首部《巖土工程勘察信息模型技術(shù)規(guī)程》研究及編制

余昌蔚 戴一鳴

(福建省建筑設(shè)計研究院有限公司 福建福州 350001)

0 引言

建筑信息模型Building Information Modeling(BIM)是一個工程建設(shè)項目物理和功能特性的數(shù)字表達，利用數(shù)字化建模技術(shù)，將工程建設(shè)全生命期不同階段各參與方之間的數(shù)據(jù)、信息資源整合到一個三維信息模型數(shù)據(jù)庫，滿足不同階段各參與方之間的數(shù)據(jù)信息共享和協(xié)同工作[1]。因此，BIM在工程建設(shè)領(lǐng)域的應用越來越廣泛、越來越成熟，規(guī)范BIM應用的技術(shù)標準也應運而生。巖土工程勘察作為工程建設(shè)全生命期重要不可或缺的一個階段，基于BIM應用條件下巖土工程勘察信息模型的應用同樣也越來越得到重視[2-3]。但是，在實際應用過程中常常將三維可視化地質(zhì)模型[4]與基于BIM應用條件下的三維可視化巖土工程勘察信息模型[5]混為一談，兩者貌似相同，實質(zhì)卻截然不同，前者是一個無法提取任何勘察信息的三維可視化地質(zhì)模型，而后者是可供不同使用方數(shù)據(jù)(信息)共享且包含各種勘察數(shù)據(jù)的三維可視化信息模型。由于其專業(yè)技術(shù)特點與設(shè)計和施工具有很大差異性，現(xiàn)行國家、行業(yè)BIM技術(shù)標準均未涵蓋巖土工程勘察專業(yè)相關(guān)內(nèi)容。為了有序推進和規(guī)范我省在BIM應用條件下巖土工程勘察專業(yè)信息模型創(chuàng)建、應用和管理，亟需編制福建省工程建設(shè)地方標準《巖土工程勘察信息模型技術(shù)規(guī)程》。2019年，經(jīng)福建省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳批準，由福建省建筑設(shè)計研究院有限公司和福建省華榮建設(shè)集團有限公司為主編單位，會同福建省內(nèi)20余家勘察單位于2019年3月開展了福建省工程建設(shè)地方標準《巖土工程勘察信息模型技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱“規(guī)程”)的編制工作。

編制組經(jīng)過廣泛調(diào)查研究、針對巖土工程勘察技術(shù)特點，認真總結(jié)國內(nèi)外巖土工程勘察信息模型應用方面的工程實踐經(jīng)驗和研究成果，巖土工程勘察信息模型數(shù)據(jù)準備、模型創(chuàng)建、模型應用和管理等過程應遵循的原則和技術(shù)要點，經(jīng)幾易其稿，并向全國、全省部分勘察、設(shè)計單位廣泛征求意見，先后完成了編制大綱、征求意見稿和送審稿的編寫、審查與報批工作，規(guī)程已于2020年8月發(fā)布，2020年11月起實施。

《巖土工程勘察信息模型技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T13-330-2020)是一本適用于在建筑信息模型(以下簡稱“BIM”)應用條件下規(guī)范巖土工程勘察信息模型的創(chuàng)建、使用和管理的技術(shù)標準。規(guī)程填補了我國和福建省工程勘察行業(yè)技術(shù)標準一項重要空白。

1 規(guī)程編制目的和意義

國家標準《建筑信息模型應用統(tǒng)一標準》(GB/T51212-2016)發(fā)布實施，填補了我國BIM技術(shù)標準空白；隨后多部與BIM相關(guān)國家及行業(yè)標準陸續(xù)發(fā)布實施，逐步完善了我國BIM技術(shù)應用標準體系[6]。目前已發(fā)布的國家及行業(yè)規(guī)程主要涵蓋了工業(yè)和民用建筑工程建設(shè)領(lǐng)域，對規(guī)范設(shè)計、施工、運行維護階段BIM應用具有指導性作用。但有關(guān)巖土工程勘察專業(yè)BIM應用技術(shù)仍缺少相對應的技術(shù)標準體系。本規(guī)程總結(jié)了國內(nèi)、福建省近十幾年來在BIM應用條件下，巖土工程勘察信息模型應用方面科研成果和實踐經(jīng)驗，填補了國內(nèi)外在BIM應用條件下巖土工程勘察信息模型技術(shù)標準方面的空白。

