信息化測(cè)繪背景下基于BIM 技術(shù)的建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)

韋新余，崔久勝，陳廣友

（江蘇新亞勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,江蘇 蘇州 215000）

0 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，文化建設(shè)越來(lái)越受到重視，旅游產(chǎn)業(yè)也得到了快速發(fā)展，建筑遺產(chǎn)保護(hù)與文化、旅游事業(yè)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。在建筑遺產(chǎn)的保護(hù)與開發(fā)方面，首先需要做好建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)工作，這些工作具有基礎(chǔ)性意義。在建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)方面應(yīng)用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)有利于建立完整的建筑遺產(chǎn)模型，推斷建筑遺產(chǎn)原始情況，以及制定科學(xué)的建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程設(shè)計(jì)文件。

1 信息化測(cè)繪與BIM 技術(shù)對(duì)建筑遺產(chǎn)保護(hù)的意義

所謂建筑遺產(chǎn)保護(hù)，保護(hù)的是歷史的真實(shí)性和空間的完整性，因此要對(duì)建筑遺產(chǎn)信息及其周邊地理環(huán)境狀況進(jìn)行整體認(rèn)識(shí)、把握。在此過程中，首先要做好建筑遺產(chǎn)的測(cè)繪工作，應(yīng)用全新的技術(shù)方式完成測(cè)繪任務(wù)，即利用信息化測(cè)繪方式，通過全新的視角全面呈現(xiàn)建筑信息，以此為基礎(chǔ)開展后續(xù)建筑遺產(chǎn)的保護(hù)、搶救、利用、管理等一系列工作。在測(cè)繪完成后，還要對(duì)測(cè)繪得到的完整建筑信息進(jìn)行科學(xué)的分析、研究。同時(shí)，借助BIM 技術(shù)可以更好地呈現(xiàn)信息，方便相關(guān)工作人員制訂關(guān)于建筑遺產(chǎn)保護(hù)、開發(fā)的一系列方案。我國(guó)歷史文化悠久，許多地區(qū)留存著寶貴的建筑遺產(chǎn)，它們?cè)诳茖W(xué)的選址、水系的建造、合理的布局、空間的建構(gòu)、和諧的民居等方面體現(xiàn)了古人智慧，可以說(shuō)構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的信息系統(tǒng)，在測(cè)繪時(shí)可以使用無(wú)人機(jī)攝影、全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）技術(shù)及地理信息系統(tǒng)等設(shè)備拍攝古建筑，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)利用BIM 技術(shù)等完成建模，形成三維、四維數(shù)字檔案，真實(shí)地呈現(xiàn)古建筑遺產(chǎn)室內(nèi)外和周邊環(huán)境。借助信息化測(cè)繪、BIM 技術(shù)、數(shù)字化建檔等先進(jìn)手段，共同建立了一個(gè)智慧歷史建筑檔案數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)形中減少了以往紙質(zhì)資料的整理、查詢、核對(duì)等方面的人力和物力投入。

2 信息化測(cè)繪技術(shù)在建筑遺產(chǎn)信息采集方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 提升信息采集效率

近年來(lái)，隨著信息技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，基于地面激光掃描等技術(shù)的工程測(cè)繪手段得到全面創(chuàng)新發(fā)展，地理信息系統(tǒng)也在持續(xù)升級(jí)優(yōu)化，逐步完善了測(cè)繪工具系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了城市空間和建筑遺產(chǎn)工程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一動(dòng)態(tài)管理。將此類信息化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)信息采集工作，無(wú)疑能夠提高信息采集工作的水準(zhǔn)和效率。

2.2 提升信息采集質(zhì)量

在信息化測(cè)繪領(lǐng)域，遙感技術(shù)是一種專業(yè)工具，其基于專業(yè)影像技術(shù)搭建的海量遙感影像管理與服務(wù)系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星及航空原始影像、成果影像的高效管理和元數(shù)據(jù)編目，并保證影像數(shù)據(jù)的快速共享，因此在建筑遺產(chǎn)信息采集時(shí)利用遙感技術(shù)可以全面獲取數(shù)據(jù)信息，提高信息采集的質(zhì)量。除此之外，部分地區(qū)在建筑遺產(chǎn)信息采集時(shí)融入了ENVI（遙感圖像處理平臺(tái)）一體化技術(shù)，利用影像、數(shù)字地表模型（Digital Surface Model，DSM）等多源數(shù)據(jù)進(jìn)行硬質(zhì)地表、建筑物、樹林的整體監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步提升了測(cè)繪數(shù)據(jù)成果的質(zhì)量，也在一定程度提升了信息采集質(zhì)量。尤其是對(duì)高大古樹遮擋下的建筑遺產(chǎn)，可選擇遙感測(cè)繪無(wú)人機(jī)作業(yè)模式，以此高效完成對(duì)村落內(nèi)所有房屋高度、屋頂、窗戶位置等的測(cè)繪工作，得到高度精確、細(xì)致的測(cè)繪結(jié)果。

