“鄉村振興”背景下基于BIM 技術的傳統民居宜居性改造研究*
——以湖塘村傳統民居為例

龍 騰 倪 旻 胡玉波 楊 朔

（南昌交通學院，江西 南昌 330100）

1 引言

傳統民居是地域文化與自然環境共同作用下的產物，對歷史文化延續有著重要意義。湖塘村是江西省“歷史文化名村”之一，被國家住建部、文化部、財政部評定為“中國傳統村落”。湖塘村村內有著眾多明清時期的古民居、古祠堂、古橋、古廟、古巷道，均為獨創一格的古代建筑，具有較高的歷史、文化、藝術與技術研究價值。由于江西傳統民居多以砌體結構為主，且湖塘村受萍鄉市獨特的地理環境和特殊的氣候影響，許多傳統民居都不免出現殘缺破敗的情況，未能及時得到有效保護。為了更好地實現鄉村振興戰略，促進我國鄉村發展，如何運用BIM 技術可視化分析特點對傳統民居進行宜居性改造是現今需要深入探討研究的重要問題。

2 江西湖塘村概況

2.1 湖塘古村概況

據記載，江西省萍鄉市蓮花縣湖塘村已有420多年歷史，經歷幾百年的不斷發展，至民國年間達到了鼎盛時期。湖塘村全村現存清朝時期的傳統民居15 棟，占地面積8035m2，殘存的傳統民居5 棟，占地面積2175m2，古祠11 棟，占地面積3254m2，古拱橋5 座。均保留了建筑的原始風貌和濃郁的鄉村風情，是贛西大地上的建筑活化石，是古老的不死的“凝固的詩”，也讓“湖塘民居”擁有建筑、歷史、民俗學等多學科的研究價值。

2.2 空間形態與現狀分析

湖塘三面環山，村居盆地，地勢低洼，蘆葦叢生，俗稱“湖塘”。據風水先生說，整個湖塘村是“螃蟹型”。說法有二：一是湖塘多產螃蟹，而且蛇蟹相爭，最后蛇死蟹勝，故世居湖塘，繁衍生息，代代相傳。直到現在，只要天氣溫和，村中的水溝、巷道和田間曠野里常見螃蟹出沒，互相嬉戲，村民極其崇敬；二是全村地貌酷似螃蟹，故從開基以來全村住房的建筑結構別具一格，坐東向西進身，而大門都是橫（南）向的，整個村子的房屋布局、走向及其形態極像一只活生生的大螃蟹，這就是湖塘村古民居的建筑基調，與黃山宏村建成牛型有異曲同工之效。

湖塘村傳統民居建筑整體形態雖保存尚好，但大部分都處于閑置狀態，并且處于“病態”。在傳統民居的保護上，雖現存的古建筑都以“立牌”明確保護范圍，但因各種外部因素，大部分具有歷史價值的民居未能得到實質性的保護，部分民居內仍有居住者，但內部環境、居住條件都令人擔憂。面對當前現狀與問題，傳統民居保護與更新更是迫在眉睫，如圖1所示。

圖1 民居“劉復魯宅”現狀

3 BIM概述

3.1 BIM技術

BIM 技術是一種應用于工程設計、建造、管理的數據化工具，通過對建筑的數據化、信息化模型整合，在項目策劃、運行和維護的全生命周期過程中進行共享和傳遞，使工程技術人員對各種建筑信息做出正確理解和高效應對，為設計團隊以及包括建筑、運營單位在內的各方建設主體提供協同工作的基礎，在提高生產效率、節約成本和縮短工期方面發揮重要作用[1]。

由于采集傳統民居建筑信息方法具有局限性，通過應用BIM技術更能體現BIM技術在模型制作方面的優勢。采集傳統民居建筑信息完成之后，基于BIM 技術把歷史傳統民居的實際尺寸和樣貌，1:1復刻出一個與原有建筑物吻合率極高的建筑。通過該方法，可以將該傳統民居建筑的樣貌、歷史、文化、技藝都呈現出來，將BIM技術原理和現有電子信息手段有機結合，搭建傳統民居數字化保護和傳承研究的數據平臺，將各種傳統民居的外貌、形狀、地域、文化等具有價值的信息，都可以在數據平臺上進行呈現。方便科研工作者對于傳統民居建筑的更新與保護，使用計算機利用BIM軟件模擬傳統民居三維形狀，并且可以記錄各個傳統民居的真實尺寸[2]。

