随着BIM技术在我国建筑业中的应用与推广, 工程项目在规划、设计、施工、运营等各阶段的信息断层问题得以解决, 工程信息在项目全生命期内的有效利用与管理得以实现, 使得建筑企业生产管控水平和精细化建造管理能力得到提高, 并有助于建筑行业转型发展以及促进阳光建设与政务公开。BIM技术价值逐渐得到了政府、企业等各方面的认可。近年来, 国内学者、专家在对BIM的研究与探索方面投入了较大的精力, 并且取得了较为丰富的成果。但针对国内BIM领域的研究综述多以定性分析为主, 相比于国外BIM的研究综述缺少计量分析和可视化分析的研究, 更缺乏该领域现状分析及发展趋势的直观表达。为此, 本文通过对中国知网 (CNKI) 中刊载的BIM相关文献进行收集与整理, 利用CiteSpaceV软件对BIM文献的年度分布、作者机构、发表期刊以及关键词等进行可视化分析, 以期更好地了解目前我国关于BIM研究的主要方向、研究趋势, 为后续BIM技术的深入研究提供参考。

　　 科学知识图谱作为文献计量学与信息计量学的新发展, 具有“图”和“谱”的双重性质, 能够显示知识单元或知识群之间网络、结构、互动、交叉、演化或衍生等诸多隐含的复杂关系, 帮助科学研究者和政策制定者快速而准确地了解某一研究领域的发展状况, 而且有效克服了以往文献综述和专家判断的主观性。

　　 本文采用可视化文献计量工具—CiteSpaceV软件并结合定性分析方法对国内BIM文献进行文献计量与可视化分析。首先, 统计样本文献的分布年度, 发掘我国BIM领域的核心作者、主要研究机构及其合作关系;然后, 通过统计关键词频次、绘制关键词共现网络图谱并结合时区视图和突现词分析, 总结我国BIM领域的研究热点, 并对其研究前沿及发展趋势进行预判。

　　 本文以CNKI数据库作为检索来源, 检索年限从不限至2017年 (2018年数据不全暂不分析) ;为保证检索文献的全面性, 将检索主题设为“BIM”、“建筑信息模型”、“IFC”以及“虚拟建造”等相关词汇;期刊来源设置为核心期刊及CSSCI期刊, 共检索到相关文献1276篇。通过对文献进行筛选, 去除会议通知、征文信息等, 得到1129条有效题录作为样本文献。

　　 文献的年度分布在一定程度上能够反映该领域的发展程度。国内BIM研究文献的具体年度数量分布如图1所示。我国BIM文献年度分布可以大体分为两个阶段, 2003年BIM技术开始进入我国建筑行业, 2005~2011年BIM的文献数量表现为平缓增长阶段, 反映出这一时期整个行业还处于对BIM的接受与认知过程中;随着BIM技术的逐步推广, 其价值得到了行业广泛的认可, 尤其是2011年住建部发布的《2011~2015建筑业信息化发展纲要》中将BIM技术列为“十二五”期间重点推广技术, 力争实现基于BIM技术的协同设计系统建设与应用, BIM研究文献开始大幅度增多。2012年开始, BIM研究文献出现阶梯式增长, 这与我国建筑业转型发展的总体背景相吻合。

　　 对样本文献进行初步统计, 1129篇样本文献共来源于137种学术期刊, 发表频次在10次以上的有23种期刊, 国内BIM研究文献主要来源期刊如表1所示。其中, 《施工技术》、《建筑经济》及《建筑技术》3本期刊共发表BIM相关文献540篇, 占文献总量的47.8%。从期刊类别来看, 国内BIM研究文献主要发表在工程技术类、信息技术类以及经济管理类期刊。目前BIM技术在我国的发展处于初级阶段, BIM技术进入我国建筑行业较为重要的落地应用主要集中在设计阶段与施工阶段, 包括模型创建、数据转换、碰撞检查、施工模拟以及施工方案深化设计等。但随着BIM技术应用的不断深化, 基于BIM技术的工程项目全生命期管理应用研究必将愈发受到重视。

