《地下空间工程智能建造概论》课件全套 1-9 绪论-工程案例

城市空间工程智能建造概论UrbanspaceengineeringIntroductiontointelligentconstruction1

智能建造是一种有别于传统建造的新理念，它以项目信息门户为共享平台，以建造技术、人工智能和数据技术为手段，面向项目全生命周期，构建项目建设和运营的智能化环境，通过技术集成、信息集成和管理创新，对项目建设全过程实施有效管理。从内涵讲，智能建造是结合全生命周期和精益建造理念，利用先进的信息技术和建造技术，对建造的全过程进行技术和管理的创新，实现建设过程数字化、自动化向集成化、智慧化的变革，进而实现优质、高效、低碳、安全的工程建造模式和管理模式。2

智能建造的基础是现代通用信息技术，包括云计算、大数据、人工智能、物联网等技术，智能化系统有以下七大特征。

一、灵敏感知。作用是像高级动物一样能够灵敏地感知周围环境的变化，传感器技术可以当此重任。

二、高速传输。作用是迅速传递通过感知釆集到的信息，无线网络，特别是移动无线网络技术可以当此重任。

三、精准识别。作用是对采集的原始信息进行识别，确定信息的含义及特定对象的存在，视频识别和音频识别技术可以当此重任。

3

四、快速分析。是对大量信息进行快速分析，给出有助于决策的结果，大数据分析技术可以当此重任。

五、优化决策。作用是针对建造过程中的决策环节，给出优化决策方案及其依据，从而辅助决策人员实现建造过程的最大效能。

六、自动控制。作用是利用智能化系统取代人，根据感知到的环境条件，运用优化决策，自动控制生产过程，自动控制技术可以当此重任。

七、替代作业。作用是利用智能化系统替代人从事恶劣环境中的作业，提高工作效率，减少对劳动力的需求，自动化和机器人技术可以当此重任。4518世纪中叶以来，人类历史上先后经历了从机械化、电气化、自动化，现正迈向智能化的四次工业革命。图1-1世界产业革命发生阶段60102工业革命0304轻工业革命1978年改革开放重工业革命90年代末未来产业萌芽改革开放40年毛泽东时代中国工业革命经历了四个阶段。7智能建造的发展经历了数字化建造、信息化建造、智能建造阶段。一、数字化阶建造段

早在1997年，美国著名建筑师弗兰克·盖里在西班牙毕尔巴鄂古根海姆博物馆的设计过程中，通过在计算机上建立博物馆的三维建筑表皮模型进行建筑构型，然后将三维模型数据输送到数控机床中加工成各种构件，最后运送到现场组装成建筑物，这一过程已具备数字化建造的基本雏形。

8二、信息化建造阶段

我国信息化建造的进程逐渐由手工化、机械化向智能化、智慧化的阶段发展。图1-2信息化建造发展阶段二、信息化建造阶段

近30余年我国信息化发展的基本脉络可总结为：办公自动化、互联网、物联网、云计算、大数据、互联网+、智能制造、人工智能、智能+。图1-330余年我国信息化发展简史910二、信息化建造阶段我国建筑工业化历程及建筑工业互联网发展展望：

阶段一：2015年，装配式，1.0时代，装配式主要停留在建筑基本结构与金属构件上。

阶段二：2018年，集成化，2.0时代，核心主要集成服务空间以及设备管线

阶段三：2023年，集成化+框架，3.0时代，所有建筑房间都可以通过装配式组装实现连接使用。

阶段四：2050年，集成化+框架+移动，4.0时代，居住模块与建筑完全实现装配化生产。三、智能建造阶段

智能建造是一种全新的建造和管理方式，它利用智能化技术的交叉融合实现信息融合和全面物联的智能化建造。通过信息技术与建造技术的深度融合以及智能技术的不断更新应用，从项目的全生命周期角度考虑，实现基于大数据的项目管理和决策，以及无处不在的实时感知，最终达到工程建设项目工业化、信息化和绿色化的三化集成与融合，促进建筑产业模式的根本性变革。

11三、智能建造阶段

实现智能建造，必须先满足以下条件：

（1）有一个信息化平台驱动；

（2）实现互联网传输；

（3）进行数字化设计；

（4）机器人要能够代替人完成全部或部分施工，机器人完成的作业越多，智能建造的水平就越高。1213三、智能建造阶段智能建造实施目标即在建设项目全生命周期中将要实施的主要价值和相应的应用。智能建造实施目标可分为以下四部分。（1）集成化。主要包括两方面，一方面是应用系统一体化，另一方面是生产过程一体化；

（2）精细化。同样包括两方面，一方面是管理对象细化到每一个部品部件，另一方面另一方面是施工细化到工序，通过严格的流程化、管理前置化降低风险。三、智能建造阶段

（3）智能化。首先，在管理过程中，通过系统取代部分人，包含代替人去决策，或者辅助人的决策。另外就是作业层，可以有类人工厂和现场的作业，实现智慧化。

（4）最优化。一是要有最优化的设计方案，二是要有最优化的作业计划，三是要有最优化的运输计划，以求到最短运输路径。14

三、智能建造阶段“AI+智慧建筑”是指以人工智能理论、技术、产业为核心驱动力的超智能建筑。该建筑具备八大特征：实施感知、高效传输、自主控制、自主学习、智能决策、自组织协同、自寻优进化、个性化定制。“AI+智慧建筑”中的AI不仅指人工智能，从产业形态上来讲，还包括对AI形成支撑的新一代信息技术——大数据、云计算、物联网、移动互联网、工业互联网、现代通信、区块链、量子计算等相关业态。15近年来，我国的地下工程建设迅猛发展，在地下工程建造技术及装备研发方面取得了重大突破。地下空间开发利用的智能化需求日益强烈。地下空间智能技术应用水平还不够高。实现地下工程建造与运维全链路智能是“网络+数字”时代的必然选择。

城市地下综合管廊在当今城市建设重要性日益提升。16

地下空间利用是社会生产力和城市发展到一定阶段而产生的客观需求。

一个国家或城市所处的自然地理环境和地缘政治环境对其开发利用地下空间的动因、重点、规模、强度等都有显著影响。这些因素构成了地下空间发展的背景和条件。

我国国情出发，这种宏观背景可概括为以下六方面：

（1）人口众多

（4）能源短缺

（2）土地资源匮乏（5）环境污染

（3）水资源的储存（6）灾害威胁

17

如何在节约资源能源和保护环境的前提下，实现我国城市建设与可持续发展，进行地下空间合理开发和综合利用至关重要，也是中国城市化和城市现代化的必由之路。

图1-4、图1-5为美国波士顿城市地下空间更新改造的实例。1959年建成时的波士顿中央大街交通顺畅，后因家庭汽车普及，地面道路交通长时间严重拥堵，不得不斥巨资实施BigDig大开挖工程，进行地下空间开发恢复地面绿色植被，实现城市更新。18图1-4波士顿1959年建成的中央大街图1-5实施Big

