邢向澤XING Xiang-ze；朱妍ZHU Yan；王仕林WANG Shi-lin；張鑫ZHANG Xin

（北方工業(yè)大學，北京 100043）

0 引言

BIM 作為基于可視化建筑信息模型的信息集成和管理技術，具有協(xié)同性、可視化、模擬性、優(yōu)化性等技術特點，可節(jié)約項目成本帶來經(jīng)濟效益，已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到業(yè)界的廣泛認可，BIM 技術被譽為21 世紀建筑業(yè)生產(chǎn)力革命性技術，如今BIM 在國內(nèi)建筑業(yè)也已形成一股熱潮。2011 年5 月，住建部發(fā)布的《2011～2015 建筑業(yè)信息化發(fā)展綱要》[1]，拉開了BIM 在中國應用的序幕，技術以項目為載體而呈現(xiàn)，伴隨著BIM 技術在國內(nèi)的迅速發(fā)展，作為載體的BIM 項目也在全國范圍內(nèi)蓬勃發(fā)展，成為各個區(qū)域的地標。同時，在政策的大力支持下，國內(nèi)BIM 賽事的舉辦大大增加，為BIM 技術提供發(fā)展空間，也推動了BIM 項目的發(fā)展。

然而，目前我國區(qū)域BIM 項目水平的發(fā)展呈現(xiàn)出不平衡、不協(xié)調(diào)、不充分的現(xiàn)狀，同時當前學者對區(qū)域BIM水平的空間相關性關注不足，但隨著BIM 技術的高速發(fā)展以及大量相關政策的推動，BIM 項目的發(fā)展水平與空間協(xié)調(diào)關系成為BIM 普遍化的先決條件。本文研究2011-2021 年的典型BIM 項目，分析BIM 引入中國以來國內(nèi)BIM 項目水平的時空演化過程，旨在為國內(nèi)BIM 技術的穩(wěn)定發(fā)展提供新的思路，因此BIM 項目水平的時空演化研究對于我國BIM 技術的推廣和應用以及工程項目健康穩(wěn)定的發(fā)展具有重大現(xiàn)實意義。

要測度區(qū)域BIM 項目水平首先要通過構建區(qū)域BIM項目水平評價模型并制定評價指標體系，為此選擇典型項目來研究區(qū)域BIM 典型項目水平及時空演化成為有效途徑。收集2011-2021 年全國31 個省級行政區(qū)（除港澳臺）獲獎項目作為研究對象，通過收集BIM 項目基本要素構建BIM 典型項目數(shù)據(jù)庫，再構建評價指標體系[2]來衡量項目水平并建立區(qū)域BIM 典型項目水平評價模型進而測度區(qū)域BIM 典型項目水平。

時空演化可從時間和空間兩個角度分別分析[3]，時間上，逐年分析31 個區(qū)域整體的BIM 典型項目水平的平均值、標準差和變異系數(shù)；空間上利用ArcGIS 在中國行政區(qū)劃地圖上對所研究的31 個區(qū)域進行可視化呈現(xiàn)，并利用ArcGIS 進行空間自相關分析。

1 數(shù)據(jù)收集

由于前人缺乏系統(tǒng)性的對BIM 賽事獲獎項目數(shù)據(jù)的收集與研究，故需先確定所研究的比賽，再進一步研究典型BIM 項目，通過調(diào)查各大BIM 比賽的影響力，最終選取了對于BIM 技術水平要求較高的八大比賽：全球工程建設業(yè)卓越BIM 大賽、香港國際BIM 大獎賽、中國建設工程BIM 大賽、龍圖杯全國BIM 大賽、創(chuàng)新杯建筑信息模型（BIM）應用大賽、優(yōu)路杯全國BIM 技術大賽、市政杯BIM應用技能大賽、科創(chuàng)杯全國BIM 大賽作為研究對象，本次研究選取國際級比賽一等獎、國際級比賽二等獎、國家級比賽特等獎、國家級比賽一等獎、國家級比賽二等獎五個等級的3218 個項目作為BIM 典型項目代表，通過比賽獲獎名單網(wǎng)絡收集典型項目相關信息并匯總。

