基于BIM多維技術(shù)的古建筑保護(hù)思想初探

1、基于BIM多維技術(shù)的古建筑保護(hù)思想初探摘要：本文針對(duì)古建筑保護(hù)的現(xiàn)狀問(wèn)題及需求，激發(fā)BIM技術(shù)與其應(yīng)運(yùn)而生關(guān)系的思考和理解，并試圖初步探討將建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域較成熟的BIM技術(shù)運(yùn)用到古建筑保護(hù)的研究中的價(jià)值與意義。為突破傳統(tǒng)主觀定性的研究方式，從而創(chuàng)建一個(gè)科學(xué)、高效、共享的古建筑保護(hù)研究方法提供一個(gè)新的思路。關(guān)鍵詞：BIM；古建筑保護(hù)；建筑信息模型一？BIM對(duì)古建筑保護(hù)的應(yīng)運(yùn)而生我國(guó)古建筑經(jīng)歷了數(shù)千年發(fā)展，形成了獨(dú)特而穩(wěn)定的建筑體系。一直以來(lái)，在古建筑保護(hù)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一就是如何解決開(kāi)發(fā)與保護(hù)的矛盾。隨著城市人口的不斷增長(zhǎng)、城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需要，許多古建筑面臨拆除、搬遷以及重建。在保護(hù)古建筑的工

2、作中，離不開(kāi)記錄古建筑的建筑信息。中國(guó)古代建筑，外形古樸、華美，但形制結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。一座單體建筑，往往由成棒卯交接；其屋面曲線除多呈拋萬(wàn)個(gè)構(gòu)件組成，木構(gòu)件之間通常是物線外，還常有很多種獸形飾件，這就使從古建圖紙的繪制到三維模型重建都有很大的難度。整合古建信息的傳統(tǒng)方法是利用二維圖紙或者文獻(xiàn)由技術(shù)人員手工量測(cè)后，將古建筑的各種信息繪制、記錄、歸納成集。這種方法不僅耗時(shí)耗力，而且精確度較低，缺乏將記錄的建筑信息直觀表達(dá)的能力，因此需要新的技術(shù)來(lái)準(zhǔn)確采集和記錄管理古建筑的各種建筑信息，彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足。BIM技術(shù)引入古建筑保護(hù)的領(lǐng)域，為解決以上問(wèn)題打開(kāi)了一條創(chuàng)新之路。BIM的應(yīng)運(yùn)而生是新思維、新方

3、法的體現(xiàn)。古建筑具有明顯的形制化和模數(shù)化特征，大到開(kāi)間、進(jìn)深的尺寸，小到構(gòu)件，卯樺的尺寸，均有一定的制式和規(guī)則，而這些制式和規(guī)則可以實(shí)現(xiàn)古建筑構(gòu)件的參數(shù)化。進(jìn)而可以通過(guò)建立參數(shù)化古建筑構(gòu)件庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)古建筑三維模型的精確重建。通過(guò)建立古建筑精確的三維模型，可以比較真實(shí)地反映古建筑的原貌，獲得精確的工程數(shù)據(jù)，利于古建筑的精確保護(hù)和科學(xué)研究，最終實(shí)現(xiàn)古建筑的數(shù)字化存檔，為古建筑工程的復(fù)原、修復(fù)提供技術(shù)支持。二？BIM對(duì)古建筑保護(hù)的價(jià)值意義目前，信息化已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，當(dāng)然也包括古建筑領(lǐng)域。將BIM技術(shù)應(yīng)用于古建筑的保護(hù)與研究，建立古建筑構(gòu)件的參數(shù)化信息模型，從而提高古建筑保護(hù)與研究的信息化程度，其意

4、義主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)實(shí)現(xiàn)了古建筑構(gòu)件參數(shù)化信息模型的自動(dòng)生成及對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的控制。提供了建立古建筑構(gòu)件參數(shù)化信息模型庫(kù)的有效方法，有利于實(shí)現(xiàn)我國(guó)古建筑保護(hù)的參數(shù)化、信息化。(2) BIM的技術(shù)與古建筑構(gòu)件的結(jié)合可以為古建筑修繕工作提供相關(guān)信息。每一個(gè)古建筑構(gòu)件信息模型都可以記錄該構(gòu)件的相關(guān)信息：構(gòu)件尺寸、工藝做法信息、可以修補(bǔ)或更換殘壞的構(gòu)件等；依據(jù)信息模型中記錄的構(gòu)件尺寸和材料信息，可以按原制補(bǔ)配缺少的構(gòu)件。(3) BIM技術(shù)引入古建筑保護(hù)的方法能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)測(cè)繪圖紙作為古建筑設(shè)計(jì)建造資料進(jìn)行存檔，并且改變了傳統(tǒng)的對(duì)古建筑的測(cè)繪方式。在對(duì)某古建筑進(jìn)行測(cè)繪之前，可以先從構(gòu)件信息模型庫(kù)中

