BIM 技術在農業設施建設應用中的分析與探討*

王雪艷 ，胡國輝

（1.江西建設職業技術學院，江西 南昌 330200；2.江西工商職業技術學院，江西 南昌 330201）

在全面建設社會主義現代化強國的新征程中，要抓住世界大變局的機遇，應對世界大變局的挑戰，必須解決好社會主要矛盾。當前，我國發展不平衡不充分問題在鄉村最為突出，實施鄉村振興戰略，是解決人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間矛盾的必然要求[1]。為此，近年來，我國農業基礎設施建設規模不斷擴大，建設速度不斷提升，農業基礎設施建設產業蓬勃發展[2]。BIM 技術是建設工程及設施全生命期內，對其物理和功能特性進行數字化表達，并依此設計、施工、運營的過程和結果的總稱[3]，是基于三維模型的數字化建造工具[4]，是提供建設施工全方位協作和管理的平臺[5]。農業設施主要包括農業水利、農村道路、農村旅游設施、農村住宅等，在以往的農業設施建設工作中普遍存在建筑施工水平落后、設計與施工協同交流缺失、設施布局不合理等問題，運用BIM 技術推進農業設施建設，總結相配套的建設施工方法，有利于解決我國在農業基礎建設中遇到的問題，以促進鄉村振興的發展，為我國現階段大規模實施農業農村基礎設施建設提供應用參考。

1 BIM技術在農業設施建設中的應用現狀

1.1 BIM技術在農業水利建設中的應用

近年來，圍繞高質量農業農田水利建設需求，運用BIM 技術實現農業水利建設標準化、數字化的研究正在不斷推進。周林勇等[6]探索運用BIM 技術建模實現農業水利工程的可視化、協同化，同時縮短工期，完成多方協調，增強了農業水利工程建設各方的交流與溝通。曾強[7]利用BIM 技術搭建了農田水利工程項目模型，并同時使用了PowerCivil 和CATIA軟件相結合的方法，構建出農田灌溉的水利工程模型，通過對農田水渠的分析，做出了與之對應的整改，對農業水利建設施工進行了多方面的優化。劉懿韜[8]列舉了烏東德水電站樞紐工程、漆水河倒虹改建工程、黑河黃藏寺水利樞紐工程、上海國際航運服務中心西船閘工程、黑龍江省西南部某田間工程，均通過利用BIM 技術實現了農業水利工程建設的優化。吳陽等[9]對農田水利工程進行了BIM 模型構建，通過分析模型發現設計缺陷，及時完善，實現了農業水利建設的信息化管理。

1.2 BIM技術在土地規劃和資源管理中的應用

將BIM 技術運用到新時代農村建設工作中，其在鄉村土地規劃和資源管理上，起到了至關重要的作用。黃倩[10]將BIM 和GIS 兩種技術相結合，通過三維建模仿真，結合獲得的現場數據，解決了廣東省韶關市乳源縣七星墩土地勘探工作所遇見的信息量大等多個土地管理過程中出現的問題，實現了土地整治的可視化檢驗。曹青等[11]將“多規合一”實用性鄉村振興規劃與BIM 技術相結合，在保護安慶當地生態環境的同時，充分結合了當地自然、人文等多種元素，美化了當地農村風貌，對農村重點區域和節點進行設計，打造農村建設亮點，為建設秀美鄉村添磚加瓦。黃漢邦[12]在浙江省溫州市平陽縣昆陽鎮城北鳴山村的鄉村土地整治規劃工作中，運用BIM 技術，完成了當地建筑、氣候、地理信息模型的組建工作，綜合分析，對比完善，優化了規劃方案，解決了整治難題。侯海迪[13]以青島市即墨區胡家莊村建設為例，證明了將BIM 技術運用在農村土地規劃和資源管理中可以進一步推動鄉村振興戰略的落實和新農村的建設。

