BIM 信息技術(shù)在古建筑修復(fù)和開發(fā)中的應(yīng)用 —以亳州曹操運(yùn)兵道為例

楊閃閃

（亳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 安徽 亳州 236800）

隨著我國城鎮(zhèn)化發(fā)展進(jìn)程的加快，城市地區(qū)的規(guī)模和面積正在逐步擴(kuò)大，與此同時(shí)相應(yīng)地區(qū)的古建筑群也受到了一定的影響，做好古建筑的修復(fù)和開發(fā)工作刻不容緩，保護(hù)傳統(tǒng)文化遺產(chǎn)同時(shí)也需要社會(huì)各界的共同努力。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，BIM 技術(shù)在建筑行業(yè)中的應(yīng)用也愈加廣泛，對(duì)古建筑的修復(fù)和開發(fā)工作有很大幫助。

1 中國古建筑修復(fù)與開發(fā)現(xiàn)狀分析

古建筑不僅僅是一種客觀存在的建筑物，更是歷史發(fā)展和進(jìn)步的見證者，其中蘊(yùn)含著古代人民的思想和文化，是所有人類的寶貴遺產(chǎn)，具有很高的研究價(jià)值，有助于幫助人們了解當(dāng)時(shí)的社會(huì)形態(tài)和生活方式。

中華民族自誕生以來，經(jīng)歷了許多朝代的更替變化，每個(gè)時(shí)期都留下了具有代表性的建筑群，反映著當(dāng)時(shí)社會(huì)的生活方式和發(fā)展水平，現(xiàn)有的保存情況比較完好的古建筑群體主要包括：北京八達(dá)嶺長城、山西平遙古城、河南洛陽白馬寺，蘇州古典園林等。但我國大部分古建筑都遭到了不同程度的損壞，其原因主要可歸納為以下三個(gè)方面：一是自然因素的影響，一些建成時(shí)間較為久遠(yuǎn)的古建筑在長期的風(fēng)吹日曬雨淋之下會(huì)受到不同程度的破壞；二是人為因素的影響，部分建筑群體在戰(zhàn)爭年間會(huì)遭到槍炮等的損壞，同時(shí)在現(xiàn)代旅游業(yè)飛速發(fā)展的背景之下，景區(qū)游客數(shù)量激增，部分旅游人員缺乏對(duì)古建筑的保護(hù)意識(shí)，在觀賞時(shí)對(duì)建筑造成了損壞；三是由于城市規(guī)模擴(kuò)大和現(xiàn)代化發(fā)展進(jìn)程的需要，一些古建筑不符合發(fā)展建設(shè)要求不得已而被拆除。為有效改善這一現(xiàn)象，做好對(duì)古建筑的修復(fù)和保護(hù)工作，一方面要加強(qiáng)宣傳教育，提高普通民眾對(duì)古建筑的保護(hù)意識(shí)，旅游景區(qū)也要加強(qiáng)對(duì)建筑物的監(jiān)管保護(hù)力度，另一方面有關(guān)部門要加緊制定相關(guān)的法律法規(guī)政策，積極開發(fā)修繕保護(hù)的新技術(shù)，加大資金投入力度，培養(yǎng)專業(yè)人才。

2 BIM 信息技術(shù)簡介

BIM 信息技術(shù)全稱為“Building Information Modeling”,中文名稱為建筑信息模型，該技術(shù)集成了相關(guān)建筑的數(shù)字信息，并以儲(chǔ)存的信息作為基礎(chǔ)開展相應(yīng)的設(shè)計(jì)和規(guī)劃管理。在運(yùn)用BIM 信息技術(shù)對(duì)建筑進(jìn)行處理分析時(shí)可根據(jù)所獲得的基本參數(shù)信息進(jìn)行系統(tǒng)建模，獲得建筑物的三維模型。

3 BIM 信息技術(shù)應(yīng)用于古建筑修復(fù)和開發(fā)的優(yōu)勢(shì)

3.1BIM 信息技術(shù)具有較高的靈活性

在古建筑修復(fù)過程中，技術(shù)人員通過建立信息模型可以更加直觀的了解所研究建筑的幾何分布情況、整體組成結(jié)構(gòu)、建造時(shí)所使用的材料數(shù)據(jù)和制造工藝，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬可以幫助工作人員節(jié)省畫圖時(shí)間，提高工作效率，所得到的相關(guān)信息也更加全面具體。BIM 信息模型建立之后工作人員可以隨時(shí)進(jìn)行審查和監(jiān)督，如果發(fā)現(xiàn)存在危險(xiǎn)因素可以及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，減少安全隱患。

3.2BIM 信息技術(shù)有助于加快古建筑管理信息化進(jìn)程

在古建筑修復(fù)和開發(fā)中應(yīng)用BIM 信息技術(shù)可以對(duì)現(xiàn)有的研究信息進(jìn)行集中整合，并以數(shù)字化的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，有助于推動(dòng)國內(nèi)古建筑管理事業(yè)信息化和數(shù)字化的進(jìn)程。通過使用該技術(shù)可以將傳統(tǒng)的二維平面圖紙轉(zhuǎn)化為三維的立體模型，研究人員在分析時(shí)可以得到更多信息。同時(shí)工作人員還可將所建立的模型通過互聯(lián)網(wǎng)共享資源，增加數(shù)據(jù)的開放程度，以助力于整體古建筑保護(hù)和建設(shè)行業(yè)的全面發(fā)展。

