[營建知訊轉載]淺談從BIM到智慧城市 謝尚賢 (2018.9)

謝尚賢  國立臺灣大學  土木工程學系教授兼系主任與BIM研究中心主任
 
 
    最近幾年，幾乎全球的各大城市都在推動所謂的「智慧城市」（Smart City）建設。然而目前大家對智慧城市仍有許多不同的想像與側重點，尚無一個統一的定義，屬於仍在發展的階段，但也已漸漸形成一些共識，例如：數位城市是智慧城市的基礎。目前（2018年9月）中文的維基百科[1]是說：「智慧城市是指利用各種資訊科技或創新意念，整合都市的組成系統和服務，以提昇資源運用的效率，優化都市管理和服務，以及改善市民生活品質。」可見智慧城市建設的目的是為改善市民生活品質，手段則主要是利用資訊科技來整合系統和服務。那麼BIM（Building Information Modeling）又與智慧城市有什麼關係呢？本文擬從土木工程的角度來說明BIM的發展就是走向智慧城市，且BIM是實現智慧城市發展不可或缺的要角之一。

BIM與數位城市的發展

在建築土木領域裡，BIM技術的發展應用是從建築工程（Building Engineering）開始的，相關的應用工具與配套也日漸成熟。近年來，BIM技術已逐步應用到土木基礎建設，如道路、橋梁、隧道等工程中，雖然相關的應用工具與配套都還有待進一步發展，但發展至此，BIM已經成為深化數位城市建設的關鍵技術之一。
BIM技術應用的終極目標是要透過有效的產品資訊管理，來完善設施的營運維護管理，以達到全生命週期管理的永續性。BIM技術的發展與應用也是呼應所謂的工業4.0的發展，是要善用在虛擬數位空間的擬真模擬能力，來做好任何設施（乃至於城市）的建設與管理工作的事前規劃、設計、協調、與整合，以求在真實世界的各項實際作為都能在周詳的沙盤推演後順利無誤地執行。也就是說，BIM在數位世界裡賦予了工程師長期以來所需的「事前擬真排演」能力，加上在數位空間的所有作為都能夠很輕易地被完整紀錄，因此也有助於事後的知識管理。
過去的數位城市建設主要以GIS（Geographical Information System，地理資訊系統）技術為主，對於城市整體建設的空間資訊與相關屬性資料有一廣泛與全面之掌握，能協助城市管理者進行（大尺度的）地理空間相關的決策分析。而BIM技術的應用主要是在都市中個別設施的生命週期管理，尤其是在營運維護階段，因此若能在城市建設的GIS管理資訊中結合個別設施的BIM資訊，就能深化數位城市的資訊掌握程度，進行跨尺度的決策模擬分析。
雖然目前GIS與BIM的資訊整合應用還有待持續努力[2]，但整合的需求與趨勢已逐漸清晰，而數位城市是智慧城市不可或缺的重要基礎，BIM設施資訊管理在智慧城市中的定位也就因此確立。
 
從數位城市到智慧城市

    近年來，當人類在虛擬數位空間的建設與操控能力大幅提升了以後，就開始致力於加強實體空間與虛擬空間的互動與整合應用，也因此發展了如VR（Virtual Reality）、AR（Augmented Reality）與MR（Mixed Reality）等技術及相關應用，加上IOT（Internet of Things）技術的快速發展與普及應用，於是城市空間中充滿了各式各樣的感測器，無時無刻都在蒐集及交換城市中各項活動的狀態資訊，並形成了一個龐大且快速成長的數據庫。這些大數據（Big Data）若能善加利用，尤其是配合目前當紅的人工智慧與雲端運算技術，便能實現目前中文的維基百科[1]中所說的：「透過新一代資訊科技的應用使人類能以更加精細和動態的方式管理生產和生活的狀態，通過把傳感器嵌入和裝備到全球每個角落的供電系統、供水系統、交通系統、建築物和油氣管道等生產生活系統的各種物體中，使其形成的物聯網與網際網路相聯，實現人類社會與物理系統的整合」的「智慧」理念。這也是目前大家對智慧城市的普遍認知，尤其是在資通技術（ICT，Information and Communication Technology）產業特別發達的臺灣。
        然而，智慧城市的內涵並不只是ICT技術的應用。前面已經提過，城市智慧化的目的是為了要改善市民的生活品質，因此是人本的。且從今日土木工程的角度來看，「永續性（Sustainability）」是任何一個城市的必要條件，也就是說，一個城市若不永續就毫無智慧可言。而BIM 應用就是希望能讓市民生活所需的所有設施，都能在其生命週期中被有效地永續管理，因此BIM與智慧城市發展的永續目標是十分契合的。
        通常人們會將智慧城市分成幾個面向來看，例如智慧交通、智慧環境、智慧生活、智慧政府、智慧經濟、智慧居民，其中前兩項與土木工程直接相關，也是BIM絕對可以有所發揮的地方。BIM的持續發展必然會貢獻於智慧城市的發展，但我們應期許BIM不僅只是不可或缺的要角，還能是能引領智慧創新的主角。
   
參考文獻

1. 中文維基百科（2018），”智慧城市”， https://zh.wikipedia.org/wiki/，2018年9月17日。
2. 張引玉、謝尚賢（2018），”BIM與GIS 整合應用  回顧與展望”，營建知訊，第425期，第61-66頁。

轉載自營建知訊第428期頁64-66。