基于BIM技術(shù)的古建筑測繪研究與實踐教學(xué)

陳選 劉穎 郭梓成

摘要 信息化技術(shù)的高速發(fā)展，不斷衍生出各種新型科學(xué)技術(shù)，且在各行各業(yè)中得到了廣泛運用?；贐IM技術(shù)的古建筑測繪保護研究與實踐能進一步實現(xiàn)古建筑數(shù)據(jù)信息的有效整合，不僅大大減少了時間成本，而且能將傳統(tǒng)的測繪保護轉(zhuǎn)為精準性、共享性的數(shù)據(jù)記錄。文章基于BIM技術(shù)的古建筑測繪保護研究與實踐教學(xué)展開探析，以吉安市渼陂古村永慕堂測繪保護為例，系統(tǒng)地展示了課程教學(xué)、現(xiàn)場測繪及BIM技術(shù)的運用過程。本研究旨在為相關(guān)人員提供借鑒，助推我國數(shù)字化古建筑保護目標的發(fā)展與實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù)；古建筑；測繪保護；教學(xué)

中圖分類號：G642文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.18.018

1 BIM技術(shù)概況分析

BIM技術(shù)即建筑信息模型，該技術(shù)通過信息采集、數(shù)據(jù)記錄及共享等優(yōu)勢能為建筑項目相關(guān)工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的到來，越來越多的高校在教學(xué)中引用先進設(shè)備，在此基礎(chǔ)上融合BIM技術(shù)能夠為古建筑測繪保護研究提供有效補充，以此促使古建筑測繪傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)為共享性、數(shù)據(jù)化的新型模式?；诖?，學(xué)生在學(xué)習(xí)中也能借助BIM技術(shù)及相關(guān)平臺更好地理解及掌握專業(yè)知識，強化古建筑測繪效率及效果?？偟膩碚f，有了BIM技術(shù)的加持，古建筑測繪與保護工作能夠進一步獲取精確的數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)處理能力，這對于古建測繪保護研究及實踐教學(xué)而言也具有積極作用，為項目實際管理工作提供便利和可靠依據(jù)。

2 BIM技術(shù)在古建筑測繪保護研究中的優(yōu)勢分析

在古建筑測繪保護研究中應(yīng)用BIM技術(shù)需要借助Revit軟件，該軟件能夠為工作人員在設(shè)計、維護等方面提供有效依據(jù)。其不僅能對古建筑測繪數(shù)據(jù)進行全面記錄，還能對古建筑構(gòu)件、組成數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和共享，相較于傳統(tǒng)軟件，Revit不僅進一步實現(xiàn)了測繪圖紙的三維效果，并且涉及信息采集、信息庫建立等工作，這對于建筑專業(yè)教學(xué)來說其發(fā)揮著極大的優(yōu)勢。具體如下：

2.1數(shù)據(jù)記錄方面

在建筑專業(yè)運用BIM技術(shù)離不開Revit這一全信息建模軟件，基于此能夠精確記錄古建筑測繪的相關(guān)數(shù)據(jù)。實際上，這一目標的實現(xiàn)是基于計算機技術(shù)及系統(tǒng)，對古建筑測繪各項數(shù)據(jù)及信息進行全面記錄，在此基礎(chǔ)上只要將相關(guān)信息錄入系統(tǒng)當(dāng)中然后儲存，就能為后續(xù)工作提供有效依據(jù)。通常情況下，古建筑測繪工作中的數(shù)據(jù)包含建筑結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、構(gòu)件間的關(guān)系等信息，有了BIM技術(shù)，工作人員就能隨時查閱和修改自己想要的信息。相較于傳統(tǒng)技術(shù)，Revit不僅能降低時間成本，還能結(jié)合數(shù)據(jù)信息生成相應(yīng)的二維試圖和三維模型，這為古建筑測繪保護工作提供了極大的便利。另外，所生成的二維視圖與三維模型在Revit中還能突出兩者的關(guān)聯(lián)性，只要其中一方數(shù)據(jù)發(fā)生變化，其他相關(guān)信息都會跟隨變化和調(diào)整，這對數(shù)據(jù)記錄而言實現(xiàn)了智能化。

