基于Omniclass的城市地下空间设施编码研究_鲁斌.pdf

第 18 卷增刊 2地 下 空 间 与 工 程 学 报Vol.182022 年 12 月Chinese Journal of Underground Space and EngineeringDec.2022基于 Omniclass 的城市地下空间设施编码研究鲁斌1,方钰2,张梦霞1(1.上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海 200092;2.同济大学 电子与信息工程学院,上海 200092)摘要:近年来,城市建设与管理进入智慧化新阶段,建筑信息模型(BIM)技术已成为城市地下空间设施规划、设计、施工和运营等全生命周期过程的核心技术之一。但是目前城市地下空间设施标准中,仍缺乏基于设施全生命周期的统一编码体系,导致设施数据较难在 BIM 环境下互联互通。本文分析了国内外相关行业的编码研究成果,提出基于 Omniclass 的城市地下空间设施分类及编码体系,并结合现有城市地下空间设施编码标准,提出 Omniclass 与现有编码的映射规则,形成一套基于 Omniclass 的城市地下空间设施编码系统方法,并对其中的部分设施作了编码示例。本文提出的编码方法,可为城市地下空间设施数据在 BIM 环境下的应用提供理论支撑,利于地下空间数据在全生命周期中的高效传递。关键词:建筑信息模型;Omniclass;地下空间设施;分类与编码中图分类号:TU92文献标识码:A文章编号:1673-0836(2022)增 2-0537-06Research on Urban Underground Facilities Coding Based on OmniclassLu Bin1,Fang Yu2,Zhang Mengxia1(1.Shanghai Municipal Engineering Design Institute(Group)Co.,Ltd.,Shanghai 200092,P.R.China;2.School of Electronic and Information Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,P.R.China)Abstract:In recent years,urban construction and management have entered a new stage of intelligence.BIM technology has become one of the core technologies in the whole life cycle process of urban underground space facilities planning,design,construction and operation.However,the current standards for urban underground space facilities still lack a unified coding system based on the full life cycle of facilities,which makes it difficult for facility data to be interconnected in the BIM environment.This paper analyzes the coding research results of relevant industries at home and abroad,and puts forward the classification and coding system of urban underground space facilities based on Omniclass.Combined with the existing coding standards of urban underground space facilities,this paper puts forward the mapping rules between Omniclass and existing codes,so as to form a set of coding system method of urban underground space facilities based on Omniclass,and gives some coding examples of some facilities.The coding method proposed in this paper can provide theoretical support for the application of urban underground space facility data in the BIM environment,and is conducive to the efficient transmission of underground space data in the whole life cycle.Keywords:BIM;Omniclass;underground facilitie;classification and coding收稿日期:2022-08-04(修改稿)作者简介:鲁斌(1987),男,上海人,博士,高级工程师,主要从事交通运输与管理、地下空间等领域的科研工作。E-mail:binlu.transport 基金项目:国家重点研发计划项目(2019YFB2101600);上海市住房和城乡建设管理委员会科研项目(沪建科 2021-002-033)0引言经过近几年的快速发展,我国城市地下空间开发规模已整体处于平稳发展期,如 2020 年城市地下空间人均规模为 3.03 m2,与 2019 年人均 3.07 m2基本持平1。