BIM技術(shù)核心是使工程項目各參與方的相關(guān)數(shù)據(jù)(信息)在全生命期內(nèi)均可實現(xiàn)共享和無損傳遞。三維可視化信息模型為項目各方建設(shè)主體提供了協(xié)同工作平臺，在提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本和縮短工期方面發(fā)揮重要作用。巖土工程勘察作為工程項目建設(shè)一個重要的參與方，其工作成果為規(guī)劃、設(shè)計、施工等階段不可或缺的依據(jù)。巖土工程勘察主要研究對象是巖土體，由于其成因、物質(zhì)組成等自然形成條件及后期受人類活動影響，使其具有很強的不均勻性，是一種非均質(zhì)材料、無規(guī)則非幾何體。因此，三維可視化信息模型的構(gòu)建條件、建模軟件、建模方法和模型應用等方面，均與設(shè)計構(gòu)建建筑信息模型的構(gòu)建條件、建模軟件、建模方法和模型應用等方面有較大不同。

目前，基于二維表現(xiàn)形式的巖土工程勘察成果，難于與其他參與方之間進行溝通和協(xié)同，無法實現(xiàn)各專業(yè)、各參與方的數(shù)據(jù)信息共享，嚴重制約巖土工程勘察技術(shù)的發(fā)展。在工程建設(shè)全生命期勘察階段，通過構(gòu)建建設(shè)場地三維可視化巖土工程勘察信息模型，可以直觀展示巖土工程勘察成果、進行數(shù)值模擬計算分析，通過對場地巖土工程條件和地基基礎(chǔ)方案進行多方案對比分析，選擇最優(yōu)地基基礎(chǔ)方案，對施工過程潛在工程質(zhì)量風險作出合理的工程判斷，有針對性地制定防治措施和應急預案。規(guī)程編制有利于進一步推動、規(guī)范福建省BIM技術(shù)應用與發(fā)展，對提升和推動工程勘察技術(shù)發(fā)展具有重大促進作用。

規(guī)程的編制原則，是規(guī)范巖土工程勘察在建筑信息模型應用，使得巖土工程勘察成果能夠與項目各參與方進行溝通和協(xié)同，實現(xiàn)各專業(yè)、各參與方之間數(shù)據(jù)信息共享。

2 規(guī)程主要內(nèi)容和特點

規(guī)程全文分為：總則，術(shù)語，基本規(guī)定，模型數(shù)據(jù)(信息)，模型創(chuàng)建，模型交付，模型管理等共7章和3個附錄。本規(guī)程主要內(nèi)容和特點：

總則主要闡述了制定本規(guī)程的目的和所要實現(xiàn)的目標。其次規(guī)定了本規(guī)程內(nèi)容的適用范圍。最后規(guī)定了本規(guī)程與其他相關(guān)規(guī)程的銜接問題。

術(shù)語是準確理解條文規(guī)定的基本前提，因此，術(shù)語的解釋直接關(guān)系到能否準確理解條文規(guī)定和正確執(zhí)行。鑒于本規(guī)程是福建省仍至我國第一部基于BIM應用條件下巖土工程勘察信息模型技術(shù)標準，規(guī)程中涉及諸多非專業(yè)和相關(guān)專業(yè)方面的術(shù)語，編制組查找了大量相關(guān)文獻資料，結(jié)合工作經(jīng)驗，認真推敲和修改，使規(guī)程的術(shù)語釋義盡可能做到深入淺出、通俗易懂。