2.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計方面

綜上已知，Revit具有明顯的數(shù)據(jù)記錄優(yōu)勢，而這一優(yōu)勢也為數(shù)據(jù)統(tǒng)計創(chuàng)造了良好條件。即在建立建筑模型時，只需要錄入設(shè)計或是測繪數(shù)據(jù)，其相關(guān)的建筑構(gòu)件信息、施工信息、信息間的關(guān)系等內(nèi)容都會在建模過程中自動進行統(tǒng)計。這是因為Revit采用的是以族的形式對相關(guān)建筑信息進行分類與整理，只要相關(guān)數(shù)據(jù)信息被錄入和儲存就能自動統(tǒng)計。由此可見，不斷開展古建筑測繪及模型復(fù)原與研究，就能不斷積累古建筑構(gòu)件族庫，完成對廣泛數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，這一優(yōu)勢大大節(jié)省了統(tǒng)計時間，并且也實現(xiàn)了對古建筑構(gòu)件的存檔，這對古建筑測繪保護與研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。

2.3數(shù)據(jù)共享方面

從本質(zhì)上說，Revit的數(shù)據(jù)共享是在前兩者優(yōu)勢上體現(xiàn)出來的，即若為同類建筑構(gòu)件，在調(diào)節(jié)族庫中的特定參數(shù)時，相關(guān)數(shù)據(jù)就能完成共享，實現(xiàn)了建模信息的互用性?；赗evit平臺添加的項目數(shù)據(jù)信息皆是由族創(chuàng)建的，比如門、窗、結(jié)構(gòu)構(gòu)件及墻體等，同時族庫里的數(shù)據(jù)信息還涉及建筑結(jié)構(gòu)的尺寸、顏色、材質(zhì)等內(nèi)容，故而只需對其中一個或是多個參數(shù)進行調(diào)整就能實現(xiàn)對一類特定建筑構(gòu)件信息的控制。具體而言，以窗扇為例，在同類的前提下，若將窗臺高度、窗扇寬度等參數(shù)設(shè)定為可調(diào)節(jié)參數(shù)，那么在后續(xù)運用到此類窗扇時就能根據(jù)墻面尺寸自動完成調(diào)節(jié)。基于Revit的族庫優(yōu)勢，我們在實際運用中還可以建立一些系統(tǒng)族以外的建筑構(gòu)件族庫，并進行儲存，以便后期調(diào)用。在此基礎(chǔ)上，在古建筑測繪期間既能結(jié)合原始數(shù)據(jù)建立族庫，也能在一類構(gòu)件族庫中進行調(diào)用，并根據(jù)構(gòu)件屬性進行修改，改為預(yù)定參數(shù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3基于BIM技術(shù)的古建筑測繪保護研究與實踐教學(xué)分析

本次古建筑測繪保護研究與實踐教學(xué)選取吉安市永慕堂為案例，該古建筑坐落于江西省吉安市青原區(qū)渼陂古村內(nèi)。永慕堂是渼陂梁氏的總祠，也叫梁氏宗祠，祠堂始建于南宋初年，為三進三棟三天井的贛中建筑風(fēng)格，建筑面積1220平方米，磚木結(jié)構(gòu)，是一組保存完好的梁柱式木結(jié)構(gòu)建筑群。渼陂古村被譽為“廬陵文化第一村”，是江西省重點文物保護單位，2005年被國家建設(shè)部和國家文物局公布為第二批中國歷史文化名村，2009年被評為國家4A旅游風(fēng)景區(qū)。它以厚重的歷史、古典的明清贛派建筑群、璀璨的明清雕刻藝術(shù)及可敬可頌的紅色文化，受到世人的矚目。

