明清古建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)分析

孫朗富 （鹽城工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 224000）

古建筑是凝固的文物，所體現(xiàn)的不僅僅是藝術(shù)價(jià)值，通過(guò)解讀建筑構(gòu)件，還可以從中探析當(dāng)時(shí)的社會(huì)歷史狀況。對(duì)古建筑進(jìn)行解析，首先要從其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)開(kāi)始研究。中國(guó)的一些明清古建筑保留至今，經(jīng)歷社會(huì)歷史的變遷，已經(jīng)遭到不同程度的損壞。要對(duì)這些建筑進(jìn)行研究，就需要運(yùn)用建筑信息模型技術(shù)，對(duì)古建筑建模處理，使古建筑的本來(lái)面貌得以恢復(fù)，然后運(yùn)用參數(shù)化的設(shè)計(jì)方法對(duì)幾何模型進(jìn)行分解，并對(duì)古建筑各個(gè)重點(diǎn)部位設(shè)置參數(shù)。運(yùn)用建筑信息模型技術(shù)，就是對(duì)古建筑參數(shù)化建模之后，經(jīng)過(guò)技術(shù)處理形成古建筑三維信息模型。古建筑三維信息模型將建筑虛擬復(fù)原，建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都可以立體而直觀地呈現(xiàn)出來(lái)。

一、古建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)的架構(gòu)

（一）收集明清古建筑構(gòu)件信息，生成建筑信息模式

將明清古建筑生成為建筑信息模式，就要收集古建筑構(gòu)件的信息，包括古建筑的構(gòu)造、構(gòu)建的材質(zhì)和幾何信息、物理信息，古建筑所用油漆彩繪等。采用信息模型設(shè)計(jì)，可以獲得相關(guān)信息的擴(kuò)展功能。對(duì)擴(kuò)展數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，系統(tǒng)所采用的是字段信息，存儲(chǔ)的信息值為擴(kuò)展字典存儲(chǔ)值，不僅可以使信息的擴(kuò)展性得以實(shí)現(xiàn)，還發(fā)揮信息存儲(chǔ)的可制定性。用戶在使用數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，還可以將一些數(shù)據(jù)信息添加進(jìn)去。當(dāng)這些信息都被納入到三維模型中之后，就可以將建造建筑的一些規(guī)律歸納出來(lái)，基于此而提出古建筑的管理措施。

（二）建立明清古建筑三維模式

關(guān)于明清古建筑三維模式的建立，可以采用兩種方式建模：其一是系統(tǒng)軟件將古建筑構(gòu)件的信息按照軟件本身所提供的參數(shù)建模；其二是將dwg格式的模型或者dxf格式的模型直接導(dǎo)入進(jìn)去，所獲得的參數(shù)通?？梢圆扇∈止ぽ斎氲姆绞剑部梢詫?dǎo)入測(cè)繪數(shù)據(jù)。

當(dāng)明清古建筑構(gòu)件的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)在圖形數(shù)據(jù)庫(kù)中儲(chǔ)存之后，就可以作為信息模型以備使用。在明清古建筑的建模中，還要詳細(xì)分析特定構(gòu)件的參數(shù)，包括幾何參數(shù)、特定形式以及裝配參數(shù)，將所歸納出來(lái)的參數(shù)與其他參數(shù)建立關(guān)系，從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)用表達(dá)建筑結(jié)構(gòu)規(guī)律與構(gòu)件關(guān)系的函數(shù)，將古建筑構(gòu)件三維模型建立起來(lái)。

（三）明清古建筑構(gòu)件的管理

明清古建筑的構(gòu)成具有模數(shù)制的特點(diǎn)，建筑形制分為大式和小式。大式的建筑形制以斗口作為模數(shù)；小式的建筑形制以斗檐柱作為模數(shù)。建筑構(gòu)件以及建筑各個(gè)部位的尺寸與模數(shù)之間都存在著一定的比例關(guān)系，相互之間存在著構(gòu)成的層次性；尺寸與模數(shù)之間所建立的計(jì)算關(guān)系表達(dá)不同構(gòu)件之間所存在的內(nèi)在關(guān)系。明清古建筑由大量的構(gòu)件所構(gòu)成，將不同構(gòu)件之間建立起關(guān)聯(lián)，有助于對(duì)明清古建筑的各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行管理。

二、明清古建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

（一）明清古建筑構(gòu)件參數(shù)化建模

在建模的過(guò)程中，要將建筑構(gòu)件的結(jié)構(gòu)規(guī)律總結(jié)出來(lái)，包括各種參數(shù)在內(nèi)，都要輸入到設(shè)計(jì)界面中，就會(huì)自動(dòng)生成構(gòu)件三維模型所需要的參數(shù)，古建筑構(gòu)件的參數(shù)關(guān)系由此而建立起來(lái)。除了存儲(chǔ)參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)之外，構(gòu)件結(jié)構(gòu)規(guī)律的數(shù)據(jù)庫(kù)也是非常重要的。在這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)了根據(jù)古建筑構(gòu)件參數(shù)而設(shè)定部件名稱(chēng)、構(gòu)件結(jié)構(gòu)和構(gòu)件形狀。明清古建筑的三維模型就是按照參數(shù)以及結(jié)構(gòu)規(guī)律而創(chuàng)建的。在三維模型中，古建筑各個(gè)構(gòu)件的名稱(chēng)、規(guī)格以及結(jié)構(gòu)等等都輸入到所創(chuàng)建的模型中，在此打開(kāi)三維信息模型，所需要的古建筑設(shè)計(jì)模型就會(huì)呈現(xiàn)出來(lái)，而且信息模型的相關(guān)信息會(huì)經(jīng)過(guò)圖形數(shù)據(jù)庫(kù)操作函數(shù)讀取出來(lái)，顯示在界面上。

