DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2025.106149
تاريخ النشر: 2025-03-31
المؤلف: Xiangyang Liu وآخرون
الموضوع الرئيسي: نموذج معلومات البناء ودمج البناء
نظرة عامة
تقدم هذه الورقة مراجعة شاملة لدمج نمذجة معلومات البناء (BIM) وإنترنت الأشياء (IoT) وأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) في مراقبة موارد البناء. تحدد الفجوات البحثية الهامة، بما في ذلك القضايا المتعلقة بالتشغيل البيني، وأمان البيانات، والمراقبة في الوقت الحقيقي، والاستدامة البيئية. باستخدام مراجعة أدبية منهجية وتحليل خرائط علمية لـ 87 مقالة من قاعدة بيانات سكوبس، تسلط الدراسة الضوء على الاهتمام المتزايد بهذا الدمج، خاصة في عام 2022، مع كون مجلة IEEE Access هي المجلة الرائدة من حيث المنشورات. تشمل مجالات التطبيق الرئيسية المحددة مراقبة صحة الهياكل، وإعادة تدوير النفايات، وكشف جودة البيئة، بينما يتم مناقشة التحديات مثل التوافق الفني ودقة البيانات أيضًا.
تحدد الورقة سبع فجوات بحثية رئيسية وتقترح اتجاهات بحث مستقبلية تهدف إلى معالجة هذه التحديات. تشمل الاتجاهات المقترحة تطوير معايير بيانات موحدة، ونماذج محسنة لجمع البيانات عن بُعد، وتطبيق الذكاء الاصطناعي للنمذجة التنبؤية في مراقبة الموارد. بينما تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة للباحثين والممارسين في هذا المجال، يعترف المؤلفون بالقيود المتعلقة بنطاق الأدبيات المدروسة، مما يشير إلى أن الدراسات المستقبلية يمكن أن تتوسع لتشمل قواعد بيانات ولغات إضافية لتعزيز قابلية تعميم النتائج.
مقدمة
تسلط مقدمة الورقة الضوء على الطلب المتزايد على تعزيز السلامة، والرفاهية، والإنتاجية في صناعة البناء، مدفوعًا بالتقدم في التقنيات الرقمية مثل نمذجة معلومات البناء (BIM)، وإنترنت الأشياء (IoT)، وأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS). تؤكد على الطبيعة المجزأة للأبحاث الحالية حول التطبيقات المتكاملة لهذه التقنيات في مراقبة موارد البناء، على الرغم من مساهماتها الفردية في تحسين الكفاءة وتقليل النفايات. تسهل BIM إدارة البيانات الشاملة طوال دورة حياة المشروع، بينما يمكّن IoT من تتبع الموارد في الوقت الحقيقي، وتعزز GIS تحليل البيانات المكانية لإدارة الموارد بشكل فعال.
تحدد الورقة فجوة كبيرة في الأدبيات المتعلقة بدمج BIM وIoT وGIS لمراقبة موارد البناء. على الرغم من أن الدراسات السابقة استكشفت تطبيقاتها الفردية وبعض التكاملات، إلا أنه لم يتم إجراء مراجعة منهجية تشمل جميع التقنيات الثلاث. يهدف المؤلفون إلى معالجة هذه الفجوة من خلال تحليل المجلات المؤثرة، والكلمات الرئيسية، والمستندات في هذا المجال، ومناقشة التطبيقات المحتملة، وتحديد التحديات واتجاهات البحث لدمج هذه التقنيات. تضع الورقة الأساس لفحص شامل لكيفية تحسين BIM وIoT وGIS بشكل جماعي لإدارة الموارد، والسلامة، والاستدامة في مشاريع البناء.
الطرق
تستخدم البحث نهجًا مختلطًا للتحقيق في دمج نمذجة معلومات البناء (BIM) وإنترنت الأشياء (IoT) وأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) في مراقبة موارد البناء. يتضمن هذا النهج مراجعة أدبية منهجية تتماشى مع إرشادات العناصر المفضلة للتقارير للمراجعات المنهجية والتحليلات التلوية (PRISMA)، مما يعزز مصداقية وموثوقية التحليل النوعي للأدبيات الموجودة. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام تحليل خرائط علمية، مستفيدًا من أدوات بيبليومترية لتقييم المخرجات العلمية بشكل كمي، مما يقلل من الذاتية المتأصلة في المراجعات الأدبية التقليدية.