3.2 BIM技術在傳統民居改造保護中的優勢

BIM 技術作為建筑工程行業中的基礎信息技術手段，基于信息化、數字化手段，建立一個完整的涵蓋項目全壽命周期全部信息的建筑信息模型。其對信息的傳遞及共享性與傳統民居保護的特殊性完全吻合，使傳統民居的更新改造保護由傳統形式轉變成線上數字化形式，這是傳統民居更新改造發展的必然趨勢。BIM技術應用在傳統民居更新改造過程中的優勢主要體現在以下幾方面：

第一，BIM技術具有可視化功能。傳統民居建筑結構復雜精妙，普通CAD 二維圖紙無法直觀地顯示出傳統民居中內部復雜結構，對于“劉復魯宅”等這類具有地方文化特色的傳統民居建筑設計更是如此，基于BIM技術的可視化功能可實現二維到三維的轉化[3]。

第二，BIM技術具有虛擬模擬功能。基于BIM技術可以構建傳統民居內部復雜結構的模型，可以在計算機軟件中模擬出復刻現實的三維立體模型中進行實踐的操作，通過BIM技術獨特的虛擬模擬功能，得以在各個不同的改造更新階段實現具體措施的實踐操作，提高改造更新工作的效率和準確性[3]。

第三，BIM技術具有信息管理功能。在傳統民居建筑更新改造與保護中應用BIM 技術，可以有效地解決傳統民居建筑保護進程中的信息丟失以及冗余問題，基于BIM技術對傳統民居以及建筑保護進程中的各項信息進行儲存，建立傳統民居建筑信息化管理平臺，傳遞與共享傳統民居建筑數據，為傳統民居的數字化保護與傳承提供了可行的思路[4]。

4 BIM 技術在“湖塘村”傳統民居宜居性改造領域中的應用方案

4.1 傳統民居建筑信息收集

基于BIM 技術對傳統民居宜居性改造，不能僅僅只關注民居結構和外觀的修繕改造，還應考慮空間、環境、人三者之間的關系。傳統民居的建筑信息收集主要由兩個方面構成：第一，傳統民居建筑相關的信息資料的收集，主要包括傳統民居的建筑現有樣貌、形態、尺寸、方位等基本建筑信息資料；第二，傳統民居基本屬性資料的收集，主要包括傳統民居的構筑物材料、技藝、年代以及歷史故事資料信息。隨著信息化技術的發展，通過現代的電子信息技術如三維激光掃描技術、無人機攝影測量等多種先進傳感器技術進行掃描，能夠收集到相關的點云數據[5]。

實地考察走訪，收集了部分“湖塘村”傳統民居的建筑信息，通過分析收集的信息，決定選取典型傳統民居—“劉復魯宅”作為宜居性改造的對象。“劉復魯宅”是現存較為完好的明清古民居，建筑外部結構整體保存完整，但因年代久遠，內部構造已經不符居住安全標準，而且每一個房間內部堆放了許多陳年舊物，雜亂不堪。作為已經屬于“立牌”保護的對象，在保護傳統建筑的同時，再使傳統民居發揮出其更多的作用，所以需要對其進行宜居性改造，從而發揮其再利用的價值。

4.2 宜居性改造方案

在傳統民居建筑的宜居性更新改造上應遵守以下四個原則：一是尊重當地民族文化、地域文化的原則；二是以居民的實際需求為主導的原則；三是功能空間宜居性的原則；四是建筑傳統技藝傳承的原則[5]。在傳統民居宜居性改造上，不僅僅是要延續湖塘村的生命活力，還應使其獨特傳統民居建筑文化特色、歷史淵源得到更好的保護與傳承，從而與歷史形成隔空對話。而在歷史文化不斷延續的過程中發揚獨特的地域文化，才是保護更新的重要意義。

對“劉復魯宅”進行宜居性改造，需要通過CAD 制圖軟件先繪制出其改造前CAD 平面圖，再在現存結構的基礎上對該傳統民居進行宜居性改造，并且繪制出宜居性改造后CAD平面圖。平面圖制作選用的是通用性強、易于操作的Autodesk 平臺的AutoCAD，考慮到傳統民居改造后BIM模型需要較高的精度等因素，BIM模型制作選用的是REVIT、SketchUp等軟件。

“劉復魯宅”根據其所有者的意愿，基于宜居性改造建成一座保留傳統民居原有風格的民宿，改造后的該民宿將保留原有的古樣貌，計劃將原有的主臥及臥室改造成客房，客房內配備淋浴室、洗手間等設施，布局風格也圍繞宜居性進行改造，給予旅客良好的居住體驗感，完善了之前一直需求的一戶一衛的潔具措施。并且將房子內部布置了8間客房，極大提高了房子的空間利用率。中間原來的大廳以及后廳，改造成了書畫餐廳，旅客在用餐的時候，感受到營造出古時的氛圍，使人心情愉悅。根據改造后CAD平面圖在SketchUp軟件中繪制出改造后建筑模型，三維模型的建立有利于建筑的進一步深度規劃、開發以及管理，并且通過對該建筑模型的繪制，上傳至云端，能夠更好保存建筑物的信息、樣貌等資料，為古建筑的保護提供有價值的參考信息。通過進行優化結構、室內空間、場地環境等的改造設計，從而使傳統民居的居住環境得到改善，提高宜居性的同時延續傳統文化血脈。

