BIM技術(shù)結(jié)合建筑三維掃描在既有古建筑中的實(shí)際應(yīng)用

李英豪 聶品品 潘家輝 孫光遠(yuǎn) 鄭秋雨

摘要：隨著國(guó)家2020年全面建成小康社會(huì)以及國(guó)家基礎(chǔ)建筑設(shè)施的逐步趨于完善，建筑行業(yè)主體方向?qū)⒉豢筛淖兊闹饾u向已存在建筑物的修護(hù)與維繕轉(zhuǎn)變。建國(guó)以來(lái)，古建筑尤其木制的庭院樓閣小榭等存在有耐火等級(jí)低弱的缺陷，考慮綜合運(yùn)用BIM以及三維掃描采集古建筑實(shí)體數(shù)字信息能夠?yàn)樾拮o(hù)作業(yè)帶來(lái)極大的便利。

關(guān)鍵詞：古建筑物;BIM技術(shù);三維掃描

隨著國(guó)家2020年全面建成小康社會(huì)以及國(guó)家基礎(chǔ)建筑設(shè)施的逐步趨于完善，我國(guó)建筑物的數(shù)量基本能夠基本符合市場(chǎng)需求，因而，如今建筑行業(yè)主體方向?qū)⒉豢筛淖兊闹饾u向已存在建筑物的修護(hù)與維繕轉(zhuǎn)變。而中國(guó)作為四大文明古國(guó)之一，現(xiàn)存至今，有著五千年上下的文明發(fā)展歷史，在這浩渺的歷史長(zhǎng)河中，中國(guó)的智慧祖先，不可避免地會(huì)給我們后代留下文明發(fā)展史的足跡。黃河與長(zhǎng)江是中華建筑文明的發(fā)源之地，從新石器時(shí)代，到兩漢時(shí)期，魏晉南北朝，隋唐等等再至明清時(shí)代，再到現(xiàn)如今，各個(gè)歷史時(shí)期，崇尚的文化，審美不一致，這也致使各時(shí)期朝代的建筑風(fēng)格各不統(tǒng)一，各地以及各個(gè)時(shí)期的古建筑都有著極大的文化研究保存價(jià)值。而在歷經(jīng)古代大小數(shù)以千萬(wàn)計(jì)的戰(zhàn)爭(zhēng)，以及對(duì)古建筑毀壞最大的抗日戰(zhàn)爭(zhēng)以來(lái)，諸多文化建筑瑰寶在一場(chǎng)場(chǎng)金戈鐵馬、硝煙戰(zhàn)火中消失于世間，不免令人惋惜至極。至因此，對(duì)于如今還佇立于世間的古建筑的保護(hù)以及維修技術(shù)顯得尤其重要。

建國(guó)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展還處于起步階段，百?gòu)U待興，大多古建筑缺乏定期有效的維護(hù)管理以及歷經(jīng)歲月的風(fēng)吹雨打后，古建筑尤其木制的庭院樓閣小榭等存在有耐火等級(jí)低弱的缺陷，且古建筑物一般距離現(xiàn)代消防資源較遠(yuǎn)，正所謂，遠(yuǎn)水不能就得了近火，因而一旦失火，難以及時(shí)撲滅，從而容易造成古建筑的毀壞破損。而現(xiàn)如今，諸多古建筑文化單位為了謀取資金，將古建筑出租其他單位，這更加增加了失火的不明確性。此外，如今對(duì)于古建筑的修正中，存在對(duì)于古建筑文化價(jià)值認(rèn)識(shí)不足，且存在有隨意替改建筑構(gòu)件的情況，甚至恣意改變古建筑物原有的結(jié)構(gòu)形狀構(gòu)造等等，從而造成對(duì)古建筑以及文化印記不可抹滅的創(chuàng)傷。因而，現(xiàn)有新技術(shù)的恰當(dāng)應(yīng)用顯得格外重要，而B(niǎo)IM技術(shù)以及建筑三位掃描的技術(shù)的強(qiáng)大功能，能夠更加有效地幫助我們進(jìn)行對(duì)于古建筑的修葺。

鑒于古建筑構(gòu)造結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且建筑原有圖稿資料不全甚至缺失的情況，造成在修護(hù)過(guò)程中，對(duì)于古建筑的建模難度系數(shù)變大，且一些原始測(cè)繪方案，不僅耗費(fèi)巨大人力物力，且可能在作業(yè)工程中對(duì)古建筑本身造成損害。因而，考慮綜合運(yùn)用BIM以及三維掃描采集古建筑實(shí)體數(shù)字信息能夠?yàn)樾拮o(hù)作業(yè)帶來(lái)極大的便利。三維掃描技術(shù)結(jié)合BIM技術(shù)不僅具有擁有高時(shí)效性、高精度性、更有著速度快、效率高等優(yōu)勢(shì)，比起過(guò)去傳統(tǒng)的人工測(cè)繪技術(shù)，在既有建筑改造項(xiàng)目中可以更高效的解決有關(guān)古建筑的修繕實(shí)際問(wèn)題。三維掃描技術(shù)不僅可以通過(guò)外業(yè)的掃描技術(shù)，內(nèi)業(yè)成圖的方式高效采集到目標(biāo)建筑的外觀結(jié)構(gòu)，內(nèi)在紋理等，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行實(shí)景復(fù)刻，更能夠快速準(zhǔn)確地根據(jù)點(diǎn)云，生成建筑物立面的圖紙，為修整古建筑物的工程師提供更為準(zhǔn)確精準(zhǔn)的參考數(shù)據(jù)依據(jù)。