تم هيكلة المنهجية في ست خطوات متميزة، مما يسهل استكشافًا شاملاً للتطبيقات والتحديات المرتبطة بدمج هذه التقنيات في قطاع البناء. لا يثري هذا النهج المزدوج الفهم الحالي للمشهد فحسب، بل يحدد أيضًا الفجوات والفرص للبحث المستقبلي في هذا المجال.
النتائج
تقدم قسم النتائج تحليلًا بيبليومتريًا وعلميًا شاملاً مستمدًا من 87 مقالة مدرجة. تشمل النتائج الرئيسية فحص اتجاهات النشر السنوية، التي توضح نمو وتوزيع المخرجات البحثية على مر الزمن. بالإضافة إلى ذلك، يحدد التحليل المجلات التي تمت مراجعتها من قبل الأقران والتي تساهم في هذا المجال، مع تسليط الضوء على تأثيرها وأهميتها.
علاوة على ذلك، تجري الدراسة تحليل تزامن الكلمات الرئيسية، كاشفة عن الروابط الموضوعية والمواضيع السائدة ضمن الأدبيات. يتم أيضًا إجراء تحليل تزامن الدول/المناطق، مما يعرض المشهد التعاوني والتوزيع الجغرافي لجهود البحث. أخيرًا، يوفر تحليل المستندات رؤى حول الخصائص والمساهمات للمقالات المدرجة، مما يعزز الفهم لمشهد البحث.
المناقشة
تسلط قسم المناقشة في الورقة الضوء على دمج نمذجة معلومات البناء (BIM) وإنترنت الأشياء (IoT) وأنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) في صناعة البناء، مؤكدًا على الحاجة إلى التحول الرقمي بسبب انخفاض اعتماد الصناعة تاريخيًا على التقنيات الرقمية. قامت دراسات مراجعة مختلفة بتصنيف تطبيقات دمج BIM-IoT إلى مجالات مثل عمليات البناء، وإدارة الصحة والسلامة، واللوجستيات، وإدارة المرافق. يُلاحظ أن دمج BIM وGIS يوفر رؤية شاملة للبيئة المبنية، بينما يعالج دمج IoT وGIS التحديات المتعلقة بهيكل البيانات والمراقبة في الوقت الحقيقي. على الرغم من تزايد الأدبيات، لا يزال مجال مراقبة موارد البناء غير مستكشف بشكل كافٍ.
تعرف القسم أيضًا مراقبة موارد البناء كعملية حيوية تهدف إلى تقليل هدر الموارد طوال دورة حياة المشروع. تحدد التحديات الرئيسية، بما في ذلك جمع البيانات غير الفعال، ونقص البيانات في الوقت الحقيقي، وتعقيد الموارد، التي تعيق المراقبة الفعالة. يقترح المؤلفون أن دمج BIM وIoT وGIS يمكن أن يعزز مراقبة الموارد من خلال تسهيل جمع البيانات عن بُعد، وتحسين توفر البيانات في الوقت الحقيقي، وتوفير تصورات بديهية لاستخدام الموارد. يتم وضع هذا الدمج كحل للتحديات المحددة، مما يشير إلى أنه يمكن أن يحسن بشكل كبير من اتخاذ القرار وكفاءة العمليات في مشاريع البناء. تهدف الورقة إلى سد الفجوة في الأدبيات الحالية من خلال إجراء مراجعة شاملة للتطبيقات، والتحديات، واتجاهات البحث المستقبلية المتعلقة بدمج BIM-IoT-GIS في مراقبة موارد البناء.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.autcon.2025.106149
Publication Date: 2025-03-31
Author(s): Xiangyang Liu et al.
Primary Topic: BIM and Construction Integration
Overview
This paper provides a comprehensive review of the integration of Building Information Modeling (BIM), Internet of Things (IoT), and Geographic Information Systems (GIS) in construction resource monitoring. It identifies significant research gaps, including issues related to interoperability, data security, real-time monitoring, and environmental sustainability. Utilizing a systematic literature review and science mapping analysis of 87 articles from the Scopus database, the study highlights a growing interest in this integration, particularly in 2022, with IEEE Access being the leading journal in terms of publications. Key application areas identified include structural health monitoring, waste recycling, and environmental quality detection, while challenges such as technical compatibility and data accuracy are also discussed.
