BIM技術(shù)在紅色革命遺址保護(hù)中的應(yīng)用研究

摘要：隨著建筑行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的加速，BIM技術(shù)成為核心助力智能建造。文章以鹽城新四軍紀(jì)念館為例，介紹BIM技術(shù)在紅色革命遺址保護(hù)中的應(yīng)用。通過(guò)三維激光掃描儀信息采集、參數(shù)化創(chuàng)建等流程，實(shí)現(xiàn)建筑的數(shù)字化保護(hù)。BIM技術(shù)具有數(shù)據(jù)記錄、信息共享、檔案管理、成本控制和效率提升等優(yōu)勢(shì)，為紅色革命遺址保護(hù)提供新途徑。研究結(jié)果顯示，BIM技術(shù)在紅色革命遺址保護(hù)中潛力巨大、應(yīng)用前景廣闊，將發(fā)揮更加重要的作用，推動(dòng)歷史文化遺產(chǎn)的保護(hù)與傳承。

關(guān)鍵詞：BIM；保護(hù)；紅色革命遺址

紅色資源是中國(guó)共產(chǎn)黨領(lǐng)導(dǎo)人民艱辛而輝煌奮斗歷程的見(jiàn)證，是最寶貴的精神財(cái)富。其中，紅色革命遺址承載著豐厚的革命歷史、生動(dòng)的革命事跡、寶貴的革命精神和優(yōu)良的革命傳統(tǒng)，為黨的事業(yè)發(fā)展壯大提供源源不斷的精神動(dòng)力，是中華兒女取之不盡、用之不竭的寶貴財(cái)富，更是新時(shí)代奮進(jìn)新征程的動(dòng)力源泉。近年來(lái)，建筑數(shù)字化保護(hù)技術(shù)的興起為紅色革命遺址保護(hù)開(kāi)辟新途徑，本文基于此開(kāi)展相關(guān)研究，望有所裨益。

一、文物建筑數(shù)字化保護(hù)現(xiàn)狀

《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出加快數(shù)字社會(huì)建設(shè)步伐，適應(yīng)數(shù)字技術(shù)全面融入社會(huì)交往和日常生活新趨勢(shì)，促進(jìn)公共服務(wù)和社會(huì)運(yùn)行方式創(chuàng)新，構(gòu)筑全民暢享的數(shù)字生活。近年來(lái)，數(shù)字技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各類文物建筑的保護(hù)工作，力求達(dá)到高效、經(jīng)濟(jì)、合理的修復(fù)效果，對(duì)紅色革命遺址的保護(hù)工作來(lái)說(shuō)亦是如此。當(dāng)前，文物建筑數(shù)字化保護(hù)正朝著以BIM為核心，集成云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)的方向發(fā)展。

二、鹽城新四軍紀(jì)念館概況

鹽城新四軍紀(jì)念館位于江蘇鹽城市建軍東路，是為了紀(jì)念抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期新四軍在華中地區(qū)的英勇斗爭(zhēng)、全面反映新四軍歷史而建設(shè)的綜合性紀(jì)念館，經(jīng)中宣部同意、江蘇省委批復(fù)，于1986年10月正式建成開(kāi)放。鹽城新四軍紀(jì)念館由主館區(qū)、新四軍重建軍部紀(jì)念塔和新四軍重建軍部舊址（泰山廟）三個(gè)部分組成，占地120余畝，建筑面積13000多平方米，展覽面積9000多平方米。

鹽城新四軍紀(jì)念館的主體建筑采用對(duì)稱布局，中間主樓高大雄偉，配合兩側(cè)的輔助建筑，形成一個(gè)莊嚴(yán)肅穆的紀(jì)念空間。其建筑設(shè)計(jì)既保留中國(guó)傳統(tǒng)建筑元素，又融入現(xiàn)代建筑理念，包括大屋頂、對(duì)稱結(jié)構(gòu)等。建筑內(nèi)部設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)空間的開(kāi)闊性和流動(dòng)性，這種結(jié)合不僅體現(xiàn)歷史的莊重感和紀(jì)念性，同時(shí)也表達(dá)對(duì)英烈們的緬懷與敬仰，使參觀者在參觀過(guò)程中能夠感受到歷史的厚重和英烈們的偉大精神。

