0 引言

　　GB/T 50378—2019《绿色建筑评价标准》(以下简称《标准》)已于2019年3月发布，2019年8月正式实施。《标准》将绿色建筑评价体系指标划分为安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约和环境宜居。在生活便利类中，《标准》对建筑周边公共交通与服务设施提出更高要求，新增对建筑场地至公共交通和服务设施间距进行控制和评分的指标。与场地至公共设施间距相关的评分小项中增至14个。新《标准》中“场地人行出入口500m内应设有公共交通站点或配备联系公共交通站点的专用接驳车^[1]”由GB/T 50378—2019《标准》发展而来。新《标准》第6.1.2条为控制项，旧《标准》第4.2.8条仅是评分项。任何等级的绿色建筑均需满足所有控制项要求，再依据总体评分划分为基本级、一星级、二星级或三星级。可见，针对建筑场地至公共交通和服务设施间距，新《标准》进一步细化相关生活便利类评价指标，也做出更加严格的要求。事实上，目前国际上推行的绿色建筑评价标准LEED(leadership in energy and environmental design，即能源与环境设计先锋)中，存在大量类似指标，涉及建筑场地至各类设施的距离，并设置于选址与交通(location and transportation)或可持续性选址(sustainable sites)大类下。这类指标的设置体现我国《标准》和LEED标准对绿色建筑内涵的深入理解。绿色建筑不是盲目堆砌绿化、新设备和新材料的建筑，而是推崇被动式的设计思路，优先关注建筑选址是否合理、形体是否紧凑、采光通风是否良好、朝向是否正确等基本要点^[2]。

　　在我国《标准》和LEED标准中，均设置与建筑场地至公共交通和服务设施间距的指标。针对这类指标，现有评价方法仍有一定改进空间。《标准》中条文说明给出的评价方法为查阅设计文件及竣工图，过程较繁琐。BIM (building information modeling)技术被认为是解决思路之一，绿色建筑与BIM技术易于相互结合、协同作业^[3]。目前，已基于BIM对《标准》或LEED指标评分开展研究，但对场地至公共设施间距相关的指标，当前BIM评分方法有不合理之处，应进一步改进。

　　本文提出合理结合BIM技术进行绿色建筑评价的方法，即使用轻量化后的Web端BIM模型配合其他网络服务进行评价，特别适于评价建筑场地至公共交通和服务设施间距相关的生活便利类指标。基于Autodesk Forge云平台和百度地图服务的原型工具，可对2019版《标准》中与场地至公共设施间距相关的指标进行评分。

　　1 相关研究

　　LEED标准设立于2000年，在国际上推行已久。Tanghung Nguyen^[4]将LEED各指标得分存储于Autodesk Revit共享参数中，借助Revit二次开发实现LEED的总体评分框架，但未给出各LEED指标具体评分方法。Salman Azhar等^[5]分析LEED中可持续性选址的15项指标，认为其中9项无法借助BIM技术进行评价。王吾愚^[6]将LEED指标与BIM的相关程度分为直接、间接和无关3类，认为可持续性选址中有8项指标与BIM无关。Pohan Chen等^[7]借助Revit二次开发和WMS(web map service)网络地图服务，实现可持续性选址中两项指标的评价。在Salman Azhar等和王吾愚的研究中，这两项指标均被认为与BIM无关。BIM模型虽包含项目自身的经纬度信息，但通常不包含项目周边的公共交通或服务设施等信息。故在核心建模软件Revit中，无法直接测得建筑场地至公共设施的距离。因此，对涉及测量此类距离的指标，Salman Azhar等认为无法借助BIM进行评价，王吾愚认为与BIM无关。这种观点值得商榷，事实上BIM软件极具扩展性，支持用户自行开发业务功能。

　　Pohan Chen等通过Revit二次开发及网络地图服务，成功实现场地至公共设施间距的测量。但这种方法有不合理之处，主要体现在以下方面。

　　1)绿色建筑评价不涉及修改模型文件，不适合在核心建模软件Revit中进行。在Revit中以插件形式运行绿色建筑评价程序，需安装大型Revit软件并复制臃肿的原模型文件，且Revit软件成本较高。

　　2) Revit二次开发使用支持．NET Framework语言，通常是C#，网络地图服务基本不提供．NET的SDK(software development kit)，需以JavaScript语言编写网页用网络地图服务，意味着绿色建筑评价程序由C#及JavaScript各编写一部分。两部分间的数据交互和函数调用可能存在困难。如点击Revit模型后从中提取数据并在网页地图上绘制相应标记较简单，但点击网页地图以修改Revit模型则十分困难。