The paper outlines seven primary research gaps and proposes future research directions aimed at addressing these challenges. Suggested directions include the development of unified data standards, enhanced remote data collection models, and the application of artificial intelligence for predictive modeling in resource monitoring. While the findings contribute valuable insights for researchers and practitioners in the field, the authors acknowledge limitations related to the scope of the literature considered, suggesting that future studies could expand to include additional databases and languages to enhance the generalizability of the results.
Introduction
The introduction of the paper highlights the increasing demand for enhanced safety, wellbeing, and productivity in the construction industry, driven by advancements in digital technologies such as Building Information Modeling (BIM), the Internet of Things (IoT), and Geographic Information Systems (GIS). It emphasizes the fragmented nature of existing research on the integrated applications of these technologies in construction resource monitoring, despite their individual contributions to improving efficiency and reducing waste. BIM facilitates comprehensive data management throughout a project’s lifecycle, while IoT enables real-time tracking of resources, and GIS enhances spatial data analysis for effective resource management.
The paper identifies a significant gap in the literature regarding the integration of BIM, IoT, and GIS for construction resource monitoring. Although previous studies have explored their individual applications and some integrations, a systematic review encompassing all three technologies has not been conducted. The authors aim to address this gap by analyzing influential journals, keywords, and documents in the field, discussing potential applications, and identifying challenges and research directions for the integration of these technologies. The paper sets the stage for a comprehensive examination of how BIM, IoT, and GIS can collectively enhance resource management, safety, and sustainability in construction projects.
Methods
The research employs a mixed-methods approach to investigate the integration of Building Information Modeling (BIM), Internet of Things (IoT), and Geographic Information Systems (GIS) in construction resource monitoring. This approach includes a systematic literature review adhering to the Preferred Reporting Items for Systematic Reviews and Meta-Analyses (PRISMA) guidelines, which enhances the credibility and reliability of the qualitative analysis of existing literature. Additionally, a science mapping analysis is utilized, leveraging bibliometric tools to quantitatively assess scientific outputs, thereby minimizing subjectivity inherent in traditional literature reviews.
The methodology is structured into six distinct steps, which facilitate a comprehensive exploration of the applications and challenges associated with the integration of these technologies in the construction sector. This dual approach not only enriches the understanding of the current landscape but also identifies gaps and opportunities for future research in the field.
Results
The results section presents a comprehensive bibliometric and scientometric analysis derived from 87 included articles. Key findings include an examination of the annual publication trends, which illustrate the growth and distribution of research output over time. Additionally, the analysis identifies significant peer-reviewed journals that contribute to the field, highlighting their impact and relevance.
Furthermore, the study conducts a keywords co-occurrence analysis, revealing the thematic connections and prevalent topics within the literature. A countries/regions co-occurrence analysis is also performed, showcasing the collaborative landscape and geographic distribution of research efforts. Lastly, document analysis provides insights into the characteristics and contributions of the included articles, enriching the understanding of the research landscape.
Discussion
The discussion section of the paper highlights the integration of Building Information Modeling (BIM), Internet of Things (IoT), and Geographic Information Systems (GIS) in the construction industry, emphasizing the need for digital transformation due to the industry’s historically low adoption of digital technologies. Various review studies have categorized applications of BIM-IoT integration into areas such as construction operation, health and safety management, logistics, and facility management. The integration of BIM and GIS is noted to provide a comprehensive view of the built environment, while IoT and GIS integration addresses challenges related to data structure and real-time monitoring. Despite the growing body of literature, the specific area of construction resource monitoring remains underexplored.
The section further defines construction resource monitoring as a critical process aimed at minimizing resource waste throughout a project’s lifecycle. It identifies key challenges, including inefficient data collection, lack of real-time data, and the complexity of resources, which hinder effective monitoring. The authors propose that integrating BIM, IoT, and GIS can enhance resource monitoring by facilitating remote data collection, improving real-time data availability, and providing intuitive visualizations of resource utilization. This integration is positioned as a solution to the identified challenges, suggesting that it can significantly improve decision-making and operational efficiency in construction projects. The paper aims to fill the gap in existing literature by conducting a comprehensive review of the applications, challenges, and future research directions related to BIM-IoT-GIS integration in construction resource monitoring.