Dig地下空间开发改造后大街恢复为绿地的状态1920

施工建造阶段是工程项目全寿命周期中持续阶段最长、工序最多阶段。基于BIM技术下的工程项目信息管理模式，可以从时间、工序、空间等多个维度对工程进行多算对比，以保证对整个工程项目的动态化控制管理。

将BIM技术应用到城市地下工程建设中，可显著提升设计精细化、施工安全化、后期运营条理化，提高设计施工质量和效率，降低工程造价和劳动强度，强化各参建方的协作，利于工程的后期智能运维，同时BIM技术也是工程建设信息化发展的必然趋势。21

随着我国城市地下空间建设的显著增长，特别是城市地铁隧道建设的快速发展，新的问题和挑战也不断涌现。例如，密集的城市空间，狭窄的建设范围，敏感的相邻结构，生态环境保护。

面对上述问题，要在发展基础技术的同时利用新技术、新方法和智能手段解决新的挑战，实现智能建造。就是将新一代信息与通信技术相结合，深入融合先进的设计施工技术，贯穿于工程勘察、设计、施工、验收、运行维护等各个环节，产生具有自我感知、自我学习、自我适应、自我决策功能的智能建造与运维模式。22

一、城市地下空间工程智能建造新进展

（一）智能勘察

勘察阶段对于地下空间工程有着至关重要的作用。地下空间智能建造的工程地质勘察是结合场地、周边环境、工程特点及智能建造方案制定勘察方案和实施细则，建立全面反映场地工程地质和岩土工程相关信息的勘察模型。勘察设备一般可采用无人机航拍设备、智能钻探设备、智能原位测试设备、智能视频监控设备等；勘察手段可采用综合地质勘察方法。23图1-6

智能化勘察设计图下图为任军辉等学者提出的新基建背景下的智能勘察设计图。24

智能勘察采用多种勘察设计新技术与新基建技术体系，实现勘察设计一体化、智能化，推动数字基建孪生综合体建设与智能化协同，从而实现基于“多测合一”到全体系的数据链信息协同。智能勘察设计体系建设包括数据层、处理技术层、业务服务层、应用解决方案等4方面，涉及智能勘察设计体系建设、行业布局与转型发展。

25（二）智能规划设计

地下工程种类繁多，如：地下建筑，地下综合体，地下商业街，地下轨道交通等。在设计时应考虑地下工程的自身特点，结合BIM、GIS、神经网络等新兴技术进行针对性的应用，在地铁隧道、综合管廊及其他城市地下工程的智能设计、智能建造及智能运维中科学应用BIM等新兴技术。26BIM一体化设计平台的作用体现为以下五个方面。图1-7

BIM一体化设计27（三）智能施工

近年来，城市轨道交通、地下道路、地下综合管廊隧道等施工技术取得了显著进步。隧道施工逐渐由传统的人工操作向机械化施工转变，从单工序施工机械化到全工序机械化施工。

为提升地铁盾构工程智能化水平，解决地铁施工穿越复杂风险源的管控难题，研发了地铁盾构施工智能管控平台系统。以北京地铁工程为例。28图1-8

地铁智慧盾构施工系统图1-9

盾构工程穿越风险源的三维智能管控29（四）智能监测

隧道运维智能化检测设备主要包括轨道机器人、无人机、激光雷达、电子传感器、智能图像等。近年来，机器人隧道巡检系统已逐步在国内外推广使用。

三维激光扫描仪的推广应用提升了自动化监测效率和监测精度。例如，深圳轨道交通2号线利用三维激光扫描仪对地铁隧道进行沉降监测，分析计算得到实际隧道与设计的偏差，比传统方式精度更高。30（五）智能维运

为解决地下工程由于其隐蔽性导致运维管理的问题，应当综合运用大数据、云计算、物联网、人工智能等技术，构建数字化管理平台。

随着数字化智能感知技术的迅速发展，依托5G技术的“物联网感知设备”、“高频交通大数据雷达”、“高清低延时视频传输技术”，可实现对地下工程危险的空间分析及预测。31未来我国城市地下空间的发展运维主要基于以下四点技术方案：（1）AR、VR等多种新技术的设计与施工；（2）基于BIM技术、GIS技术、视频融合技术建立地质信息与地下工程的三维可视化模型；（3）基于数字化传感、微机电（MEMS）、北斗等感知技术的地下工程监测；（4）基于物联网、5G通讯、大数据与神经网络、人工智能等技术的地下空间建设信息数据的传输与分析。32

我国智能建造技术的未来发展，仍面临不少短板与瓶颈，主要体现在以下

四方面。

面向全产业链一体化工程软件方面。

面向智能工地的工程物联网方面。在“人、机、料、法、环、品”全面监管还存在短板。

面向人机共融的智能化工程机械方面。智能化工程机械所必要的元器件方面仍落后于国际先进水平

面向智能决策的工程大数据技术方面。我国该领域的自主研发及应用深度和广度不足。33我国智能建造尚处于发展的初级阶段，仍难以满足建筑业信息化、智能化转型的要求。具体表现如下：030201智能建造技术仍以单点应用为主，其应用点较为零散，集成度不高。现有施工管理流程与方法存在不适应智能建造技术的方面。智能化装备和建筑机器人的应用仅限于部分施工作业。34

目前，数智化技术远难以满足地下工程建设需求。城市地下空间工程建设还存在以下问题：（1）前期规划不合理

1）缺乏统筹规划，前期地下空间开发与地面建设不够协调，与城市规划很少衔接。

2）资源破坏严重，地下空间开发可逆性较差。（2）绿色安全、低碳环保要求高在传统地下工程建造施工的过程中，忽略对环境的影响。城市地下工程的设计施工和运维必须秉持绿色、安全、可持续化发展这一最重要的理念。010235

目前正处于信息技术革命时期，城市地下工程智能建造在以下方面需要进一步提升：设计精细化。采用超长水平地质钻与深地高精度物探等先进设备对地质条件进行精细化勘探。施工智能化。通过多维度、多方向、多模式、动态等全域感知与回馈、递进矫正寻优求协同。监管信息化。采用无人机、机器人、三维激光扫描、光纤传感等技术对大型岩土工程进行监测。36

