BIM技術(shù)在鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用

摘 要：本文闡述了鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)的特點與當(dāng)前的保護(hù)現(xiàn)狀，并分析了建筑信息模型（BIM）技術(shù)的優(yōu)勢，包括信息集成、可視化等關(guān)鍵特性。在此基礎(chǔ)上，本文重點介紹了BIM技術(shù)在鄉(xiāng)土建筑信息記錄、修復(fù)方案制定、保護(hù)規(guī)劃以及展示與教育等方面的具體應(yīng)用案例和方法，為鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)探索出更科學(xué)、高效的途徑，為傳承和弘揚鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)做出更大的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：BIM技術(shù)；鄉(xiāng)土建筑；文化遺產(chǎn)保護(hù)

1 前言

鄉(xiāng)土建筑遺產(chǎn)的價值在于其承載著地域文化、歷史記憶和民族情感。伴隨城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，鄉(xiāng)村“空心化”導(dǎo)致包括鄉(xiāng)村建筑和鄉(xiāng)村民俗在內(nèi)的鄉(xiāng)村文化的傳承受到了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，造成了鄉(xiāng)村記憶的喪失和民族民俗文化的認(rèn)同危機(jī)。BIM技術(shù)的出現(xiàn)，為鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)帶來了新機(jī)遇。

2鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)概述

2.1鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)的概念及內(nèi)涵

關(guān)于鄉(xiāng)土建筑，清華大學(xué)古建筑研究所所長樓慶西先生認(rèn)為鄉(xiāng)土建筑必然帶有地域特征。從狹義的角度出發(fā)，鄉(xiāng)土建筑常常位于農(nóng)村地區(qū)，主要包括傳統(tǒng)村落或者鄉(xiāng)村某一古建筑?！妒澜顼L(fēng)土建筑百科全書》指出，鄉(xiāng)土建筑的特征包括本土的、匿名的、自發(fā)的、民間的、傳統(tǒng)的、鄉(xiāng)村的等等。

鄉(xiāng)土建筑是由本地傳統(tǒng)工匠結(jié)合自身需要，因地制宜建造的展示本地地域文化的建筑。隨著遺產(chǎn)保護(hù)思想的成熟，鄉(xiāng)村文化建筑被納入人類遺產(chǎn)保護(hù)范疇。例如，《雅典憲章》中明確提出“有歷史價值的古建筑均應(yīng)妥為保存，不可加以破壞”；聯(lián)合國教科文組織在《關(guān)于保護(hù)景觀和遺址的風(fēng)貌與特性的建議》中，強(qiáng)調(diào)保存“具有文化或藝術(shù)價值，或構(gòu)成典型自然環(huán)境的自然、鄉(xiāng)村及城市景觀和遺址的任何部分”。

鄉(xiāng)土建筑包括民居、祠堂、廟宇、橋梁等多種類型，具有鮮明的地域特色、民族特色和時代特征，同時附著居住者的日常生活、勞動生產(chǎn)、衣食起居、宗教信仰、節(jié)慶禮儀、人際關(guān)系、娛樂表演、婚喪嫁娶等民俗文化。

2.2鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)的特征

2.2.1破壞了傳統(tǒng)風(fēng)貌，流失了傳統(tǒng)文化

如今，城鎮(zhèn)化正快速推進(jìn)，為了追求向往的城鎮(zhèn)現(xiàn)代生活方式，農(nóng)村居民對自身居住的傳統(tǒng)房屋進(jìn)行了參照建造，導(dǎo)致原有鄉(xiāng)土建筑的村落布局、建筑風(fēng)格等遭到不同程度的破壞或改變。伴隨著信息化的沖擊，村莊的文化價值、村民的家園認(rèn)同和鄉(xiāng)土歸屬感逐漸弱化，在一定程度上甚至產(chǎn)生了排斥感。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，年輕一代學(xué)習(xí)和繼承的意愿不強(qiáng)，導(dǎo)致文化遺產(chǎn)流失愈發(fā)嚴(yán)重。