三、鹽城新四軍紀(jì)念館的BIM建構(gòu)

基于BIM技術(shù)，以新四軍紀(jì)念館工程為例進(jìn)行參數(shù)化族創(chuàng)建方法的研究和項(xiàng)目族庫(kù)的建立、設(shè)計(jì)階段圖紙可視化和模型審查，并結(jié)合Revit和CAD進(jìn)行場(chǎng)地建模，以及后期模型的整合與渲染，將鹽城新四軍紀(jì)念館梁板柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、房屋建筑設(shè)計(jì)以及景觀設(shè)計(jì)等工程將全生命周期的工程信息、過(guò)程和資源集成在一個(gè)模型中，便于被工程各參與方使用。

（一）BIM的信息采集

近年來(lái)，文物建筑保護(hù)工作正朝著以數(shù)字化安全監(jiān)測(cè)為代表的研究性、預(yù)防性保護(hù)方向發(fā)展，在諸多方面提出更高要求，包括古建筑信息的收集、處理、保管、傳輸，以及可視情況等。三維激光掃描儀能對(duì)各種形狀、材質(zhì)的物體進(jìn)行三維立體的資料收集，在不接觸物體的情況下獲取其三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，避免傳統(tǒng)測(cè)量方法中可能對(duì)物體造成損傷的問(wèn)題，同時(shí)也避免測(cè)量誤差的產(chǎn)生。三維激光掃描儀能實(shí)現(xiàn)非常高的測(cè)量精度，通常可以達(dá)到1毫米級(jí)別的精度，甚至更高。

三維激光掃描融入紅色革命遺址修復(fù)的技術(shù)呈現(xiàn)出顯著的發(fā)展趨勢(shì)，二者在建筑行業(yè)及其他領(lǐng)域的結(jié)合，更是為數(shù)字化轉(zhuǎn)型注入新的動(dòng)力。它是一種常用于數(shù)字化建模、測(cè)繪和設(shè)計(jì)等領(lǐng)域的工具，通過(guò)激光束掃描物體表面生成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的數(shù)字化重建。相較于傳統(tǒng)的測(cè)量方法，三維激光掃描儀可以在短時(shí)間內(nèi)獲取大量數(shù)據(jù)，提高工作效率。

每一座建筑都有自己的屬性信息，包括坐標(biāo)定位、尺寸信息、梁板結(jié)構(gòu)、材料性能、造價(jià)預(yù)算等，它們之間都是有關(guān)聯(lián)的。在傳統(tǒng)的信息采集方法中，當(dāng)數(shù)據(jù)處理出現(xiàn)失誤時(shí)，常常會(huì)因?yàn)橐粌蓚€(gè)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤導(dǎo)致大部分?jǐn)?shù)據(jù)需要重新計(jì)算，給工作人員造成很多麻煩。而在BIM技術(shù)的支持下，數(shù)據(jù)庫(kù)中的屬性信息與空間數(shù)據(jù)相輔相成，內(nèi)容翔實(shí)，涉獵定位、尺寸、結(jié)構(gòu)及材料等不同維度。數(shù)據(jù)庫(kù)記錄間緊密相扣，緊密性主要因與組件及尺寸的精確匹配而產(chǎn)生。