图1-10城市地下空间发展历程1.城市地下空间发展历程

基于国内外城市地下空间的调研，通过功能、形态和效益等方面的分析，可将城市地下空间的发展历程划分为下图所示的四个阶段。37

1.0阶段，地下空间建设是以市政功能需求为导向，旨在解决城市快速发展引起的基础设施服务能力不足问题。

2.0阶段的地下空间又称为“功能地下空间”。在2.0阶段，地下空间以地下交通建设为主体，以带动沿线城市地下空间的综合发展为目标。

3.0阶段的地下空间又称为“交通地下空间”。在3.0阶段，地下空间以优化地表环境质量为主体，并实现单点空间的集约化、规模化利用。

4.0阶段的地下空间又称为“智慧地下空间”。4.0阶段是以城市立体化综合利用、人与自然和谐发展为目标的智慧型地下空间。

382.城市地下空间建设发展趋势

城市地下空间应向城市地下综合体与地面建筑一体化方向发展。图1-11

城市地下空间工程的一体化建设39

图1-13武汉光谷广场综合体工程以下为几个城市地下综合体与地面建筑一体化开发的典型案例。40图1-14深圳大运枢纽综合体

深圳第四代枢纽更是提供了以人为本、将枢纽城市综合体与所在片区融合协同温馨的一揽子解决方案，形成智慧枢纽。41

根据居民安全、便捷、高效和舒适的现实需求，地下空间建设应该从制式、运量和速度目标转向于从城市总体需求、经济基础、土地集约利用尤其是地下空间效能最大化的利用、城市空间、综合交通的协同来思考城市轨道交通。

实现安全、高效、便捷交通的同时，塑造环境优美、绿色宜居和有文脉的城市空间——处处体现以人为本，进而实现社会、生态和经济三方面可持续发展。

42图1-15地下生态城市构想

谢和平院士提出的地下生态城市构想如下图所示。431.绿色施工技术绿色循环低碳发展是当今时代科技革命和产业变革的方向，是最有前途的发展方向。

绿色施工技术应着眼于建筑全生命周期，在保证工程质量和安全的前提下，在工程建造全过程中利用科学管理和绿色技术，最大限度地节约资源能源和保护环境，选用绿色建材、实施绿色施工、建造绿色建筑。

44图1-16

基于空气质量监测数据的智能施工决策

下图给出了在施工过程中根据空气质量进行智能施工决策的示例。452.信息化、数字化技术

随着计算机技术的发展、各类算法的出现及其愈加广泛应用，现阶段国内外研究方向主要集中在算法简化设计层面。图1-17

数字化、信息化技术在智慧建造中的应用463.城市地下工程智能化施工技术

城市地下空间工程典型的近接施工技术包括：

（1）地层冻结组合系统技术、盾构下穿控制精细技术、重叠隧道与桩基组合下穿建筑群技术、超近距离矩形顶管技术等。

（2）施工新技术。重点研究复杂地质条件下地下施工控制技术以及环境生态保护措施；城市地下工程重点研究新型机械化施工、绿色施工技术以及环境协同技术。47

4.城市地下空间智慧化发展方向

城市轨道交通技术的总体发展原则是更融合、更绿色、更智慧、更高效、更安全。主要技术发展方向如下，

（1）网络规划融合化；

（2）基础设施绿色化；

（3）机电设备智慧化；

（4）运营管控高效化；

（5）系统安全韧性化。48

4.城市地下空间智慧化发展方向城市地下工程建造不仅需要依赖新的设计方法和施工技术，也对新材料的发展提出了新的要求。传改进传统材料、研发新材料可提高工程建设适应性，有助于“双碳”目标的实现。建造施工新材料发展主要包括：新一代高性能混凝土、自愈混凝土、绿色低碳环保的支护材料、高效耐久的纤维增强混凝土盾构管片，压注自防水混凝土内衬、高可靠性的防水材料，如图1-18所示。49

4.城市地下空间智慧化发展方向

图1-18

韧性隧道结构——无筋钢（植物）纤维管片50

为了建设首都智慧地铁架构体系和技术平台，首都智慧地铁建设需要完成八个重点工程任务：（1）“知-辨-治-控-救”闭环管理，构建主动安全防控新模式。（2）“信任+”精准辨识，构建乘客一体化无感安检新模式。（3）精准感知、耦合优化，构建网络化韧性运行新模式。（4）无人化、智能化、个性化，构建乘客全时程出行服务新模式。（5）资源共享、资产联动，构建网络化集约维护新模式。51（6）“北斗+5G+空间数值化”，构建城轨新基建时空基准体系。（7）数字化、信息化、智能化，构建现代化运营管理新模式。（8）共建共享共治，构建城轨治理新格局。52复习思考题（1）什么是智能建造？（2）简述智能建造的特征。（3）城市地下空间智能建造都有哪几个发展历程？（4）算据、算力和算法如何赋能智能建造？（5）谈一谈数字技术重点。（6）新基建包含哪些方面的内容？（7）谈谈信息化建造阶段升级的意义。（8）工业4.0和人工智能对智慧建筑带来的影响是什么？53感

谢

观

看

54随着建筑行业的快速发展，传统的建筑设计、施工和管理方法已经无法满足日益复杂和多变的工程需求。在这种背景下，建筑信息模型（BIM：BuildingInformationModeling）应运而生。BIM（建筑信息建模）起源于计算机辅助设计（CAD）的发展。在20世纪80年代，CAD软件开始在建筑和工程行业中得到广泛应用，但无法提供对建筑模型的全面理解和分析。为了解决这一缺陷，BIM概念应运而生。

55BIM的发展离不开计算机硬件和软件技术的提升。随着计算机性能的不断提高和云计算技术的广泛应用，BIM的应用范围逐渐涉及到建筑设计、施工管理、运维维护等全生命周期的各个环节。此外，BIM的发展还与建筑行业的需求有关。BIM的引入，可以提高建筑项目的信息共享和协作效率。同时，BIM还有助于提高建筑项目的质量和可持续性，优化建筑物的能源利用和碳排放，实现可持续发展的目标。56根据不同部门和行业，归纳起来有以下几种定义：

（1）国际标准组织信息委员会。在开放的工业标准下对设施的物理和功能特性及其相关的项目生命周期信息可计算或可运算的表现形式。

（2）美国国家标准委员会。BIM是工程建设项目兼具物理特性和功能特性的建筑数字化模型。

（3）Autodesk公司。建筑信息模型是指建筑物在设计和建造过程中，创建和使用的“可计算数字信息”。57

（4）英国标准协会。建筑物或基础设施设计、施工或运维，应用面向对象的电子信息的过程。

（5）我国《建筑信息模型应用统一标准》。（GB／T51212-2016）在建设工程及设施全生命期内，对其物理和功能特性进行数字化表达，并依此设计、施工、运营的过程和结果的总称。

综合以上定义，BIM是以三维数字技术为基础，集成了建设工程项目规划、勘察、设计、建造、运维、废弃全生命周期的协同与互用信息模型。58以下为BIM的定义示意图。图2-1BIM的定义59一、BIM在国外的应用与发展