（二）明清古建筑構(gòu)件信息模型的附加信息

明清古建筑構(gòu)件信息包括構(gòu)造、材質(zhì)、油漆彩繪信息，以及相關(guān)的物理信息和備注信息。將這些信息在選項(xiàng)卡中存儲(chǔ)。在選項(xiàng)卡中有系統(tǒng)自帶信息，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，包括建筑構(gòu)件的尺寸、樣式等，選擇好之后，就會(huì)將建筑構(gòu)造的層次自動(dòng)生成?？梢?jiàn)，選項(xiàng)卡中的信息與古建筑信息模型之間存在著驅(qū)動(dòng)關(guān)系，只要選項(xiàng)卡中的信息發(fā)生改變，模型就會(huì)相應(yīng)地有所改變。當(dāng)然，如果模型尺寸發(fā)生變動(dòng)，隨著模型的構(gòu)造關(guān)系發(fā)生改變，選項(xiàng)卡中的相應(yīng)選項(xiàng)也會(huì)有所改變。

以油漆彩繪信息選項(xiàng)卡為例。在對(duì)明清古建筑構(gòu)件的油漆彩繪信息進(jìn)行設(shè)置中，信息要與古建筑的材質(zhì)之間建立驅(qū)動(dòng)關(guān)系。軟件中所存儲(chǔ)的彩繪信息包括各種彩畫(huà)，諸如煙琢墨斗、渾金斗棋以及金琢墨斗彩畫(huà)等，跟中花樣都能夠?qū)⒐沤ㄖ鶎兕?lèi)型和等級(jí)反映出來(lái)。要選擇符合明清古建筑的油漆彩繪信息，就要對(duì)明清古建筑的彩繪特點(diǎn)有所了解，必要的時(shí)候可以對(duì)所選擇的相似信息進(jìn)行技術(shù)處理，形成新的油漆彩繪信息，存儲(chǔ)在選項(xiàng)卡中。

三、明清古建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)的構(gòu)建

中國(guó)明清古建筑有其自身特點(diǎn)，包括單個(gè)構(gòu)件的形狀，不同構(gòu)件直接的組合，都存在著一定的規(guī)律。那么，在系統(tǒng)構(gòu)建上，就要將構(gòu)件參數(shù)與建筑模型之間的驅(qū)動(dòng)關(guān)系建立起來(lái)，運(yùn)用三維模型的檢索算法，以獲得更為準(zhǔn)確的檢索信息。然后按照古建筑的安裝位置信息和結(jié)構(gòu)信息組裝古建筑信息模塊，使古建筑按照明清時(shí)期的建造規(guī)律呈現(xiàn)出來(lái)。

設(shè)計(jì)平臺(tái)建設(shè)所采用的是數(shù)據(jù)庫(kù)是AutoCAD圖形數(shù)據(jù)庫(kù)。所有的實(shí)體追加附加信息的實(shí)現(xiàn)都可以通過(guò)擴(kuò)展數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著擴(kuò)展數(shù)據(jù)在實(shí)體上添加，信息與相應(yīng)的圖形就會(huì)共同被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中。擴(kuò)展字典也是實(shí)現(xiàn)附加信息的有效途徑，其隸屬于某一個(gè)特定的實(shí)體，為實(shí)體的自定義提供了有效途徑。所有的擴(kuò)展記錄都會(huì)在擴(kuò)展字典中儲(chǔ)存，為實(shí)體的自定義提供實(shí)現(xiàn)途徑。

四、明清古建筑信息模型的組裝

在系統(tǒng)的菜單中有“組裝”欄，點(diǎn)擊后就會(huì)有相關(guān)的組裝信息彈出來(lái)。將與古建筑信息模型相關(guān)的各種參數(shù)確定下來(lái)，包括步舉架、開(kāi)間等參數(shù)設(shè)置好之后，將構(gòu)件模型參數(shù)采用信息檢索的方法從構(gòu)件庫(kù)中獲得。當(dāng)所有的參數(shù)確定之后，系統(tǒng)就會(huì)將古建筑的組裝模型自動(dòng)生成。

綜上所述，本論文通過(guò)對(duì)明清古建筑的各項(xiàng)信息基于建模系統(tǒng)進(jìn)行研究，并建立了建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)。古建筑信息模型構(gòu)建過(guò)程中，所有的構(gòu)件都被參數(shù)化并存儲(chǔ)在模型庫(kù)中，為三維建筑模型設(shè)計(jì)構(gòu)件的選取提供方便。此外，本設(shè)計(jì)平臺(tái)還支持信息擴(kuò)展功能，使古建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)上所展示的建筑信息更為真實(shí)、精細(xì)。

[1]王茹，孫衛(wèi)新，張祥.基于BIM的明清古建筑建模系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，39（04）：421-427.

[2]王茹，周明全，邢毓華.基于聚類(lèi)平面特征的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)算法[J].計(jì)算機(jī)工程，2011（10）：249-254.

[3]王茹，孫衛(wèi)新，徐東東.明清古建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)研究[J].圖書(shū)學(xué)研究，2013，34（04）：76-83.