BIM技術(shù)在福建木拱廊橋遺產(chǎn)信息化保護(hù)中的應(yīng)用

鄧 華 集美大學(xué)誠(chéng)毅學(xué)院

福建木拱廊橋是中國(guó)古代橋梁的典范，是山地人居建筑的代表作，是傳統(tǒng)木質(zhì)橋梁中含金量較高的品類。福建木拱廊橋建造技術(shù)精湛，藝術(shù)造型優(yōu)美，文化底蘊(yùn)深厚。但是傳統(tǒng)的福建木拱廊橋遭到自然的侵蝕和人為的破壞，其制作工藝也面臨失傳。在這樣的背景之下，加強(qiáng)對(duì)木拱廊橋的數(shù)字化保護(hù)迫在眉睫。文章圍繞BIM技術(shù)在福建木拱廊橋遺產(chǎn)中的數(shù)字化保護(hù)和應(yīng)用展開(kāi)論述，對(duì)木拱廊橋遺產(chǎn)保護(hù)的信息化痛點(diǎn)進(jìn)行了分析，并提出了相關(guān)對(duì)策。

通過(guò)開(kāi)發(fā)和傳遞建筑信息化模型，BIM技術(shù)全面提高了工程項(xiàng)目全過(guò)程的管理效率，而被廣泛應(yīng)用于建筑工程各個(gè)階段，其為建筑業(yè)數(shù)字化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。BIM技術(shù)把工程信息完整地整合在建筑項(xiàng)目模型中，避免了由于項(xiàng)目階段的轉(zhuǎn)換和信息傳遞而導(dǎo)致的信息丟失、錯(cuò)位和不完整，其可以優(yōu)化工程各個(gè)階段之間的協(xié)作，提高工程信息化管理水平。在大力加強(qiáng)建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的今天，將BIM技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)建筑的信息化保護(hù)，可以提高對(duì)古建筑保護(hù)、開(kāi)發(fā)和管理的信息化程度。BIM技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)對(duì)于加強(qiáng)我國(guó)歷史遺址和橋梁遺產(chǎn)的保護(hù)具有重要意義。

福建木拱廊橋遺產(chǎn)保護(hù)概述

堅(jiān)定文化自信，就要努力從中華民族世世代代形成和積累的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化中汲取營(yíng)養(yǎng)和智慧，延續(xù)文化基因，萃取思想精華，展現(xiàn)精神魅力，以時(shí)代精神激活中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的生命力。

福建木拱橋建筑特征及文化價(jià)值分析

福建木拱廊橋的建筑結(jié)構(gòu)富有特色。它的底部貫?zāi)竟敖Y(jié)構(gòu)大多為八字形的折邊拱形，這種類型的拱橋相較于其他類型的拱橋有著更加明顯的科學(xué)性和先進(jìn)性，它之所以能以短構(gòu)件形成長(zhǎng)跨度，并且適應(yīng)山林深溝的地理環(huán)境與其結(jié)構(gòu)有著密不可分的聯(lián)系。這對(duì)于現(xiàn)代觀光橋梁的建設(shè)仍然有很大的借鑒作用。福建木拱廊橋上部的廊屋有著很強(qiáng)的地域性，從空間形式來(lái)看，正是福建山林地區(qū)多風(fēng)多雨的自然條件決定了廊屋外部需通體覆蓋風(fēng)雨擋板，形成了一個(gè)半封閉的建筑；從建筑內(nèi)部來(lái)看，廊屋空間吸收了閩北地區(qū)民間建筑結(jié)構(gòu)的元素，由于宗教信仰的需要，創(chuàng)造性地將橋與廟宇相結(jié)合，形成了橋中有神龕的獨(dú)特形式；從裝飾上來(lái)看，裝飾風(fēng)格體現(xiàn)出了濃郁的民間特色和民間美學(xué)，題材上融合了當(dāng)?shù)氐纳耢`傳說(shuō)、地域景色，形成了獨(dú)具地域特色的廊屋空間。

福建木拱廊橋承載著中國(guó)古村落文化。根據(jù)對(duì)現(xiàn)存的木拱廊橋歷史的研究，筆者發(fā)現(xiàn)，唐宋時(shí)期是閩浙木拱廊橋技術(shù)的萌芽階段，其到了明代發(fā)展成熟，至清代中晚期得到了極大的發(fā)展，民國(guó)甚至解放后，少數(shù)地區(qū)還在建造使用。2009年，中國(guó)木拱橋傳統(tǒng)營(yíng)造技藝被列入聯(lián)合國(guó)教科文組織急需保護(hù)的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。

