基于BIM技術(shù)的測量實習教學改革探索

程鵬環(huán)

【摘要】本文分析了BIM技術(shù)在我國建筑行業(yè)的應(yīng)用誤區(qū)及其在高等教育領(lǐng)域推行的必要性，提出了基于BIM技術(shù)的測量實習教學模式，為工程管理專業(yè)中低年級BIM的教學進行了有益嘗試。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù) 工程管理 測量實習

【基金項目】鹽城工學院“十三五”規(guī)劃課題（JY2015B23）。

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）04-0216-02

1.引言

BIM是Building Information Modeling的縮寫，其中Building意為建設(shè)工程；Information則指項目全壽命周期中的各種信息及其所采用的各種信息化手段；Modeling指竣工模型模擬?？梢哉fBIM即“建設(shè)模型模擬與信息化過程”。BIM技術(shù)滲透在項目建設(shè)的各個階段，如圖1所示。利用BIM技術(shù)以三維數(shù)字化方式對項目的物理特征和功能特性進行創(chuàng)新設(shè)計，可以減少浪費、節(jié)約成本，解決沖突、減少返工，實現(xiàn)項目的精確建造和全壽命周期優(yōu)化管理，因而在建設(shè)工程領(lǐng)域具有高度的應(yīng)用價值，將BIM技術(shù)引入工程管理高等教育領(lǐng)域勢在必行。

2.BIM技術(shù)的應(yīng)用誤區(qū)和困境

BIM技術(shù)自2003由設(shè)計單位引入我國以來，尚未得到廣泛應(yīng)用和深度開發(fā)，只是被大型設(shè)計院作為一類軟件在大型復雜工程中使用。國內(nèi)僅有少數(shù)的公司開發(fā)了基于BIM的應(yīng)用程序，這些程序主要集中在建筑設(shè)計和工程估價方面；由于沒有統(tǒng)一的BIM設(shè)計標準，所以各個軟件的通用性差，無法體現(xiàn)BIM技術(shù)優(yōu)勢。

測量工作貫穿于項目實施的各個階段，但目前尚沒有針對測量工作的BIM通用軟件。而傳統(tǒng)測量技術(shù)和測量成果已越來越無法滿足建筑行業(yè)發(fā)展的需求。

①目前項目實施各階段所使用的二維地形圖，專業(yè)地圖符號繁多，土建專業(yè)人員識讀困難；僅呈現(xiàn)抽象的地形地物平面信息，無法表現(xiàn)建筑物的色彩、材質(zhì)、曲線等細部構(gòu)造，無法在工程設(shè)計施工中直接調(diào)用，需要進行復雜的人工測量和計算才能使用地形圖信息。

②用于建筑物變形和基坑監(jiān)測的傳統(tǒng)測量手段耗時耗力，成果主要以數(shù)字表格形式呈現(xiàn)，無法為工程技術(shù)人員指示危險變形區(qū)域和發(fā)展趨勢，也無法顯示施工對相鄰建筑物、構(gòu)筑物的影響，從而不能幫助技術(shù)人員恰當?shù)刂贫ㄌ幚矸桨浮?/p>

③為打破傳統(tǒng)測量手段的局限性，一些大型測繪儀器生產(chǎn)商開發(fā)了三維激光掃描儀，無人機傾斜攝影測量設(shè)備等，實現(xiàn)了地形地物數(shù)據(jù)的高速自動化采集；通過儀器自帶的軟件，能夠建立大型建筑精密、細致的三維模型，可在三維模型中直接放樣，并進行檢查。但這些基于BIM技術(shù)的測量手段處于初步發(fā)展階段，尚待成熟：后期處理工作量大；設(shè)備價格昂貴，掃描速度慢，受天氣條件影響；自然地物模型欠逼真；不同廠商的軟件互不兼容，難以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和更新，無法發(fā)揮出BIM技術(shù)的應(yīng)有優(yōu)勢。

3.將BIM技術(shù)引入測量教學的必要性

一方面，現(xiàn)代工程建設(shè)日益復雜，建筑技術(shù)日新月異，傳統(tǒng)教學方式無法講清楚。另一方面，中低年級的大學生沒有接觸過實際工程，對所學專業(yè)懵懵懂懂。學生對建造過程一無所知，卻要求掌握其測量方法，顯然是紙上談兵。BIM技術(shù)能夠提供可視化的教學環(huán)境，模擬整個建設(shè)過程，解決工程規(guī)劃、設(shè)計、施工、運行的協(xié)同問題。借助BIM技術(shù)營造的虛擬教學情境，能夠提高學生的空間認識能力和學習興趣。在此過程中學生也能直觀理解了各門課程和教學環(huán)節(jié)之間的聯(lián)系。因此將BIM技術(shù)引入工程管理高等教育，并不能僅僅依靠開設(shè)一門課程來完成，而需要建立基于BIM技術(shù)的課程體系和實踐教學體系。