2.2.2村民保護(hù)意識缺乏，法律法規(guī)體系缺乏

保護(hù)傳統(tǒng)建筑的關(guān)鍵在于村民，其作為鄉(xiāng)村生產(chǎn)生活的主體，缺乏保護(hù)和活化傳統(tǒng)建筑的認(rèn)知，忽視了對文化遺產(chǎn)和傳統(tǒng)建筑的保護(hù)。同時，對于傳統(tǒng)村落保護(hù)與活化，雖然我國出臺了一系列關(guān)于非物質(zhì)文化遺產(chǎn)和文物保護(hù)的法律法規(guī)，但未形成完備規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，難以有效實施。

2.2.3保護(hù)與活化在鄉(xiāng)村發(fā)展中存在矛盾

在鄉(xiāng)土建筑的保護(hù)和活化過程中，文化傳承和現(xiàn)代化發(fā)展的關(guān)系如何平衡是一個重要的問題。鄉(xiāng)土建筑保護(hù)需要保留其原始風(fēng)貌、建筑風(fēng)格、傳統(tǒng)工藝、景觀布局、文化搭配等，而現(xiàn)代發(fā)展則需引入現(xiàn)代元素，運用現(xiàn)代化的建筑手段和建筑材料進(jìn)行建設(shè)和改造，使其適應(yīng)現(xiàn)代的生活方式，這必將對鄉(xiāng)村建筑的文化價值和生態(tài)環(huán)境造成破壞，不利于對傳統(tǒng)整體風(fēng)貌的保護(hù)。

2.2.4建筑工藝與地域環(huán)境融合性

鄉(xiāng)土建筑的材料與工藝的本土性在于就地取材，即使用當(dāng)?shù)氐哪静?、石材、土坯等材料，并采用傳統(tǒng)的手工藝進(jìn)行建造。這些材料和工藝是地方文化的重要體現(xiàn)。鄉(xiāng)土建筑往往與周邊的自然環(huán)境和人文環(huán)境相互依存。它們或依山傍水，或融入村落布局，形成和諧統(tǒng)一的整體。不同地區(qū)的鄉(xiāng)土建筑因地理、氣候、文化等方面的差異而各具特色。例如，江南水鄉(xiāng)的建筑多為白墻黑瓦，其臨水而建，體現(xiàn)了水鄉(xiāng)的柔美；而北方的窯洞則利用了黃土高原的土層，具有冬暖夏涼的特點。

3 BIM技術(shù)概述

隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化技術(shù)的介入已助力打破非遺保護(hù)傳承的壁壘，實現(xiàn)了對非遺信息的全面且高效的采集，確保信息的真實性與準(zhǔn)確性。建立數(shù)字化非遺檔案，實現(xiàn)科學(xué)化、系統(tǒng)化的管理存檔；結(jié)合數(shù)字化平臺，可以實現(xiàn)非遺信息的廣泛傳播共享，創(chuàng)新展陳方式。隨著BIM技術(shù)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用和探索，將其引入傳統(tǒng)民居的保護(hù)是大勢所趨。

3.1 BIM技術(shù)的概念

BIM是一種基于數(shù)字化三維模型的綜合管理系統(tǒng)，它將建筑的各種信息整合到一個三維信息數(shù)據(jù)庫中，強(qiáng)調(diào)建筑的全生命周期管理。針對鄉(xiāng)土建筑，通過運用BIM技術(shù)建立文化遺產(chǎn)空間環(huán)境信息模型，有助于改進(jìn)傳統(tǒng)設(shè)計思維和方式，對環(huán)境進(jìn)行模擬分析，得出精細(xì)化的保護(hù)方案，增強(qiáng)了保護(hù)工作實施的準(zhǔn)確性、完整性和系統(tǒng)性。

3.2 BIM技術(shù)的優(yōu)勢

3.2.1可視化

BIM技術(shù)，以工程建設(shè)中各個階段的各類數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)建立模型，并以數(shù)字化形式表現(xiàn)其工程實體及建筑模型的信息，為工程項目中的設(shè)計、施工、運維管理等提供技術(shù)支持。BIM能夠使全過程可視化，便于參與各方觀察模型信息，直觀看到建筑的外觀、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系，大幅提高溝通效率。

3.2.2信息集成化

BIM模型能夠集成建筑從規(guī)劃到拆除的整個生命周期內(nèi)的所有信息，包括設(shè)計圖紙、材料清單、施工進(jìn)度、維修記錄等。對于鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)而言，就可以將其歷史沿革、建筑特色、損壞情況等信息整合在一起。

