李燦 白銀霞 田忠喜

摘要：近年來，建筑文化遺產(chǎn)的數(shù)字化保護與實踐這一課題引起了社會的廣泛關(guān)注。BIM技術(shù)因具有可視化、協(xié)調(diào)性、模擬性等優(yōu)點，可以作為建筑建模和信息集成的有效工具。根據(jù)歷史建筑的數(shù)據(jù)進行建模，然后對模型的修繕與維護工作進行可行性分析，不僅大大減少了建筑修繕保護消耗的人力、財力，節(jié)約了成本，而且能增強人們對古建筑的保護意識。本文介紹了我國歷史建筑的保護現(xiàn)狀，分析了BIM技術(shù)在古建筑修復(fù)保護方面的應(yīng)用，進一步探討了該技術(shù)現(xiàn)存的應(yīng)用問題并提出了相應(yīng)的解決辦法。

關(guān)鍵詞：BIM；古建筑；建筑模型；修繕保護

建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）可以通過數(shù)字化表示建設(shè)項目的物理和功能特性，是共享的建筑信息資源，能為項目全生命周期的各種決策提供可靠依據(jù)[1]。目前，在國內(nèi)古建筑保護中，BIM技術(shù)主要應(yīng)用于記錄建筑完整的生命周期信息。

隨著BIM的深入發(fā)展，政府和企業(yè)認識到BIM技術(shù)是未來智慧建筑工程建設(shè)管理與運營的基礎(chǔ)，特別是在對歷史文物古建筑的修繕與維護方面[2]。一方面，在修繕的過程中可以利用歷史建筑的信息模型，這樣比利用傳統(tǒng)測繪圖紙的靈活性更大，在正式修繕維護前對損壞的構(gòu)件進行模擬修補或替換，以降低風(fēng)險。另一方面，建筑模型可以記錄參數(shù)化的建筑信息，對建筑進行三維展示，更直觀地展示建筑的面貌。文章重點闡述了BIM在古建筑修繕保護中的具體應(yīng)用、存在的問題及解決辦法。

一、我國古建筑的保護現(xiàn)狀

古建筑是我國歷史文化的重要組成部分，隨著當今社會對古建筑關(guān)注度的提高以及保護意識的增強，古建筑的修繕保護和管理工作要求也越來越高。在數(shù)字化信息時代，以往的古建筑保護模式不再適用于當下的發(fā)展趨勢，我國古建筑保護現(xiàn)狀如下。

（一）古建筑知識體系不完善

關(guān)于古建筑的修繕保護工作，要根據(jù)修繕保護工作的具體要求，建立完整的知識體系。但是，由于歷史與實際原因，部分古建筑知識丟失，并未建立完整的知識體系。一方面，從傳統(tǒng)上來講，建筑知識構(gòu)建所需的時間較長，多采用紙質(zhì)化形式進行知識、信息的存儲和傳遞，這種模式已經(jīng)不能滿足當前古建筑修繕保護工作的知識需要。另一方面，以往的建筑保護工作大部分靠的是人們?nèi)辗e月累的經(jīng)驗，難免會出現(xiàn)一些技術(shù)性錯誤。

（二）古建筑信息不完整

20世紀，CAD技術(shù)的發(fā)展使我國古建筑保護工作進入了“測繪+繪圖”的時代，提高了圖紙的精確度和工作效率。傳統(tǒng)的二維圖紙所能涵蓋的信息量已經(jīng)無法滿足當今社會對古建筑的保護要求，而且二維圖紙對于工作人員的專業(yè)能力要求很高，相關(guān)從業(yè)人員需要具有豐富的經(jīng)驗和理論知識，如果在古建筑保護工作中出現(xiàn)些許錯誤就有可能導(dǎo)致建筑信息的部分缺失和不準確性。此外，古建筑年代久遠，二維模式的建筑信息傳遞方式存在局限性，傳遞過程中的信息丟失無法避免，建筑的設(shè)計、結(jié)構(gòu)信息完整性難以保證。

