基于BIM技術(shù)的古建筑測(cè)繪研究與實(shí)踐教學(xué)

陳選 劉穎 郭梓成

摘要 信息化技術(shù)的高速發(fā)展，不斷衍生出各種新型科學(xué)技術(shù)，且在各行各業(yè)中得到了廣泛運(yùn)用?；贐IM技術(shù)的古建筑測(cè)繪保護(hù)研究與實(shí)踐能進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)古建筑數(shù)據(jù)信息的有效整合，不僅大大減少了時(shí)間成本，而且能將傳統(tǒng)的測(cè)繪保護(hù)轉(zhuǎn)為精準(zhǔn)性、共享性的數(shù)據(jù)記錄。文章基于BIM技術(shù)的古建筑測(cè)繪保護(hù)研究與實(shí)踐教學(xué)展開探析，以吉安市渼陂古村永慕堂測(cè)繪保護(hù)為例，系統(tǒng)地展示了課程教學(xué)、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪及BIM技術(shù)的運(yùn)用過程。本研究旨在為相關(guān)人員提供借鑒，助推我國(guó)數(shù)字化古建筑保護(hù)目標(biāo)的發(fā)展與實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù)；古建筑；測(cè)繪保護(hù)；教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.18.018

1 BIM技術(shù)概況分析

BIM技術(shù)即建筑信息模型，該技術(shù)通過信息采集、數(shù)據(jù)記錄及共享等優(yōu)勢(shì)能為建筑項(xiàng)目相關(guān)工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的到來，越來越多的高校在教學(xué)中引用先進(jìn)設(shè)備，在此基礎(chǔ)上融合BIM技術(shù)能夠?yàn)楣沤ㄖy(cè)繪保護(hù)研究提供有效補(bǔ)充，以此促使古建筑測(cè)繪傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)為共享性、數(shù)據(jù)化的新型模式?；诖?，學(xué)生在學(xué)習(xí)中也能借助BIM技術(shù)及相關(guān)平臺(tái)更好地理解及掌握專業(yè)知識(shí)，強(qiáng)化古建筑測(cè)繪效率及效果?？偟膩碚f，有了BIM技術(shù)的加持，古建筑測(cè)繪與保護(hù)工作能夠進(jìn)一步獲取精確的數(shù)據(jù)信息，提高數(shù)據(jù)處理能力，這對(duì)于古建測(cè)繪保護(hù)研究及實(shí)踐教學(xué)而言也具有積極作用，為項(xiàng)目實(shí)際管理工作提供便利和可靠依據(jù)。

2 BIM技術(shù)在古建筑測(cè)繪保護(hù)研究中的優(yōu)勢(shì)分析

在古建筑測(cè)繪保護(hù)研究中應(yīng)用BIM技術(shù)需要借助Revit軟件，該軟件能夠?yàn)楣ぷ魅藛T在設(shè)計(jì)、維護(hù)等方面提供有效依據(jù)。其不僅能對(duì)古建筑測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行全面記錄，還能對(duì)古建筑構(gòu)件、組成數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和共享，相較于傳統(tǒng)軟件，Revit不僅進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪圖紙的三維效果，并且涉及信息采集、信息庫(kù)建立等工作，這對(duì)于建筑專業(yè)教學(xué)來說其發(fā)揮著極大的優(yōu)勢(shì)。具體如下：

2.1數(shù)據(jù)記錄方面

在建筑專業(yè)運(yùn)用BIM技術(shù)離不開Revit這一全信息建模軟件，基于此能夠精確記錄古建筑測(cè)繪的相關(guān)數(shù)據(jù)。實(shí)際上，這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)及系統(tǒng)，對(duì)古建筑測(cè)繪各項(xiàng)數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行全面記錄，在此基礎(chǔ)上只要將相關(guān)信息錄入系統(tǒng)當(dāng)中然后儲(chǔ)存，就能為后續(xù)工作提供有效依據(jù)。通常情況下，古建筑測(cè)繪工作中的數(shù)據(jù)包含建筑結(jié)構(gòu)的形狀、尺寸、構(gòu)件間的關(guān)系等信息，有了BIM技術(shù)，工作人員就能隨時(shí)查閱和修改自己想要的信息。相較于傳統(tǒng)技術(shù)，Revit不僅能降低時(shí)間成本，還能結(jié)合數(shù)據(jù)信息生成相應(yīng)的二維試圖和三維模型，這為古建筑測(cè)繪保護(hù)工作提供了極大的便利。另外，所生成的二維視圖與三維模型在Revit中還能突出兩者的關(guān)聯(lián)性，只要其中一方數(shù)據(jù)發(fā)生變化，其他相關(guān)信息都會(huì)跟隨變化和調(diào)整，這對(duì)數(shù)據(jù)記錄而言實(shí)現(xiàn)了智能化。