美国是最早提出BIM技术概念的国家。

2003年起，建立建筑信息模型指引。2007年起，美国总务署所有大型项目都需要应用BIM，最低要求是空间规划验证和最终概念展示都需要提交BIM文件，所有GSA的项目都被鼓励采用BIM技术，并根据采用这些技术的项目承包商的应用程序不同，给予不同程度的资金支持。60二、BIM在国内的应用与发展（1）2003年，建设部发布了《2003-2008年全国建筑业信息化发展规划纲要》，明确提出了建筑业信息化的内容。

（2）2011年，住房城乡建设部颁布的《2011-2015年建筑业信息化发展纲要》第一次将BIM纳入信息化标准建设内容。（3）2013年5月，中国建筑标准设计研究院获得国际权威BIM标准化机构buildingSMART组织认可。（4)2016年，住房城乡建设部发布的《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》。61在应用方面，BIM技术已经涉及到建筑、交通、水利、环保等多个领域。（1）在设计阶段，BIM技术可以实现参数化建模、效果图实时渲染等高效率操作，帮助设计师更好地进行设计和优化。（2）在施工阶段，BIM技术可以进行施工过程模拟、实时监测和管理，提高施工效率和质量。（3）在运营阶段，BIM技术可以将建筑物的信息集成在一起，方便运营方进行设备维护和管理。62一、BIM的特点(一)可视化

可视化是基于传统CAD技术所提出的，可视化的最大特征是所见即所得。BIM模型实现了三维立体可视，工程项目设计、建造、运维等全过程、全生命周期可视。当前，可视化在工程建造过程和建造行为中主要表现为一下三个方面的作用。631.碰撞检查，减少返工行为

BIM的最大特点是实现了工程项目建造过程的可视化。利用BIM所提供的的三维技术可以在工程实际建造开工前进行碰撞检查，优化工程设计，提高设计工作质量，减少工程项目在施工建造阶段可能存在的错误损失和返工可能性，优化建筑净空和管线排布方案。64

2.虚拟施工，有效协同三维可视化功能再加上时间维度，可以进行虚拟施工，实施施工组织的可视化。3.三维渲染，宣传展示维渲染动画，给人以真实感和直接的视觉冲击，建好的BIM模型可二次渲染，制作漫游、VR展示，提高了三维渲染效果的精度与效率，给业主更为直观的视觉感受，提高中标率。65(二)协调性

在建设工程全生命周期内，建设工程各参与方基于BIM互操作，通过统一的建筑信息模型，将建设工程的不同专业、不同工种、不同阶段的工程信息有机结合在一起，并协调数据之间的冲突，生成协调数据或协调数据库，实现信息建立、修改、传递和共享的一致性。661.设计阶段协调不同专业的技术人员根据本专业需求从事各自的设计活动，基于传统CAD平台设计。利用BIM三维模型，可快速在统一模型下建立、添附、变更不同专业内容，不同专业在统一模型平台上协同工作。BIM有效地解决了传统设计可能遇到的设计缺陷，提高了设计质量，提升了设计品质。67图2-2BIM的三维模型682.施工阶段协调

在施工阶段，施工人员可以通过BIM的协调性清楚地了解本专业的施工重及相关的施工注意事项。3.运维阶段协调

BIM建筑信息模型的引入，有效解决了文字报表的部分缺陷。当BIM建筑信息模型导入运维阶段后，能够直观看到模型中基于BIM的各类设施之间的空间关系及各类建筑设备的具体模型信息。69(三)模拟性

模拟是利用模型复现建设工程全生命周期可能发生的各种工况，利用BIM模型来模拟建设工程系统的运行，本质是数字实验，包括设计阶段模拟、施工阶段模拟、运维阶段模拟等。

1.

设计阶段模拟根据建筑物理功能需求建立数学模型，基于模型的功能仿真分析软件，可完成建筑能耗分析、日照分析、声场分析、绿色分析、力学分析等建筑性能、功能的模拟。702.施工阶段模拟在施工过程模型中融入功能仿真技术，数字模拟施工方案、工期安排、材料需求规划等。3.运维阶段模拟

用BIM提供的几何、物理、功能、过程、设备信息，构造运维环境，模拟运维场景。运维阶段模拟的主要内容包括:

（1）互动场景模拟；

（2）租售体验模拟；（3）紧急情况处理模拟。

71(四)优化性

项目规划、施工和运维过程中，BIM提供的工程项目模型能够提供几何信息、物理信息、功能信息和资源信息等，BIM技术可以对项目方案进行优化。在设计的优化过程中，利用BIM技术进行建筑形体、日照、景观、室内、交通流线、工程管线等方面的分析，从而实现设计的优化。项目设计管线优化图如下图所示。72

图2-3项目设计管线优化在项目的施工阶段，BIM技术也可以实现项目的方案优化。BIM技术也可以对工程项目全寿命周期进行优化，包括项目方案优化、设计优化、施工方案优化、运维优化和重要环节、重要部位优化等。73(五)可出图性

BIM技术可以出具各专业图纸及深化图纸，使工程表达更加详细。(六)信息完备性

BIM模型中包含了建筑物全生命周期中的各种信息，如几何信息、物理信息、空间信息等，这些信息都是经过精心组织的，并且可以在项目的不同阶段进行提取和更新，从而为项目的决策和管理提供全面的支持。74

二、BIM的优势提高效率和精度。通过BIM技术，可以实现建筑项目的三维建模，提高设计、施工和管理的效率和精度。优化设计和施工方案。BIM技术可以在项目设计阶段进行碰撞检测，发现设计中可能存在的问题，及时进行优化调整。提高协同合作能力。BIM技术可以提供一个统一的信息平台，使项目的各方参与者能够在同一个模型上进行协同工作。75

二、BIM的优势增强项目管理能力。BIM技术可以实现项目信息的集成和共享，使项目管理者能够实时掌握项目的进度和质量等信息。降低风险和成本。BIM技术可以在项目早期进行风险识别和评估，提前制定相应的应对措施，降低项目风险。支持可持续发展。BIM技术可以为绿色建筑和可持续发展提供支持。76

三、BIM的价值提升管理水平。BIM技术通过其全面信息优势，可以极大地提升项目的管理水平。实现资源有效利用。BIM技术能够将资源有效整合，为设计、施工等过程中有效运用。降低维护成本。BIM技术使得维护的流程及其基本信息能够精确地模拟，从而减少工作时间，降低维护成本。77

三、BIM的价值提高生产效率。BIM可以对建筑的结构、管线、车间、建材等信息进行全面分析，从而更全面地控制建筑物，提高生产效率。促进信息交流和共享。BIM技术使得工程项目各参与方使用单一信息源，确保信息的准确性和一致性。支持全生命周期管理。BIM技术可以支持建筑的全生命周期管理，包括设计、施工、运营和维护等阶段。78BIM软件体系框架主要包括建模软件、建模插件和模型辅助工具软件三个主要部分。建模软件：AutodeskRevit，AutodeskCivil3D，Bentley