　　 通过CiteSpaceV对BIM研究文献的作者频次进行统计, 国内BIM研究代表作者如表2所示。分析发现, 发文频次在5篇及以上的16位作者中, 有6位来自建筑行业企业, 占比达到37.5%;而在1129篇样本文献中, 第一作者来自非高校机构的有619篇, 占比达到54.8%, 这与多数研究领域高校人员占绝对主力地位形成了较大反差, 说明BIM技术的价值充分得到了行业企业的高度认可。对该领域核心作者进行分析:清华大学土木工程系的张建平教授排在第1位, 其研究领域为建设领域信息化、数字减灾及智能决策技术, 是我国BIM领域研究的标志性人物, 与排在第6位的胡振中副教授属于同一团队;排在第2位的是上海交通大学土木工程系的邓雪原副教授, 其研究领域为基于BIM技术的建筑信息化;6位行业企业作者中有5位来自同一机构, 属同一团队, 即北京六建集团有限责任公司, 主要研究领域为施工阶段BIM技术应用。

　　 利用CiteSpaceV绘制作者合作知识图谱, 国内BIM研究作者合作局部网络如图2所示。作者合作网络图中节点文字越大, 代表作者在该领域发表期刊频次越多, 节点之间的连线表示作者共现关系, 粗细则表示共现强度。图2作者合作网络中节点N=219, 连线E=213条, 网络密度为0.0089, 表明我国BIM领域研究力量较为分散, 只有少部分学者形成了相对紧密的研究团队或合作关系网。其中, 规模较大的两个合作子网络分别是清华大学的张建平教授、胡振中副教授团队以及北京六建集团有限责任公司的杨震卿高级工程师、宋萍萍工程师团队。

　　 样本文献涉文研究机构282家, 通过初步统计与分析, 我国BIM研究代表性机构如表3所示。发文频次超过10次的机构共有12家, 其中高校7家, 行业企业5家;而在前六位中行业企业占据四席, 这也充分说明我国建筑行业企业对于BIM的高度重视, 也体现出BIM技术在工程实际应用中的真正价值。表3中研究机构排名与表2作者情况统计具有一定的对应关系, 多数作者均为所属机构的代表性人物。如清华大学的张建平教授发表论文20篇, 占清华大学土木工程系发文总量的74.1%;北京六建集团有限责任公司的杨震卿高级工程师发表论文10篇, 占北京六建集团有限责任公司发文总量的52.6%。而表3中的中建三局有限公司虽发文总量排名靠前, 但在作者合作网络中并未发现有来自该机构的代表性作者或是稳定的合作团队。

　　 通过CiteSpaceV对研究机构进行可视化分析, 国内BIM研究机构合作局部网络如图3所示。图中连线表示机构间的合作关系, 字体大小表示发文频次。图3研究机构合作网络中节点N=157, 连线E=59条, 网络密度为0.0048, 说明我国BIM研究机构之间的合作紧密程度较低。从研究机构合作局部网络可以看到, 国内BIM研究充分体现出校企合作的特点, 除了北京建工集团有限公司子网络以外的几大机构合作子网络都呈现出以高校为核心的校企合作关系。

　　 关键词是对文献内容的高度概括, 通过高频率关键词可以确定领域研究的热点问题。通过CiteSpaceV软件的关键词共现分析, 可以得到全部关键词的出现频次, 通过整理归纳同义词, 如将“BIM”与“Building Information Modeling”统一为BIM等 (为分析关键词共现关系, 本文对“BIM”与“建筑信息模型”未做合并处理) , 列出频次10次以上的关键词如表4所示。其中, 频次最高的是“BIM”和“建筑信息模型”, 总计912次, 这与检索设置为国内BIM研究文献有关;其次是127次的“信息化”, 充分说明基于BIM技术的建筑业信息化研究是国内BIM领域的热点之一。从高频关键词可以看出, 我国BIM的应用研究已经覆盖工程项目从设计、施工到运维的各个阶段, 其中与设计阶段相关的关键词包括“碰撞检查”、“Revit”、“IFC标准”、“协同设计”等, 共计频次89次;与施工阶段相关的关键词包括“深化设计”、“施工技术”、“施工”、“施工模拟”、“施工管理”等, 共计频次121次, 说明我国BIM的应用研究重点主要集中在设计与施工阶段。从应用对象或领域来看, “高层建筑”、“钢结构”、“装配式建筑”等是BIM技术的重要的应用与研究载体。

