信息化測繪背景下基于BIM 技術的建筑遺產信息采集與表達

韋新余，崔久勝，陳廣友

（江蘇新亞勘測設計有限公司,江蘇 蘇州 215000）

0 前言

隨著我國經濟社會的不斷發展，文化建設越來越受到重視，旅游產業也得到了快速發展，建筑遺產保護與文化、旅游事業的發展有著緊密的聯系。在建筑遺產的保護與開發方面，首先需要做好建筑遺產信息采集與表達工作，這些工作具有基礎性意義。在建筑遺產信息采集與表達方面應用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技術有利于建立完整的建筑遺產模型，推斷建筑遺產原始情況，以及制定科學的建筑遺產保護工程設計文件。

1 信息化測繪與BIM 技術對建筑遺產保護的意義

所謂建筑遺產保護，保護的是歷史的真實性和空間的完整性，因此要對建筑遺產信息及其周邊地理環境狀況進行整體認識、把握。在此過程中，首先要做好建筑遺產的測繪工作，應用全新的技術方式完成測繪任務，即利用信息化測繪方式，通過全新的視角全面呈現建筑信息，以此為基礎開展后續建筑遺產的保護、搶救、利用、管理等一系列工作。在測繪完成后，還要對測繪得到的完整建筑信息進行科學的分析、研究。同時，借助BIM 技術可以更好地呈現信息，方便相關工作人員制訂關于建筑遺產保護、開發的一系列方案。我國歷史文化悠久，許多地區留存著寶貴的建筑遺產，它們在科學的選址、水系的建造、合理的布局、空間的建構、和諧的民居等方面體現了古人智慧，可以說構成了一個復雜的信息系統，在測繪時可以使用無人機攝影、全球定位系統（Global Positioning System，GPS）技術及地理信息系統等設備拍攝古建筑，進行數據采集，同時利用BIM 技術等完成建模，形成三維、四維數字檔案，真實地呈現古建筑遺產室內外和周邊環境。借助信息化測繪、BIM 技術、數字化建檔等先進手段，共同建立了一個智慧歷史建筑檔案數據庫，無形中減少了以往紙質資料的整理、查詢、核對等方面的人力和物力投入。

2 信息化測繪技術在建筑遺產信息采集方面的應用優勢

2.1 提升信息采集效率

近年來，隨著信息技術的不斷創新和發展，基于地面激光掃描等技術的工程測繪手段得到全面創新發展，地理信息系統也在持續升級優化，逐步完善了測繪工具系統，實現了城市空間和建筑遺產工程數據的統一動態管理。將此類信息化測繪技術應用于建筑遺產信息采集工作，無疑能夠提高信息采集工作的水準和效率。

2.2 提升信息采集質量

在信息化測繪領域，遙感技術是一種專業工具，其基于專業影像技術搭建的海量遙感影像管理與服務系統，可以實現衛星及航空原始影像、成果影像的高效管理和元數據編目，并保證影像數據的快速共享，因此在建筑遺產信息采集時利用遙感技術可以全面獲取數據信息，提高信息采集的質量。除此之外，部分地區在建筑遺產信息采集時融入了ENVI（遙感圖像處理平臺）一體化技術，利用影像、數字地表模型（Digital Surface Model，DSM）等多源數據進行硬質地表、建筑物、樹林的整體監測，進一步提升了測繪數據成果的質量，也在一定程度提升了信息采集質量。尤其是對高大古樹遮擋下的建筑遺產，可選擇遙感測繪無人機作業模式，以此高效完成對村落內所有房屋高度、屋頂、窗戶位置等的測繪工作，得到高度精確、細致的測繪結果。

2.3 提升信息完整性

不論目標建筑遺產是一棟單獨的建筑，還是一個系統的歷史街區，都要保證其原真性和完整性，為建筑遺產保護工作奠定基礎。鑒于此，必須提升測繪數據的完整性，保證測繪數據得到充分高效使用。而在建筑遺產信息采集時運用地理信息系統（Geographic Information System，GIS）、GPS、計算機技術與全球衛星定位系統等技術手段，能對建筑群及其周邊的地理狀況、人文歷史信息、原有居民分布等信息進行全面采集，保證大范圍建筑群落的所有信息數據的完整性。以三維GIS技術的應用為例，它具有坡度分析、淹沒分析、空間擴散分析、通視性分析等高級空間分析功能，無疑可以為工作人員開展信息采集工作提供良好的條件，并提升信息完整性。