OpenBuildingDesigner。建模插件：MagiCAD，建模大师，Tekla。模型辅助工具软件：Fuzor，Lumion，Twinmotion。79

BIM建模软件是一种用于创建、管理和分析建筑、基础设施和设备物理和功能特性的数字化工具。以下是对BIM建模软件的一般操作步骤的概述：（1）选择一款适合项目的BIM建模软件。（2）熟悉软件界面。（3）创建新项目。（4）建立项目模板。（5)绘制建筑元素。80（6）创建组件和族。可以创建自定义的组件和族。（7）建立空间关系。用软件提供的工具来确保元素之间的正确

对齐、连接和碰撞检测。（8）应用材质和贴图。（9）进行分析和模拟。（10）导出和共享模型。（11）文档和交付。81

BIM展示软件是用于呈现和可视化BIM数据的工具。这些软件通常允许用户查看、交互和探索3D建筑模型，以更好地理解和评估建筑设计的各个方面。以下是一些常见的BIM展示软件：（1）AutodeskRevit（2）Navisworks（3）BentleyView（4）SolibriModelChecker（5）Adober3DPDFConverter82

BIM分析软件是用于对BIM模型进行深入分析和优化的工具。这些软件可以对建筑物的物理性能、结构行为、能源效率等方面进行计算和模拟。以下是一些常见的BIM分析软件：（1）AutodeskAnalysisServices（2）SketchUpPro（3）AECOsimBuildingDesigner（4）ArchiCAD（5）NavisworksSimulate83

BIM管理软件是用于有效地管理和协调建筑项目中的BIM数据和流程的工具。这些软件提供了各种功能，从模型协同、数据管理和项目监控到沟通协作和报告生成等。以下是一些常见的BIM管理软件：（1）AutodeskBIM360（2）ProjectWise（3）DELMIAApriso（4）TrimbleConnect（5）ArchiCADBIMManager84BIM软件的硬件要求可以根据不同的软件和应用场景有所变化，以下是一些常见的BIM软件硬件要求：（1）处理器（CPU）：建议使用多核处理；（2）内存（RAM）：建议至少安装16GBRAM；（3）存储：使用至少500GB的硬盘或固态硬盘。（4）显卡（GPU）：建议使用具有专用图形处理单元的显卡；（5）显示器：推荐使用高分辨率的大尺寸显示器；（6）输入设备：建议使用高精度鼠标和舒适的键盘；（7）网络连接：建议使用稳定的高速网络连接。85

BIM技术所需要的物联网设备主要包括传感器、RFID（无线射频识别）标签、嵌入式设备以及通信设备等。传感器：在BIM应用中，传感器是实现自动采集数据和控制的关键设备。RFID标签：在BIM中，RFID标签可以用于标识建筑物的各个部分，方便进行信息管理和跟踪。嵌入式设备：在BIM中，嵌入式设备可以用于实现各种自动化控制和监测功能，例如智能照明系统、智能空调系统等。86通信设备：在BIM中，通信设备用于实现物联网设备与BIM模型的实时数据交换和通信。除了以上设备外，BIM技术还需要高性能的计算机和网络设备来支持数据处理和传输。具体来说，中心服务器需要具有较高的处理器速度、存储容量和数据传输速率，以确保数据的快速处理和流畅传输。终端计算机则需要具有较高的配置，以满足建模、信息输入和运算等需求。87BIM作为工程领域数字化设计与管理的一种工具，正在成为行业智能化变革的核心动力。BIM技术作为工程建造实施的一种辅助工具，在整个工程项目的生命周期运行中，能在每个阶段满足不同阶段各参与者的需求，极大提高参与者的工作效率和使用便捷性。BIM应用一般遵循以下规定：88（1）BIM应用宜贯穿工程项目的全生命期，也可根据工程实际情况应用于某一阶段或某些环节。0102（2）不同阶段或环节模型创建应考虑在项目全生命期内的共享、集成和应用。03（3）在BIM创建、应用和管理过程中，应充分考虑并采取措施保证信息安全。04（4）BIM应用应事先制定BIM应用策划，并遵照策划进行BIM应用的过程管理。89（5）项目相关方应基于信息一致的模型进行协同工作，保证各阶段、各专业和各相关方的信息规范、完整和有效传递。（6）模型的更新和维护应与工程实施同步，以保证工程全生命期各阶段模型与相关成果的一致性。（7）BIM应用宜与云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等技术相结合，实现融合创新应用。05060790随着BIM技术应用的不断成熟和行业实施标准的日趋完善，BIM进入行业平稳发展期，并不断尝试突破现有应用领域的束缚，与多专业进行交叉融合，全面助力工程行业数字化转型发展。就目前行业整体发展来看，BIM技术的应用主要体现在项目设计与规划、项目招投标、项目实施和运维管理等四个阶段，特别是在前三个阶段的使用，得到了建设方的普遍认可。而运维阶段的应用因各地区城市级BIM/CIM平台的不断建设与完善，也在快速发展中。911.BIM在项目场地规划的应用

场地分析是研究影响区域规划功能定位的主要因素，是确定构筑物的空间方位和外观、建立构筑物与周围景观的联系的基础。图2-4BIM+GIS场地分析模型922.BIM在项目策划阶段的应用

依托BIM技术的项目策划能够利用三维信息模型技术对项目决策目标所处社会环境及相关因素进行逻辑数理分析。图2-5项目策划数据模型933.BIM在方案设计阶段的应用

BIM三维可视化设计软件的出现有力地弥补了业主及最终用户因缺乏对传统建筑图纸的理解能力而造成的和设计师之间的交流鸿沟。图2-6方案设计模型944.BIM在深化设计阶段的应用

如图2-7利用BIM技术，设计师在深化设计过程中创建的三维数字模型已经包含了大量的设计信息(几何信息、材料性能、构件属性等)。图2-7空间网架分析建模955.BIM在施工图设计阶段的应用

如图2-8利用BIM技术，通过搭建各专业的BIM模型，设计师能够在虚拟的三维环境下无死角的展现全部设计细节和多样式成果表达。图2-8BIM三维模型961.BIM在招标阶段的应用

①BIM技术可以帮助招标单位更好的分析投标人的报价。

②BIM技术能够提高招标活动管理效率。

③BIM技术可以帮助招标单位更好的管理招标项目的质量2.BIM在投标阶段的应用

①基于BIM的施工方案模拟。

②基于BIM的4D进度模拟。

③基于BIM的资源优化与资金计划。

④基于BIM的风险控制971.BIM在施工准备阶段的应用

利用BIM技术的三维可视化及动态模拟特点，根据项目分部分项工程特点及不同阶段的需求进行三维交互场地方案设计。图2-9BIM场地布置982.BIM在施工阶段的应用①基于BIM的施工过程管理。②基于BIM的物料跟踪。③基于BIM的预制加工。④基于BIM的成本管理与控制。⑤基于BIM的协同管理。BIM不仅集成了建筑物的完整信息，同时还提供了一个三维的交流环境。993.BIM在竣工交付阶段的应用