2.3 提升信息完整性

不論目標(biāo)建筑遺產(chǎn)是一棟單獨(dú)的建筑，還是一個(gè)系統(tǒng)的歷史街區(qū)，都要保證其原真性和完整性，為建筑遺產(chǎn)保護(hù)工作奠定基礎(chǔ)。鑒于此，必須提升測(cè)繪數(shù)據(jù)的完整性，保證測(cè)繪數(shù)據(jù)得到充分高效使用。而在建筑遺產(chǎn)信息采集時(shí)運(yùn)用地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、GPS、計(jì)算機(jī)技術(shù)與全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等技術(shù)手段，能對(duì)建筑群及其周邊的地理狀況、人文歷史信息、原有居民分布等信息進(jìn)行全面采集，保證大范圍建筑群落的所有信息數(shù)據(jù)的完整性。以三維GIS技術(shù)的應(yīng)用為例，它具有坡度分析、淹沒分析、空間擴(kuò)散分析、通視性分析等高級(jí)空間分析功能，無(wú)疑可以為工作人員開展信息采集工作提供良好的條件，并提升信息完整性。

3 BIM 技術(shù)在建筑遺產(chǎn)信息表達(dá)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

3.1 建立完整的建筑遺產(chǎn)模型

將BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)信息表達(dá)，可以實(shí)現(xiàn)建筑遺產(chǎn)信息的集成，建立完整的建筑遺產(chǎn)模型。前期，測(cè)繪人員借助遙感測(cè)繪無(wú)人機(jī)、雷達(dá)掃描儀等設(shè)備，對(duì)歷史遺址、古建筑進(jìn)行航拍，獲取可視的、潛在的、精確的數(shù)據(jù)信息，包括建筑結(jié)構(gòu)、材料構(gòu)成、文化元素等，BIM 技術(shù)可進(jìn)一步將它們整合到一個(gè)三維模型信息數(shù)據(jù)庫(kù)中，把原本平面的文件轉(zhuǎn)換成三維立體模型，實(shí)現(xiàn)從電子化信息到可視化、智能化模型的轉(zhuǎn)變，并能建立一個(gè)完整的建筑遺產(chǎn)模型，這對(duì)于管理部門深入分析建筑信息，制定建筑遺產(chǎn)保護(hù)策略意義重大。例如，某測(cè)繪團(tuán)隊(duì)在研究居庸關(guān)古代布防情況時(shí)，利用地理信息系統(tǒng)先在地圖上精確定位，再通過BIM 技術(shù)建模，分析出了古代烽傳系統(tǒng)、驛路交通、物資運(yùn)輸及攻防態(tài)勢(shì)，有效復(fù)原了歷史場(chǎng)景，得到了更多、更準(zhǔn)確的歷史空間和文化信息。除此之外，針對(duì)已經(jīng)毀壞的遺產(chǎn)遺址和瀕危城墻、驛站等，還可以發(fā)揮BIM 技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)功能，復(fù)現(xiàn)原有工程面貌。

3.2 推斷建筑遺產(chǎn)原始情況

BIM 技術(shù)在建筑遺產(chǎn)信息表達(dá)方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，還體現(xiàn)在能更好地開展BIM 模型分析工作，推斷建筑遺產(chǎn)原始情況。技術(shù)人員可以根據(jù)建筑遺產(chǎn)信息表達(dá)需要和分析目的在不同的BIM 模型中添加不同的數(shù)據(jù)信息，并利用軟件分析建筑遺產(chǎn)原始情況。比如，對(duì)某建筑遺產(chǎn)的一根橡木材質(zhì)的木柱進(jìn)行分析，并對(duì)該材質(zhì)所包含的參數(shù)進(jìn)行修改或者添加，完成之后將這些數(shù)據(jù)導(dǎo)入軟件中，分析其在承擔(dān)荷載時(shí)的應(yīng)力分布情況，進(jìn)而可以得出該古建筑所用的木材情況。在工業(yè)建筑遺產(chǎn)信息分析的過程中，利用BIM 技術(shù)進(jìn)行模型分析，一方面可以推斷出工業(yè)建筑遺產(chǎn)初始的設(shè)計(jì)意圖、施工情況及結(jié)構(gòu)等，另一方面也可以更好地了解該工業(yè)建筑遺產(chǎn)的現(xiàn)存情況，為進(jìn)一步研究和保護(hù)建筑遺產(chǎn)提供參考依據(jù)。