基本規(guī)定從工程項目全生命期巖土工程勘察信息模型(以下簡稱“勘察信息模型”)應用，不同參與方的數(shù)據(jù)信息共享、協(xié)同工作角度；對數(shù)據(jù)標準、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)交換標準和數(shù)據(jù)存儲、建模軟件、模型創(chuàng)建、模型深度、模型使用和模型管理等基本要素作出規(guī)定。本規(guī)程要求勘察信息模型宜采用IFC、IDM、IFD數(shù)據(jù)格式進行存儲和交換，并在同一數(shù)據(jù)格式標準軟件上進行創(chuàng)建、使用和管理。規(guī)定了勘察信息模型應用軟件應具備開放性和可擴展性，具備數(shù)據(jù)共享、查驗模型和支持各相關(guān)方協(xié)同工作等功能。對勘察信息模型建模深度等級進行了劃分，規(guī)定了各個等級建模深度要求。同時，對模型元素和模型質(zhì)量控制應包含的內(nèi)容作出了明細規(guī)定。

模型數(shù)據(jù)(信息)是構(gòu)成信息模型的基本要素，模型數(shù)據(jù)(信息)標準化是信息模型應用的關(guān)鍵性問題。首先，信息模型應用一個重要保障，是數(shù)據(jù)應可相互傳遞和交互，為保證數(shù)據(jù)(信息)有效傳遞，本規(guī)程遵循了國家標準《建筑信息模型分類和編碼標準》(GB/T51269)[7]中的分類和編碼原則，根據(jù)巖土工程勘察專業(yè)特點，制定了巖土工程勘察模型分類和編碼標準，填補了國家標準中有關(guān)巖土工程勘察專業(yè)這方面的缺失。

其次，是模型數(shù)據(jù)信息必須具備統(tǒng)一存儲和交換格式，規(guī)程要求勘察信息模型中的數(shù)據(jù)應采用IFC格式進行存儲和交換，并為保證數(shù)據(jù)存儲和交換過程中數(shù)據(jù)安全性作出了有關(guān)規(guī)定。

地層單元是勘察信息模型中最基本的元素，三維可視化勘察信息模型的重要功能之一就是必須能夠清晰展示地層空間分布情況，因此，需要針對福建省地質(zhì)情況，對地層單元的命名方法和顏色設(shè)置作出統(tǒng)一規(guī)定，以免造成歧義和表達不清晰。

模型創(chuàng)建是勘察信模型應用最重要的基礎(chǔ)工作。由于巖土工程勘察所涉及的研究對象-地層、地質(zhì)構(gòu)造多以曲面、曲線或異形體塊的形式存在，與建筑信息模型常用的構(gòu)件等規(guī)則的幾何體不同，所以用以創(chuàng)建勘察信息模型的應用軟件應當能夠滿足其專業(yè)功能和共享功能的需求，并須在應用前通過工程實例測試。

為了避免不同勘察單位創(chuàng)建的勘察信息模型所包含的信息內(nèi)容出現(xiàn)差異，需要對勘察信息模型應包含的內(nèi)容，以及不同工程對象所采取的幾何圖元作出明細規(guī)定。此外，從實際應用角度出發(fā)，明確可采用二維圖件、影像、文字、文檔等作為補充。

為保證模型真實性和準確性，要求在創(chuàng)建過程中和使用前應進行模型檢查，并對檢查和修改、更新過程進行記錄。模型檢查包括合規(guī)性檢查、合理性檢查、準確性檢查和完整性檢查四部分內(nèi)容。合規(guī)性檢查的主要任務，是檢查所創(chuàng)建模型是否符合現(xiàn)行國家、行業(yè)相關(guān)規(guī)程和本規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，以及工程項目勘察任務書、建模工作大綱和工作計劃要求。合理性檢查，是要求一般模型空間分布及交切關(guān)系推斷需符合工程區(qū)域地質(zhì)條件、發(fā)育規(guī)律的認識。準確性檢查，是要求使用的建模數(shù)據(jù)必須準確無誤，所建模型與實測數(shù)據(jù)保持一致。完整性檢查，是要求參與建模的地質(zhì)數(shù)據(jù)應完整且滿足精度要求。