4.3 宜居性改造方案應用下BIM模型創建

BIM技術從推廣到實際應用，對傳統民居宜居性改造設計的合理性、可行性研究提供了巨大的助力。基于BIM 技術創建BIM 三維模型，設置傳統民居建筑的參數，在三維建筑模型視圖下，直觀地呈現出傳統民居的主體結構、場地配置、空間布局等情況，從總體到細節，可有效幫助相關的設計人員提高工作效率，能夠及時發現圖紙設計過程中出現的不合理問題，使圖紙的變更明顯減少，從而促進施工場地優化配置，提高宜居性更新改造工程的精細化設計水平[6]。

根據收集的傳統民居“劉復魯宅”建筑信息，繪制出宜居性改造前CAD圖紙（圖2），在該圖紙的基礎上基于宜居性改造設計方案，繪制出宜居性改造后CAD 圖紙（圖3），將改造后的CAD 圖紙導入SketchUp 軟件，通過該軟件建立宜居性改造后三維BIM模型（圖4），建立好三維模型結合設計規范找不滿足要求的設計缺陷并加以修改。將SketchUp 軟件建立的三維模型導入REVIT軟件中，更加精細地完善相應構件。從模型中反饋不足至修改設計圖紙，再更新模型，形成一個閉合宜居性改造完善路線，從而提高傳統民居優化的精細程度。

圖2 改造前CAD圖紙

圖3 改造后CAD圖紙

圖4 BIM三維模型

5 BIM技術在傳統民居宜居性改造方案中的未來展望

在BIM技術不斷發展創新和“鄉村振興”計劃亟待實施的背景下，傳統民居宜居性改造方案建模也將許多具有挑戰性的難題，積極提高精準測繪工作的水平，配合先進的無人機、激光三維掃描等技術，建立出多樣化的模型建立方式。并且需要開發REVIT等軟件的深化結構構件功能，積極推動技術協同化管理的進程，從而為傳統民居建模共享體系提供強有力的保障。

BIM 技術的參數化理念和數據庫功能為傳統民居宜居性改造更新和研究注入了新的理念，提供了新的思路，BIM 技術中云端平臺的建立,開創了傳統民居改造和開發利用的新天地，以傳統民居建筑信息模型為媒介，基于激光掃描、全景攝影等先進測量技術，實現基礎建筑信息數據的完善采集，對接VDP、VR、3D打印等高新技術構建傳統民居保護平臺[7]。充分激發出BIM技術在傳統民居宜居性改造方面的潛力，促進傳統民居宜居性改造方案優化，實現傳統民居更新改造方面新的數字技術進步。

6 結語

故宮博物院院長單霽翔在面對世界建筑的專訪時，曾表示：“對于文化遺產的保護傳承來說，保護不是目的，利用也不是目的，真正的目的是傳承，如何把祖先創造的燦爛文化遺產，完整真實地傳給子孫后代才是目的”[8]。單霽翔院長的這句話表明：有著關乎傳統民居更新改造與保護的兩個重要概念，一是真實，即原真性地保護，所以在傳統民居宜居性改造的過程中，會對勘測出建筑原有的樣貌與結構，并對其形成的問題進行謹慎分析，采用最小干預的原則，守住傳統文化遺產保護的底線；二是傳承，思考如何將文化遺產傳承下去，而不是去靠歷史記載，最根本的是要改變這座傳統民居的使用者與房子之間的關系，讓居住者居住得舒適，能夠自發地進行傳統民居的保護更新[9]。本文采用的改造方式更能貼切居民的實踐生活，也讓旅客在居住時融入當地民俗的日常生活中。

本文以“湖塘村”傳統民居宜居性改造研究為例，運用BIM技術進行虛擬建構與分析。在傳統聚落和民居的宜居性改造過程中，從基于BIM 技術出發，在“鄉村振興”的背景下，以改善民居生態環境、人居環境和保護傳統建筑為原則，針對“湖塘村”傳統民居進行宜居性改造，通過數字化建模、可視化分析以及優化設計，可以在改善傳統民居居住環境的同時對傳統建筑其原有文化價值進行保護，從而延續傳統文化血脈，使得本課題具有一定的現實意義。