2.2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面

綜上已知，Revit具有明顯的數(shù)據(jù)記錄優(yōu)勢(shì)，而這一優(yōu)勢(shì)也為數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)創(chuàng)造了良好條件。即在建立建筑模型時(shí)，只需要錄入設(shè)計(jì)或是測(cè)繪數(shù)據(jù)，其相關(guān)的建筑構(gòu)件信息、施工信息、信息間的關(guān)系等內(nèi)容都會(huì)在建模過程中自動(dòng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。這是因?yàn)镽evit采用的是以族的形式對(duì)相關(guān)建筑信息進(jìn)行分類與整理，只要相關(guān)數(shù)據(jù)信息被錄入和儲(chǔ)存就能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。由此可見，不斷開展古建筑測(cè)繪及模型復(fù)原與研究，就能不斷積累古建筑構(gòu)件族庫(kù)，完成對(duì)廣泛數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，這一優(yōu)勢(shì)大大節(jié)省了統(tǒng)計(jì)時(shí)間，并且也實(shí)現(xiàn)了對(duì)古建筑構(gòu)件的存檔，這對(duì)古建筑測(cè)繪保護(hù)與研究工作奠定了良好基礎(chǔ)。

2.3數(shù)據(jù)共享方面

從本質(zhì)上說，Revit的數(shù)據(jù)共享是在前兩者優(yōu)勢(shì)上體現(xiàn)出來的，即若為同類建筑構(gòu)件，在調(diào)節(jié)族庫(kù)中的特定參數(shù)時(shí)，相關(guān)數(shù)據(jù)就能完成共享，實(shí)現(xiàn)了建模信息的互用性?；赗evit平臺(tái)添加的項(xiàng)目數(shù)據(jù)信息皆是由族創(chuàng)建的，比如門、窗、結(jié)構(gòu)構(gòu)件及墻體等，同時(shí)族庫(kù)里的數(shù)據(jù)信息還涉及建筑結(jié)構(gòu)的尺寸、顏色、材質(zhì)等內(nèi)容，故而只需對(duì)其中一個(gè)或是多個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整就能實(shí)現(xiàn)對(duì)一類特定建筑構(gòu)件信息的控制。具體而言，以窗扇為例，在同類的前提下，若將窗臺(tái)高度、窗扇寬度等參數(shù)設(shè)定為可調(diào)節(jié)參數(shù)，那么在后續(xù)運(yùn)用到此類窗扇時(shí)就能根據(jù)墻面尺寸自動(dòng)完成調(diào)節(jié)?；赗evit的族庫(kù)優(yōu)勢(shì)，我們?cè)趯?shí)際運(yùn)用中還可以建立一些系統(tǒng)族以外的建筑構(gòu)件族庫(kù)，并進(jìn)行儲(chǔ)存，以便后期調(diào)用。在此基礎(chǔ)上，在古建筑測(cè)繪期間既能結(jié)合原始數(shù)據(jù)建立族庫(kù)，也能在一類構(gòu)件族庫(kù)中進(jìn)行調(diào)用，并根據(jù)構(gòu)件屬性進(jìn)行修改，改為預(yù)定參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

3基于BIM技術(shù)的古建筑測(cè)繪保護(hù)研究與實(shí)踐教學(xué)分析

本次古建筑測(cè)繪保護(hù)研究與實(shí)踐教學(xué)選取吉安市永慕堂為案例，該古建筑坐落于江西省吉安市青原區(qū)渼陂古村內(nèi)。永慕堂是渼陂梁氏的總祠，也叫梁氏宗祠，祠堂始建于南宋初年，為三進(jìn)三棟三天井的贛中建筑風(fēng)格，建筑面積1220平方米，磚木結(jié)構(gòu)，是一組保存完好的梁柱式木結(jié)構(gòu)建筑群。渼陂古村被譽(yù)為“廬陵文化第一村”，是江西省重點(diǎn)文物保護(hù)單位，2005年被國(guó)家建設(shè)部和國(guó)家文物局公布為第二批中國(guó)歷史文化名村，2009年被評(píng)為國(guó)家4A旅游風(fēng)景區(qū)。它以厚重的歷史、古典的明清贛派建筑群、璀璨的明清雕刻藝術(shù)及可敬可頌的紅色文化，受到世人的矚目。