3.3 編制建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程設(shè)計(jì)文件

完善、全面的建筑遺產(chǎn)工程信息，可以使后期各項(xiàng)保護(hù)工作的開展、自然資源的管理更加順利高效。建筑遺產(chǎn)信息表達(dá)方面的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是編制建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程設(shè)計(jì)文件。在建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程設(shè)計(jì)文件的編制過程中，BIM 技術(shù)的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)三維虛擬模型與建筑縮略圖的完美融合，保證工程設(shè)計(jì)方案和設(shè)計(jì)圖紙的配套統(tǒng)一，并直觀地將建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程設(shè)計(jì)模型和設(shè)計(jì)想法呈現(xiàn)給相關(guān)項(xiàng)目審核人。不僅如此，BIM 技術(shù)還可以對(duì)建筑遺產(chǎn)保護(hù)工程設(shè)計(jì)信息進(jìn)行平面、立面和剖面建模，并實(shí)現(xiàn)模型的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新，全面提高建筑遺產(chǎn)保護(hù)方案設(shè)計(jì)階段的工作效率，加強(qiáng)不同工作小組之間的交流和合作。

4 新時(shí)代利用BIM 技術(shù)進(jìn)行建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)的建議

4.1 加強(qiáng)BIM 軟件應(yīng)用和監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)

BIM 技術(shù)作為建筑業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的數(shù)據(jù)載體，經(jīng)過廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)積累大量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)，因此在建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)工作中，要致力于加強(qiáng)BIM 軟件應(yīng)用和監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)。首先，要促進(jìn)安全自主可控的BIM 軟件國(guó)產(chǎn)化，推進(jìn)國(guó)產(chǎn)BIM 軟件在建筑遺產(chǎn)信息的采集、分析、處理、建筑遺產(chǎn)保護(hù)及管理等全產(chǎn)業(yè)鏈全生命周期的集成應(yīng)用，打造國(guó)產(chǎn)軟件生態(tài)圈，為BIM技術(shù)在建筑行業(yè)的全面推廣與應(yīng)用奠定軟件、硬件基礎(chǔ)。同時(shí)，要建立基于建筑遺產(chǎn)工程實(shí)體的“智能化全息管理”技術(shù)體系，并且在資金與資源的投入上給予足夠的重視，解決BIM 技術(shù)創(chuàng)新方面的資金瓶頸問題與后顧之憂，建立完善的BIM 監(jiān)管平臺(tái)，綜合應(yīng)用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)。

4.2 為BIM 技術(shù)應(yīng)用提供良好的人才支撐

由于我國(guó)BIM 技術(shù)起步比較晚，培訓(xùn)機(jī)構(gòu)較單一，目前在相關(guān)技術(shù)的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用等方面對(duì)技術(shù)人才的需求非常迫切，人才缺口巨大。鑒于此，為了給BIM 技術(shù)可持續(xù)發(fā)展提供人才支撐，各地區(qū)要積極建立健全人才培養(yǎng)與引進(jìn)機(jī)制。例如，各地區(qū)可以進(jìn)一步加強(qiáng)高校人才培養(yǎng)機(jī)制建設(shè)，完善人才培養(yǎng)制度和機(jī)制，加大對(duì)BIM 人才的培養(yǎng)力度，推進(jìn)產(chǎn)、學(xué)、研、用一體化進(jìn)程，努力提高BIM 領(lǐng)域人才專業(yè)能力，推動(dòng)高新技術(shù)應(yīng)用落地。同時(shí)，搭建BIM 技術(shù)實(shí)訓(xùn)基地，吸引專業(yè)技術(shù)人才參加培訓(xùn)，針對(duì)建筑遺產(chǎn)項(xiàng)目保護(hù)與管理生產(chǎn)鏈對(duì)應(yīng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，設(shè)置對(duì)應(yīng)的專業(yè)，培養(yǎng)優(yōu)秀的BIM 技術(shù)人才。不僅如此，優(yōu)秀的BIM 技術(shù)人才需要利用BIM 技術(shù)解決建筑遺產(chǎn)項(xiàng)目在實(shí)際施工、管理等過程中的實(shí)際問題，這要求此類人才既精通BIM 技術(shù)的具體應(yīng)用，又具備工程建設(shè)與管理能力和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，因此要大力培養(yǎng)這種復(fù)合型技術(shù)人才，滿足BIM 技術(shù)應(yīng)用于建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)領(lǐng)域的人才需求。