（二）參數(shù)化族創(chuàng)建方法和項(xiàng)目族庫(kù)的建立

首先，可以將Revit建模軟件從基本單元族的定義及分類進(jìn)行整合，探討建筑物構(gòu)件族的參數(shù)化設(shè)計(jì)要素，重點(diǎn)在于解析參數(shù)的分類、設(shè)計(jì)參數(shù)同族參數(shù)之間的聯(lián)結(jié)機(jī)制、族參數(shù)的數(shù)據(jù)操控方式，以及參數(shù)化設(shè)計(jì)實(shí)施的前提條件。依據(jù)這些要素，我們旨在提出一套科學(xué)的建筑構(gòu)件族參數(shù)化構(gòu)建流程，為后續(xù)構(gòu)建系統(tǒng)化的參數(shù)化族庫(kù)提供便利。數(shù)字化信息模型的基礎(chǔ)構(gòu)成要素即構(gòu)件族庫(kù)，所有族庫(kù)信息的整合構(gòu)成一個(gè)完善的信息管理平臺(tái)。運(yùn)用建筑參數(shù)化特性與BIM系統(tǒng)參數(shù)公式構(gòu)建系統(tǒng)，屬性添加技術(shù)用于構(gòu)件族材質(zhì)與尺寸信息錄入。在此基礎(chǔ)上采用參數(shù)化族構(gòu)建策略，實(shí)施構(gòu)件族參數(shù)化創(chuàng)建活動(dòng)（圖1），選取恰當(dāng)?shù)淖逍湍０澹⒃O(shè)定合理的幾何尺寸要求。

其次，項(xiàng)目族庫(kù)的建立是建模的前期準(zhǔn)備工作。以鹽城新四軍紀(jì)念館的部分瓦片屋頂為例，具體創(chuàng)建流程如下：首先選擇公制輪廓——豎挺，根據(jù)其瓦片的斷面結(jié)構(gòu)繪制瓦片的斷面輪廓，載入項(xiàng)目中，添加約束及參數(shù)標(biāo)簽，完成瓦片的參數(shù)化創(chuàng)建。隨即回到項(xiàng)目中點(diǎn)擊豎挺，修改編輯類型。設(shè)置完豎挺后，創(chuàng)建屋頂跡線，在編輯屬性的族類中選擇玻璃斜窗，更改布局，接著將“內(nèi)部類型”更換為之前做好的豎挺屋面（圖2）。

（三）模型主體的創(chuàng)建

完成項(xiàng)目族庫(kù)創(chuàng)建之后開(kāi)始主體建模，具體建模流程主要包括以下幾點(diǎn)：

1.建立建筑軸網(wǎng)和以一層特征點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)的基準(zhǔn)坐標(biāo)系。

2.按照工程進(jìn)度，將室外地坪、一層、二層以及屋頂層等分區(qū)分段建模。

3.建立帶真實(shí)地理坐標(biāo)的專業(yè)總裝模型，在立體模型可視化的同時(shí)，建筑物模型的單層平面圖也可導(dǎo)出，通過(guò)AUTOCAD將建筑物的平面圖紙呈現(xiàn)給施工技術(shù)人員，從而實(shí)現(xiàn)模型從3D到2D的轉(zhuǎn)換。

4.建模完成之后，通過(guò)渲染使整體模型獲得最佳的展示效果。

（四）保護(hù)措施

在文物建筑保護(hù)與修繕實(shí)踐中，運(yùn)用BIM技術(shù)對(duì)文物建筑殘損信息進(jìn)行數(shù)字化錄入與標(biāo)識(shí)，實(shí)施圖像管理技術(shù)支持。三維模型的可視化構(gòu)建，文物建筑信息逐漸從二維平面視圖轉(zhuǎn)向三維數(shù)字化空間表達(dá)，更詳盡地展現(xiàn)建筑損毀的微觀特征、狀態(tài)及程度，為學(xué)術(shù)研究與修繕工程提供翔實(shí)且便捷的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

確保模型精確至磚瓦參數(shù)與規(guī)格以及施工方對(duì)受損文物建筑實(shí)施精確模仿，模型文件已交付相關(guān)文物保護(hù)機(jī)構(gòu)，確保其得到妥善保管與官方認(rèn)可。若文物建筑外觀嚴(yán)重受損或結(jié)構(gòu)受損、水電老化，采用模型對(duì)建筑實(shí)體進(jìn)行對(duì)比分析，實(shí)施維修作業(yè)。采用此法，設(shè)計(jì)人員可直觀地辨識(shí)建筑構(gòu)造、工藝流程及材料選用等要素，深化對(duì)文物建筑理解的深度與精確度，力圖達(dá)成設(shè)計(jì)測(cè)繪初期階段作業(yè)的高效及精確性。

