BIM技術下的古建筑修繕與保護研究

鐘珊珊

北京中廈建筑設計研究院有限公司西安分公司 陜西 西安 710018

1 簡述BIM技術的概念

1.1 BIM技術的定義

自我國步入互聯網時代以來，當局對各類信息技術與設備的研發工作從未停歇，而BIM技術就是顯著研發成果之一。從定義上解釋，BIM技術即為一種可同時運用在工程設計、施工以及管理的數據化工具。從結構內容來看，BIM技術涵蓋了數字化與信息化模型，通過互聯網系統為相關單位提供實時信息，以此提升生產效率，并且幫助企業節省生產成本。

1.2 BIM技術的特點

具體而言，BIM技術擁有可視化、協調性、模擬性、優化性以及可出圖性五個技術特征。在實際施工過程中，BIM技術的可視化特征對工程整體起到至關重要的積極作用，相較傳統的施工圖紙，建筑信息模型所顯示的信息數據更加全面，將平面圖紙以三維立體的形式展現在工作人員的眼前[1]。此外，該項技術的協調性、優化性及模擬性均有助于建筑成品的質量提升。

2 統析國內古建筑修護工作的現存問題

2.1 相關知識體系不足

近年來，長沙古城墻、重慶蔣介石行營以及林徽因故居的損毀成為社會公眾共同關注的焦點。由于國內現存的古建筑知識儲備不足，故而導致這些著名古建筑面臨不同程度的損毀風險。具體而言，由于實際歷史原因，有關單位的古建筑知識收集工作較難開展，因此在缺乏相關知識儲備的前提下，古建筑修繕與保護的工作效率持續下滑，同時也不利于國家的可持續發展。

2.2 缺乏相關信息數據

較之發達國家，BIM技術在我國的發展時間較短，很多企業單位尚未熟練掌握其技術要領，因此在古建筑信息收集和梳理工作中無法充分發揮實際效用。古建筑信息體系的建立需要相關信息數據的支持，而有關信息收集途徑的缺失導致我國古建筑信息體系不能在短時間內成型[2]。中國古建筑的年代久遠，二維化信息傳遞方式存在較強的局限性，故而無法為體系建立提供有效信息。

2.3 信息數據利用率低

雖然受到二維化信息傳遞方式的限制，但是在有關部門持續不斷的努力下還是取得了一定成果。結合古建筑修護現狀分析，責任單位在古建筑的修繕過程中并未有效利用相關信息，導致古建筑的修繕方法錯誤，不僅無法發揮修繕工作原本效用，并且很有可能令古建筑陷入更加危險的境地。總體來說，責任單位對相關數據信息的利用率較低，無法保障古建筑的修護工作質量。

3 剖析BIM技術優勢在古建筑修護中的體現

BIM技術在國內又稱建筑信息模型，利用多種信息手段合成數字化建筑模型，且自身具備可視化、協調性、模擬性、優化性以及可出圖性等特征。在BIM技術的支持下，古建筑的修護效率遠超傳統工藝，故而得到大力推廣與深入研究。具體來說，BIM技術的可視化特征幫助古建筑修護工作實現了信息數據立體化，從而全面掌握現階段及后續的修護工序和修護目標。

除了可視化之外，BIM技術在古建筑修繕與保護工作中的模擬性同為技術優勢的體現。前文提到，古建筑的修護工作缺乏相關信息的支持，而BIM技術則能夠通過自身的模擬性優勢來彌補信息缺失問題。數字化模型最大的好處就是在缺少信息支持的前提下，結合古建筑的整體結構實現對其初始原型的還原，因此必須通過BIM技術對古建筑原型進行再現，以此提高修護合理性[3]。

另一方面就是BIM技術的優化性，在古建筑的實際修護過程中，BIM技術不僅能優化其施工設計方案、施工環節排序，并且還能對古建筑修護工程的后續工作進行完善。從性質上分析，BIM和優化古建筑修護工程并非實質性的必然聯系，而是從信息、時間以及復雜性三個無形條件上體現出來。BIM技術可為古建筑修護工程提供幾何信息以及規則信息等等，從而完善整體施工方案。

最后就是BIM技術的協調性和可出圖性，眾所周知，在古建筑的修繕與保護過程中，如果出現問題就需要各部門進行及時協調，例如人力配置問題、養護投資以及時間制定等等。傳統的古建筑修護手段無法做到快速協調，部門與部門之間缺乏有效溝通，而BIM技術則能夠通過信息傳輸通道實現線上溝通，問題均呈現在數字化模型上，并在逐層審批的過程中得以有效解決。

4 簡論BIM技術在古建筑修護工程中的應用困境

4.1 專業技術人才的數量較少

雖然BIM技術有助于古建筑的修繕與保護，但是在運用BIM技術的過程中卻暴露了專業技術人才較少的問題。從技術關系的角度來看，想要徹底解決人才缺失問題，必須從職業院校著手，大力培養該專業的技術型人才，并增設人才招聘入口，以此提高專業人才的社會流量，只有做好基礎工作，才能從根源上徹底解決此類問題，同時客觀的增強國家綜合實力。