1.3 BIM技術在農業休閑旅游建設中的應用

綠水青山就是金山銀山[14]，發展旅游休閑型的農業鄉村產業，就必須對當地的生態環境進行有效的規劃治理，以滿足休閑度假、環境美化的要求。同時，開發生態觀光、旅游休閑等功能，促進當地經濟水平增長，打造綠色、秀美的新時代新農村風景線[15]。白杰等[16]將BIM 技術運用在丹寨旅游小鎮的傳統EPC 項目中，充分結合項目特點、BIM 模型信息，搭建了一個高效信息平臺，提升了當地旅游小鎮的管理水平，進而提高了效率。鄭錦璇[17]運用BIM和Grasshopper 的模擬完成了侗族個性化鄉村住宅的智能設計方案，在滿足現代化生活需要的同時，提升了方案設計的效率。將BIM 技術運用到農業休閑旅游建設中，不僅提升了建設施工的工作效率，也更好地創建出了秀美中國新農村。

1.4 BIM技術在農業建筑設計與施工中的應用

BIM 技術經常運用在城市高樓大廈的建設中，同樣可以運用在農業農村建筑物的設計以及工程施工上。趙文俊[18]基于BIM 技術對林芝地區藏式農村住宅進行了一體化設計，利用BIM 技術搭建模型，并將BIM 技術運用到了農村住宅的施工管理以及運營維護階段，解決了當地氣候條件引發的居住生活問題。崔鳳等[19]以清遠市當地農村住房設計圖集為基礎，采用BIM技術完成模擬住房建模，形成新農村住房集群效果圖，完成了美麗新農村的建設。委玉奇[20]運用BIM 技術對農村以木頭為主要材料的住宅進行進一步分析，論證了木質構件可以通過BIM 技術建模的方式進行表述，BIM 技術能為農村木制住宅設計與施工提供幫助。馬樂原等[21]完成了對魯中地區農村住宅的調研，運用BIM 技術構建模型，并使用Ecotect軟件完成進一步分析，得出當地農村住宅節能改造的關鍵在于提高圍護結構的熱工性能的結論，為農村住宅建筑的優化提供了思路。

2 農業設施建設中應用BIM技術的優勢

2.1 提高項目推進效率

BIM 技術促進了建筑師、工程師、承包商和農村群眾之間的協作與溝通。各方可以團隊的形式在同一個共享模型上工作，減少溝通失誤與沖突。通過BIM 模型的實時更新與信息交流，可以確保各方在整個農業設施建設的施工過程中都能充分了解情況。通過改進可視化和模擬功能，可以優化農業設施建設的施工順序和進度，以提高整體工作效率。BIM 技術同樣可以實現農業設施建設過程中工程造價管理水平的提升，通過BIM 模型項目，管理人員可以進一步明確農業設施建設的工程量，并銜接好工程造價的預算、工程招標工作以及合同的簽訂等其他工作，嚴格依照國家頒布的相關標準規范進行農業設施工程的造價管理，同時，運用先進的處理技術建立完善的項目信息電子數據庫，實現項目信息化管理，并加強項目各方之間的協同合作，以保證工程造價管理的工作效率[22]。

2.2 降低資源成本

BIM 技術使農業設施建設中的項目各方能夠在3D 模型中觀察到可視化設施[23]。農業設施建設項目的設計師可以通過評估不同設計選項的視覺影響、布局和功能來做出正確高效的決定。BIM 技術可以對農業設施建設所需的能源使用、水消耗和其他資源進行綜合分析。通過準確預測和優化資源需求，BIM 技術有助于減少資源浪費，促進項目可持續發展。通過準確的材料提取，實現適當的預算分配，并最大限度地減少不可預見的費用[24]，從而加強了農業設施建設的成本控制。

2.3 提升工程建設質量

BIM 技術能夠實現準確的數量估算和成本估算，降低預算超支的可能性[25]。BIM 模型可以鏈接到農業設施管理系統，提供有關設備、維護計劃和潛在問題的信息模型。訪問實時數據有助于更高效的操作和維護，從而提高生產力并減少因各種原因造成工期延長的時間。運用BIM 技術對農業設施建設進行工程造價管理時，能夠針對設計的改變及時建立相對應的數據信息模型，并迅速完成匯總工作，通過對工程造價成本出現的變化進行分析，輔助設計師進一步完善農業設施工程造價管理的計劃方案，從而提升信息化管理水平，及時為農業設施建設項目提供更多的技術支持[22]。在農業生產的植物溫室大棚設計與規劃中，使用BIM 技術可以有效利用空間、陽光和通風系統，通過準確放置隔熱材料、玻璃、遮陽和暖通空調系統來提高能源利用效率，通過精確控制溫度、濕度和光照條件，進而提高農作物產量。在農業生產中的畜牧管理上，BIM 技術可以充分考慮到通風、照明等因素，從而完成動物飼養系統的設計，通過改進設計，實現優質的空氣質量、溫度控制以及動物的疾病預防，保障了動物的健康，提高了動物的生產力。

