基于Revit族的古建筑修復模型參數(shù)化構(gòu)建

張豪杰 藍志強

（福州大學至誠學院， 福州 350001）

1 研究背景

我國古建筑的發(fā)展和演變經(jīng)歷了數(shù)千年的歷史，凝聚了各個時期不同的文藝風格，同時也是傳統(tǒng)技藝、倫理觀念和民族精神的載體，不僅具有很高的歷史文化價值，也為現(xiàn)代藝術(shù)創(chuàng)作和建筑設計提供了重要的借鑒來源，傳統(tǒng)的古建筑存檔方式主要有文字、數(shù)據(jù)、圖和影像等，但以文字、數(shù)據(jù)進行存檔的方式相對抽象，無法直觀形象地反映古建筑的固有風貌，并且數(shù)據(jù)龐大，不便查找；采用圖、影像的方式雖然直觀形象，但卻無法精確地記錄古建筑的尺寸數(shù)據(jù)[1]，故而也不利于古建筑的修復、重建和仿建工作，因此探索高效、智能、多元化的途徑保護和傳承這些珍貴文化遺產(chǎn)，已成為古建筑保護領域重要的課題[2]。

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，特別是BIM（Building Information Modeling）技術(shù)廣泛應用于現(xiàn)代建筑的設計、施工和管理之后，也為古建筑的數(shù)字化存檔保護提供了良好的途徑，通過參數(shù)化建立古建筑三維模型，不僅能夠精確地獲得相關(guān)工程數(shù)據(jù)，而且能夠直觀形象地反映古建筑的原貌，利于古建筑的精確保護和科學研究。同時BIM技術(shù)漫游功能結(jié)合先進的VR技術(shù)，可以在參觀者與建筑內(nèi)部零接觸的情況下，真實地參觀欣賞古建筑，避免古建筑被再次破壞。

Revit是BIM技術(shù)中一個重要的應用平臺，其“族”的概念可以與古建筑的構(gòu)件及其模數(shù)制很好地契合。每個“族”都可以認定為有一定參數(shù)控制的建筑構(gòu)件，通過參數(shù)修改可以指定構(gòu)件的數(shù)據(jù)信息，同時各類構(gòu)件之間又有一定的關(guān)聯(lián)性，進而可以通過有效組合來建立古建筑的整體信息模型，高效、真實、全面、系統(tǒng)的記錄和管理古建筑整體到局部的全部數(shù)據(jù)信息[3]。

2 工程概況

本文選擇培田村“碧清堂”為工程背景，探索利用Revit“族”參數(shù)化構(gòu)建古建筑模型的方法。培田村位于福建省連城縣西部，其建筑風格匯集閩、贛、粵、皖、京等地的建筑特色，是明清時期典型村落建筑群之一，也是福建省內(nèi)保存較為完整的明清古民居建筑群，被稱為“中國南方莊園”、“福建民居第一村”，有“民間故宮”的美譽，碧清堂既是其建筑風格的代表之一。

3 參數(shù)化構(gòu)建古建筑模型

3.1 模型創(chuàng)建的主要流程

利用Revit創(chuàng)建古建筑信息模型，需要先收集建筑物的基本信息，然后匯總、整理，在此基礎上借助于Revit“族”功能完成構(gòu)件模型的創(chuàng)建，建模中，需要對構(gòu)件進行分類，確定其基本控制參數(shù)，最后將建立的“族”載入到基本模型，完成整體三維模型的創(chuàng)建。

本文基于測繪圖紙以及現(xiàn)場調(diào)研照片，以Revit作為主要的操作平臺，將目標古建筑進行構(gòu)件分解，并賦予其基本的屬性及參數(shù)信息，然后按照古建筑構(gòu)造的基本要求進行精確組合，最后規(guī)劃所需要的場景及功能需求，對整體模型進行貼圖和渲染。

3.2 構(gòu)件“族”的創(chuàng)建

“族”模型的建立主要是按照以下步驟[4]進行的:

1) 在對目標古建筑構(gòu)件分解，并確定其基本尺寸參數(shù)的基礎上，利用Revit基本繪圖功能繪制底圖，然后通過拉伸功能構(gòu)建三維模型。

2) 完成構(gòu)件的基本三維模型以后，需要將建筑構(gòu)件的屬性信息，如構(gòu)件類型、材質(zhì)、色彩、年代等信息以文本載入的方式賦予構(gòu)件模型本身。

3) 在完成構(gòu)件模型的繪制和屬性的添加的基礎上，設置該“族”模型在項目中顯示的詳細程度。

4) 保存新定義的“族”，返回項目并將其調(diào)入基本模型進行調(diào)試。

以花窗墻的創(chuàng)建為例，首先建立公制窗族，選擇拉伸工具，繪制出花窗形狀輪廓，然后創(chuàng)建上下左右四個參照平面，拉伸窗戶上下左右箭頭至相對應的參照平面，添加上下、左右參照平面標注，并分別標注創(chuàng)建標簽為高度和寬度，即可完成花窗“族”的創(chuàng)建，保存“族”，并將視圖切換為項目中，即可通過載入族的方式載入所建的窗戶族，完成花窗墻構(gòu)件模型，如圖1所示。

圖1 花窗“族”的創(chuàng)建

3.3 “族”在建筑模型中的應用

在多類“族”創(chuàng)建的基礎上，利用Revit軟件的繪圖功能，繪制基本圖元，并將創(chuàng)建好的“族”載入到模型中（圖2），最后進行場地設計并進行貼圖、渲染，最終形成碧清堂整體修復模型（圖3）。

圖2 “族”在建筑模型中的應用

圖3 碧清堂整體修復模型

4 小結(jié)

本文選擇Revit作為主要技術(shù)平臺，借助其強大的族功能，在古建筑的特征分析的基礎上，選擇培田村“碧清堂”為工程背景，探索古建筑構(gòu)造的參數(shù)化建模的方法，對古建筑的數(shù)字化存檔保護以及修復設計進行了初步研究。主要結(jié)論如下：

1、Revit及其“族”在古建筑中的應用，使得其設計表現(xiàn)由傳統(tǒng)的2D+外觀效果圖轉(zhuǎn)變?yōu)?D圖紙+3D模型+3D漫游動畫的形式，有效地提高了古建筑設計的效率和預見性。

2、Revit“族”與我國古建筑的模數(shù)制和構(gòu)件連接方式有很好的契合度，能夠通過參數(shù)化建模，建立完善的古建筑信息模型構(gòu)件庫，為我國古建筑的保護和修繕工作提供更為精準、全面、系統(tǒng)的信息模型。

3、完善的古建筑信息模型構(gòu)件庫的建立，要求各類“族”具有統(tǒng)一的信息標準，因此如何根據(jù)古建筑數(shù)字化保護的需求，建立起完善的古建筑構(gòu)件的信息結(jié)構(gòu)以及信息標準，已成為BIM技術(shù)在古建筑參數(shù)化構(gòu)建中一個重要的課題。