3.1實踐教學(xué)方案分析

本次實踐教學(xué)項目由井岡山大學(xué)建筑工程學(xué)院建筑學(xué)專業(yè)開展，主要以我國相關(guān)古建筑營造做法理論及數(shù)字化建筑設(shè)計概論課程為依據(jù)組織相關(guān)學(xué)習(xí)、實踐及研究活動。在此過程中以課程大綱為指導(dǎo)，將教學(xué)方案劃分為教學(xué)、外業(yè)和內(nèi)業(yè)三個階段，分別為理論學(xué)習(xí)、實際測繪、BIM建模及圖紙整理等內(nèi)容。具體實踐教學(xué)階段如下：

3.1.1教學(xué)階段分析

此階段的教學(xué)活動是在我國古建筑營造做法理論課程和數(shù)字化建筑設(shè)計概論課程基礎(chǔ)上開展的，學(xué)生不僅能接觸到大量的中國建筑史知識，還能強化建筑專業(yè)水平。在授課過程中，教師側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生了解我國古建筑營造做法、古建筑測繪制圖要求與規(guī)范以及對測繪儀器的使用、外出測繪要注意的問題等，同時還要求學(xué)生進行抄繪，旨在為后期測繪和制圖工作奠定堅實基礎(chǔ)。在數(shù)字化建筑設(shè)計概論教學(xué)中，主要傳授學(xué)生BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)記錄方式，全面認識該技術(shù)的優(yōu)勢，學(xué)會有效整合古建筑相關(guān)數(shù)據(jù)及信息。另外，還引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會使用Revit軟件，即利用BIM技術(shù)搭建建筑模型、族庫建立、數(shù)據(jù)整理等。總的來說，在教學(xué)階段主要是讓學(xué)生掌握基本的理論知識與基礎(chǔ)的BIM技術(shù)，為后續(xù)實踐及操作奠定基礎(chǔ)。

3.1.2外業(yè)階段分析

外業(yè)階段就是指學(xué)生到現(xiàn)場進行測繪，即利用所學(xué)的基礎(chǔ)知識和技能進行外業(yè)測量。在現(xiàn)場調(diào)研過程中，學(xué)生能夠切身感受到古建筑的構(gòu)造之美及其具體構(gòu)造，有助于進一步激發(fā)他們的測繪積極性。在近距離體驗和觀察古建筑的過程中，加上相關(guān)圖片及資料的輔助，能夠使其建立系統(tǒng)化的知識體系，從而獲取更加精準的測量結(jié)果，這有利于進一步提高學(xué)生的觀察能力和尺度感應(yīng)能力。其后，結(jié)合前期工作對建筑進行測繪，并遵循從整體到局部及一稿一校對的原則，以此形成CAD數(shù)據(jù)模型，為最終生成三維信息模型奠定基礎(chǔ)。在此過程中需要注意的是，教師應(yīng)加強對學(xué)生測繪操作的規(guī)范，使其能夠規(guī)范使用測繪設(shè)備及測繪方法。

3.1.3內(nèi)業(yè)階段分析

在內(nèi)業(yè)階段，主要讓學(xué)生學(xué)會合理運用建筑史、測繪畫法、建筑初步設(shè)計、BIM建模等技能，在此基礎(chǔ)上結(jié)合永慕堂的相關(guān)文獻和圖紙進行資料的梳理和分析，從而建立模型。在制圖過程中，引導(dǎo)學(xué)生注意照片、儀器草圖及成果圖紙保持一致性，并確保各組圖紙相關(guān)匹配。

3.2 BIM技術(shù)在古建筑測繪保護研究與實踐中的應(yīng)用分析

上述永慕堂古建筑測繪保護研究與實踐教學(xué)劃分了三個階段，而BIM技術(shù)的運用主要體現(xiàn)在第一階段和第三階段，在此過程中教師主要依托相關(guān)理論課程引導(dǎo)學(xué)生認識和掌握BIM技術(shù)，以便在最后階段實現(xiàn)對測繪數(shù)據(jù)的有效整合、整理及分析，從而實現(xiàn)對古建筑群所有數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計和共享。如下是對內(nèi)業(yè)階段運用BIM技術(shù)進行古建數(shù)字化模型建立及應(yīng)用的具體敘述：