3.1實(shí)踐教學(xué)方案分析

本次實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目由井岡山大學(xué)建筑工程學(xué)院建筑學(xué)專業(yè)開展，主要以我國(guó)相關(guān)古建筑營(yíng)造做法理論及數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)概論課程為依據(jù)組織相關(guān)學(xué)習(xí)、實(shí)踐及研究活動(dòng)。在此過程中以課程大綱為指導(dǎo)，將教學(xué)方案劃分為教學(xué)、外業(yè)和內(nèi)業(yè)三個(gè)階段，分別為理論學(xué)習(xí)、實(shí)際測(cè)繪、BIM建模及圖紙整理等內(nèi)容。具體實(shí)踐教學(xué)階段如下：

3.1.1教學(xué)階段分析

此階段的教學(xué)活動(dòng)是在我國(guó)古建筑營(yíng)造做法理論課程和數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)概論課程基礎(chǔ)上開展的，學(xué)生不僅能接觸到大量的中國(guó)建筑史知識(shí)，還能強(qiáng)化建筑專業(yè)水平。在授課過程中，教師側(cè)重引導(dǎo)學(xué)生了解我國(guó)古建筑營(yíng)造做法、古建筑測(cè)繪制圖要求與規(guī)范以及對(duì)測(cè)繪儀器的使用、外出測(cè)繪要注意的問題等，同時(shí)還要求學(xué)生進(jìn)行抄繪，旨在為后期測(cè)繪和制圖工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在數(shù)字化建筑設(shè)計(jì)概論教學(xué)中，主要傳授學(xué)生BIM技術(shù)的數(shù)據(jù)記錄方式，全面認(rèn)識(shí)該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，學(xué)會(huì)有效整合古建筑相關(guān)數(shù)據(jù)及信息。另外，還引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)使用Revit軟件，即利用BIM技術(shù)搭建建筑模型、族庫(kù)建立、數(shù)據(jù)整理等?？偟膩碚f，在教學(xué)階段主要是讓學(xué)生掌握基本的理論知識(shí)與基礎(chǔ)的BIM技術(shù)，為后續(xù)實(shí)踐及操作奠定基礎(chǔ)。

3.1.2外業(yè)階段分析

外業(yè)階段就是指學(xué)生到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)繪，即利用所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和技能進(jìn)行外業(yè)測(cè)量。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研過程中，學(xué)生能夠切身感受到古建筑的構(gòu)造之美及其具體構(gòu)造，有助于進(jìn)一步激發(fā)他們的測(cè)繪積極性。在近距離體驗(yàn)和觀察古建筑的過程中，加上相關(guān)圖片及資料的輔助，能夠使其建立系統(tǒng)化的知識(shí)體系，從而獲取更加精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果，這有利于進(jìn)一步提高學(xué)生的觀察能力和尺度感應(yīng)能力。其后，結(jié)合前期工作對(duì)建筑進(jìn)行測(cè)繪，并遵循從整體到局部及一稿一校對(duì)的原則，以此形成CAD數(shù)據(jù)模型，為最終生成三維信息模型奠定基礎(chǔ)。在此過程中需要注意的是，教師應(yīng)加強(qiáng)對(duì)學(xué)生測(cè)繪操作的規(guī)范，使其能夠規(guī)范使用測(cè)繪設(shè)備及測(cè)繪方法。

3.1.3內(nèi)業(yè)階段分析

在內(nèi)業(yè)階段，主要讓學(xué)生學(xué)會(huì)合理運(yùn)用建筑史、測(cè)繪畫法、建筑初步設(shè)計(jì)、BIM建模等技能，在此基礎(chǔ)上結(jié)合永慕堂的相關(guān)文獻(xiàn)和圖紙進(jìn)行資料的梳理和分析，從而建立模型。在制圖過程中，引導(dǎo)學(xué)生注意照片、儀器草圖及成果圖紙保持一致性，并確保各組圖紙相關(guān)匹配。

3.2 BIM技術(shù)在古建筑測(cè)繪保護(hù)研究與實(shí)踐中的應(yīng)用分析

上述永慕堂古建筑測(cè)繪保護(hù)研究與實(shí)踐教學(xué)劃分了三個(gè)階段，而BIM技術(shù)的運(yùn)用主要體現(xiàn)在第一階段和第三階段，在此過程中教師主要依托相關(guān)理論課程引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)和掌握BIM技術(shù)，以便在最后階段實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪數(shù)據(jù)的有效整合、整理及分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)古建筑群所有數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計(jì)和共享。如下是對(duì)內(nèi)業(yè)階段運(yùn)用BIM技術(shù)進(jìn)行古建數(shù)字化模型建立及應(yīng)用的具體敘述：

