BIM 信息技術在古建筑修復和開發中的應用 —以亳州曹操運兵道為例

楊閃閃

（亳州職業技術學院， 安徽 亳州 236800）

隨著我國城鎮化發展進程的加快，城市地區的規模和面積正在逐步擴大，與此同時相應地區的古建筑群也受到了一定的影響，做好古建筑的修復和開發工作刻不容緩，保護傳統文化遺產同時也需要社會各界的共同努力。隨著信息技術的飛速發展，BIM 技術在建筑行業中的應用也愈加廣泛，對古建筑的修復和開發工作有很大幫助。

1 中國古建筑修復與開發現狀分析

古建筑不僅僅是一種客觀存在的建筑物，更是歷史發展和進步的見證者，其中蘊含著古代人民的思想和文化，是所有人類的寶貴遺產，具有很高的研究價值，有助于幫助人們了解當時的社會形態和生活方式。

中華民族自誕生以來，經歷了許多朝代的更替變化，每個時期都留下了具有代表性的建筑群，反映著當時社會的生活方式和發展水平，現有的保存情況比較完好的古建筑群體主要包括：北京八達嶺長城、山西平遙古城、河南洛陽白馬寺，蘇州古典園林等。但我國大部分古建筑都遭到了不同程度的損壞，其原因主要可歸納為以下三個方面：一是自然因素的影響，一些建成時間較為久遠的古建筑在長期的風吹日曬雨淋之下會受到不同程度的破壞；二是人為因素的影響，部分建筑群體在戰爭年間會遭到槍炮等的損壞，同時在現代旅游業飛速發展的背景之下，景區游客數量激增，部分旅游人員缺乏對古建筑的保護意識，在觀賞時對建筑造成了損壞；三是由于城市規模擴大和現代化發展進程的需要，一些古建筑不符合發展建設要求不得已而被拆除。為有效改善這一現象，做好對古建筑的修復和保護工作，一方面要加強宣傳教育，提高普通民眾對古建筑的保護意識，旅游景區也要加強對建筑物的監管保護力度，另一方面有關部門要加緊制定相關的法律法規政策，積極開發修繕保護的新技術，加大資金投入力度，培養專業人才。

2 BIM 信息技術簡介

BIM 信息技術全稱為“Building Information Modeling”,中文名稱為建筑信息模型，該技術集成了相關建筑的數字信息，并以儲存的信息作為基礎開展相應的設計和規劃管理。在運用BIM 信息技術對建筑進行處理分析時可根據所獲得的基本參數信息進行系統建模，獲得建筑物的三維模型。

3 BIM 信息技術應用于古建筑修復和開發的優勢

3.1BIM 信息技術具有較高的靈活性

在古建筑修復過程中，技術人員通過建立信息模型可以更加直觀的了解所研究建筑的幾何分布情況、整體組成結構、建造時所使用的材料數據和制造工藝，通過計算機進行模擬可以幫助工作人員節省畫圖時間，提高工作效率，所得到的相關信息也更加全面具體。BIM 信息模型建立之后工作人員可以隨時進行審查和監督，如果發現存在危險因素可以及時進行修復，減少安全隱患。

3.2BIM 信息技術有助于加快古建筑管理信息化進程

在古建筑修復和開發中應用BIM 信息技術可以對現有的研究信息進行集中整合，并以數字化的形式存儲在計算機中，有助于推動國內古建筑管理事業信息化和數字化的進程。通過使用該技術可以將傳統的二維平面圖紙轉化為三維的立體模型，研究人員在分析時可以得到更多信息。同時工作人員還可將所建立的模型通過互聯網共享資源，增加數據的開放程度，以助力于整體古建筑保護和建設行業的全面發展。

3.3BIM 信息技術有助于提高修復質量

古建筑修復和開發工程的質量不僅取決于建筑物本身的結構和保存情況，還與周圍的環境狀況有關。BIM 信息技術的一個顯著優勢是在分析過程中還可結合周圍環境進行分析。在對古建筑進行加固和修復時，應結合當地的地理環境特點選擇合適的原材料。應用BIM 信息技術建立模擬模型時，可根據當地的氣候環境的地址因素進行定量分析，建立更為精準的模型，從而提高修復質量。

4 BIM 信息技術在古建筑修復和開發中的應用

4.1 地下曹操運兵道簡介

地下曹操運兵道現存于安徽省毫州市城區街道下方，又稱曹操藏兵道，是東漢末年曹操為了在作戰時運送士兵而建立的大型地下軍事通道，但由于該建筑在古時屬于重要軍事機密，所以知情人員數目較少，在史冊中也沒有過多的記載。毫州城中的運兵道中心位于大隅首，并向各個方向延伸通向城外。在建成之后一直得到使用，并在唐宋年間經過了多次修復，受損較為嚴重的是南宋和清朝道光年間的兩次水災，水災之后一九三八年之后被重新發現。

通過近幾年來對毫州運兵道進行觀測和考察，我們發現曹操運兵道在結構上大致可分為譙望樓和古地道兩個組成部分。譙望樓是曹操運兵道的入口，古地道形式多樣，具有單行道、雙平行道、上下雙層道和立體交叉道四種結構形式，地道全部采用青磚建成。在古地道中有先前士兵作戰的痕跡，其中設置有陷阱、障礙墻、絆腿板等多種軍用作戰設施，建筑結構錯綜復雜，是現階段保存最為完好的地下軍事建筑群，具有重要的研究價值。

4.2 構建古建筑“族”模型

地下曹操運兵道規模宏大，格局錯綜復雜，并且經過了多個朝代的改造和修復，還遭受了自然災害的侵襲，因此在對毫州的運兵道進行分析時具有很大的難度。

地下曹操運兵道族模型構建主要經歷以下幾個步驟，一是通過實地測量和勘測獲取準確的數據，并將這些數據進行歸納整理，得到關于該建筑的綜合數據。在對數據進行采集時一定要做到精細準確，工作人員要對所能勘測的全部地區進行全面細致的考察和記錄，了解該建筑的整體各部、內部建筑物的細節、所使用材料的性質等。二是對所要研究的古建筑進行分類并通過BIM 信息技術尋找所建立的“族”模擬模型與地下曹操運兵道建筑結構之間的具體聯系，為下一步建立全面的系統分析模擬模型做好準備。。在建立該建筑群的“族”模型時，需要提供各個建筑物的幾何尺寸信息，以初步構建基本三維模型，之后向三維模型中添加建筑物的其他基本信息，如建筑材料的種類、周圍地質環境特點和氣候特點等，并保存好我們新建立的“族”模型，以應用到整體工程分析中。三是對我們所建立的模型進行系統的分析整合，以得到地下曹操運兵道建筑的整體模型，上述所有操作均在BIM 軟件中進行。在完成系統建模之后，還要對所建立的模型進行測試分析，調整并修改其中不合理的參數，以盡量減少在修復過程中可能存在的安全隱患，提高修復的質量和精度。

5 結語

BIM 信息技術可以建立建筑物的三維模型，與其他三維制圖軟件相比所建立的模型更加貼近實際情況，可視化能力強，使用靈活性高，有利于提高古建筑修復的質量，在建筑修復及開發工程中得到了廣泛的應用。同時利用BIM 軟件所建立的數字模型在存儲和資源共享上都具有一定的優勢，有助于推動我國古建筑管理修復行業信息化的發展進程。