基于Revit的壯族銅鼓BIM族模型創建初探*

王金燕 柳子炎

1. 廣西農業職業技術大學 廣西 南寧 530000；

2. 廣西大學行健文理學院 廣西 南寧 530005；

3. 廣東省基礎工程集團有限公司 廣東 廣州 510620

引言

銅鼓起源于春秋時期，最初作為一種打擊樂器，后慢慢用于祭祀或彰顯權力。隨著銅鼓在我國南方和和東南亞地區廣泛傳播，形成了具有地域民族色彩的銅鼓文化。然而，壯族銅鼓文化作為廣西的民族特色文化，在現代文化的沖擊下正逐漸式微。為此，越來越多人對于壯族銅鼓文化的保護、傳承和發展發起呼吁并提出自己獨到的見解[1]，但均沒有涉及建筑領域的新方式方法。BIM（Building Information Modeling）即建筑信息模型，它以三維數字技術為基礎，通過集成建設工程項目各類信息，為工程項目全壽命周期各個決策階段提供可靠支持的工程數據模型。BIM技術的出現可認為建筑業的第二次“科技革命”，因其具有可視化、協調性、模擬性、可優化性、可出圖性等特點，可以說是對傳統工程技術的巨大革新。近年來，壯族銅鼓元素在一些城市景觀設計中得到運用[2]，若能與BIM技術結合起來，不僅是順應建筑行業革新的需要，也是保護和傳承壯族銅鼓文化的新思路和新方法。

1 研究現狀

1.1 BIM的推廣應用

BIM的概念由美國喬克伊士曼（Chuck Eastman）教授于1975年率先提出，最初在歐美發達國家迅速發展。而我國對于BIM技術的推廣應用起步較晚，最早于2003年開始引進，主要應用群體以建筑設計單位、施工單位為主。2017年，廣西發布實施了BIM應用的地方標準——《建筑工程建筑信息模型施工應用標準》，隨后將南寧市確定為廣西BIM技術推廣應用試點城市，進一步加強BIM技術的發展力度。但總體而言，BIM技術在廣西還未完全普及，應用深度和層次尚淺，許多潛在的應用前景有待發掘。

1.2 基于BIM的傳統文化保護相關研究

目前，利用BIM技術進行傳統文化保護研究的主要集中在建筑保護方面，如歷史建筑、文物建筑、傳統民居建筑等，采用的方法諸如創建建筑構件的BIM族庫[3]，或結合三維掃描、遙感測量、紅外線測量等手段建立整體建筑信息模型[4]，以期為建筑保護的問題決策提供先進的解決途徑。

壯族銅鼓文化作為傳統文化的一部分，利用BIM技術進行保護研究目前尚無案例，而國內較大的BIM族庫——柏慕族庫，也未有關于此方面的族研究。因此可以說，壯族銅鼓在BIM領域尚未有明顯的留存痕跡。故本文基于BIM針對壯族銅鼓展開研究，探索創建壯族銅鼓BIM族初步模型，為后續完善銅鼓族庫打下基礎。

2 銅鼓結構解析

2.1 銅鼓結構特點

銅鼓由銅釜演化而來，在結構造型上總體表現為“中空、無底、腰曲”，具體又可細分為鼓面、鼓胸、鼓腰和鼓足等結構。根據銅鼓類型的不同，各細部結構在尺寸、高度、線型上有著明顯差異[5]。

在廣西出土的銅鼓共有八種基本類型，分別為石寨山型、萬家壩型、冷水沖型、麻江型、遵義型、靈山型、北流型和西盟型。其中，以廣西出土地命名的銅鼓為北流、冷水沖、靈山三型，具有體型大、氣勢磅礴、裝飾華麗的特點[6]。本文選取高大厚重的北流型銅鼓作為研究對象，分析其形體特點，為創建族模型提供理論依據。

北流型銅鼓由上至下主要由鼓面、鼓胸、鼓腰和鼓足等部分組成，在平面上為中心對稱。鼓面略寬于鼓胸上沿，鼓胸、鼓腰和鼓足在側面輪廓上呈現為或凸或凹的三段曲線，相接處具有明顯棱角，一對鼓耳附著在鼓胸和鼓腰上，并對稱分布于銅鼓兩側。有學者通過研究，認為銅鼓的尺寸大小、寬高比例符合黃金律的美學特征[7]，或探究得到銅鼓形制曲線的數學規律[8]，這對于建立銅鼓BIM族模型是一種啟發。