3.2.1以BIM技術(shù)為基礎(chǔ)的渼陂永慕堂數(shù)字模型的建立

按照教學(xué)大綱的安排，需要先對(duì)該古建筑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和分析，確立永慕堂的測(cè)繪主體。此次測(cè)繪借用了Revit平臺(tái)，而這一平臺(tái)主要依賴的是族庫(kù)數(shù)據(jù)信息，這和我國(guó)古建筑以材為單位的建造思維保持了一致性，其中系統(tǒng)族庫(kù)中可以使用的資源較少，這就需要進(jìn)行特定構(gòu)建族的建立。同時(shí)此次測(cè)繪也完全遵循了模塊化處理的原則，在此基礎(chǔ)上對(duì)各版塊進(jìn)行分割，形成分類化的建筑模型。即建立永慕堂三進(jìn)三棟三天井主體結(jié)構(gòu)，以及建立屋頂與斗栱，并將Revit模型劃分為幾個(gè)模塊分別建模，完成測(cè)繪之后，最后再將其放置在同一個(gè)成果文件中，實(shí)現(xiàn)信息模型的建立。

3.2.2基于BIM技術(shù)的古建筑數(shù)字化模型的應(yīng)用

運(yùn)用BIM技術(shù)的建筑模型創(chuàng)建與傳統(tǒng)測(cè)繪方式相對(duì)比，前者具有明顯的優(yōu)勢(shì)，即利用該技術(shù)的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了全信息模型的創(chuàng)建，同時(shí)也達(dá)到了信息化共享的目的。在此基礎(chǔ)上對(duì)渼陂永慕堂進(jìn)行古建筑測(cè)繪保護(hù)，不僅大大縮減了時(shí)間成本，還能將相關(guān)的測(cè)繪數(shù)據(jù)進(jìn)行有效整合和處理，強(qiáng)化各項(xiàng)數(shù)據(jù)的精確度和可讀性，建立系統(tǒng)性的數(shù)據(jù)族庫(kù)，這對(duì)于文物古建筑后期的維護(hù)和研究都發(fā)揮著重要作用及實(shí)踐意義。

4基于BIM技術(shù)的渼陂永慕堂古建筑測(cè)繪保護(hù)研究與實(shí)踐教學(xué)成果分析

通過對(duì)渼陂永慕堂測(cè)繪保護(hù)研究，推動(dòng)了實(shí)踐教學(xué)的進(jìn)步，也取得了一定的成果。在此過程中，既拉近了學(xué)生和古建筑的距離，讓學(xué)生切身感受和觀察了古建筑的構(gòu)建之美，又幫助他們加深了對(duì)古建筑測(cè)繪基本知識(shí)與技能的理解和掌握，且學(xué)會(huì)了BIM軟件的應(yīng)用，此外在外業(yè)階段也積累了一定的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和能力。在此基礎(chǔ)上，為內(nèi)業(yè)階段奠定了良好基礎(chǔ)，學(xué)生在最后階段完成了圖紙測(cè)繪、模型創(chuàng)建和模型分類等工作，并達(dá)到了預(yù)期效果。此次實(shí)踐為井岡山大學(xué)建筑工程學(xué)院古建筑測(cè)繪BIM模型庫(kù)的創(chuàng)建創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)也為相關(guān)學(xué)者的研究提供了一定的參考與借鑒。

5總結(jié)

總的來說，隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，在古建筑測(cè)繪保護(hù)研究中運(yùn)用BIM技術(shù)已是趨勢(shì)，本次基于BIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)對(duì)渼陂永慕堂進(jìn)行古建筑測(cè)繪保護(hù)研究是一次有意義的嘗試。BIM技術(shù)具有數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)及共享等優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上對(duì)渼陂永慕堂進(jìn)行了古建筑測(cè)繪、模型復(fù)原及數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建等工作，通過對(duì)BIM技術(shù)的運(yùn)用既強(qiáng)化了數(shù)據(jù)記錄及模型創(chuàng)建的速度，又實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、智能互動(dòng)。由此可見，基于BIM技術(shù)的古建筑測(cè)繪相較于傳統(tǒng)方式不僅能提高效率，還能有效完成對(duì)古建筑測(cè)繪數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和共享，有利于進(jìn)一步擴(kuò)張古建筑數(shù)據(jù)庫(kù)，為相關(guān)學(xué)者的研究提供了有利條件，這對(duì)于古建筑測(cè)繪保護(hù)研究和實(shí)踐具有重要意義。

基金項(xiàng)目：江西省高等學(xué)校教學(xué)改革研究省級(jí)課題“基于文化自覺的中國(guó)建筑史課程思政教學(xué)改革與實(shí)踐”（JXJG-22-9-3）。

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