隨著時(shí)間的推移，現(xiàn)代文明正朝著古代村落滲透，因此有必要探尋福建木拱廊橋背后蘊(yùn)含的傳統(tǒng)文化習(xí)俗，加強(qiáng)對(duì)民間物質(zhì)與非物質(zhì)文化遺產(chǎn)的保護(hù)。福建木拱廊橋的選址多在有山有水的地方，交通比較便捷，不僅能為當(dāng)?shù)鼐用裾陲L(fēng)擋雨，還能為其提供歇腳的場(chǎng)所；同時(shí)還具有祈禱風(fēng)調(diào)雨順、祭祀神靈等諸多功能。幾乎每一座木拱廊橋都有一段故事和一個(gè)傳說(shuō)，蘊(yùn)含著濃厚的歷史文化底蘊(yùn)。某些保存較好的木拱廊橋是木拱橋營(yíng)造技藝實(shí)踐的載體，與當(dāng)?shù)氐乩盹L(fēng)水、宗教信仰、生活習(xí)俗關(guān)聯(lián)密切，涵蓋了詩(shī)文、繪畫(huà)、戲曲等文化內(nèi)容，蘊(yùn)含著深刻的文化內(nèi)涵。這些是我國(guó)橋梁歷史和民俗文化研究的載體，也是我國(guó)經(jīng)濟(jì)背景下農(nóng)耕文化的集中體現(xiàn)。根據(jù)文化研究結(jié)果可知，木拱廊橋是村落居民共同塑造的居住和生活空間，橋梁是連接生活區(qū)域的中心軸，它不僅僅是村落文化的體現(xiàn)，還是某一地區(qū)居民精神文化生活的體現(xiàn)，更是團(tuán)結(jié)中國(guó)基層社會(huì)的紐帶。這種作用一方面表現(xiàn)在地域上，另一方面表現(xiàn)在心理和文化上。

福建木拱廊橋建筑遺產(chǎn)保護(hù)研究現(xiàn)狀

隨著木拱廊橋交通功能的沒(méi)落、木結(jié)構(gòu)的腐朽、洪水火災(zāi)的侵襲等問(wèn)題的出現(xiàn)，對(duì)木拱廊橋的保護(hù)困難重重。木拱廊橋文化遺產(chǎn)與建造技藝是民族智慧的結(jié)晶與精神的凝聚，隨著廊橋數(shù)量的逐年遞減，進(jìn)一步分析壽寧木拱廊橋的價(jià)值所在是十分有必要的。從工程和技術(shù)的角度分析福建木拱廊橋，在對(duì)其進(jìn)行保護(hù)的過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)傳統(tǒng)工藝的維護(hù)，需要工作人員認(rèn)真研究木拱廊橋的獨(dú)特建造結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，有的學(xué)者結(jié)合橋梁的受力和承重結(jié)構(gòu)分析了現(xiàn)存國(guó)內(nèi)木拱廊橋的結(jié)構(gòu)形式，解決了木拱廊橋由于造型獨(dú)特在力學(xué)上存在的多種問(wèn)題。實(shí)際上，木拱廊橋的橋體結(jié)構(gòu)大致為折線型，它主要依靠木干件的穿插和其他的力學(xué)原理構(gòu)造而成。木拱廊橋分為三段式和五段式，結(jié)合成一個(gè)整體，兩端鞏固共同承重，減輕橋面坡度。木拱廊橋三節(jié)系統(tǒng)和五節(jié)系統(tǒng)可以相互穿插，在增大了摩擦力的同時(shí)也增加了穩(wěn)定性。當(dāng)前，對(duì)木拱廊橋的結(jié)構(gòu)體系情況進(jìn)行分析，首先要加強(qiáng)對(duì)木拱廊橋的結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究，并對(duì)其做出科學(xué)合理的解釋。如對(duì)木拱廊橋在結(jié)構(gòu)上的載重情況和整體結(jié)構(gòu)形式包括對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)建震動(dòng)頻率進(jìn)行定量分析，以進(jìn)一步優(yōu)化與設(shè)計(jì)?？梢?jiàn)，福建木拱廊橋的數(shù)字化保護(hù)任重而道遠(yuǎn)，需要結(jié)合多學(xué)科專業(yè)知識(shí)進(jìn)行全面考量。