2 區(qū)域BIM 典型項目水平評價指標

本研究借助層次分析法[4]將BIM 典型項目水平微觀系統(tǒng)劃分為項目獲獎和項目規(guī)模兩個分類層。①項目獲獎分類層：獲獎等級代表了專家對一個項目的綜合評價，具有衡量項目水平的能力。按照級別劃分為國際級比賽一等獎、國際級比賽二等獎、國家級比賽特等獎、國家級比賽一等獎、國家級比賽二等獎五大類。②項目規(guī)模分類層：規(guī)模大小代表了一個項目的工程復雜程度、BIM 技術應用成熟度等多方面影響因素，因此規(guī)模大小也可以用來衡量項目水平。通過《工程項目等級分類表》以及《建筑工程設計資質(zhì)分級標準》來確定衡量項目規(guī)模的指標以及相應的等級劃分標準，按項目類型分為五個指標：房建、地下空間、道路工程、隧道工程、橋梁工程，每個項目按類型參考上述標準對應評分。

3 區(qū)域BIM 典型項目水平評價模型

構建區(qū)域BIM 典型項目水平評價系統(tǒng)，通過層次分析法將系統(tǒng)層分為微觀評價系統(tǒng)和宏觀評價系統(tǒng)，微觀評價系統(tǒng)由項目獲獎和項目規(guī)模兩大分類層組成，結合《工程項目等級分類表》以及《建筑工程設計資質(zhì)分級標準》對單個項目進行評分，通過分值大小來反應微觀項目水平的高低，再按時空進行匯總作為宏觀項目水平的評價。

4 區(qū)域BIM 典型項目水平時空演化分析

4.1 時間演化分析

根據(jù)項目水平得分分別計算出2011-2021 年的31 個省級行政單位累計項目水平得分的平均值、標準差、變異系數(shù)，如表1 所示。

表1 2011-2021 年區(qū)域項目水平平均值、標準差、變異系數(shù)

標準差與平均值的比值為變異系數(shù)，該統(tǒng)計指標能夠衡量數(shù)值間的離散程度，可利用標準差和變異系數(shù)來測度區(qū)域典型BIM 項目水平的絕對差異和相對差異[3]。（圖1）

圖1 2011-2021 年區(qū)域典型BIM 項目水平平均值、標準差和變異系數(shù)

平均值方面，2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平在波動過程中逐漸提高?？赡艿脑蛴蠦IM 技術在全國工程項目的應用更加深入，應用BIM 技術項目規(guī)模的擴大以及BIM 比賽對項目的要求日益嚴格。2011-2019 年項目水平穩(wěn)步提高，2019 年達到峰值，經(jīng)過一次波動之后繼續(xù)提高。故推測2020 年某些關鍵性因素導致項目水平下降。考慮到新冠疫情爆發(fā)于2019 年12 月，故推測疫情對2020 年我國工程項目發(fā)展有所沖擊，但很快得到緩解。

標準差方面，2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平絕對差異在波動中明顯增加。標準差數(shù)據(jù)在2020 年出現(xiàn)低谷值，再次說明2020 年是影響我國區(qū)域BIM 典型項目水平的關鍵之年。

變異系數(shù)方面，2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平相對差異呈現(xiàn)先下降后波動最終趨于1。從2011 年到2016 年，變異系數(shù)逐年下降，2016 年之后，變異系數(shù)在1左右波動。變異系數(shù)反映了區(qū)域間的項目水平相對差異隨時間推移最終穩(wěn)定在1 附近，趨于平衡，本次調(diào)查數(shù)據(jù)來源為BIM 賽事，故推測這與各個區(qū)域的教育水平和技術研發(fā)投入密切相關，教育水平是區(qū)域歷史積累的結果，也是進行區(qū)域創(chuàng)新的重要基礎，在推動區(qū)域BIM 典型項目水平上作用顯著。