（五）BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)（見(jiàn)表）

1.數(shù)據(jù)記錄與展示

BIM技術(shù)通過(guò)建立三維模型，能詳細(xì)記錄文物建筑構(gòu)件的具體尺寸和屬性，提供更為準(zhǔn)確和全面的數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，BIM模型還可以生成三維視圖和動(dòng)畫(huà)，直觀展示建筑的立體結(jié)構(gòu)和修復(fù)過(guò)程，有助于工程師和施工人員更好地理解設(shè)計(jì)意圖和修復(fù)方案。

2.信息共享與協(xié)同工作

傳統(tǒng)技術(shù)在部門(mén)間交接或變更信息時(shí)，往往存在滯后和不便，導(dǎo)致信息傳遞效率低下。BIM技術(shù)可以將所有相關(guān)信息集成在一個(gè)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)共享和多方協(xié)同工作。這種方式不僅提高信息傳遞的效率，還有助于減少因信息傳遞不暢而導(dǎo)致的誤解和錯(cuò)誤。

3.殘存信息檔案管理

文物建筑的歷史修復(fù)情況通常由文字記載，容易造成丟失和損壞，且難以追溯和查詢。BIM技術(shù)可以建立文物建筑歷史修復(fù)信息檔案庫(kù)，將每次修復(fù)的記錄和變更都保存在模型中。

4.成本控制與預(yù)算管理

傳統(tǒng)技術(shù)使用造價(jià)軟件計(jì)算成本時(shí)，由于數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、人為失誤和信息滯后等問(wèn)題，容易導(dǎo)致成本預(yù)算的誤差。BIM技術(shù)可以在軟件建模后直接生成預(yù)算，并根據(jù)模型的變化實(shí)時(shí)更新。這種方式不僅提高預(yù)算的準(zhǔn)確性，還有助于在修復(fù)過(guò)程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正成本偏差，從而有效控制成本。

5.設(shè)計(jì)與修復(fù)效率

傳統(tǒng)技術(shù)往往依賴于經(jīng)驗(yàn)預(yù)估和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整，導(dǎo)致設(shè)計(jì)和修復(fù)過(guò)程效率低下。BIM技術(shù)通過(guò)三維建模和模擬分析，可以在設(shè)計(jì)階段就預(yù)測(cè)和解決潛在的問(wèn)題，從而優(yōu)化設(shè)計(jì)和修復(fù)方案。

四、結(jié)語(yǔ)

BIM技術(shù)在紅色革命遺址的保護(hù)與修繕中展現(xiàn)出巨大的潛力和廣闊的應(yīng)用前景，通過(guò)精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集、科學(xué)的修繕?lè)桨?、精?xì)化的管理和數(shù)字檔案的建立，BIM技術(shù)不僅為當(dāng)前的遺址保護(hù)工作提供有效支持，也為今后的研究和保護(hù)開(kāi)辟了新的方向。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷深化，BIM技術(shù)必將在紅色革命遺址的保護(hù)與修繕中發(fā)揮更為重要的作用，從而推進(jìn)歷史文化遺產(chǎn)的可持續(xù)保護(hù)傳承。

參考文獻(xiàn)：

[1]李雪.基于三維掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的古建筑數(shù)字化保護(hù)技術(shù)[J].美與時(shí)代（城市版），2018（01）：34-35.

[2]沈維莉，張克純.基于BIM技術(shù)的古建筑數(shù)字化保護(hù)研究[J].四川建材，2017，43（12）：63-64.

[3]王崇恩，白焱.基于BIM的古建筑信息模型研究——以山西晉祠魚(yú)沼飛梁為例[J].自然與文化遺產(chǎn)研究，2019，4（07）：100-103.

[4]李文強(qiáng)，王崇恩，李晉芳，等.基于BIM技術(shù)的建筑遺產(chǎn)數(shù)字化信息研究——以永祚寺無(wú)梁殿修繕為例[J].城市建筑，2023，20（24）：1-4+19.

[5]王鶴，吉航.基于BIM技術(shù)的文物建筑保護(hù)信息化研究[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2022，24（02）：125-130.

作者簡(jiǎn)介：

孔強(qiáng)宇（2003—），男，漢族，江蘇揚(yáng)州人。大學(xué)本科，研究方向：遺址保護(hù)。