3.2.3協(xié)同性

在鄉(xiāng)土建筑保護(hù)過程中，涉及建筑、考古、歷史、材料等多個領(lǐng)域的專家。引入BIM技術(shù)后，可以通過軟件有機(jī)結(jié)合，使用建筑信息模型實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，使各專家能夠及時發(fā)現(xiàn)彼此的問題，進(jìn)行有效溝通，協(xié)同制定保護(hù)方案。

3.2.4模擬性

BIM可以在模型中對項目的建造過程進(jìn)行虛擬演示。在設(shè)計階段，可以利用模型進(jìn)行光照分析、能耗模擬、結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、采光通風(fēng)性能測試等；在招投標(biāo)和施工階段，可以進(jìn)行施工進(jìn)度模擬。在鄉(xiāng)土建筑修復(fù)和保護(hù)規(guī)劃中，BIM還可以通過模擬分析選擇最優(yōu)方案。

4 BIM技術(shù)在鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的應(yīng)用

通過對BIM技術(shù)概念、特點的梳理，不難發(fā)現(xiàn)，BIM技術(shù)的特性與鄉(xiāng)土古建筑保護(hù)中的需求具有諸多一致性。將BIM技術(shù)引入鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的優(yōu)勢明顯。

4.1信息管理與記錄

4.1.1精確測繪與三維建模

利用三維激光掃描、無人機(jī)攝影測量等與BIM技術(shù)相結(jié)合，可以快速、準(zhǔn)確地獲取鄉(xiāng)土建筑的幾何信息。將掃描得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入BIM軟件中，構(gòu)建出精確的三維模型。

4.1.2信息整合與數(shù)據(jù)庫建立

在三維模型的基礎(chǔ)上，將鄉(xiāng)土建筑的歷史資料、建筑材料信息、保護(hù)狀況等非幾何信息添加到BIM模型中。建立一個完整的鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)的保護(hù)工作提供支持。

4.2修復(fù)方案制定

4.2.1損壞評估與分析

通過BIM模型可以對鄉(xiāng)土建筑的損壞情況進(jìn)行詳細(xì)分析。例如，利用模型中的結(jié)構(gòu)信息，分析確定結(jié)構(gòu)損壞的位置和程度。結(jié)合歷史資料和現(xiàn)場勘察情況，對建筑的材料老化、裝飾損壞等問題進(jìn)行全面評估。

4.2.2修復(fù)方案模擬與優(yōu)化

根據(jù)損壞評估結(jié)果，利用BIM技術(shù)的模擬功能制定修復(fù)方案，可以比較多種方案的優(yōu)劣。例如，在修復(fù)古建筑的屋頂時，可以模擬不同瓦片材質(zhì)和鋪設(shè)方式的效果，以選擇最符合原建筑風(fēng)格和結(jié)構(gòu)要求的方案。

4.3保護(hù)規(guī)劃

4.3.1周邊環(huán)境分析與規(guī)劃

BIM模型可以通過對鄉(xiāng)土建筑周邊的地形、地貌、水系、交通等環(huán)境信息進(jìn)行分析，制定合理的保護(hù)規(guī)定。例如，在保護(hù)古村落時，根據(jù)BIM模型分析村落與周邊農(nóng)田、河流的關(guān)系，規(guī)劃出既有利于保護(hù)又方便村民生活的發(fā)展路徑。

4.3.2可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃

考慮到鄉(xiāng)土建筑的長期保護(hù)和利用，BIM技術(shù)可以協(xié)助制定可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃。例如模擬不同功能利用方案下建筑的能耗、環(huán)境影響等，為鄉(xiāng)土建筑的活化利用提供依據(jù)。

4.4展示與教育

4.4.1虛擬展示與體驗

利用BIM模型制作虛擬展示系統(tǒng)，讓觀眾可以通過虛擬現(xiàn)實（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實（AR）等技術(shù)，身臨其境地體驗鄉(xiāng)土建筑的魅力。這種展示方式可以突破時間和空間的限制，使更多的人了解鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)。