5、檢索該古建筑的所有構(gòu)件，然后組裝成該古建筑的信息模型；測(cè)量時(shí)，可以先測(cè)量該古建筑每個(gè)構(gòu)件的主驅(qū)動(dòng)參數(shù)，然后打開(kāi)每個(gè)構(gòu)件的參數(shù)列表，驗(yàn)證測(cè)量其他的次驅(qū)動(dòng)參數(shù)，對(duì)誤差大的值可以直接在參數(shù)列表中輸入修改。這種測(cè)量方法更加的科學(xué)、高效，而且測(cè)得數(shù)據(jù)直接加載在模型中并可以驅(qū)動(dòng)模型的改變。(4)利用BIM技術(shù)建立參數(shù)化的古建筑信息模型可以為古建筑保護(hù)的研究工作提供相關(guān)的參考信息。在對(duì)古建筑實(shí)物進(jìn)行實(shí)地研究之前，可以先對(duì)古建筑參數(shù)化信息模型進(jìn)行研究，從而方便的從古建筑參數(shù)化信息模型中獲得相關(guān)的參考信息，有利于對(duì)古建筑有一個(gè)較為系統(tǒng)的了解，為對(duì)古建筑進(jìn)行深入研究提供基礎(chǔ)。1三？BIM對(duì)古建筑保護(hù)的推動(dòng)前行我國(guó)

6、古代建筑從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始就是著重細(xì)部處理，任何一個(gè)時(shí)期的建筑都有其相同點(diǎn)。這些相同點(diǎn)基本體現(xiàn)在建筑物中構(gòu)件類型統(tǒng)一，模數(shù)單位基本一致，建造過(guò)程中只改變構(gòu)件的尺寸和定位。而且建筑構(gòu)件的尺寸都是依據(jù)模數(shù)比例關(guān)系來(lái)打造的。古代建筑整體看來(lái)建造復(fù)雜，尤其是建筑物細(xì)部構(gòu)造，但是根據(jù)建筑類型學(xué)和建筑構(gòu)件分類后都有一定的規(guī)律可以遵循。古建筑雖然在規(guī)模上有所區(qū)分，其建造過(guò)程都是由相應(yīng)的建筑構(gòu)件組合而成。古建筑的建筑構(gòu)件特點(diǎn)和古建筑以建筑構(gòu)件組合的形式搭建的特點(diǎn)與BIM技術(shù)中以構(gòu)件“族”模型BIM中的形式建立模型相契合。筑中類建筑構(gòu)件，根據(jù)古建筑構(gòu)件分類，建立相應(yīng)的構(gòu)件BIM“族”模型，賦予其相應(yīng)的參數(shù)，就可以建

7、立古建筑BIM模型，有效記錄和管理古建筑本體“族”可以看作古建上的建筑信息2。(1)典型古建筑的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)庫(kù)建立在查閱大量的古建筑資料的基礎(chǔ)上，將古建筑的構(gòu)件進(jìn)行歸類管理，總結(jié)歸納每一類構(gòu)件的尺寸及構(gòu)造特征，對(duì)尺寸進(jìn)行歸一化處理，構(gòu)建古建筑構(gòu)件結(jié)構(gòu)規(guī)律數(shù)據(jù)庫(kù)。(2)古建筑構(gòu)件參數(shù)化建模實(shí)現(xiàn)古建筑構(gòu)件參數(shù)化建模是在對(duì)古建筑組成體系和構(gòu)成方式進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)古建筑組成體系和構(gòu)成方式，編寫每類構(gòu)件的參數(shù)化建模的相關(guān)函數(shù)。根據(jù)古建筑構(gòu)件分類，建立相應(yīng)的構(gòu)件BIM“族”模型，賦予其相應(yīng)的參數(shù)，從而生成古建筑構(gòu)件三維模型。(3)古建筑三維模型信息加載古建筑信息模型的附加參數(shù)不僅包括構(gòu)件的彩繪

8、、年代、材料等基本信息，還包括構(gòu)建的長(zhǎng)、寬、高、體積、插入點(diǎn)、基準(zhǔn)等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可以按構(gòu)造信息、材質(zhì)信息、物理信息、油漆彩繪信息和說(shuō)明備注信息存儲(chǔ)古建筑構(gòu)件的信息。這些信息直接存儲(chǔ)在圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中，信息作為模型的一部分進(jìn)行存儲(chǔ)。信息的生命周期等于模型的生命周期，任何時(shí)候打開(kāi)模型都能讀取其上存儲(chǔ)的信息。因此，不僅可以向數(shù)據(jù)庫(kù)中添加記錄而且可以添加信息字段，最終實(shí)現(xiàn)信息與古建構(gòu)件模型建立驅(qū)動(dòng)關(guān)系，信息值的改變自動(dòng)驅(qū)動(dòng)模型的改變?？偨Y(jié)古建筑保護(hù)設(shè)計(jì)在業(yè)內(nèi)一直備受關(guān)注，但苦于沒(méi)有找到一個(gè)好的方法和途徑對(duì)古建的現(xiàn)狀進(jìn)行真實(shí)完整的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，而無(wú)法做到真正意義上的保護(hù)與設(shè)計(jì)。然而，將BIM多維技術(shù)運(yùn)用在歷史保護(hù)建筑群中，使古建保護(hù)能夠確實(shí)做到在保護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行修復(fù)、重和新維度