BIM技术能够将项目中包括的建筑、结构和机电设备等各专业内容、包含材料、荷载、技术参数和指标等设计信息。图2-9竣工验收典型流程1001.BIM在运维管理中的应用

BIM运维管理模型可以充分发挥空间定位和数据记录的优势，依据其涵盖的建筑、结构、电气、建筑智能化等专业的模型元素，在运维过程中通过将运维信息附加或关联到相关的模型元素上，以降低建筑物在使用过程中出现突发状况的概率。2.BIM在资产管理中的应用

BIM运维模型中包含的大量项目信息能够顺利导入资产管理系统，大大减少了系统初始化在数据准备方面的时间及人力投入和数据准确性问题。1013.BIM在空间管理中的应用

BIM不仅可以用于有效管理项目设施及资产等资源，也可以帮助管理团队记录空间的使用情况，处理最终使用部门（用户）要求空间变更的请求，分析现有空间的使用情况，合理分配建筑物空间，优化空间调配方案，确保空间资源的最大利用率。4.BIM在应急管理中的应用

通过将BIM运维模型与灾害预警系统结合，在灾害发生前，模拟灾害发生的过程，分析灾害发生的原因，制定避免灾害发生的措施。102

一般项目相关方应根据BIM应用目标和具体需求，建立相应的BIM应用组织架构、职责划分、工作流程，落实BIM应用的组织管理。

1.组织架构

常见的BIM应用组织架构方式有以建设方或工程总承包方为主导、参建方自主应用等方式。

2.工作职责

项目参与各方应在合同约定范围内履行自身职责，完成项目合同中载明的对应BIM应用工作内容和要求，采取协同工作方式。103

BIM工作流程的制定应结合项目行业传统业务流程和具体项目的BIM应用特点和实际需求。BIM工作流程因参与各方的项目角色和工作职责不同略有不同，主要流程框架包括：流程任务要求、BIM模型创建（BIM模型关联）、BIM模型符合性分析（BIM模型验证）、BIM模型应用（BIM模型成果输出）、BIM模型交付。55复习思考题（1）请简要说明BIM技术的概念？（2）BIM的主要特征分为几类？分别是哪些？（3）BIM的价值可从几个方面来体现？分别是哪些？（4）我国发布了哪些BIM技术相关的标准？（5）一些常见的BIM软件硬件要求？（6）BIM软件体系框架主要包括哪几部分？（7）BIM的优势可从几个方面来体现？分别是哪些？（8）对BIM建模软件的一般操作步骤55感

谢

观

看

Python语言特点如下：面向对象。Python既支持面向过程的函数编程也支持面向对象的抽象编程。内置数据结构。数据结构由相互之间存在一种或多种关系的数据元素以及元素之间的关系组成。简单易学。Python的语法简单优雅，代表了一种极简主义的设计思想。语言健壮。Python提供了异常处理机制，能捕获程序的异常情况。106

可移植性。Python的开源本质使得它已经被移植在许多平台上(经过改动使它能够在不同平台上工作)。易扩展性。Python出于一种自由的设计思想，在Python中可以通过封装实现私有、公有、抽象这些设定。动态性。ython的动态性和多态性是Python语言简洁灵活的基础。解释型。Python程序不需要编译成二进制代码，可以直接从源代码运行程序。107

Python作为一种高级通用语言，可以应用在人工智能、数据分析、网络爬虫、金融量化、云计算、Web开发等众多领域。1.数据分析

在大量数据的基础上,结合科学计算、机器学习等技术对数据进行清洗、去重、规格化和针对性的分析是大数据行业的基石。2.操作系统管理Python作为一种解释型的脚本语言,特别适合于编写操作系统管理脚本。108

3.文本处理

Python提供的re模块能支持正则表达式,还提供SGML、XML分析模块,许多程序员利用Python进行XML程序的开发。4.图形用户界面(GUI)开发Python支持GUI开发,使用Tkinter、wxPython或者PyQt库,可以用于开发跨平台的桌面软件。109

5.Web编程应用

Python经常用于Web开发。通过Web框架库,例如Django、Flask、FastAPI等,可以快速开发各种规模的Web应用程序。6.网络爬虫网络爬虫也称为网络蜘蛛,是大数据行业获取数据的核心工具。Python是目前编写网络爬虫所使用的主流编程语言之一,其Scripy爬虫框架的应用非常广泛。110111

在编写代码时，遵循一定的代码编写规则和命名规范可以使代码更

加规范化。Python程序应遵循以下编码规范：

（1）对关键代码可以添加必要的注释。

（2）不要在行尾添加分号“;”，也不要用分号将再条命令放在

同一行。

（3）语句中的所有符号都必须是半角字符。

（4）建议每行不超过80个字符，如超过，建议使用小括号“()。112（5）应该避免在循环中使用“+”和“+=”运算符累加字符串。（6）适当使用异常处理结构以提高程序容错性，但不能过多依赖异常处理结构，适当的显式判断还是必要的。（7）命名规范在编写代码中起到很重要的作用，使用命名规范可以更加直观地了解代码所代表的含义。（8）Python最具特色的就是使用缩进来表示代码块，不是使用花括号{}。113Python提供了输入输出函数进行人机交互，即input()函数接收键盘的输入，print()函数输出信息。

一、input()函数Python中输入函数一般格式为：string=input([prompt])

二、print()函数Print函数的基本语法格式如下：print([输出值1，输出值2，…，输出值n，sep=‘，’end=‘\n’])114

三、字符串的格式化输出字符串格式化主要有如下3种方法：

1.使用％格式化字符串2.使用string.format()格式化字符串3.使用f-strings格式化字符串格式化的字符串常量（f-strings）使用f或F作为前缀，表示格式化设置。115一、基础数据类型的种类（一）数字类型

Python3数字类型有：整数、浮点数、复数。（二）布尔类型

Python逻辑类型只有：True和False，分别对应的值为1和0，

并且可以与数字进行运算。116（三）字符串型1.字符串的创建

2.转义字符3.字符串的存储方式4.字符串的访问方式5.字符串运算符6.字符串内置函数117二、数据类型的判断方法Python采用基于值的内存管理模式，要判断对象的类型，可使用type()或isinstance()函数。（一）type()的用法是type(object)，该方法直接返回对象的类型值。