4.2 相關軟件的開發缺乏力度

BIM技術在國內發展至今，雖然在建筑領域的推廣力度與日俱增，但是BIM相關的實用軟件卻有待開發。在實際的古建筑修護過程中，工作人員往往存在無軟件可用的尷尬處境，空有技術抱負卻無法發揮，如此一來，古建筑修繕計劃的具體工作難以展開，后續的養護運營也得不到切實保障?？傮w而言，國內缺乏擁有本土特色的BIM軟件，因此延誤了古建筑修護工程的實施進展。

5 探究古建筑修護工程對BIM技術的應用途徑

5.1 培養專業技術人才

上文指出，古建筑修護工程缺乏專業技術人才的支持，因此具體的修繕與保護工作無法順利落實?；诖耍嘘P單位探尋問題根源，徹底解決人才缺失問題。舉例來說，工程責任單位可與高職院校進行交涉并達成共識，以此建立良好的合作發展關系，同時順應教育領域的“校企合作”戰略方針。如此一來，既解決了古建筑修護工程缺乏人才的問題，也推動了職業院校的可持續發展。

5.2 加大軟件開發力度

截止目前，BIM技術已在國內發展數年之久，但相關軟件的開發卻鮮有成效，故而在一定程度影響了古建筑的修護效率。為了有效解決缺乏實用軟件的問題，有關部門應增加BIM軟件開發的投入資金，并結合國內現狀予以政策支持，積極鼓勵研發機構，持續加大對相關軟件的開發力度，科學分配研發資源，包括人力、物力以及空間等方面，充分發揮研發資源的實際效用[4]。

5.3 規范技術應用工序

目前已知，雖然BIM技術引入國內至今，但是仍為在建筑領域中做出顯著成效。除了缺乏專業技術人才以及相關軟件之外，絕大部分古建筑修護工程還存在施工流程不規范的問題。在以上三個問題當中，施工流程不規范對古建筑修護工程質量的影響最為嚴重，因此責任單位應予以高度的重視，為了能夠徹底解決技術流程不規范的問題，責任單位應當明確下列三點。

首先是對古建筑信息的收集與整理，不論BIM技術的介入，僅從古建筑修護工程本身去分析，信息的收集與整理是施工基礎，其重要性不言而喻，而隨著BIM技術的介入，古建筑信息對于修繕與保護工作來說更是重中之重。想要切實保障古建筑的修繕完成率，必須通過多種渠道努力收集古建筑的歷史文化信息，從而在最大限度上還原古建筑的結構與外形，推進古建筑的修繕進程。

歷史信息的收集難度遠超多數責任單位的預想，但收集古建筑歷史文化信息是修繕工作的必要流程，因而需要相關工作人員全身心的投入。具體而言，工作人員可通過實地考察、查閱文獻、人工分析以及猜想驗證等方式來收集有效的古建筑信息，并通過系統的整理后建立古建筑歷史文化信息體系，將信息的屬性、種類進行歸檔，以此保障古建筑修護工程可以有條不紊的進行。

除了歷史文化信息的收集之外，工作人員還需要采集古建筑的實體空間信息。所謂的“實體空間信息”即為反應古建筑空間分布特點的信息，主要涵蓋了古建筑的位置、形狀、空間關系以及區域空間結構等單元，可為古建筑的修繕工作提供依據，以此降低古建筑修繕工程的施工難度。作為信息采集的重要組成部分，責任單位必須予以空間信息收集工作足夠的重視。

其次是對古建筑屬性材料的有效錄入，屬性信息是古建筑信息的界定依據，通過建筑信息的屬性，工作人員可以對這些信息進行有效歸類，也是古建筑修繕工作的側重點。在古建筑的實際修護過程中，想要有效運用BIM技術，屬性信息不可或缺，只有獲得屬性信息的支持，工作人員才能進一步明確古建筑的時代特征以及工藝結構，從而為后續流程提供便利條件。

最后是通過VR虛擬展示建筑信息模型，VR在國內又稱“虛擬現實技術”，是目前世界頂尖的信息展示手段，當然也包括對建筑信息模型的展現。作為頂尖的計算機技術，VR可以有效展現由CAD測繪所得出的建筑信息模型，幫助施工人員進一步明確古建筑的修繕要點，同時促使責任單位對施工流程進行科學的梳理與排序，避免在實際施工的過程中出現紕漏[5]。

在運用VR技術時，其虛擬空間可以屏幕或者投影的形式進行展現，通過與BIM的結合應用給工作人員帶來身臨其境的體驗，這一環節凸顯了BIM技術的可出圖性以及模擬性特征，同時也是和VR技術最為契合的兩大特征。VR與BIM的結合可引導工作人員的雙感，實現虛擬結構和現實結構的有機聯系，并以此推動古建筑修繕工作的理念創新與模式創新。

