基于BIM的古建筑構(gòu)件信息的標(biāo)準(zhǔn)化及量化提取研究

王 茹 張 祥 韓婷婷

(西安建筑科技大學(xué)土木工程學(xué)院，西安710055)

我國(guó)現(xiàn)存古建群數(shù)量巨大，其保護(hù)工作需大量人力物力財(cái)力，BIM技術(shù)的引入可提高古建保護(hù)工作的效率，使古建保護(hù)工作更加科學(xué)合理。古建筑信息模型的建立可用Revit Architecture建模的方式完成[1]，也可利用CAD二次開發(fā)技術(shù)，合理添加修改信息，完成信息模型的建立[2]。本文選用基于ObjectARX的CAD二次開發(fā)技術(shù)完成信息模型的建立，可較為自由的實(shí)現(xiàn)信息的添加修改[3-4]。將古建構(gòu)件信息標(biāo)準(zhǔn)化，可實(shí)現(xiàn)古建構(gòu)件信息庫(kù)的規(guī)范化管理，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化的信息模型構(gòu)建完成之后，可將模型中的關(guān)鍵信息量化提取，以方便功能函數(shù)的建立，進(jìn)一步發(fā)揮模型中的信息價(jià)值，使模型不僅作為一個(gè)信息平臺(tái)，還可作為一個(gè)功能平臺(tái)。

1 基于BIM的古建信息模型的建立

基于BIM的信息模型，作為信息平臺(tái)，是BIM應(yīng)用成功與否的基礎(chǔ)。模型中存入的信息以設(shè)計(jì)功能有用性為原則，信息的存入以規(guī)范化的方式，信息的使用分為直接查看和量化調(diào)用兩種方式。

1.1 信息模型的建立

該信息模型可選用相應(yīng)BIM軟件建立，本文選用基于AutoCAD平臺(tái)，通過ObjectARX技術(shù)二次開發(fā)定制靈活添加信息的方法建立，如圖1所示。

圖1 古建筑信息模型設(shè)計(jì)平臺(tái)的系統(tǒng)框架

古建構(gòu)件模型——信息載體:在模型建立的基礎(chǔ)上，cad環(huán)境中，對(duì)模型進(jìn)行添加、讀取以及修改相應(yīng)信息。該算法的核心是利用擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)古建筑構(gòu)件信息選項(xiàng)卡和每個(gè)選項(xiàng)卡中的字段信息，利用擴(kuò)展字典來存儲(chǔ)古建筑構(gòu)件的所有信息，這種存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)方便信息的寫入、讀取以及修改，并且可以實(shí)現(xiàn)信息的擴(kuò)展功能，同時(shí)，模型與信息同在，可以方便我們對(duì)模型進(jìn)行信息的讀取，以及仿真分析及預(yù)定功能模塊所需信息的直接調(diào)用。

信息被保存在實(shí)體內(nèi)，與實(shí)體同生命周期，我們對(duì)實(shí)體的處理過程中，可以隨時(shí)調(diào)用其上儲(chǔ)存的信息值，方便快捷。

1.2 構(gòu)件信息的標(biāo)準(zhǔn)化

古建筑保護(hù)工作之所以困難，很大程度上在于古建信息的流失。古代建筑師們都是以經(jīng)驗(yàn)相傳，成文法典極少，造成了今天的科研工作者研究古建筑的工作極為困難，所以，信息留存是古建保護(hù)工作一項(xiàng)重要內(nèi)容。據(jù)文物部門的統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)被列入保護(hù)的古建群有近30萬處，每一座古建中又包含成百上千種類的零構(gòu)件，每一種構(gòu)件都有其獨(dú)特的信息特征，古建保護(hù)及研究工作所需的信息量之大由此可見。

這些量大散亂信息的留存，不同信息儲(chǔ)存方式之間交流困難，加上各種信息的交匯重復(fù)，錯(cuò)誤及說法不一的情況，在信息時(shí)代的今天，迫切需要我們?nèi)ミM(jìn)行優(yōu)化梳理，以更精確快捷的方式使古建信息規(guī)范化，合理化，便于檢索，便于調(diào)用研究。建立規(guī)范化的構(gòu)件信息庫(kù)，不僅可以解決這些問題，方便古建保護(hù)及研究工作，其意義媲美“工程做法則例”。

BIM應(yīng)用成功與否需要有一個(gè)合適的標(biāo)準(zhǔn)，一套成熟的信息平臺(tái)，一個(gè)完整的族庫(kù)。在合適標(biāo)準(zhǔn)下建立的信息平臺(tái)，便于管理，便于調(diào)用查看信息，方便應(yīng)用。對(duì)于古建筑的BIM化保護(hù)來說，對(duì)古建筑構(gòu)件信息平臺(tái)的構(gòu)建即為將古建構(gòu)件信息合適的標(biāo)準(zhǔn)化。

由于我國(guó)古建筑的復(fù)雜性，古建筑信息的標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)化精簡(jiǎn)且又力盡詳實(shí)，可以使得人們更高效實(shí)用地保存我國(guó)古建信息，以便信息的再次利用。信息標(biāo)準(zhǔn)化，整體上可依據(jù)調(diào)用該類信息的特點(diǎn)或預(yù)設(shè)功能函數(shù)的需要，以有用性為原則，根據(jù)信息的主次及邏輯性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的制定，信息依照制定的標(biāo)準(zhǔn)添加入模型保存。個(gè)體上以構(gòu)件作為基本單元來進(jìn)行信息的標(biāo)準(zhǔn)化處理，古建構(gòu)件信息的整理是使其規(guī)范化的基礎(chǔ)，從典型明清古建筑及其構(gòu)件再造的角度去研究記錄其再造過程所需的信息。以坐斗構(gòu)件為例，其標(biāo)準(zhǔn)化信息如圖2所示。