3 BIM 技術在建筑遺產信息表達方面的應用優勢

3.1 建立完整的建筑遺產模型

將BIM 技術應用于建筑遺產信息表達，可以實現建筑遺產信息的集成，建立完整的建筑遺產模型。前期，測繪人員借助遙感測繪無人機、雷達掃描儀等設備，對歷史遺址、古建筑進行航拍，獲取可視的、潛在的、精確的數據信息，包括建筑結構、材料構成、文化元素等，BIM 技術可進一步將它們整合到一個三維模型信息數據庫中，把原本平面的文件轉換成三維立體模型，實現從電子化信息到可視化、智能化模型的轉變，并能建立一個完整的建筑遺產模型，這對于管理部門深入分析建筑信息，制定建筑遺產保護策略意義重大。例如，某測繪團隊在研究居庸關古代布防情況時，利用地理信息系統先在地圖上精確定位，再通過BIM 技術建模，分析出了古代烽傳系統、驛路交通、物資運輸及攻防態勢，有效復原了歷史場景，得到了更多、更準確的歷史空間和文化信息。除此之外，針對已經毀壞的遺產遺址和瀕危城墻、驛站等，還可以發揮BIM 技術的虛擬現實功能，復現原有工程面貌。

3.2 推斷建筑遺產原始情況

BIM 技術在建筑遺產信息表達方面的應用優勢，還體現在能更好地開展BIM 模型分析工作，推斷建筑遺產原始情況。技術人員可以根據建筑遺產信息表達需要和分析目的在不同的BIM 模型中添加不同的數據信息，并利用軟件分析建筑遺產原始情況。比如，對某建筑遺產的一根橡木材質的木柱進行分析，并對該材質所包含的參數進行修改或者添加，完成之后將這些數據導入軟件中，分析其在承擔荷載時的應力分布情況，進而可以得出該古建筑所用的木材情況。在工業建筑遺產信息分析的過程中，利用BIM 技術進行模型分析，一方面可以推斷出工業建筑遺產初始的設計意圖、施工情況及結構等，另一方面也可以更好地了解該工業建筑遺產的現存情況，為進一步研究和保護建筑遺產提供參考依據。

3.3 編制建筑遺產保護工程設計文件

完善、全面的建筑遺產工程信息，可以使后期各項保護工作的開展、自然資源的管理更加順利高效。建筑遺產信息表達方面的一項重要內容就是編制建筑遺產保護工程設計文件。在建筑遺產保護工程設計文件的編制過程中，BIM 技術的關鍵優勢在于可以實現三維虛擬模型與建筑縮略圖的完美融合，保證工程設計方案和設計圖紙的配套統一，并直觀地將建筑遺產保護工程設計模型和設計想法呈現給相關項目審核人。不僅如此，BIM 技術還可以對建筑遺產保護工程設計信息進行平面、立面和剖面建模，并實現模型的動態實時更新，全面提高建筑遺產保護方案設計階段的工作效率，加強不同工作小組之間的交流和合作。

4 新時代利用BIM 技術進行建筑遺產信息采集與表達的建議

4.1 加強BIM 軟件應用和監管平臺建設

BIM 技術作為建筑業數字化轉型的數據載體，經過廣泛的應用，已經積累大量的數據資產，因此在建筑遺產信息采集與表達工作中，要致力于加強BIM 軟件應用和監管平臺建設。首先，要促進安全自主可控的BIM 軟件國產化，推進國產BIM 軟件在建筑遺產信息的采集、分析、處理、建筑遺產保護及管理等全產業鏈全生命周期的集成應用，打造國產軟件生態圈，為BIM技術在建筑行業的全面推廣與應用奠定軟件、硬件基礎。同時，要建立基于建筑遺產工程實體的“智能化全息管理”技術體系，并且在資金與資源的投入上給予足夠的重視，解決BIM 技術創新方面的資金瓶頸問題與后顧之憂，建立完善的BIM 監管平臺，綜合應用云計算、大數據、物聯網、人工智能等技術。