福建木拱廊橋遺產(chǎn)的BIM信息化保護(hù)問(wèn)題分析

隨著全社會(huì)對(duì)歷史建筑關(guān)注度的不斷提升和全國(guó)人民對(duì)歷史建筑保護(hù)意識(shí)的不斷加強(qiáng)，以福建木拱廊橋?yàn)榇淼墓糯ㄖ镌谌粘＞S護(hù)工作中對(duì)技術(shù)提出了更高的要求。信息化時(shí)代已經(jīng)到來(lái)，傳統(tǒng)的歷史建筑保護(hù)方法已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，我們有必要對(duì)其進(jìn)行分析。

第一個(gè)問(wèn)題是建筑歷史信息的殘缺。木拱廊橋保護(hù)的首要解決的問(wèn)題就是建筑信息的殘缺。在傳統(tǒng)的歷史建筑保護(hù)模式下，木拱廊橋地保護(hù)方法本身就有局限性，其容易在信息傳遞過(guò)程中造成歷史文化丟失，形成殘缺的信息局面。長(zhǎng)此以往，如果不加以改進(jìn)，歷史建筑的信息將缺乏易讀性，也給后續(xù)開(kāi)展保護(hù)工作的人員增加了困難，這就無(wú)法保證歷史建筑信息的完整性。

第二個(gè)問(wèn)題是信息保護(hù)系統(tǒng)的落后。當(dāng)前，我國(guó)木拱廊橋的保護(hù)主要是由政府部門統(tǒng)一組織和牽頭的，由分散在全國(guó)各個(gè)省市地區(qū)的保護(hù)單位具體負(fù)責(zé)，歷史建筑信息采用紙質(zhì)或電子文檔的形式儲(chǔ)存在檔案館。以上這些文檔并沒(méi)有進(jìn)行分類和規(guī)整，也沒(méi)有形成系統(tǒng)化的、完整的數(shù)據(jù)庫(kù)，導(dǎo)致歷史建筑保護(hù)工作人員無(wú)法有效地提取建筑的歷史信息，也無(wú)法快速地進(jìn)行信息攝取和閱讀。例如，工作人員在更新信息的過(guò)程中，如果重復(fù)閱讀信息容易造成工作效率的低下；如果漏讀了信息則容易造成信息丟失。

第三個(gè)問(wèn)題是歷史建筑信息的利用率較低。當(dāng)前我國(guó)木拱廊橋保護(hù)工作呈線性趨勢(shì)開(kāi)展，對(duì)木拱廊橋的建筑信息傳遞也呈現(xiàn)出線性分布的態(tài)勢(shì)。每個(gè)測(cè)繪工作人員有個(gè)人的習(xí)慣和工作經(jīng)驗(yàn)，他們采取的標(biāo)注形式和測(cè)繪手段是不同的，這使得我國(guó)橋梁保護(hù)工作的準(zhǔn)確性有所下降，某些圖紙的表達(dá)不確定也不精確，不利于下一階段展開(kāi)保護(hù)工作的工作人員開(kāi)展工作。沒(méi)有根據(jù)已有的歷史建筑信息做出明確的工作計(jì)劃，也沒(méi)有做到有的放矢，這是我國(guó)木拱廊橋保護(hù)工作中需要注意的問(wèn)題。

BIM技術(shù)在福建木拱廊橋遺產(chǎn)信息化保護(hù)中的對(duì)策

加強(qiáng)對(duì)橋梁建筑物的信息采集

對(duì)木拱廊橋的信息資料采集可以分為兩個(gè)步驟。第一是搜集實(shí)體建筑橋梁的信息資料，第二是對(duì)其背后蘊(yùn)含的歷史文化故事進(jìn)行加強(qiáng)整合。前者屬于實(shí)體建筑物的具體信息，主要包括木拱廊橋的實(shí)際樣貌、方位、朝向和尺寸，這一部分內(nèi)容可以利用三維技術(shù)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的掃描，構(gòu)建橋梁的表面云數(shù)據(jù)，在獲取到云數(shù)據(jù)之后加強(qiáng)收集和整理，得到較為準(zhǔn)確的橋梁建筑模型；而后者屬于歷史信息資料，它是屬性類的信息，這一部分內(nèi)容主要包括橋梁建筑當(dāng)時(shí)所使用的材料和工藝，以及橋梁建筑物表達(dá)的地方特征，和其所具有的福建閩東的人文社會(huì)歷史價(jià)值，因其具有強(qiáng)烈的人文性和主觀性，對(duì)這一部分工作數(shù)據(jù)的獲取比較困難，工作人員通常需要進(jìn)行實(shí)地探訪和調(diào)查，找出有關(guān)的文字記錄并加強(qiáng)整合和分析，才能夠得到完整的建筑物屬性。