圖2 以坐斗為例的標(biāo)準(zhǔn)化信息

1.3 構(gòu)件信息的量化提取

在信息模型的基礎(chǔ)之上，需要的時(shí)候?qū)ζ湫畔⑦M(jìn)行提取及量化以滿足特定功能函數(shù)的需要，是古建構(gòu)件信息規(guī)范化的目的之一。

古建構(gòu)件信息中蘊(yùn)藏著我國(guó)古建的構(gòu)造規(guī)律，受力機(jī)理，構(gòu)件制作與其施工及保護(hù)方法的合理性等這些與古建保護(hù)及研究工作密切相關(guān)的問題。要解答這些問題，就要對(duì)規(guī)范的古建構(gòu)件信息進(jìn)行關(guān)鍵信息的提取，部分關(guān)鍵信息進(jìn)行量化處理，以便得出直觀的數(shù)值表達(dá)。這是在規(guī)范化信息的基礎(chǔ)上對(duì)古建信息的進(jìn)一步應(yīng)用，同時(shí)把信息功能化，模塊化也是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的思想更有效地解決古建研究保護(hù)工作中的實(shí)際問題的方法。

雖然，現(xiàn)今各種CAE技術(shù)的日漸成熟，使我們可以完成大多數(shù)古建單個(gè)問題進(jìn)行一定精度的分析求解，但是各種軟件技術(shù)之間相對(duì)獨(dú)立，相互間信息交流困難，在規(guī)范化的信息提取量化之后，對(duì)這些已有技術(shù)及預(yù)定實(shí)現(xiàn)的功能模塊進(jìn)行整合，以形成一套古建研究保護(hù)管理的綜合解決方案，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

古建信息數(shù)據(jù)及信息值儲(chǔ)存于模型數(shù)據(jù)庫(kù)的字典中，位置確定，根據(jù)功能函數(shù)的需要，對(duì)其進(jìn)行調(diào)用提取，作為關(guān)鍵信息，但有些信息需要進(jìn)行量化處理，以便功能函數(shù)調(diào)用處理，從而以具體的度量返回我們對(duì)該項(xiàng)功能的直觀評(píng)估。

圖3 信息提取量化調(diào)用流程

信息的量化提取可分兩步進(jìn)行;一，關(guān)鍵信息的提取，對(duì)于存入構(gòu)件中的信息，不同用戶所需不同，相同用戶使用不同功能所需信息也不相同，所以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能需先對(duì)所存入信息進(jìn)行關(guān)鍵信息的提取，以滿足特定需求。二，關(guān)鍵信息中非量化信息的量化，對(duì)于經(jīng)濟(jì)型評(píng)價(jià)，我們總想以直觀的量作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)一些非量化的文字信息，其重要程度足以影響評(píng)價(jià)的結(jié)果，必須予以考慮。

2 標(biāo)準(zhǔn)化信息庫(kù)建立及綜合管理應(yīng)用擴(kuò)展

古建研究保護(hù)是一個(gè)系統(tǒng)工程，信息貫穿于始終，流通過程中的信息損失應(yīng)降到最少，規(guī)范化的信息平臺(tái)無疑具有極大的優(yōu)勢(shì)。信息的流通建立在目的性的需求之上，以目的性的功能需求來擴(kuò)展建立古建信息的應(yīng)用系統(tǒng)，更有針對(duì)性，可以更加有效地解決保護(hù)研究工作中遇到的實(shí)際問題。同時(shí)，系統(tǒng)具有可擴(kuò)展性，系統(tǒng)的可擴(kuò)展性使得我們可以在后續(xù)工作中不斷完善其功能模塊，同時(shí)提供一個(gè)大家共同開發(fā)的平臺(tái)，從而建立一個(gè)不斷完善的古建信息及其應(yīng)用系統(tǒng)。如圖4所示，通過基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)化信息，利用功能函數(shù)，可以擴(kuò)展功能信息，這些基礎(chǔ)信息與功能性信息共同構(gòu)成了古建筑構(gòu)件的信息主體，從而建立功能信息平臺(tái)。

所有信息來源于古建筑構(gòu)件，應(yīng)用于古建保護(hù)研究，且在同一平臺(tái)下的進(jìn)行各種操作，使得信息的可復(fù)用性、通用性較強(qiáng)。同時(shí)這個(gè)平臺(tái)可以匯聚古建研究工作的各種成果，并不斷更新，從另一個(gè)意義上講，這是古建科研保護(hù)工作者成果的一個(gè)交流平臺(tái)，這也在一定程度上解決了現(xiàn)在古建研究保護(hù)工作者相互間聯(lián)系能力弱，交流困難的問題?；贐IM的古建筑構(gòu)件信息化管理系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建，以期作為古建構(gòu)件信息的一種規(guī)范性質(zhì)的信息庫(kù)，為我們古建研究保護(hù)工作提供方便快捷的所需信息的技術(shù)支持。

圖4 不斷擴(kuò)展的信息平臺(tái)

3 總結(jié)

本文提出了利用標(biāo)準(zhǔn)化的古建構(gòu)件信息，基于BIM的信息重用技術(shù)，提取信息模型中的關(guān)鍵信息，通過相關(guān)功能函數(shù)建立并不斷完善古建構(gòu)件信息平臺(tái)的方法。古建信息的整理建立在大量工作基礎(chǔ)之上，信息的不斷擴(kuò)展是一個(gè)持續(xù)的過程，需要大量專業(yè)人員共同的努力，并且信息的標(biāo)準(zhǔn)還有待優(yōu)化，使其在不斷改進(jìn)的過程中趨于合理。

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