同时,地下空间开发更加注重“质”的提升,充分、科学地进行城市地下空间开发利用,是“转变城市发展方式”,解决“城市病”的主要着力点2。但城市地下空间设施功能类型多样,设计与施工较为复杂3,地下空间的高效开发面临着挑战。近年来随着智慧城市的发展,以建筑信息模型(Building Information Modeling,BIM)为代表的数字化技术逐渐应用于地下空间开发中,可实现城市地下空间设施多专业、多部门统筹开发与高效管理。然而,BIM 技术在地下空间中的应用起步较晚,目前尚缺乏基于地下空间设施全生命周期的统一编码体系,难以实现 BIM 与城市地下空间设施的数据互联,从而对 BIM 技术在城市地下空间设施中的应用产生一定限制。Omniclass 目 前 为 BIM 领 域 的 主 要 编 码 标准4,该编码采用混合分类法,适用于特征复杂、多样的城市地下空间设施,既可包含具有线状特征的市政管线、地下道路等设施类型,又可包含具有点状特征的地下泵站、检查井等设施类型。本文提出基于 Omniclass 的城市地下空间设施编码方法,其数据信息分类表可定义城市地下空间设施全生命周期,有利于城市地下空间设施与 BIM 技术实现数据互联,推进地下空间行业内数据统一和标准化。在相关工程设施编码体系和标准方面,国内外已有一定的研究成果。美国针对软件技术和工业实施两方面,出版国家 BIM 标准(NBIMS-US),确立了 BIM 标准体系,包括引用标准、数据交换标准和 BIM 实施实用文件,其中引用标准包括工业基础类(IFC)、可扩展标记语言(XML)、建筑信息分类体系 Omniclass 和国际数据字典框架库(IFD Library)5。同时,美国已 形 成 多 种 编 码 体 系,包 括 美 国 建 筑 规 范 学会(CSI)制定的 Master Format 体系、Uniformat体系和 OCCS 体 系 等。欧 洲 也 形 成 了 SFB 体 系、CI/SFB 体系和 SMM7 等编码体系。国际化标准组织(ISO)提出 ISO/DIS I2006-2 建筑信息分类框架,国外编码体系均以此框架为基础,保证了分类方法的科学性6。郭士博等7提出需要建立标准化的地下空间代码与分类系统来规范地下空间的统一管理,研究了各国城市地下空间设施管理与分类特点,基于我国地下空间现状,提出了国标地下空间设施代码与分类 的建议性框架。张峰等8研究了国内外分类与编码的标准体系框架,分析了分类与编码的理论基础,并结合公路工程的项目特点,研究了公路工程项目全生命周期对象的分类方法,并对部分分类表进行了编码。卓鹏飞4对比了 Omniclass和 KKS 等不同编码体系,并针对现有水利工程的KKS 编码方式,建立了 Omniclass 和 KKS 编码的映射规则,将现有 KKS 编码转译成 BIM 可用的信息编码方式,提出了基于 Omniclass 的唯一编码结构,最后研究以 LOD 为数据模板,应用新编码于水利工程 BIM 管理平台和数据集成交付。中国国家标准化管理委员会等发布了国家标准城市地下空间设施分类与代码9,标准采用线分类法,提出了包含功能代码、主特征代码和实体类代码的三级代码结构,对 17 类地下空间设施进行编码。总体而言,欧美、日本等国已形成较为成熟且彼此互联的 BIM 编码标准体系。国内已有学者对其本行业中基于 BIM 的编码方法进行了研究。但在地下空间专业领域,目前仍仅采用线分类方法的城市地下空间设施编码标准,缺乏 BIM 中基于Omniclass 的编码规则,对 BIM 技术在城市地下空间中的应用产生较大限制。BIM 作为建筑信息全生命周期数字化应用的重要技术,可在地下空间的规划、设计、建设及运维等阶段,实现地下空间建筑物、元素和项目等对象之间的数据互联,对地下空间发展具有重大意义。而地下空间 BIM 编码标准的缺乏,则易造成在实际应用中,不同的使用者需自定义数据编码体系,导致不同体系间无法融合、数据重复或隔离,无法发挥 BIM 技术在数据互通方面的核心优势。本研究基于国内外研究现状,针对目前编码标准缺乏的问题,提出基于 Omniclass 的城市地下空间设施编码标准,在继承并延续现有编码的同时,对城市地下空间设施进行系统性分类和拓展,以期制定统一的编码规则,实现地下空间分类编码在BIM 中的统一和标准化。835地 下 空 间 与 工 程 学 报第 18 卷1基于 Omniclass 的城市地下空间设施分类与编码体系1.1分类体系1.1.1分类方法概述信息分类是城市地下空间设施编码的前提。信息分类是指根据信息的属性或特征,将其内容按一定的原则和方法进行区分和归类,并建立起一定的分类体系和排列顺序10。地下空间内物理空间、设施设备等种类多样,需依据科学性、系统性、可扩延性、兼容性和综合实用性,根据不同属性或特征,形成不同的类目。该类目下包含符合该属性或特征的所有城市地下空间设施,如地下燃气设施类目下,包含燃气的管线、储气罐和其他所有燃气配套设施。信息分类有线分类法、面分类法和混合分类法3 种分类方法。线分类法是将对象按线性逐层展开,整体并排形成逐次的,有层级的编码。面分类法 则 是 将 对 象 按 属 性 分 为 并 列 且 互 不 交 叉 的“面”,如功能、形态等,每个“面”下为彼此独立的类目,将各个“面”下的类目进行组合,可同时描述对象的多种属性。混合分类法则是将面分类法与线分类法进行组合,如 Omniclass 即以面分类法为主,在各个“面”下采用线分类法将对象再进行逐层分类,既表达了对象的多样性特征,又可继承和扩展对象的原有编码。1.1.2城市地下空间设施分类体系现状现有地下空间编码标准9采用线分类法对地下空间设施进行分类。标准中地下空间设施分类体系为 3 层结构。第一层为功能代码,以功能为依据,将设施分为地下电力设施、地下信息与通信设施和地下给水设施等 17 类;第二层为主特征代码,以各类设施中的功能主特征为依据,如地下电力设施