　　3) Pohan Chen等的研究针对LEED v2009标准，在新版LEED v4或v4.1标准中，距离在定义上发生变化。如旧版LEED v2009的SS Credit 2指标中，测距方法为在场地图纸上绘制半径为1/2英里(800m)的圆，圆心为主要建筑入口，并计数半径内的服务设施^[8]，即直线距离。但在新版LEED v4或v4.1类似指标中，上述测距方法被删除，距离被表述为步行距离(walking distance)。我国《标准》使用的步行距离，需考虑道路和建筑情况，不能直接通过做圆得到。若不采用手工计算，一般可通过网络地图步行规划服务得到步行距离。

　　我国已开展基于BIM对《标准》进行评价的研究，目前与选址及公共设施相关的研究还较少。刘剑涛等^[9]研发集成我国标准的BIM绿色建筑评价工具软件，主要侧重于能耗分析和环境模拟。吴佳蔚等^[10]依据我国标准建立节地评价模型，实现节地总得分的自动计算，但未给出具体条文评分方法。

　　2 总体设计

　　结合绿色建筑评价特点，本文提出更合理的方法，将BIM技术作为工具引入绿色建筑评价过程中。使用BIM模型辅助绿色建筑评价时，不涉及修改BIM模型，也不要求评价人员具备建模软件。若将绿色建筑评价程序开发为Revit插件，在无须修改模型的前提下，仍要购买、安装并学习大型Revi软件，复制体积庞大的原模型文件。同时，Revit二次开发常使用C#语言，而网络地图服务供应商往往不提供该语言的官方SDK，可能引起开发困难。相反，若基于轻量化，且在浏览器上显示Web端BIM模型开发的绿色建筑评价程序，评价人员无须安装任何BIM软件或复制模型文件，可直接通过浏览器访问特定网页进行评价工作。此时，原模型文件和轻量化后的模型文件均存储于云平台上，浏览器通过一段URN(uniform resource name，即统一资源名称)访问模型并读取数据。同时，基于Web端的BIM模型进行二次开发常使用JavaScript语言，网络地图服务均提供JavaScript API (application programming interface，即应用程序接口)，无须将程序分割为两部分，有利于数据交互和函数调用。将模型文件存储于云平台的缺点是修改操作需通过云平台相关API编程实现，或本地修改后需再次上传。本文给出该思路的原型评价工具主要包括2项技术。

　　2.1 Autodesk Forge

　　Autodesk Forge云平台是一系列网络服务API体系，属于PaaS(platform as a service)云计算服务。Forge以API形式提供身份认证(authentication)、数据管理(data management)、模型转换(model derivative)、模型显示(viewer)、设计自动化(design automation)和现实捕捉(reality capture)多种服务。最常见的使用流程如下:(1)先使用身份认证API获得一定时间内的模型修改和访问权限;(2)再通过数据管理API，将本地Revit的rvt格式BIM模型上传至Forge;(3)使用模型转换API将rvt格式模型转换为支持浏览器端显示的轻量化svf格式模型;(4)最后借助模型URN和Forge Viewer实现模型在浏览器上的显示。本文首先遵循该流程，实现轻量化绿色建筑模型在浏览器端的显示，再在此基础上继续二次开发，编写自定义的绿色建筑评价功能。

　　2.2 百度地图服务

　　网络地图服务是由开放地理空间协会OGC定义的标准协议。根据该协议，开发者可从服务供应商处获得带有地理定位的地图图像数据。本文中的原型工具使用百度地图服务，该服务供应商开放官方百度地图Java Script API，这是针对Web环境的接口。封装复杂地理信息系统，由Java Script语言进行调用，使开发者无须实现细节的情况下，进行数据查询、调用功能。本文中的原型工具可在读取轻量化模型数据基础上，调用百度地图的标记添加和步行规划等功能，实现建筑场地至公共交通和服务设施间步行距离的测量。

　　3 开发细节

　　3.1 自定义功能添加

　　Revit与Forge Viewer都极具扩展性，在核心功能外，支持用户自行开发及添加所需业务的功能，在方式上略有不同。在Revit中，用户可通过任何支持．NET Framework的编程语言(包括VB.NET,C#,C++/CLI等)调用Revit API进行二次开发。Revit API提供外部命令接口(I external command)和外部应用接口(I external application)，自定义功能需编写在这两种接口中^[11]。在Forge Viewer中，自定义功能以扩展(extension)形式存在，编写扩展需要以下步骤:(1)创建扩展的类，并继承Autodesk.Viewing.Extension类;(2)实现该扩展类的load()和unload()方法，这两个方法均需返回一个布尔值;(3)将该扩展类在Forge Viewer扩展管理器(Autodesk.Viewing.The Extension Manager)上注册，必须使用独有名称作为扩展ID。完成后，即可通过扩展ID令Forge Viewer装载或卸载扩展，装载或卸载时分别调用之前在load()和unload()中编写的自定义功能。