5.4 強化技術應用管理

為了能夠凸顯BIM技術在古建筑修護工程中的應用成效，責任單位應該不斷加強對BIM技術的應用管理，并規范工作人員的修繕操作。盡管多數責任單位明確認識到BIM技術應用需要加強管理，但是其管理效果卻未達到預期。基于此，在運用BIM技術時應當妥善處理三維可視化交底，只有這樣才能完美復刻古建筑的復雜工藝及其優美造型。

除了三維可視化交底之外，古建筑修護施工現場的布置必須運用BIM技術來完成。古建筑在修繕過程中容易受到主客觀因素的影響，而施工現場的限制就是最主要的客觀影響因素。在管理施工現場時，工作人員需要時刻關注材料的運輸堆放、相關設備的進場等方面，故而傳統的管理手段難以做到事無巨細?；诖耍┕がF場的管理應當靈活運用BIM技術的可視化與協調性。

BIM軟件不僅可以運用到古建筑的造型修復以及結構重塑等方面，并且還可應用于施工現場的布置管理中。BIM技術的可視化與協調性特征對現場管理而言是一勞永逸的優勢，管理人員具體可將材料運輸數據以及設備進場位置等相關信息錄入到BIM軟件中，同時在建筑信息模型中進行標注，最終通過三維立體的形式讓工作人員進一步接收施工現場的實時信息。

最后一點就是基于BIM模擬性特征衍生的“5D”施工模擬，5D施工模擬是現代化建筑工程的核心組成部分，是工程驗收質量的堅實保障。在古建筑的修繕與保護過程中，5D施工模擬可以實現對成本的有效控制，且模擬出后續養護階段可能發生的概率性事件，真正做到未雨綢繆，避免古建筑修繕完畢后再次發生損毀風險，同時也保護了施工團隊的勞動成果。

具體而言，BIM的5D模擬概念主要體現在工程后續的節能模擬、緊急疏散模擬、日照模擬以及熱能傳導模擬等多個方面；在古建筑修繕工程的施工準備階段，責任單位即可開始著手進行4D模擬，結合工程的施工設計模擬實際的施工情況，以此有效提升施工方案的合理性與可行性，為古建筑修繕工程的施工質量奠定基礎，也為施工人員的人身安全提供保障。

傳統的施工工藝并不能真正滿足當前對古建筑的修護要求，且最終的施工質量沒有保障，缺乏相應的風險預防措施。在此類問題發現之后，施工單位應正確認識BIM技術對修繕工程的重要意義，并深入了解BIM的五大技術優勢，靈活運用其可視化、協調性、模擬性、優化性以及可出圖性，確保施工準備、施工設計、施工模擬、風險預防以及信息收集錄入等工作的最終質量。

6 基于BIM技術的古建筑修繕的研究過程及未來發展前景

作為世界文明古國，我國保留了許多的古建筑，其不僅是古人的智慧結晶，同時也是巨大的精神財富與文化遺產。隨著社會的不斷發展與進步，如何對古建筑進行修繕與利用已經成為了擺在我們面前的重要課題之一，只有不斷提高古建筑修繕的有效性和系統性，才能將其文化價值與歷史意義充分展現出來，進一步滿足人們的精神需要。以前，人們主要依靠建筑物的歷史信息進行修繕，由于文字、圖像有限，再加上信息不完整，導致修繕工作的難度較大，同時修繕效果也并不是十分理想。近年來，在學科技術不斷發展的影響下，信息化、數字化成為了各行各業新的發展趨勢，其中也包括古建筑修繕工作。隨著實踐活動的深入開展，BIM技術在古建筑修繕工作當中顯現出了巨大的應用優勢，在使用初期，人們通常借助BIM技術進行數據采集和設計量化處理，最大限度的體現了BIM技術的可視化優勢。而隨著現代社會的不斷發展，人們對于節約型、環保型社會的構建提出了更高的要求，因此BIM技術的應用優勢也到了深度挖掘。從目前來看，人們除了利用BIM技術開展數據采集工作以外，還憑借BIM技術加強了古建筑修繕的成本控制和進度控制，最大限度的減少了材料損耗，從而保證了古建筑的“原汁原味”。此外，通過BIM技術，人們還拓展了現代文創產品的設計思路，以此實現了傳統元素和現代元素的融合發展，從而獲得巨大的文化效益。隨著古建筑修繕工作的信息化和數字化發展，BIM技術將會成為此項工作的主要載體，未來人們還會挖掘出BIM技術更多的應用優勢，從而推動古建筑修繕工作的高質量發展。

7 結束語

結合上文的討論，我們認識到了BIM技術對古建筑修護工程的重要意義。在古建筑修護工程應用BIM的過程中，責任單位應首先通過BIM技術網羅有效信息，并將信息進行歸類錄入；此外，BIM技術在現場管理、施工模擬等方面的應用同樣是工程的側重點。不僅是古建筑修護工程，甚至是建筑領域，對BIM技術的研究與應用均可使其保持較快的創新發展速度。