园林行业LIM技术应用实例综述

韦鸿兴

（新疆大学 建筑工程学院，新疆 乌鲁木齐 830000）

BIM技术是近几年热议的话题，但在园林行业的讨论相对较少，相关学术文献数量体现了这种差距。在知网检索（篇关摘：BIM*建筑信息模型），可以得到13 425篇在篇关摘中同时出现“BIM”和“建筑信息模型”的文献，其中最早能追朔到2003年。而检索出同时出现“园林/景观”和“BIM/LIM/信息模型”的文献仅有415篇（检索日期为2021年12月20日）。剔除新闻访谈、内容不相关的文献后，对国内201篇园林行业的LIM研究进行分类统计，结果见表1。

1 理论研究

表1的理论研究指不涉及实际应用案例的文献，这类文献占了半数。早在2008年，东南大学建筑学院的杜嵘教授在景观系设计课程中引入BIM概念的教学，由于当时的Revit 8.0对曲面设计比较无力，学生在设计作品中采用了ArchiCAD作为建模工具[1]。尽管只是实现了参数化建模，并没有完全体现BIM的内涵，但这是我国学者将BIM引入园林设计的一次有益尝试。2009年国际数字景观大会，哈佛大学Drvin教授首次将BIM在园林中的应用称为“LIM”（Landscape Information Modeling，景观信息模型）[2]。此后不断有学者发文丰富和完善LIM的理论体系和内涵，得益于计算机软硬件的技术进步以及国内政策激励，2019年后这类理论研究文献数量有爆发性的增长。

表1 2008-2021年国内园林行业LIM研究文献归类

借鉴了BIM在建筑行业大量成熟的应用研究，这类理论研究文献前瞻性地指出园林行业引入BIM技术后增加了哪些功能和便利，以及可以在哪些方向应用这些优点，还有如何构建应用体现适应这些变革。其中被引用最多的是郭湧[3]对风景园林信息模型的概念内涵和技术应用体系的表述，他认为LIM应用场景包括项目管理、场地研究、规划设计、深化设计、方案模拟、工程管理、自动施工、苗木物流、运维管理和智慧园林等。此外，他依托清华产学研平台对LIM应用体系进行了5年的研究，确定了核心软硬件的选择、研发软件的企业模板、协同平台的构建方法，并编制了LIM平台管理应用手册[4]。

标准化方面，万达、雄安集团等已制定了企业BIM标准；在浙江、广西、广东、吉林、河南发布的BIM技术收费标准中都明确了园林景观项目的计价参考。

这102篇LIM理论研究的文献以知识体系构建、发展动态介绍和技术展望为主，主要谈LIM的重要性、必要性和局限性。这类文献高屋建瓴，代表了最前沿的思想和理论。它们很好地解答了什么是LIM、LIM能带来什么好处以及应该如何实现LIM。综上，我国对LIM的理论研究和标准化已较为成熟。

2 实例研究

但LIM执行层面就不如理论层面那么顺利，目前在园林项目全周期全面应用LIM的案例仍然非常少。如表2所统计，在涉及应用实例的99篇文献里，都仅仅在部分项目的部分环节使用部分的BIM技术解决特定工程难题，并没有完整给出一个能让其他设计单位效仿的LIM实施方案。对这类文献进行综述，分析各种应用热点的原因，总结他们的应对策略，对将来在大大小小的园林项目中全面普及LIM技术非常有益。

表2 国内园林行业LIM应用实例类文献的研究主题分布 单位：篇

2.1 实景模型

实景建模指通过倾斜摄影或者激光扫描得到场地的原始数据，然后自动生成场地现状的模型。这比以往的测绘手段得到的信息更全面立体，为规划设计提供更可靠的决策依据。另一种用途是获得现存古建筑的实景模型，然后以此为参照在BIM软件里建模，这是对古建遗迹的数字化保护。

相关文献对倾斜摄影建模的步骤都比较统一，先用搭载GPS的无人机对场地航拍，获取的照片和数据用配套的程序进行自动空三加密和逆向建模，常见的程序有Smart3D Capture和Context Capture。这些软件处理过的模型可以保存为多数BIM软件通用的OBJ、FBX等格式，进行深化建模设计。2015年丹阳市使用倾斜摄影技术制作城市信息模型，王丙涛等[5]对模型成果进行质量分析，认为该技术达到CH/T 9015—2012《三维地理信息模型数据产品规范》的要求。倾斜摄影技术很早就已经成熟，而最近3年发文变多的原因是无人机的售价逐渐亲民，更多的项目得以实施这项技术。在唐山市超级绿道北新道桥项目中，耿涛[6]发现在施工过程中使用倾斜摄影建模，可以把控每日土方施工进度。