（三）古建筑信息利用率低

古建筑的歷史悠久，并且分布區(qū)域比較廣泛，建筑風(fēng)格存在很大差異。建筑特點不同，就需要對其修繕保護工作進行針對性研究。但是我國古建筑的修繕保護工作開展是線性的，建筑信息的傳遞也是單向線性的，不同階段進行的工作不同，后一階段工作的順利開展依賴于前一階段工作的完成[3]。資料的收集、方法的選用等信息利用率不高，修繕保護的工作難度隨之加大。

二、BIM技術(shù)在古建筑保護中的應(yīng)用

（一）古建筑模型的構(gòu)建

古建筑保護的重點在于信息收集、處理并傳遞，利用BIM技術(shù)收集建筑信息，可以提升信息傳遞效率、利用效率以及各部門協(xié)同工作效率，而后將三維激光掃描的點云圖導(dǎo)入revit中，獲得建筑的標高、軸網(wǎng)尺寸等基本信息，在此基礎(chǔ)上，依據(jù)測繪數(shù)據(jù)創(chuàng)建墻、柱、梁、樓板等構(gòu)件[3]，建立能夠真實反映古建筑受損現(xiàn)狀的分布式模型，這對后期維護建筑的原有條件和功能提供了很大的便利。模型建立之后，專業(yè)人員需要根據(jù)具體情況對古建筑進行修繕維護。

（二）古建筑具體情況的模擬分析

一般情況下，古建筑分布廣泛，有些所處位置特殊，不同地區(qū)的氣候、地貌的差異也會對建筑修繕工作產(chǎn)生影響，這就需要我們根據(jù)其所處位置環(huán)境進行具體情況分析。傳統(tǒng)的環(huán)境分析由于主觀因素過重，大量數(shù)據(jù)信息處理不完善等缺陷，會影響修繕保護工作的準確性和高效性。BIM信息系統(tǒng)對所處不同位置的建筑物進行周邊環(huán)境空間數(shù)據(jù)建模，對建筑物的布局、紋理及歷史信息等全方位具體研究分析，得到的數(shù)據(jù)精確、信息完整，有利于研究人員開展下一步修繕保護工作。

（三）修繕保護工作的可視化

CAD、3Dmax這些三維設(shè)計軟件，雖然在一定程度上方便了人們對傳統(tǒng)建筑圖紙的理解，但是也存在功能上的局限性，比如傳統(tǒng)的CAD軟件主要通過平、立、剖三視圖來展現(xiàn)建筑物的整體信息，但是在面對復(fù)雜的建筑物時，非常容易出錯。BIM不僅保留了這些三維設(shè)計軟件的傳統(tǒng)功能，更重要的是能夠展現(xiàn)出建筑物的立體式三維模型，增強了模型與原有建筑的一致性。

三、BIM技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

（一） BIM軟件開發(fā)力度不足

盡管目前BIM軟件種類較多，推廣力度較大，但是大部分軟件仍處于設(shè)計階段，可以用于施工的很少，不能形成完整的應(yīng)用體系，項目的后期運營與維護工作無法得到保障。我國自主研發(fā)的BIM建模軟件較少，本土化力度不夠，大多軟件還是依賴于從國外引進，由于國內(nèi)外建筑行業(yè)的差異性，從國外引進的BIM技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用存在一定的困難。

（二）BIM技術(shù)人才短缺

BIM技術(shù)在我國的應(yīng)用仍處于初級階段，缺乏自主研發(fā)能力，知識體系不夠完備，BIM應(yīng)用軟件人才仍然緊缺。之前，我國古建筑修繕保護工作主要采用的是CAD技術(shù)，其應(yīng)用形式與BIM技術(shù)大不相同，因此導(dǎo)致工作人員不能正確使用BIM技術(shù)。從數(shù)量上看，BIM應(yīng)用技術(shù)人才與傳統(tǒng)掌握CAD技術(shù)的人才數(shù)量相差很大[3]。