　　3.2 模型层次结构

　　Revit模型和对应轻量化模型包含类似的层次结构，区别在第2层。Revit中的系统族和标准族具有不同层次结构，形式上，层次结构由上至下为类别(category)、族(family)、族类型(family symbol/type)、族实例(family instance)，但标准族的族是具有独有ID的元素，而系统族的族仅是用作分类的族名，没有对应元素和ID。如矩形柱属于标准族，矩形柱族可被保存为rfa文件，也拥有矩形柱族ID;基本墙、叠层墙和幕墙属于系统族，均无法保存为文件，BIM模型数据库族(family)分类下不包含这3类墙，这3类墙的所有族类型全部直接属于墙类型(wall type)，而族(family)与墙类型(wall type)处于同一层级。在Forge Viewer中，系统族和标准族采用统一的层次结构，轻量化后族层级均为真实存在的节点，名称为用作分类的族名，且均有独有ID。模型层级结构不同时，针对模型对象的过滤与遍历方法也不同。如在Forge Viewer开发中，可通过幕墙族元素的名称和ID过滤所有幕墙构件，这在Revit中是不可行的(因为Revit中没有幕墙族元素，也没有幕墙族ID)，需采用其他做法。此外，项目位置的经纬度信息在Revit中直接存储于document.site location中，在Viewer中存储于viewer.,model.,getData().,metadata.,georeference属性下。

　　3.3 坐标转换

　　本文开发涉及多种坐标，包括Forge Viewer中的平面直角坐标、WGS-84坐标、Web墨卡托投影坐标、BD-09百度坐标等。Forge Viewer中的平面直角坐标以(x,y,z)的形式表示。WGS-84坐标是GPS设备直接采集的大地坐标，以经纬度表示。为将椭圆球面上的经纬度数据投影到平面网络地图上，需使用地图投影。Web墨卡托投影是目前应用最广泛的地图投影，正式名称为公共可视化伪墨卡托投影。墨卡托投影是通过人为设置等角条件，修改得到的圆筒投影^[12]。Web墨卡托投影将地球简化为正球体而非椭球体，投影公式经简化后丧失等角性，因而是伪墨卡托投影^[13]。因此，WGS-84坐标与Forge Web墨卡托投影坐标相互换算时假定地球为正球体，采用正球体换算公式;而WGS-84坐标与Viewer平面直角坐标相互换算时假定地球为椭球体，采用不同公式，故采用近似算法^[14]。BD-09百度坐标是对WGS-84坐标进行两次加偏后得到的坐标，只能在百度地图中直接使用百度坐标。

　　4 工程实例

　　河南省郑州市某小区商业及住宅楼项目占地约45 169.49m²，总建筑面积约272 775.32m²。包括1～9号楼、商业及附属地下车库工程。该BIM模型包含项目位置的经纬度信息，在3个场地出入口和测量项目位置点均放置相应族实例。借助Autodesk Forge云平台对模型进行轻量化处理后，将得到的模型URN输入原型工具中，便可在浏览器端直接显示BIM模型。同时，程序读取模型中测量点和出入口的平面直角坐标，结合经纬度换算得到出入口的经纬度，并标记在地图上(见图1)。

　　图1 出入口位置  

　　可先标红欲评测的评分小项，再在地图上查询有关服务设施。右键添加标记点后，点击标记点测量最近的场地出入口至该标记点的距离和预计花费时间，并在评分表格中显示该距离是否满足各评分小项要求。

　　5 结语

　　1) 2019版《标准》将绿色建筑评价指标重新划分为5个大类。其中，生活便利类包含大量与建筑场地至公共交通和服务设施间距相关的指标。便利的公共交通能鼓励绿色出行，缓解交通拥堵。这类指标的设置符合绿色建筑内涵，但现有评价方法过程繁琐，仍有改进空间，故将BIM技术引入绿色建筑评价。

　　2)基于BIM核心建模软件Revit二次开发绿色建筑评价插件的方法有一定不合理性，可进一步改进。本文提出更合理的方法，将BIM技术引入绿色建筑评价中，即基于轻量化后的Web端BIM模型开发绿色建筑评价程序。这种方法无须安装Revit软件或复制原模型文件，节约成本、易于使用，更适应绿色建筑评价特点。

　　3)本文基于Autodesk Forge云平台和百度地图服务，开发绿色建筑生活便利指标评价的原型工具。该工具能快捷评价《标准》生活便利类中14个与场地至公共设施间距有关的评分小项。量测获得的距离为步行距离而非直线距离，符合我国《标准》要求。