（二）isinstance()的用法是isinstance(object，class_or_tuple)118三、数据类型转换

Python是强类型语言，变量的类型转换并不是对变量原地进行修改，而是产生一个新的预期类型的对象。Python提供的类型转换

内置函数有：（1）int()函数：将其他类型数据转换为整型。（2）float()函数：将其他类型数据转换为浮点数。（3）str()函数：将其他类型数据转换为字符串。119三、数据类型转换（4）round()函数：将浮点型数值圆整为整型。（5）bool()函数。将其他类型数据转换为布尔类型。（6）chr()和ord()函数：进行整数和字符之间的相互转换。（7）eval()函数。计算字符串表达式并根据值的结果转换成相应

数据类型。120一、变量的定义

Python中的变量通过赋值方式创建，并通过变量名标识：

var=value；

Python也允许同时为多个变量赋值（多重赋值）：

var1,var2,var3,…=value1,value2,value3,…二、变量的命名

变量命名应遵循以下五条规则：121（一）变量名只能由字母、数字和下划线组成，且不能以数字开头。

例如，name1为合法变量名，而1name或name$1为不合法变量名。（二)

变量名不能是Python的保留字。例如，import不能作为变量名。

(三）变量名区分大小写。例如，Name和name是两个不同的变量。（四）变量名应见名知义，从而提高代码的可读性。例如，用age表

示年龄。（五）慎用小写字母i和大写字母O，否则不方便辨识。122一、运算符

程序语言中参与运算的数据称为操作数，表示运算的符号称为运算符。例如，在加法运算1+2中，1和2称为操作数，“+”称为运算符，运算符及其功能如下表3-1。二、表达式

表达式是用运算符把变量、常量和函数等操作数按照一定的规则连接起来的式子。当多个运算符同时出现在一个表达式中，需要根据运算符的优先级顺序决定表达式中运算的执行顺序。123运算符功能+、-、*、/、%、//、**自梳运算符:加、减、乘、除、求余、取整、幂=、+=、-=、*=、/=、%=、//=、**=赋值运算符和复合赋值运算符<、<=、>、>=、==、!=关系运算符:小于、小于等于、大于、大于等于、等于、不等于and、or、not逻辑运算符:与、或、非&、|、^、~、<<、>>位运算:位与、位或、位异或、位非、左移、右移is、isnot对象运算符in、notin成员运算符表3-1运算符及其功能124

程序从主体上来说都是从上往下依次执行，即顺序结构。但在有些情况下，根据所要实现的功能选择执行或者不执行一些语句，即选择结构，或者反复执行某些语句，即循环结构。一、选择结构语句

选择结构又称为分支结构，根据判断条件表达式是否成立（True或False）决定下一步选择执行特定的代码。

在Python语言中，条件语句使用关键字if、elif、else来表示。125选择结构分为单分支结构、双分支结构、多分支结构、嵌套分支结构等多种形式。（一）单分支结构单分支结构的语法格式如下：

if条件表达式:

语句块功能：单分支结构中只有一个条件。如果条件表达式的值为True，则

表示条件满足，执行语句块；否则不执行语句块。126（二）双分支结构双分支结构的语法格式如下：if条件表达式: 语句块1else: 语句块2功能：双分支结构可以表示两个条件。如果条件表达式的值为True，

则执行语句块1；否则执行语句块2。127（三）多分支结构

多分支结构的语法格式如下：

图3-1

多分支结构的语法格式128（四）嵌套分支结构

嵌套分支结构语法格式如下：图3-2

嵌套分支结构语法格式129二、循环结构语句

循环结构是指在满足一定条件的情况下，重复执行特定代码块的一种编码结构。

Python提供了while语句和for语句两种循环结构。（一）for循环

for循环可以遍历任一可序列或可迭代对象，主要包括：1.序列2.字典3.文件对象4.迭代器对象5.生成器函数130（一）for循环

for循环的语法格式如下：for循环变量in序列或可迭代对象: 循环体Python提供了一个range()内置函数用来生成一个可迭代对象，语法格式如下：range(start,end,step)131（二）while循环

通常当事先不知道循环的次数时，可使用while循环。while循环的语法格式如下：

while条件表达式: 循环体当条件表达式的值为True时，执行循环体，否则退出循环。

注：while语句中必须能改变循环条件（也就是把循环条件变为False的代码），否则会进入死循环。132（三）循环嵌套

在Python中，允许在一个循环体中嵌入另一个循环。for循环嵌套的一般语法格式如下：

图3-3

for循环嵌套的语法格式133（三）循环嵌套while循环嵌套的语法格式如下：

图3-4

while循环嵌套的语法格式134

三、break、continue和else语句

（1）break语句break语句用于终止当前整个循环，不再执行循环中剩余的语句块。

（2）continue语句continue语句用来跳出本次循环而提前进入到下一次循环。

（3）else语句在循环结构中使用时，只有在循环正常完成后执行，即循环因为执行了break语句而使得循环提前结束时，则不会执行else语句块。135四、pass语句

Python还提供了一个pass语句，表示空语句，它将不做任何事情，一般起到占位符的作用，用于保持程序结构的完整性。

以输出10以内的偶数为例代码如下：

图3-6

输出10以内的偶数代码格式136一、内置函数

内置函数说明如下：

（1）调用函数时，函数名func后面必须加一对圆括号。

（2）函数通常都有一个返回值，表示调用的结果。

（3)不同函数的参数个数不同，有的是必选的，有的是可选的。(4)函数的参数值必须符合要求的数据类型。(5)函数可以嵌套调用，即一个函数可以作为另一个函数的参数。137表3-2Python常用的内置函数函数描述函数描述abs(x)返回x的绝对值max()返回最大值len(s)返回对象的长度(个数)min()返回最小值sum(seq)求seq的和bin(x)把整数转换为以“0b”开头的二进制字符串pow(x,y)x的y次幂int(str)转换为整数round(x,n)获取指定位数的小数，x表示浮点数，n表示保留的位数float(str)转换为浮点数help(s)获取s的帮助str(num)转换为字符串sorted(list)对列表进行排序并返回排序后的listeval(exp)返回表达式的数值138二、自定义函数与调用

Python不仅可以直接使用内置函数，还支持自定义函数，即通过

将一段实现单一功能或相关联功能的代码定义为函数。（一）函数的定义1.def定义函数

函数定义的规则说明如下:

(1)函数代码块以def关键词开头,后接函数名称和圆括号。139

(2)func_name是用户自定义的函数名称。(3)args是零个或多个参数,且任何传入参数必须放在圆括号内。(4)最后必须跟一个冒号“:”,函数体从冒号开始,并且缩进。(5)func_block是实现函数功能的语句块。(6)

在函数体中,可以使用return语句返回函数代码的执行结

果,返回值可以有一个或多个。(7)

如果想定义一个空函数,可以使用pass语句作为占位符。1402.lambda定义函数

使用lambda函数需注意：

（1）在使用lambda函数时，参数可以有多个，但表达式只能有一个。

（2）lambda函数中的所有参数均为临时参数，即局部参数。

（3）lambda函数可以声明没有函数名称、临时使用的匿名函数。141（二）函数的调用1.def函数的调用调用函数也就是执行函数。定义一个函数后，若不调用该函数，则其中的代码就不会被执行。