3.3BIM 信息技術(shù)有助于提高修復(fù)質(zhì)量

古建筑修復(fù)和開發(fā)工程的質(zhì)量不僅取決于建筑物本身的結(jié)構(gòu)和保存情況，還與周圍的環(huán)境狀況有關(guān)。BIM 信息技術(shù)的一個(gè)顯著優(yōu)勢(shì)是在分析過程中還可結(jié)合周圍環(huán)境進(jìn)行分析。在對(duì)古建筑進(jìn)行加固和修復(fù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境特點(diǎn)選擇合適的原材料。應(yīng)用BIM 信息技術(shù)建立模擬模型時(shí)，可根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂颦h(huán)境的地址因素進(jìn)行定量分析，建立更為精準(zhǔn)的模型，從而提高修復(fù)質(zhì)量。

4 BIM 信息技術(shù)在古建筑修復(fù)和開發(fā)中的應(yīng)用

4.1 地下曹操運(yùn)兵道簡介

地下曹操運(yùn)兵道現(xiàn)存于安徽省毫州市城區(qū)街道下方，又稱曹操藏兵道，是東漢末年曹操為了在作戰(zhàn)時(shí)運(yùn)送士兵而建立的大型地下軍事通道，但由于該建筑在古時(shí)屬于重要軍事機(jī)密，所以知情人員數(shù)目較少，在史冊(cè)中也沒有過多的記載。毫州城中的運(yùn)兵道中心位于大隅首，并向各個(gè)方向延伸通向城外。在建成之后一直得到使用，并在唐宋年間經(jīng)過了多次修復(fù)，受損較為嚴(yán)重的是南宋和清朝道光年間的兩次水災(zāi)，水災(zāi)之后一九三八年之后被重新發(fā)現(xiàn)。

通過近幾年來對(duì)毫州運(yùn)兵道進(jìn)行觀測(cè)和考察，我們發(fā)現(xiàn)曹操運(yùn)兵道在結(jié)構(gòu)上大致可分為譙望樓和古地道兩個(gè)組成部分。譙望樓是曹操運(yùn)兵道的入口，古地道形式多樣，具有單行道、雙平行道、上下雙層道和立體交叉道四種結(jié)構(gòu)形式，地道全部采用青磚建成。在古地道中有先前士兵作戰(zhàn)的痕跡，其中設(shè)置有陷阱、障礙墻、絆腿板等多種軍用作戰(zhàn)設(shè)施，建筑結(jié)構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，是現(xiàn)階段保存最為完好的地下軍事建筑群，具有重要的研究價(jià)值。

4.2 構(gòu)建古建筑“族”模型

地下曹操運(yùn)兵道規(guī)模宏大，格局錯(cuò)綜復(fù)雜，并且經(jīng)過了多個(gè)朝代的改造和修復(fù)，還遭受了自然災(zāi)害的侵襲，因此在對(duì)毫州的運(yùn)兵道進(jìn)行分析時(shí)具有很大的難度。

地下曹操運(yùn)兵道族模型構(gòu)建主要經(jīng)歷以下幾個(gè)步驟，一是通過實(shí)地測(cè)量和勘測(cè)獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納整理，得到關(guān)于該建筑的綜合數(shù)據(jù)。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集時(shí)一定要做到精細(xì)準(zhǔn)確，工作人員要對(duì)所能勘測(cè)的全部地區(qū)進(jìn)行全面細(xì)致的考察和記錄，了解該建筑的整體各部、內(nèi)部建筑物的細(xì)節(jié)、所使用材料的性質(zhì)等。二是對(duì)所要研究的古建筑進(jìn)行分類并通過BIM 信息技術(shù)尋找所建立的“族”模擬模型與地下曹操運(yùn)兵道建筑結(jié)構(gòu)之間的具體聯(lián)系，為下一步建立全面的系統(tǒng)分析模擬模型做好準(zhǔn)備。。在建立該建筑群的“族”模型時(shí)，需要提供各個(gè)建筑物的幾何尺寸信息，以初步構(gòu)建基本三維模型，之后向三維模型中添加建筑物的其他基本信息，如建筑材料的種類、周圍地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)和氣候特點(diǎn)等，并保存好我們新建立的“族”模型，以應(yīng)用到整體工程分析中。三是對(duì)我們所建立的模型進(jìn)行系統(tǒng)的分析整合，以得到地下曹操運(yùn)兵道建筑的整體模型，上述所有操作均在BIM 軟件中進(jìn)行。在完成系統(tǒng)建模之后，還要對(duì)所建立的模型進(jìn)行測(cè)試分析，調(diào)整并修改其中不合理的參數(shù)，以盡量減少在修復(fù)過程中可能存在的安全隱患，提高修復(fù)的質(zhì)量和精度。

5 結(jié)語

BIM 信息技術(shù)可以建立建筑物的三維模型，與其他三維制圖軟件相比所建立的模型更加貼近實(shí)際情況，可視化能力強(qiáng)，使用靈活性高，有利于提高古建筑修復(fù)的質(zhì)量，在建筑修復(fù)及開發(fā)工程中得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)利用BIM 軟件所建立的數(shù)字模型在存儲(chǔ)和資源共享上都具有一定的優(yōu)勢(shì)，有助于推動(dòng)我國古建筑管理修復(fù)行業(yè)信息化的發(fā)展進(jìn)程。