4.4.2教育資源開發(fā)

基于BIM模型開發(fā)教育課件，用于學(xué)校、社區(qū)的鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)教育。通過三維模型和動畫演示，向?qū)W生和居民講解鄉(xiāng)土建筑的歷史、建筑特色和保護(hù)意義，增強(qiáng)公眾的保護(hù)意識。

5 BIM技術(shù)應(yīng)用案例分析

5.1項目背景

肖溪古鎮(zhèn)，位于四川省廣安市廣安區(qū)的東北部，距離市區(qū)大約74千米，離鄧小平故居大約60千米。古鎮(zhèn)的起源可以追溯到明末清初，各個建筑產(chǎn)生的時代不同，因此形成了紛繁錯雜、別具一格的建筑特色，總建筑面積達(dá)10萬平方米。由于年代久遠(yuǎn)，古鎮(zhèn)保護(hù)面臨著一些問題，如墻體開裂、木結(jié)構(gòu)腐朽等。如果不及時采取措施，可能會對古鎮(zhèn)的歷史文化遺產(chǎn)造成嚴(yán)重的損害。因此，制定合理的保護(hù)規(guī)劃對于肖溪古鎮(zhèn)來說至關(guān)重要。

5.2 BIM技術(shù)應(yīng)用過程

首先，采用遙感技術(shù)和GIS技術(shù)來快速、準(zhǔn)確地獲取古建筑的空間位置、形狀、尺寸、高度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時，運用三維激光掃描和點云數(shù)據(jù)獲取技術(shù)，構(gòu)建古建筑的三維模型。

其次，將掃描得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入BIM軟件中，構(gòu)建精確的三維模型。通過該模型，分析肖溪古鎮(zhèn)的空間格局和建筑之間的關(guān)系，以及旅游開發(fā)可能對環(huán)境和建筑的影響?；谶@些分析，制定分級保護(hù)策略，劃定核心保護(hù)區(qū)、建設(shè)控制地帶和環(huán)境協(xié)調(diào)區(qū)，并規(guī)劃旅游路線和配套設(shè)施，實現(xiàn)旅游開發(fā)與古村落保護(hù)的協(xié)調(diào)。

修復(fù)過程中，利用BIM模型的模擬功能對墻體和木結(jié)構(gòu)的損壞情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，墻體開裂主要是由地基不均勻沉降引起，而木結(jié)構(gòu)腐朽則與防潮措施不當(dāng)有關(guān)?；诜治鼋Y(jié)果，模擬多種修復(fù)方案，最終選擇對地基進(jìn)行加固、更換部分腐朽木構(gòu)件并加強(qiáng)防潮處理的方案。在修復(fù)過程中，通過BIM模型進(jìn)行施工進(jìn)度和質(zhì)量控制。修復(fù)完成后，利用BIM模型制作虛擬展示系統(tǒng)，向游客展示古民居的修復(fù)過程和建筑特色。

5.3效果評估

通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，肖溪古鎮(zhèn)的古建筑得到了科學(xué)有效地修復(fù)，修復(fù)后的建筑能夠保持原有的風(fēng)格和特色。這一成果不僅保護(hù)了文化遺產(chǎn)，還通過虛擬展示系統(tǒng)的應(yīng)用，提高了古鎮(zhèn)的知名度和吸引力，實現(xiàn)了文化遺產(chǎn)保護(hù)和旅游業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展，為其他地區(qū)文化遺產(chǎn)保護(hù)提供了借鑒。

6結(jié)論

BIM技術(shù)在鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中具有廣泛的應(yīng)用前景，它可以有效解決鄉(xiāng)土建筑信息記錄不準(zhǔn)確、修復(fù)方案不科學(xué)、保護(hù)規(guī)劃不合理以及展示教育效果不佳等問題。通過精確的三維建模、信息整合、模擬分析和虛擬展示等功能，為鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)提供了全方位的支持。然而，在實際應(yīng)用過程中，也需要注意技術(shù)成本、人員培訓(xùn)等問題。隨著BIM技術(shù)的不斷發(fā)展，其在鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)中的作用將更加顯著，為傳承和弘揚鄉(xiāng)土建筑文化遺產(chǎn)做出更大的貢獻(xiàn)。

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