4.2 為BIM 技術應用提供良好的人才支撐

由于我國BIM 技術起步比較晚，培訓機構較單一，目前在相關技術的研發、生產、應用等方面對技術人才的需求非常迫切，人才缺口巨大。鑒于此，為了給BIM 技術可持續發展提供人才支撐，各地區要積極建立健全人才培養與引進機制。例如，各地區可以進一步加強高校人才培養機制建設，完善人才培養制度和機制，加大對BIM 人才的培養力度，推進產、學、研、用一體化進程，努力提高BIM 領域人才專業能力，推動高新技術應用落地。同時，搭建BIM 技術實訓基地，吸引專業技術人才參加培訓，針對建筑遺產項目保護與管理生產鏈對應的各個環節，設置對應的專業，培養優秀的BIM 技術人才。不僅如此，優秀的BIM 技術人才需要利用BIM 技術解決建筑遺產項目在實際施工、管理等過程中的實際問題，這要求此類人才既精通BIM 技術的具體應用，又具備工程建設與管理能力和豐富的實踐經驗，因此要大力培養這種復合型技術人才，滿足BIM 技術應用于建筑遺產信息采集與表達領域的人才需求。

4.3 強化政策層面的鼓勵與支持

建筑、文化和生態遺產是全社會共同擁有的財富，政府要發揮主導作用，同時動員全社會共同參與，將BIM 技術等現代化科技成果運用在建筑遺產的保護和生態文明建設上。因此，要想使BIM 技術在建筑遺產信息采集與表達中得到更好的應用，需要強化政策層面的鼓勵與支持。當前，我國建筑行業信息化建設存在一定的問題，最為核心的問題就是數字化與業務工作沒有深度融合，忽視了技術的實踐應用，很難真正發揮BIM 技術的應用價值。BIM 技術作為一次全新的技術變革，一次理念、組織方式的創新，是工藝研發上的巨大突破，但它在建筑遺產信息采集與表達方面的應用不夠充分，因此政府要做好頂層設計，利用政策引導落實相關標準制定工作。政府要根據建筑遺產保護等方面的切實需求制定BIM 技術發展與推廣綱要，在BIM 規劃和標準制定，以及數據積累、評估和誠信體系建設方面承擔主要作用，使BIM 技術更好地推動建筑遺產信息采集與表達工作的開展。

4.4 全面開發BIM 技術應用價值

我國疆域面積遼闊，在漫長的歷史發展過程中，形成了大量的建筑遺產文化，對它們進行測繪、保護與開發，往往要考慮地區文化的差異和地理環境的特殊性，因此建筑遺產信息采集與表達工作具有一定的復雜性。在此過程中，BIM 技術的應用價值應該得到全面的開發。技術人員借助BIM 技術可以準確采集建筑遺產信息，建立相應的建筑模型，以形象化的方式清晰地呈現建筑遺產。在BIM 技術實際應用過程中，技術人員作為BIM 技術的主要負責人，可以更好地發揮BIM 技術的價值。此外，建筑遺產管理部門需要向全體員工積極推廣BIM 技術，進一步擴大BIM 技術的應用范圍。除此之外，在開展建筑遺產信息采集與表達工作中，還必須將BIM 技術與云技術緊密融合，以進一步提升BIM 技術的應用效果和價值。

5 結語

加強對信息化測繪背景下基于BIM 技術的建筑遺產信息采集與表達問題的探討，意義重大。相關工作人員需要明確信息化測繪技術、BIM 技術等在遺產信息采集與表達中的應用要點及優勢，要應用地面激光掃描技術提升信息采集效率，利用遙感技術提升信息采集質量，應用GIS 技術提升信息完整性。在此基礎上，本文提出新時代利用BIM 技術更好地進行建筑遺產信息采集與表達的建議，即加強BIM 軟件應用和監管平臺建設，為BIM 技術應用提供良好的人才支撐，強化政策層面的鼓勵與支持，全面開發BIM 技術應用價值。