3 農業設施建設應用BIM技術存在的問題

3.1 信息不對稱

一是項目設計人員與農民之間的交流不暢。由于雙方專業知識壁壘和溝通渠道的限制，農民和項目設計人員之間的交流存在困難，導致設計方案不符合實際農業需求。二是土地利用情況和農業需求不準確。由于農民對土地及其利用情況的認知可能不準確，而項目設計人員也可能缺乏農業方面的知識，導致規劃設計與農業需求不匹配。

3.2 資源浪費

一是農業設施建設設計方案不合理導致資源浪費。由于項目設計人員對農業設施的需求理解不足，設計方案可能存在冗余和不合理的部分，導致資源浪費。二是施工階段的誤差和變更增加了成本。由于設計方案和施工圖紙之間的不一致，施工階段可能出現誤差和變更，增加了建設成本。

3.3 數據整合復雜

農業設施建設的復雜性和多樣性導致數據收集復雜。不同類型的農業設施具有不同的特點和需求，導致數據收集的方式和方法各異。農業技術設施中的數據來自各個環節，如土壤、氣候、植物等，將這些數據整合到一個統一的BIM 模型中是一個具有挑戰性的任務。農業設施的運營和管理中會出現各種變動，如設備更替、作物生長周期不同等，這些變動會影響模型的準確性。而BIM 模型的準確性直接影響到農業設施的優化和管理效果，若模型不準確，則無法提供準確的決策依據。

4 建議及對策

4.1 提升農民對BIM技術的認知

舉辦BIM 技術培訓，將此課程引入各高校、技校[26]。提高大眾對BIM 技術的認知，組織相關講座，同時向農民普及BIM 技術的基本概念和應用方法，提高其對BIM 技術的認識和理解。鼓勵農民參與農業設施建設的設計和決策過程，吸收農民對農業設施建設的建議，使其能夠更好地表達自己的需求和意見。建立一個統一的信息共享平臺，使項目設計人員、農民和相關部門共享土地利用、農業設施建設需求和設計方案等信息，促進各方的交流和合作。加強與農民之間的交流和合作，鼓勵項目設計人員與農民直接交流，有助于更好地了解農民的需求和意見，確保設計方案與農業設施的實際需求相符。

4.2 完善農業設施政策和標準

制定相關政策，推動BIM 技術在農業設施建設中的應用[27]。政府可以制定相關政策，鼓勵和支持BIM 技術在農業設施建設中的應用，提供資金和技術支持。制定行業標準，規范農業設施建設中BIM 技術的應用范圍、流程和標準，提高建設質量和效率。

4.3 改進數據收集和整合技術

借助傳感器和物聯網技術，實時采集數據，減少人工收集的難度和誤差。通過開發專門的軟件或平臺，將不同來源的數據進行自動整合，提高整合效率和準確性。同時，借助先進的測量技術和模擬軟件，如激光掃描和無人機攝影，提高農業設施建設模型數據的準確性。通過模擬和預測，進一步分析農業設施的變動性，對BIM 模型進行更新和調整，提高模型的精確性。

5 小結

BIM 技術在農業設施建設中具有重要的應用價值，然而，與之相關的問題也需要得到有效的解決。通過提高農民的BIM 技術素養、加強各方的合作、完善政策和標準，可以推動BIM 技術在農業設施建設中的應用，提升建設效率和質量，達到可持續發展的目標。將BIM 技術融入農業設施建設中具有諸多優勢。從增強的可視化和設計能力到改進的協作和溝通、簡化的施工流程、高效的資源管理以及增強的設施運營和維護，BIM 技術有可能徹底改變農業設施建設的方式。盡管存在挑戰，但鼓勵在農業行業采用BIM 技術，可以顯著優化農業設施建設，有助于新時代新農村建設工作的落實。