（三）企業(yè)BIM應(yīng)用的問題

建筑施工企業(yè)信息化建設(shè)是國家建筑業(yè)信息化的基礎(chǔ)，但在實際工作中，企業(yè)的決策、管理層及作業(yè)層的人員對BIM的認識普遍不足，動力欠缺；建筑企業(yè)開展信息化建設(shè)，需要大量的資金投入，但是建筑企業(yè)的產(chǎn)值利潤率、資產(chǎn)利潤率遠遠低于其他產(chǎn)業(yè)，籌措資金進行信息建設(shè)和維護有一定困難[4]。

四、BIM技術(shù)在古建筑保護中的建議

（一）不斷改進軟件功能

針對古建筑保護工作的具體開展情況，需要對BIM軟件進行不斷的改進?？梢栽贐IM系統(tǒng)中設(shè)置本土插件，在軟件原有使用功能的基礎(chǔ)上，考慮我國古建筑修繕保護的實際情況對軟件進行二次開發(fā)，增強軟件的應(yīng)用能力。

（二）培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才

古建筑保護工作具有多學(xué)科交叉綜合的特性，對專業(yè)技術(shù)人才要求較高，專業(yè)人員要具有過硬的專業(yè)能力，同時還應(yīng)具備一定的文史素養(yǎng)。隨著BIM在古建筑保護領(lǐng)域的逐步推廣，各大高校也開始對其進行關(guān)注和研究。可以呼吁更多的高校增設(shè)與BIM相關(guān)的軟件學(xué)習(xí)課程，打好學(xué)生的運用基礎(chǔ)；設(shè)置BIM科研機構(gòu)，各院校之間可以舉辦有關(guān)BIM技術(shù)的交流研討會；各大院校應(yīng)積極組織并參與全國高等院校建筑信息建模比賽，從多方面為我國的BIM技術(shù)培養(yǎng)優(yōu)秀人才。

五、結(jié)語

BIM技術(shù)的應(yīng)用為我國古建筑修繕和保護工作提供了技術(shù)支持，使有關(guān)部門可以建立古建筑模型，進行修繕保護的可行性分析。若是能在古建筑保護乃至整個建筑領(lǐng)域廣泛應(yīng)用BIM技術(shù)，將帶來巨大的經(jīng)濟效益。為了使BIM技術(shù)在我國古建筑保護工作中順利推廣，還需要進一步改善相關(guān)軟件的功能，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才，加速我國古建筑保護工作的數(shù)字化、信息化進程。

基金項目

聊城大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目（項目編號：cxcy2020y217）；2019年山東省研究生教育質(zhì)量提升計劃項目（項目編號：SDYJG19062）；2020年山東省本科教學(xué)改革研究項目（項目編號：P2020013）；2016年山東省教學(xué)改革研究面上項目（項目編號：Z2016M044）；2019年度聊城大學(xué)科研基金立項（項目編號：318011901）；聊城大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練校級一般項目（項目編號：cxcy2020y217）。

作者簡介

李燦，1999年生，女，漢族，山東臨沂人，聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院本科生，研究方向為古建筑防護。

田忠喜，聊城大學(xué)建筑工程學(xué)院工學(xué)博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向為城市與礦山地下工程支護和工程建造。

參考文獻

[1]李哲，劉明.BIM技術(shù)在歷史建筑保護中的應(yīng)用探究[J].四川建材，2018，44（12）：61-62.

[2]趙越.基于BIM技術(shù)的某歷史保護建筑修繕改造[J].施工技術(shù)，2019，48（12）：12-15.

[3]李艷，李光范，董鍇.成功運用BIM技術(shù)于歷史建筑保護的關(guān)鍵因素分析[J].海南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，33（3）：258-263.