调用函数的语法格式如下:func_name(args)

142（二）函数的调用2.lambda函数的调用

（1）普通调用

普通调用的语法格式如下：res([arg1,arg2,…,argn])

（2）作为其他函数的参数调用

作为其他函数的参数被调用的语法格式如下：fun(lambda[arg1,arg2,…,argn]:exp,args)143（三）函数的返回值函数在运行结束后可能会返还给调用者一个结果，该结果称为返回值。该返回值可以是任意类型,若函数没有返回值,可以省略return语句。return语句是函数的结束标志,无论return语句出现在函数的什么位置,只要得到执行,就会直接结束函数的运行。return语句的语法格式如下:

return[exp]

144

三、函数参数的传递

（一）参数类型

在使用函数时，经常会用到形式参数和实际参数，两者之间的区别如下：1.形式参数简称为形参，在使用def定义函数时，函数名后面的括号里的变量称为形参。2.在调用函数时提供的值或者变量称为实际参数，简称实参。

145

三、函数参数的传递3.函数的参数传递是指将实参传递给形参的过程。4.定义函数时不需要声明形参的数据类型，Python解释器会根据实参的类型自动推断形参的类型。5.形参与实参的关系：两者是在调用的时候进行结合的，通常实参会将取值传递给形参之后进行函数过程运算，然后可能将某些值经过参数或函数符号返回给调用者。

6.函数既可以传递参数，也可以不传递参数。146三、函数参数的传递

（二）位置参数。按照实参与形参的位置顺序一一对应将实参传递给形参。

（三）关键字参数。为了避免位置参数因位置错误而发生传参错误的问题，Python提供了关键字参数，其允许函数调用传参时位置顺序不一致。关键字参数的形式是“形参名=值”进行传参，从而避免用户需要牢记参数位置的麻烦，使得函数的调用和参数传递更加灵活方便。147

（四）默认参数。按位置传参时，形参和实参的个数必须相同，否则程序会报错；在程序设计时，有些参数多数会取某个值。在这些情况下，可以使用Python提供的默认参数形式，即在定义函数时为形参设置默认值。

（五）可变参数。如果函数在定义时无法确定参数的具体数目,则可使用可变参数实现，其形式是定义函数时在形参前面添加星号“*”或“**”。148三、函数参数的传递

在定义与调用可变参数的函数时注意：

（1）如果要使用一个已有列表或元组作为函数的可变参数，可以在列表或元组的名称前加一个星号“*”；

（2）如果要使用一个已有字典作为函数的可变参数，可以在字典的名称前加两个星号“**”。149四、变量的作用域

变量的作用域是指程序代码能够访问该变量的区域。根据变量的作用域把变量分为局部变量和全局变量。

（一）局部变量局部变量是指在函数内部定义并使用的变量,它只在函数内部有效。

（二）全局变量与局部变量相对应,在函数外部定义的变量称为全局变量。150五、函数的递归与嵌套（一）递归函数

程序调用自身的编程方法称为递归。递归函数会一直不停地调用自身，直到某个条件满足时就不再调用了,然后返回得到的结果。（二）函数嵌套函数嵌套是指在函数体内定义另外的函数。函数嵌套保证了代码的模块化、复用性和可靠性。151一、Python中使用模块

Python中使用的模块有以下3种：1.内置模块2.第三方模块3.自定义模块二、模块的导入

若在程序中使用某些模块，则必须通过import语句导入该模块。

导入方式有以下3种：1.import语句导入模块3.联合as语句导入模块2.from…import…语句导入模块

152一、常见标准库的使用

Python自带的模块称为标准（内置）模块(或称为标准（内置）库)。对于标准库，用import语句直接导入欲使用的标准库即可。

（一）math库的使用

Math库提供了数学函数，例如三角函数、对数函数、指数函数、

常数等。

（二）random库的使用

random库提供了生成随机数的函数，例如生成随机整数、浮点数等。153一、第三方库简介1.NumPy。它是一个Python库，提供多维数组对象，各种派生

对象。2.SciPy。SciPy是一个开源的Python算法库和数学工具包。3.Pandas。Pandas是Python的核心数据分析支持库，提供了快速、灵活、明确的数据结构。

154

一、第三方库简介4.Matplotlib。Matplotlib是一个Python2D绘图库，它以多种硬拷贝格式和跨平台的交互式环境生成出版物质量的图形。

5.Scikit-learn。Scikit-learn(也称为Sklearn)是针对Python编程语言的免费机器学习库。50复习思考题（1）Python语言有哪些特点？（2）Python语言中的列表与元组有哪些区别？（3）分支（选择）结构有哪几种形式？（4）编写程序，通过使用if...elif...else语句判断数字是正数、负数或零。（5）编写程序，计算两个数的最大公约数和最小公倍数。（6）编写程序，求一元二次方程ax2+bx+c=0的根，其中，a、b和c由用户输入。（7）编写程序，绘制y＝x2＋x＋1在区间[-1,1]的图形。50感

谢

观

看

一、城市地下空间类型城市地下按使用空间可分为：城市地下轨道交通、城市地下业街、城市

地下综合体、其他城市地下空间等。（一）城市地下轨道交通城市地下轨道交通是城市公共交通系统中的一个重要组成部分，泛指在城市地下建设运行的，沿特定轨道运行的快速大运量公共交通系统，其中包括了地铁、轻轨、市郊通勤铁路、单轨铁路及磁悬浮铁路等多种类型。

157

（二）城市地下商业街城市地下商业街又称城市地下街。指在城市地下一定深度范围内，设置地下道路，沿道路全程或大部分路段两侧建有各式地下建筑，设有人行通道、商铺或车行道、地下广场及各种市政公用设施的地下道路。城市地下街与地面街相比，具有以下特点：1.不受自然气候直接影响；2.建设难度大，且一般条件下具有不可逆性；3.布置在地下，既增添了神秘感，又具有战时防空功能，安全性高。

158

4.形成完全步行的商业空间；5.地下空间具封闭性；6.人工环境，缺乏自然风光。为了营造更舒适的购物环境，需要对地下街空气流速、温度等进行调节，提高视觉效果，如图4-1所示。

图4-1地下街视觉效果设计159

（三）城市地下综合体地下综合体是伴随着城市集约化程度不断提高而出现的，是城市地下空间资源集中利用的体现。具体指组合几类不同功能的城市地下空间，各类空间相互依存、相互协调，形成多层次、多功能、高效率的综合体。1.交通功能系统包括地下公共交通系统、地下步行系统、地下停车系统。其中，地下公共交通系统包括地下机动车行系统及以地