　　 在我国BIM研究关键词共现网络中共有168个节点, 连线538条, 如图4所示。图中节点圆环的大小表示节点处关键词出现频次的高低, 节点越大表示其研究热度越高。

　　 及时掌握研究前沿领域的内容, 有助于把握学科领域未来研究与发展趋势, 有利于促进学术研究的理论升华。在CiteSpace的计量分析中, 主要以关键词的突现值也就是关键词是否在近期出现突然增多的现象作为确定研究前沿的指标。通过CiteSpaceV对样本关键词进行分析, 得到突现词汇包括信息化 (突现值为3.38) 、深化设计 (突现值为3.30) 以及精益建造 (突现值为3.06) 。以关键词“信息化”为例, 根据词频分布图可知, “信息化”在2012年开始出现突增, 成为我国BIM领域研究的热点问题。分析其中原因, 这与2011年住建部发布的《2011-2015建筑业信息化发展纲要》正式将BIM技术搬上历史舞台有着直接关系。

　　 除突现词汇以外, CiteSpace软件中还能显示某一领域各前沿主题的时间演化情况, 即时区 (time zone) 演化图。国内BIM研究关键词时区演化图如图5所示。

　　 BIM技术在我国的应用最初发生在设计阶段, 其三维可视化设计成果展示备受业主、承包商的青睐。从图5可以看到, 2005年~2009年期间, 基于IFC标准的BIM模型建立、Revit软件模型的数据交换、基于BIM的协同设计等是我国BIM领域的主要研究内容。

　　 随着BIM技术的深入推广, 我国BIM技术应用逐渐进入第二个维度——施工阶段。2010年~2012年期间, 施工管理、可视化、碰撞检查、项目管理等词汇开始高频出现, 说明基于BIM技术的进度、成本、资源管理等研究以及基于BIM技术的现场施工管理成为了BIM领域的热点问题。而2015年, 深化设计、虚拟施工、施工模拟等关键词集中出现, 说明基于BIM技术的虚拟施工管理研究受到注视, 成为该领域的热点问题。

　　 面对日益严峻的环境污染, 绿色建筑早已成为当前建筑技术研究的重要方向。由图5可见, 从2009年绿色建筑的出现, 到2010年的精细化管理、2012年的精益建造, 再到2016年的绿色施工以及2017年的装配式建筑, 基于BIM技术的精益建造、绿色施工理论与方法的研究一直都是BIM领域的热点内容。

　　 本研究利用CiteSpaceV对CNKI收录的国内BIM领域2005~2017年的1129篇文献进行可视化分析, 通过对样本文献的统计分析与知识图谱的绘制, 较为清晰地呈现出我国BIM研究的期刊分布、核心作者以及主要研究机构;并对该领域的研究热点和发展趋势进行了分析, 具体结论如下:

　　 (1) 从文献年度分布看, 国内BIM研究文献数量呈明显上升趋势;从研究人员及研究机构来看, 存在较为明显的科研合作网络, 且核心人员与主要研究机构具有显著的对应关系, 研究机构合作网络呈现明显的校企合作关系;从发表期刊看, 主要集中于工程技术类。

　　 (2) 根据关键词共现分析结果, 国内BIM领域研究热点及主要内容多是基于BIM技术的建筑业信息化研究、全生命周期项目管理以及施工现场管理与虚拟建造管理等方面展开的。

　　 (3) 结合时区图与突现点分析可见, 基于BIM技术的建筑业信息化发展研究、虚拟建造与施工管理以及绿色建造在我国BIM领域研究中逐渐成为前沿内容和发展趋势, 为进一步深入研究打下较为坚实的基础。