土木工程測量是工程管理專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，測量實習是必修的集中實踐環(huán)節(jié)。原有的測量實習教學，使學生較好地掌握了主要測繪儀器的基本操作技能，提高了數(shù)據(jù)處理能力和地形圖測繪能力，并能夠逐步總結(jié)實踐經(jīng)驗，創(chuàng)造性地解決一些實地測量問題。但對照工程管理專業(yè)培養(yǎng)目標要求和行業(yè)需求，測量實習教學急需進行改革：

①測量不僅是工程管理專業(yè)學生應(yīng)具備的基本技能，更是后續(xù)專業(yè)課程的一個知識平臺，但由于學生缺乏工程背景知識，造成前后續(xù)課程脫節(jié)。學生進行測量實習時，尚未進入專業(yè)課學習階段，對工程項目毫無概念，更對職業(yè)能力需求一無所知，只能機械地根據(jù)老師的指導進行建筑工程定位放線，對工程施工測量過程及其在工程建設(shè)中的作用無法深入形象地理解。進入專業(yè)課學習后，就逐漸生疏甚至遺忘了測量知識和技能。

②受教學條件及授課對象知識能力的制約，現(xiàn)有測量實習教學主要是培養(yǎng)了學生的測圖能力，與工程管理專業(yè)的培養(yǎng)目標存在一定偏差。從規(guī)劃設(shè)計階段的地形圖測繪與使用，到項目實施階段的施工測量、竣工測量，再到項目運營階段的安全監(jiān)測。每個階段測量的內(nèi)容和要求均不相同，如何使低年級大學生獲得全過程測量訓練是擺在測量實習教學面前的最大難題。

③傳統(tǒng)地形圖的局限性與行業(yè)信息化施工、信息化管理的發(fā)展趨勢不相適應(yīng)。學生在測量實習中測繪的地形圖是一種平面圖，它所能表達和承載的建筑信息量小，無法反映建筑物三維特征，使用者更難以讀懂；繪制在紙上的地形圖無法進行實時動態(tài)修改、變更。

4.基于BIM技術(shù)的測量實習探索

如圖2所示，測量實習前，指導教師首先與測繪公司技術(shù)人員共同制定了基于BIM技術(shù)的測量實習規(guī)程；實習伊始利用企業(yè)提供的GLS2000三維激光掃描儀等設(shè)備完成了土木館設(shè)計建模和施工模擬；學生首先利用全站儀測圖法完成2D地形圖測繪，然后與技術(shù)人員一起進行3D建模；最后給學生觀看了施工動畫。

①在生產(chǎn)單位的協(xié)作下，將BIM技術(shù)引入測量實習教學，利用該技術(shù)虛擬建筑設(shè)計過程，模擬建筑施工過程，并進行安全監(jiān)測仿真，使學生對工程建設(shè)全過程中的測量任務(wù)形成具象認識，主動思考各建設(shè)階段的測量問題，能夠利用所學土木工程測量知識和技能解決自己發(fā)現(xiàn)的問題。

②在專家指導下，利用BIM技術(shù)將學生測繪的平面地形圖轉(zhuǎn)化為三維建筑模型，指導學生在該模型上附加更多的建筑物信息，作為后續(xù)專業(yè)課程實踐的素材，使學生形成一定工程概念的同時，使測量成為后續(xù)課程的平臺。

③利用BIM技術(shù)優(yōu)勢，使貫穿于工程建設(shè)項目整個壽命周期的測量工作成為串聯(lián)工程管理專業(yè)知識與能力的一條線索，使低年級學生更早地接觸到建筑信息化、管理信息化概念。

④學校教師、行業(yè)專家、生產(chǎn)單位在測量實習教學中的密切合作，形成了全方位的優(yōu)勢教學資源，使學生能夠掌握學科前沿及行業(yè)發(fā)展動態(tài)。

5.結(jié)論與展望

通過測量實習探索，收獲頗豐：

①利用BIM技術(shù)優(yōu)勢和生產(chǎn)單位的資源優(yōu)勢，創(chuàng)設(shè)接近于工程實際的教學環(huán)境，從土木工程測量教學的角度培養(yǎng)工程管理專業(yè)中低年級學生的工程意識，大大激發(fā)了學生的學習興趣和熱情。

②在測量實習過程中的BIM技術(shù)演示和探索誘發(fā)了學生的創(chuàng)新意識、鍛煉了學生的協(xié)作能力和工程實踐能力，使之能更好地滿足工作崗位對工程地質(zhì)素養(yǎng)的需求，提高自身的核心競爭力。

③使測量實習教學達到一個全新的水平，與十三五期間建筑業(yè)發(fā)展趨勢接軌。由于引入了建筑信息數(shù)字化模型，因此將使測量教學資源極大豐富。

這只是初步的測量實習教學改革探索，由于設(shè)備數(shù)量和指導教師人數(shù)限制，目前還不能全面施行。短期內(nèi)學校也不可能在某門基礎(chǔ)課程中大量投入，因此校企合作、產(chǎn)教融合是BIM教學的必由之路。同時需要加強在職教師的BIM技術(shù)培訓，建立工程案例數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)測量成果的數(shù)據(jù)共享；為后續(xù)課程提供虛擬實踐環(huán)境；打造基于BIM技術(shù)的課程體系和實踐教學體系。

參考文獻：

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