4.3 強(qiáng)化政策層面的鼓勵(lì)與支持

建筑、文化和生態(tài)遺產(chǎn)是全社會(huì)共同擁有的財(cái)富，政府要發(fā)揮主導(dǎo)作用，同時(shí)動(dòng)員全社會(huì)共同參與，將BIM 技術(shù)等現(xiàn)代化科技成果運(yùn)用在建筑遺產(chǎn)的保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)上。因此，要想使BIM 技術(shù)在建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)中得到更好的應(yīng)用，需要強(qiáng)化政策層面的鼓勵(lì)與支持。當(dāng)前，我國(guó)建筑行業(yè)信息化建設(shè)存在一定的問題，最為核心的問題就是數(shù)字化與業(yè)務(wù)工作沒有深度融合，忽視了技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用，很難真正發(fā)揮BIM 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。BIM 技術(shù)作為一次全新的技術(shù)變革，一次理念、組織方式的創(chuàng)新，是工藝研發(fā)上的巨大突破，但它在建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)方面的應(yīng)用不夠充分，因此政府要做好頂層設(shè)計(jì)，利用政策引導(dǎo)落實(shí)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定工作。政府要根據(jù)建筑遺產(chǎn)保護(hù)等方面的切實(shí)需求制定BIM 技術(shù)發(fā)展與推廣綱要，在BIM 規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)制定，以及數(shù)據(jù)積累、評(píng)估和誠(chéng)信體系建設(shè)方面承擔(dān)主要作用，使BIM 技術(shù)更好地推動(dòng)建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)工作的開展。

4.4 全面開發(fā)BIM 技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

我國(guó)疆域面積遼闊，在漫長(zhǎng)的歷史發(fā)展過程中，形成了大量的建筑遺產(chǎn)文化，對(duì)它們進(jìn)行測(cè)繪、保護(hù)與開發(fā)，往往要考慮地區(qū)文化的差異和地理環(huán)境的特殊性，因此建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)工作具有一定的復(fù)雜性。在此過程中，BIM 技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值應(yīng)該得到全面的開發(fā)。技術(shù)人員借助BIM 技術(shù)可以準(zhǔn)確采集建筑遺產(chǎn)信息，建立相應(yīng)的建筑模型，以形象化的方式清晰地呈現(xiàn)建筑遺產(chǎn)。在BIM 技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，技術(shù)人員作為BIM 技術(shù)的主要負(fù)責(zé)人，可以更好地發(fā)揮BIM 技術(shù)的價(jià)值。此外，建筑遺產(chǎn)管理部門需要向全體員工積極推廣BIM 技術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大BIM 技術(shù)的應(yīng)用范圍。除此之外，在開展建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)工作中，還必須將BIM 技術(shù)與云技術(shù)緊密融合，以進(jìn)一步提升BIM 技術(shù)的應(yīng)用效果和價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

加強(qiáng)對(duì)信息化測(cè)繪背景下基于BIM 技術(shù)的建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)問題的探討，意義重大。相關(guān)工作人員需要明確信息化測(cè)繪技術(shù)、BIM 技術(shù)等在遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)中的應(yīng)用要點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)，要應(yīng)用地面激光掃描技術(shù)提升信息采集效率，利用遙感技術(shù)提升信息采集質(zhì)量，應(yīng)用GIS 技術(shù)提升信息完整性。在此基礎(chǔ)上，本文提出新時(shí)代利用BIM 技術(shù)更好地進(jìn)行建筑遺產(chǎn)信息采集與表達(dá)的建議，即加強(qiáng)BIM 軟件應(yīng)用和監(jiān)管平臺(tái)建設(shè)，為BIM 技術(shù)應(yīng)用提供良好的人才支撐，強(qiáng)化政策層面的鼓勵(lì)與支持，全面開發(fā)BIM 技術(shù)應(yīng)用價(jià)值。