4.2 空間演化分析

根據(jù)每年的項目水平得分大小利用自然間斷點分級法將區(qū)域BIM 典型項目水平劃分為四個等級，利用ArcGIS 對不同年份區(qū)域BIM 典型項目水平進行空間可視化處理，其中2018、2021 年如圖2 所示。

圖2 2018、2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平空間分布圖

從BIM 典型項目水平的空間演變格局來看，主要呈現(xiàn)出以下特征：

①BIM 典型項目水平總體呈現(xiàn)東南高西北低的趨勢。這與我國區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展水平密不可分，經(jīng)濟發(fā)展水平高的地區(qū)更有機會發(fā)展BIM 等高新技術產(chǎn)業(yè)，由于存在技術擴散效應，隨著時間推移空間上呈現(xiàn)出較明顯的聚集性分布，有助于適時調(diào)整政策以促進BIM 技術全面發(fā)展。

②年均BIM 典型項目水平最高的三個地區(qū)是廣東省、山東省、北京市且具有空間聚集性。前五年項目數(shù)量較少，既反映出當時我國區(qū)域BIM 典型項目水平較低同時又可能存在統(tǒng)計結果的片面性，后六年空間分布整體趨勢基本一致，低水平地區(qū)主要分布在西北內(nèi)陸地區(qū)以及北部地區(qū)，高水平地區(qū)主要分布在東南沿海地區(qū)以及北京、四川等地，且具有擴散性，為衡量其空間要素屬性間的聚合或離散程度，利用空間自相關進行檢驗。

研究對象的全局空間自相關性一般采用全局Moran′s I 指數(shù)來檢驗，用以反映臨近的空間單元屬性值的相似程度，是進行空間計量分析的前提基礎，具體公式如下：

式中Yi、Yj分別為區(qū)域i、j 的項目水平，n 為樣本區(qū)域個數(shù)；Wij為空間權重矩陣元素，這里設置為0-1 鄰接矩陣。Moran′s I 指數(shù)的取值范圍為[-1，1]，其統(tǒng)計量大于0 說明我國區(qū)域BIM 典型項目水平具有空間正相關性，小于0 則具有空間負相關性，其絕對值越大，表明空間相關性越強，該值趨近于0 則表示我國區(qū)域BIM 典型項目水平不存在顯著的空間相關性。

利用 ArcGIS 計算全局Moran′s I 指數(shù)、P 值、Z 值，匯總如表2 所示。

表2 2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平全局空間自相關檢驗

經(jīng)手動計算檢驗與ArcGIS計算結果一致。結果表明，在2016、2017、2020、2021 四個年份的全局Moran′s I 指數(shù)在10%置信水平下通過了顯著性檢驗，故有90%把握認為我國區(qū)域BIM典型項目水平具有空間正相關性。2011-2015 年空間相關性并不明顯，從2016 年開始時，具有較明顯的空間正相關性，說明從典型項目水平角度來看可以反應BIM 技術的發(fā)展較為穩(wěn)定，表明區(qū)域BIM 典型項目水平在空間上的分布朝聚集趨勢演化。

5 結論

本文在現(xiàn)有文獻以及網(wǎng)絡調(diào)查的基礎上，以全國31 個省級行政區(qū)為研究對象，利用層次分析法構建區(qū)域BIM 典型項目水平評價模型，對2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平進行評價，并對時空演化特征和變化趨勢進行研究分析，研究結論如下：①2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平在波動過程中逐漸提高。②2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平絕對差異也在波動過程中明顯增加。③2011-2021 年區(qū)域BIM 典型項目水平相對差異呈現(xiàn)先下降后波動最終趨于1。④BIM 典型項目水平總體呈現(xiàn)東南高西北低的趨勢。⑤年均BIM 典型項目水平最高的三個地區(qū)是廣東省、山東省、北京市，且具有空間聚集性。