2.2 銅鼓輪廓規律分析

實測銅鼓主要構件的基本尺寸，如表1所示。

利用Auto CAD軟件描繪銅鼓外輪廓線，為提高精度，曲線段描點應盡可能加密，對于曲線折點的定位應準確，而銅鼓的底面和頂面輪廓按直線描繪。因銅鼓結構對稱，故可只描繪左半部分，右半部分使用“鏡像”功能復制得到。然后以銅鼓底部中心作為原點，建立直角坐標系。

表1 銅鼓基本尺寸

鼓胸、鼓腰、鼓足的輪廓曲線之間具有明顯的分界點，在該處曲率發生突變，為提高分析精度，對3段曲線分別進行擬合尋找函數關系，結果如圖1-圖3所示。

圖1 鼓胸擬合函數

圖2 鼓腰擬合函數

圖3 鼓足擬合函數

由此，可建立銅鼓側面輪廓的函數表達式：

綜上可知，鼓胸、鼓腰、鼓足的輪廓曲線滿足二次函數關系，且擬合相關系數R2均接近于1，說明擬合程度高。若需進一步提高擬合精度，還可按三次或四次函數進行擬合，但鑒于擬合精度提升有限，故按二次函數擬合已能滿足本次研究需要。

3 銅鼓模型創建

3.1 BIM建模軟件選擇

目前國內外的BIM軟件類型較多，但國內軟件由于起步晚，在成熟性和適用性上與國外軟件尚有一定差距。國外軟件有Revit、Bentley、ArchiCAD、Digital Project等，其中Revit適用于各類民用、工業建筑，應用范圍較為廣泛，且本身功能強大，故選取作為本次研究建模軟件。

3.2 鼓身、鼓足模型創建

根據銅鼓側面輪廓的函數表達式，可以得到x取值區間內任意橫坐標對應的縱坐標。顯然，越小，坐標集合包含的元素越多。根據坐標集合數據，利用Auto CAD軟件反生成符合擬合函數關系的銅鼓側面輪廓曲線，相比最初描點得到的曲線，反生成曲線線型過渡更加平滑自然，視覺上更具審美感。通過“偏移”命令設置銅鼓厚度為10mm，對上下邊界進行適當修飾。打開Revit創建族文件，選擇“公制常規模型”樣板，創建“實心旋轉”形狀，將銅鼓側面輪廓從Auto CAD軟件導入，導入單位選擇“mm”，按鼓身頂部外圈半徑為424放置到適當位置，設置好對稱軸后生成鼓身、鼓足模型。

3.3 鼓面模型創建

鼓面模型的創建則較為簡單，首先創建“實心拉伸”形狀，以鼓胸上邊界設置工作平面，以鼓身中轉軸為圓心繪制一個半徑為440mm的圓，拉伸終點設置為“10”，最后確定生成鼓面模型。

3.4 鼓耳模型創建

參照銅鼓側面輪廓的提取方法，得到鼓耳輪廓中心曲線，創建“實心放樣”形狀，導入鼓耳輪廓中心曲線作為放樣路徑，再繪制鼓耳橫截面輪廓，確定后生成鼓耳模型。

3.5 完整模型創建

將鼓面、鼓身、鼓足、鼓耳模型融合在一起，并根據收集的資料，對銅鼓賦予材質屬性、色彩、歷史年代等非幾何信息，并通過“貼圖”功能完善鼓面紋飾，得到真實模式下相對完整的北流型銅鼓初步模型。經載入項目測試，證實模型可用。

4 結束語

本文以廣西壯族北流型銅鼓為研究對象，通過對其結構進行解析，探究得到銅鼓側面輪廓曲線函數關系，并基于Revit成功創建銅鼓BIM族初步模型。其中的難點在于鼓身和鼓足部分，需要找到其內在規律，才能創建出接近于實際的族模型。其他類型銅鼓BIM族模型的創建可以參考本文的思路和方法，這為完善銅鼓BIM族庫夯實基礎，對于保護、傳承和發展民族特色文化具有一定的促進意義。