地面三维激光扫描点云技术也比较成熟。首先将所有测站点获取的FLS格式点云数据导入SCENE软件拼合到统一坐标系，但是如此一来整个项目的点云数据会非常大，直接输入Revit会导致运行不畅。对此李艳等[7]的解决方案是拼合统一坐标系后按建筑单体裁剪导出为多个RCS格式的单体点云模型，同时建立SQL Server数据库来保存单体点云数据库和之后Revit创建的族库。

综上，实景建模的应用障碍在于无人机的成本和电脑容量，而非技术障碍。

2.2 环境分析

环境分析指对BIM模型进行可视度、日照、光、热、声、水、空间进行模拟分析，来辅助设计师做出合理决策。Ecotect软件能实现前5种的分析，规划阶段可以直接在Ecotect里创建粗略立体模型来分析，方案验证阶段可以把BIM模型以3DS、DXF格式导入分析。水环境分析需要专业的Flow-3D软件。空间分析需要用到基于空间句法理论开发的DepthMap X。这类软件能让不同环境性能评价的区域显示不同颜色，实现直观的数据可视化。设计师据此调整设计方案，比如庭院灯的布置、不同耐阴植物的布置、贵重小品放在可视度好的地方、植物隔噪音等。

2.3 地形

地形是景观信息模型和建筑信息模型最大的区别之一，因此专门为建筑开发的Revit对起伏复杂的地形比较无力，但Autodesk公司的另一款软件Civil 3D一定程度上弥补了Revit的这一弱点。数字地面模型（DTM）无法借鉴建筑行业的BIM经验，所以相关的实例文献采用的方法各异。2014年，赵艳辉[8]用中国建筑科学研究院自主产权的“佳园Garland”软件做地形设计，可以实现土方量统计的功能。姚小龙[9]采取的方法是将高程文件转化为XYZ坐标形式的TXT文件，调入Grasshopper空间中进行处理生成地形和等高线。2018年，连云港市刘志洲山体育公园项目用的是Civil 3D[10]。2021年，西湖大学项目先在Rhion中插入CAD等高线生成地形，调整曲面后再将地形模型整合到Revit中[11]。

数字地面模型是自动化土方施工的前提。彼得·派切克[12]介绍了一种通过BIM技术控制土方施工机械，对高尔夫果岭造坡施工的方案。首先用一桶沙子手动捏出果岭造型，然后围绕这堆沙子拍摄25张照片，照片导入Autodesk 123D Catch进行数据处理，再转换到3ds Max Design进行数据优化，接着导入Civil 3D生成数字地形模型，模型上传到三维全球卫星导航系统（3D GNSS），就可以控制带有接收器的土方施工机械，进行厘米级误差的造坡施工。

综上，曲面地形的塑造仍有一定技术障碍。但2020年，何塞·米格尔·拉米拉斯等[13]介绍了TIN 2.0曲面技术，该技术可以让建模软件通过推拉来塑造三维曲面，比传统的通过等高线调整地形有更高的自由度。

2.4 植物库

植物模型也是和建筑BIM最大的区别之一。模型做得简单抽象则效果不精美，但是做得逼真对电脑算力要求很高。而且数千种景观植物形态各异，按照BIM数字孪生的内涵，植物模型还需要能体现不同的生长周期。所以对每一种植物建模是一项浩大的工程，直到2017年，万达BIM构件库里才完成了200种植物的Revit建模[14]。相关文献对创建植物模型库有着不同尝试。

2019年，黄远祥等[15]针对Revit植物族库品种少、仿真度低的缺点，提出一种高仿真植物族库的建立方法：用Autodesk 3ds Max运行GrowFX创建植物的参数化模型，导出DWG格式，导入Revit赋予非几何信息保存族库，但他同时指出这种方法的缺点是占用运行内存高、叶片花纹的贴图在文件转换时会部分丢失。王婉颖等[16]选了多款植物建模软件，认为PlantFactory对使用者的计算机和植物学知识要求不高，对硬件要求也不高，模型轻量化，文件格式能和其他LIM软件交互。2020年，安得烈亚斯·卢卡等[17]提出的方案是乔木模型作为Revit族保存在族库里，为了轻量化，仅制作简单对称的三维几何体来满足碰撞、统计等BIM功能，而当需要美观仿真的可视化效果时，则在Enscape里用高分辨率乔木渲染模型自动覆盖或替换对应关联的BIM乔木模型。

植物族库的作用不仅体现在设计上，对于施工和养护也很有帮助。2020年，在广州花都区某六星级酒店项目中，采购人员在苗圃中对购入的大树粘贴唯一二维码，并拍摄实景照片输入规格信息，上传到他们自主开发的大树验收APP。苗木商运苗进场时，验收人员搜码对比图片规格信息，完成验收。施工人员搜码就知道大树种植的位置和养护要求[18]。