模型交付是指根據(jù)工程項目的不同階段和應用需求，將數(shù)據(jù)(信息)傳遞給需求方的行為。主要包含交付深度等級、交付物和交付協(xié)同三部分內(nèi)容[8]。由于不同項目階段的應用需求不同，為避免所交付的模型數(shù)據(jù)過大且造成浪費，允許在滿足需求條件下，盡可能簡化所交付的信息模型。首先應對勘察信息模型所包含的數(shù)據(jù)(信息)交付深度進行劃分，制定相應的等級標準，規(guī)定不同等級所包含的幾何信息和屬性信息。劃分了交付深度等級后，最終形成的交付數(shù)字文件就是交付物。交付物除各專業(yè)信息模型外，還應包括基于信息模型形成的各類視圖、分析表格、說明文檔、輔助多媒體等，規(guī)程對交付物的代碼和類別作出了相應規(guī)定。

交付協(xié)同是模型交付最后一個要素，是交付過程中各參與方之間的協(xié)同，包括需求定義、模型實施和各模型交付三個過程。需求定義由模型應用方完成，模型實施由模型提供方完成，模型交付由雙方共同完成。

模型管理主要從模型的管理和維護角度出發(fā)，規(guī)程明確信息模型提供方和應用方應有專人負責模型的管理和維護，模型修改和更新應由模型提供方完成，以保證模型修改和更新前后模型數(shù)據(jù)(信息)的一致性。要規(guī)定模型管理方應有相應的保障信息安全措施。

3 規(guī)程的先進性和創(chuàng)新性

福建省工程建設(shè)地方標準《巖土工程勘察信息模型技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T13-330-2020)規(guī)定了基于BIM條件下，巖土工程勘察信息模型應用的技術(shù)要求。對在巖土工程勘察階段中的信息模型元素、分類和編碼標準、數(shù)據(jù)存儲格式、數(shù)據(jù)交換格式、模型創(chuàng)建條件、成果交付和模型管理等作出規(guī)定，是福建省第一部巖土工程勘察信息模型應用方面的工程技術(shù)標準，其編制內(nèi)容具有一定的前瞻性和創(chuàng)新性，對推動福建省BIM技術(shù)應用具有重要意義。本規(guī)程主要創(chuàng)新內(nèi)容有：

(1)根據(jù)國家標準《建筑信息模型分類和編碼標準》(GB/T 51269-2017)的分類和編碼標準原則，針對巖土工程勘察專業(yè)特點，規(guī)定了相應的分類和編碼標準，填補了國家規(guī)程巖土工程勘察專業(yè)方面的空白；提出勘察信息模型數(shù)據(jù)的存儲標準和交換標準，規(guī)范勘察信息模型數(shù)據(jù)在建筑全生命期的存儲和交換，保證數(shù)據(jù)存儲和傳遞的安全。

(2)對勘察信息模型的創(chuàng)建環(huán)境、創(chuàng)建內(nèi)容和技術(shù)要求作出規(guī)定，提出勘察信息模型應具備的內(nèi)容以及模型檢查的內(nèi)容。

(3)提出勘察信息模型的交付標準，對模型的交付深度等級作出規(guī)定，并明確不同勘察階段的交付物以及交付協(xié)同的過程。

4 結(jié)語

福建省工程建設(shè)地方規(guī)程《巖土工程勘察信息模型技術(shù)規(guī)程》是目前我國第一部基于BIM應用條件

下的巖土工程勘察信息模型技術(shù)標準。在符合相關(guān)專業(yè)國家和行業(yè)標準的基礎(chǔ)上，總結(jié)了國內(nèi)外和福建省在BIM應用條件下推進巖土工程勘察信息模型應用的工程實踐經(jīng)驗，針對巖土工程勘察專業(yè)特點編制的工程建設(shè)地方標準。本規(guī)程遵循國際IFC數(shù)據(jù)格式和交換規(guī)程，基于現(xiàn)行相關(guān)國家、行業(yè)技術(shù)標準，從信息模型數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)交換標準入手，對模型創(chuàng)建、模型精度、模型管理等方面做出了詳盡規(guī)定，規(guī)程力求做到針對性、實用性和先進性相統(tǒng)一，有待在規(guī)程執(zhí)行過程中不斷發(fā)現(xiàn)和總結(jié)存在的不足，并在今后修編時加以完善。