城市建筑,2014(30): 185.

〔8〕钟继涛,李雷.我国园林行业建筑信息模型发展前景探讨[J].风景园林,2012(1):91-94.

TU986

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2016-11-29