3.2.1以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的渼陂永慕堂數(shù)字模型的建立

按照教學(xué)大綱的安排，需要先對該古建筑進行現(xiàn)場調(diào)研和分析，確立永慕堂的測繪主體。此次測繪借用了Revit平臺，而這一平臺主要依賴的是族庫數(shù)據(jù)信息，這和我國古建筑以材為單位的建造思維保持了一致性，其中系統(tǒng)族庫中可以使用的資源較少，這就需要進行特定構(gòu)建族的建立。同時此次測繪也完全遵循了模塊化處理的原則，在此基礎(chǔ)上對各版塊進行分割，形成分類化的建筑模型。即建立永慕堂三進三棟三天井主體結(jié)構(gòu)，以及建立屋頂與斗栱，并將Revit模型劃分為幾個模塊分別建模，完成測繪之后，最后再將其放置在同一個成果文件中，實現(xiàn)信息模型的建立。

3.2.2基于BIM技術(shù)的古建筑數(shù)字化模型的應(yīng)用

運用BIM技術(shù)的建筑模型創(chuàng)建與傳統(tǒng)測繪方式相對比，前者具有明顯的優(yōu)勢，即利用該技術(shù)的數(shù)字化測繪技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)了全信息模型的創(chuàng)建，同時也達到了信息化共享的目的。在此基礎(chǔ)上對渼陂永慕堂進行古建筑測繪保護，不僅大大縮減了時間成本，還能將相關(guān)的測繪數(shù)據(jù)進行有效整合和處理，強化各項數(shù)據(jù)的精確度和可讀性，建立系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)族庫，這對于文物古建筑后期的維護和研究都發(fā)揮著重要作用及實踐意義。

4基于BIM技術(shù)的渼陂永慕堂古建筑測繪保護研究與實踐教學(xué)成果分析

通過對渼陂永慕堂測繪保護研究，推動了實踐教學(xué)的進步，也取得了一定的成果。在此過程中，既拉近了學(xué)生和古建筑的距離，讓學(xué)生切身感受和觀察了古建筑的構(gòu)建之美，又幫助他們加深了對古建筑測繪基本知識與技能的理解和掌握，且學(xué)會了BIM軟件的應(yīng)用，此外在外業(yè)階段也積累了一定的實戰(zhàn)經(jīng)驗和能力。在此基礎(chǔ)上，為內(nèi)業(yè)階段奠定了良好基礎(chǔ)，學(xué)生在最后階段完成了圖紙測繪、模型創(chuàng)建和模型分類等工作，并達到了預(yù)期效果。此次實踐為井岡山大學(xué)建筑工程學(xué)院古建筑測繪BIM模型庫的創(chuàng)建創(chuàng)造了良好的條件，同時也為相關(guān)學(xué)者的研究提供了一定的參考與借鑒。

5總結(jié)

總的來說，隨著社會的發(fā)展與進步，在古建筑測繪保護研究中運用BIM技術(shù)已是趨勢，本次基于BIM技術(shù)的優(yōu)勢對渼陂永慕堂進行古建筑測繪保護研究是一次有意義的嘗試。BIM技術(shù)具有數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計及共享等優(yōu)勢，在此基礎(chǔ)上對渼陂永慕堂進行了古建筑測繪、模型復(fù)原及數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建等工作，通過對BIM技術(shù)的運用既強化了數(shù)據(jù)記錄及模型創(chuàng)建的速度，又實現(xiàn)了數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、智能互動。由此可見，基于BIM技術(shù)的古建筑測繪相較于傳統(tǒng)方式不僅能提高效率，還能有效完成對古建筑測繪數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和共享，有利于進一步擴張古建筑數(shù)據(jù)庫，為相關(guān)學(xué)者的研究提供了有利條件，這對于古建筑測繪保護研究和實踐具有重要意義。

基金項目：江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究省級課題“基于文化自覺的中國建筑史課程思政教學(xué)改革與實踐”（JXJG-22-9-3）。

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