综上，创建植物族库在技术和人力上都有困难。笔者认为，企业各自建立自己的族库是一种资源浪费，如果政府牵头，或者向社会有奖募集植物模型则效率会高很多。

2.5 构件库

相关文献对构件库的讨论集中在中式古建筑的构件上，目的是复现历史遗迹、对现存古迹数字化保护、传承建造仿古建筑。

北宋《营造法式》和清代清工部《工程做法》是当时法规性的建筑设计和营造规范，其中对构件的定型化、模数化制作、工料估算限额都有详细的规定和图样。这和Revit的族库非常类似。2020年范婷婷[19]在安徽凤阳明中都文化旅游中心项目中制作古建筑构件族库，对指导手工匠人和数控机床加工都起到作用，类似的实例还有北海公园万佛楼复原工程[20]。

不局限于古建筑，任何标准化的常用构件都适合创建族库，方便多次使用。伟星新材公司为自身生成的管件设备等商品建立模型族库，设计方可以在广联达Magi Cloud云平台中下载使用[21]。王天奇[22]参考《南京安居保障性住房景观标准化设计模块（试行版）》一书，对安置房小区出入口系统、休闲场地系统、停车系统、道路系统的模块化景观构件用Revit创建族。当族的非几何信息比较多时，比如大量图片视频时，可以对族编码，然后链接到外部的电子文档，编辑保存都在文档进行，这样可使模型轻量化[23]。

2.6 装配式

装配式指场外制作场内安装。相关文献的实例中，有的并不是LIM项目，但遇到假山景石、异形铺装石材、造型雕塑时，会专门建模解决三方沟通问题。对于造型奇特的仿古混凝土戗角，岳昉泽等[24]绘制Solid Works模型后，靠3D打印技术打印出模板用于混凝土浇筑。江苏省靖江市中晶展示中心的大部分硬质景观都采用装配式预制混凝土，而且是EPC项目，BIM技术的优势得到完全发挥[25]。

综上，BIM技术能让业主、预制厂商、施工单位更好理解设计意图，预制厂商也能合理地生产组件便于运输、吊装、加固。

2.7 可视化

可视化指BIM设计作品的呈现效果，包括三维立体、环境渲染、动画漫游、VR。

SkylineGlobe公司的TerraExplorer，以及中科图新（苏州）科技有限公司的Wish3D-Earth都可以将实景模型和人工模型、二维图形、标注图案等叠加到卫星地图上，用于测量、分析可视域、展示规划方案。SketchUp、Grasshopper和Rhion能灵活便捷地创建三维体块，在初步设计方案推敲时比Revit等BIM软件方便。LumenRT和Lumoin一样是“场景模拟软件”，但在室内日光渲染表现更好。室内夜光和室外日夜光表现不如Lumion，大场景植被时运行性能也不如Lumion。Lumion漫游动画仅仅能实现既定路线的漫游，王刚[26]为某港口工程开发了一款基于Unreal Engine 4图形引擎的安卓设备端APP，可以实现让用户在APP端自由选择漫游路径。与在BIM软件中直接浏览不同，漫游路径不能穿越墙等实体，更符合现实体验。

可视化本来是BIM软件的基本功能，但由于从项目开始就应用BIM技术的工程并不多见，所以不少文献实例都在用其他三维渲染软件去实现可视化。

2.8 项目管理

这类文献指在项目中通过BIM技术实现成本、进度管理、整合协调的实例研究。

2017年，曹阳艳[27]将BIM三维算量功能的广联达相关算量软件用于工程项目。并将应用结果与传统的表格算量法对比，分析各自优劣，指出三维算量法的必然性并对软件开发提出建议。2017年，黄志超[28]在广州白云机场噪音治理安置区园林工程的BT模式项目管理中应用了BIM技术，解决了碰撞检查、工程量统计、4D施工模拟的难题。首先用CAD和Revit进行BIM建模，用Navisworks进行4D模拟和施工进度计划的编排，Fuzor三维可视化的漫游演示。前海集群市政工程涉及的区域多，专业多，因此在各阶段采用的BIM软件并不尽相同，Bentley、Revit、SketchUp、Rhino、CATIA、SolidWorks等都有，而如何集成这些BIM模型是实现BIM全过程应用的关键，最终统一转换为.dgn格式在同一坐标系下基于Microstation软件完成整合[29]。金湖公园项目BIM应用整体按照《雄安新区市政工程BIM模型成果技术导则》《雄安新区市政工程数据对象编码技术导则》《中国雄安集团BIM标准体系园林分册》的标准执行。作为当下为数不多的BIM技术在园林类项目的应用工程，本项目在建设过程中充分发挥了BIM工具的积极作用，对其他在建园林类项目具有较强的借鉴意义[30]。

综上，近年来出现不少全过程使用LIM技术的园林项目，但都是投资规模较大的重点项目。

3 结束语

从文献实例看，我国园林行业LIM在执行层面的发展远远跟不上理论研究的前瞻性，能全过程全面应用LIM的项目非常少见，但总结其中关注的热点、回顾这些探索的过程，可以发现之前研究者付出的艰辛和取得的进步，也为后来的研究者的研究方向提供一些参考。