應(yīng)用三維激光技術(shù)完善木拱廊橋橋體數(shù)據(jù)

BIM技術(shù)在木拱廊橋中的運(yùn)用是通過(guò)三維激光技術(shù)對(duì)橋梁建筑物進(jìn)行整體掃描，把有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總處理并導(dǎo)入BIM軟件以得到準(zhǔn)確的三維立體模型。木拱廊橋數(shù)據(jù)可視化也可以讓更多人深入體驗(yàn)?zāi)竟袄葮蛭幕z產(chǎn)的魅力。

根據(jù)我國(guó)對(duì)歷史橋梁的保護(hù)，其要求對(duì)BIM軟件設(shè)置加強(qiáng)參數(shù)，包括木拱廊橋的建筑年代和原材料表面損壞程度、現(xiàn)存情況以及表面是否有劃痕等，在建設(shè)好橋梁模型之后要載入實(shí)際建筑物的測(cè)繪數(shù)據(jù)、真實(shí)照片，描述周邊地理環(huán)境，檢查相關(guān)的歷史文件、記載記錄、維修記錄等，最后錄入管理部門。利用BIM技術(shù)能夠打造出交互格式的資料數(shù)據(jù)分享平臺(tái)，對(duì)木拱廊橋的維護(hù)和歷史意義的傳承有重要的價(jià)值。

提升數(shù)字化保護(hù)水平

采用數(shù)字化保護(hù)技術(shù)對(duì)木拱廊橋遺產(chǎn)進(jìn)行保護(hù)，其初步構(gòu)想是運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)科技，對(duì)福建地區(qū)現(xiàn)存的木拱廊橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，解析橋梁建筑結(jié)構(gòu)和營(yíng)造技術(shù)，利用3D技術(shù)繪出空間模擬圖像，用幾何尺寸和物理特征等諸多要素還原木拱廊橋的具體形狀和藝術(shù)保存風(fēng)貌。在計(jì)算機(jī)交互科技的支持下，通過(guò)3D圖形從不同的層次和角度快速了解木拱廊橋的數(shù)字影像，再通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)的分析，讓木拱廊橋得到長(zhǎng)期有效的維護(hù)和保養(yǎng)。數(shù)字化保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用能夠?yàn)槟竟袄葮虮Ｗo(hù)工作提供決策基礎(chǔ)和必要的數(shù)據(jù)支持，也能夠?yàn)槿蘸蟮倪z產(chǎn)申報(bào)工作提供基礎(chǔ)的數(shù)字化存檔。讓木拱廊橋遺產(chǎn)的價(jià)值達(dá)到代代相傳的效果，也能為民間木拱廊橋的制作提供可供參考的具體參數(shù)和依據(jù)，打破師徒之間口耳相傳的局限性，提高木拱廊橋的建構(gòu)技術(shù)數(shù)字化保護(hù)和傳承的可操作性和技術(shù)性。

福建木拱廊橋文化遺產(chǎn)建筑造詣高、歷史文化底蘊(yùn)深，其所蘊(yùn)含的工匠精神是先賢匠人留下的寶貴財(cái)富。木拱廊橋文化遺產(chǎn)保護(hù)的重點(diǎn)應(yīng)由橋體本身的保護(hù)擴(kuò)展到全面的信息化保護(hù)，不僅要對(duì)本體的建筑結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行保護(hù)，更要對(duì)其營(yíng)造技藝、發(fā)展歷史、文化藝術(shù)、自然環(huán)境信息特征進(jìn)行整合和保護(hù)。應(yīng)用BIM技術(shù)要以傳承與創(chuàng)新為目的，以保護(hù)開(kāi)發(fā)為手段，推進(jìn)福建木拱廊橋遺產(chǎn)的數(shù)字化保護(hù)與應(yīng)用。在具體對(duì)策上，相關(guān)工作人員需要加強(qiáng)對(duì)橋梁建筑物的信息采集，完善信息錄入工作，加強(qiáng)三維模型的參數(shù)設(shè)計(jì)，建立信息完整的木拱廊橋資料庫(kù)，充分發(fā)揮BIM技術(shù)在木拱廊橋保護(hù)和開(kāi)發(fā)運(yùn)用中的價(jià)值，讓木拱廊橋在數(shù)字化科技的支持下得以保護(hù)和傳承創(chuàng)新。