在修整工程中，由于古建筑大多體型較大，構(gòu)造輪廓復(fù)雜，且內(nèi)部構(gòu)造繁復(fù)，而精確的BIM模型的建立，少不了準(zhǔn)確可靠的CAD圖紙的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，如果適用老一套的測(cè)量方法，將會(huì)無(wú)可避免的進(jìn)行大量耗時(shí)且成本昂貴的，難度系數(shù)還不低的測(cè)量工作。而采用三維激光影像掃描技術(shù)，因他是掃描式的而非人為或者機(jī)器接觸目標(biāo)建筑物的測(cè)量，所以能在最大程度不損傷目標(biāo)建筑物的前提下，迅速采集古建筑物內(nèi)外部構(gòu)造的精確數(shù)據(jù)，還原出一個(gè)切實(shí)的實(shí)景彩色圖像，它既能為修整維護(hù)古建筑和BIM建模提供可靠的數(shù)據(jù)支撐，也能作為歷史數(shù)據(jù)，留存后世，為往后建筑后期的可能的修繕提供歷史記錄。相比人工測(cè)繪，三維掃描技術(shù)大大縮短了項(xiàng)目所需的工期進(jìn)程。有了三維實(shí)景點(diǎn)云與二維立面圖，兩者相互比對(duì)，能夠更加確保數(shù)據(jù)的可靠性與精確性，這也大大降低了犯錯(cuò)率，兩項(xiàng)技術(shù)的結(jié)合運(yùn)用，可謂對(duì)于現(xiàn)實(shí)實(shí)際運(yùn)用問(wèn)題有著非常實(shí)際且可靠的指導(dǎo)性的意義。

在建筑設(shè)計(jì)階段運(yùn)用BIM技術(shù)，可以幫助項(xiàng)目為各專(zhuān)業(yè)不同方向提供更加精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)模型，并將BIM技術(shù)拓展到與建設(shè)工程全過(guò)程相關(guān)的各個(gè)方面，在同一個(gè)平臺(tái)下構(gòu)造綜合信息模型，這是在BIM技術(shù)平臺(tái)上結(jié)合3維掃描對(duì)古建筑修繕與改擴(kuò)過(guò)程服務(wù)中的一次創(chuàng)新性的大膽嘗試。在作業(yè)工程中，難以在各個(gè)不同的項(xiàng)目組之間以及復(fù)雜的全工程范圍內(nèi)進(jìn)行及時(shí)有效的溝通交流，而B(niǎo)IM技術(shù)在3D建筑模型中能夠被賦予諸多有效信息，例如工程進(jìn)度等等，從而可以形成4D乃至5D的BIM模型，使得建筑圖紙更加直觀，對(duì)于各個(gè)項(xiàng)目組之間的協(xié)調(diào)工作尤為關(guān)鍵。BIM技術(shù)為古建筑的修正計(jì)劃提供切實(shí)預(yù)選方案，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)從不同專(zhuān)業(yè)，不同方向間的信息共享，且作為全生命周期掌控平臺(tái)，使作業(yè)協(xié)同化規(guī)劃，精細(xì)化管理成為觸手可及的現(xiàn)實(shí)。計(jì)劃采集既采用建筑的點(diǎn)云技術(shù)，并通過(guò)點(diǎn)云逆向構(gòu)建BIM建模的方式，創(chuàng)建BIM模型展開(kāi)對(duì)古建筑修葺的實(shí)際應(yīng)用。

雖說(shuō)中華文明源遠(yuǎn)流長(zhǎng)有5000年歷史，但現(xiàn)存最早的古建筑是唐朝的南禪寺大殿，距今有近兩千年歷史。中國(guó)的古建筑因大多為木結(jié)構(gòu)，且缺少定期修繕，在長(zhǎng)年風(fēng)吹雨打以及歷年的紛爭(zhēng)戰(zhàn)火中因而消逝于時(shí)間長(zhǎng)河。而在晚唐時(shí)期，多數(shù)的佛寺院廟，因?yàn)槲渥诘摹皶?huì)昌滅法”而遭到破壞，不再存于世間，幸運(yùn)的是，南禪寺的地勢(shì)偏僻，未能殃及南禪寺，從而幸存于今，這提醒我們應(yīng)該更加珍惜先人留下且還幸存的建筑瑰寶?，F(xiàn)如今，雖大多數(shù)現(xiàn)代化建筑鱗次櫛比，層層迭代，拔地而起，一改古代建筑中和且平易，含蓄而深沉的風(fēng)格，興起簡(jiǎn)約大氣，以及歐式等等更多雜糅的與現(xiàn)代接軌的建筑風(fēng)格，但古建筑依舊散發(fā)著現(xiàn)代藝術(shù)無(wú)可替代的別樣風(fēng)情，更何況，中國(guó)人骨子里的文人情懷，對(duì)于蛙鳴清風(fēng)，山花驚鴻這樣的偷得浮生半日閑式的悠哉閑趣的生活壞境以及生活態(tài)度，有著莫名的向往與期許，試問(wèn)，在如今時(shí)代高速發(fā)展的現(xiàn)狀下，“竹日見(jiàn)清風(fēng)，軒窗漸幽興，人間誰(shuí)與共，鳥(niǎo)語(yǔ)更知幽”的生活是否更貼近中國(guó)人骨子里對(duì)于建筑風(fēng)格的別樣情愫呢？這使得中國(guó)古建筑風(fēng)格在如今的建筑市場(chǎng)仍然占有一席之地。而如今古風(fēng)建筑的筑建，大多還是借鑒于現(xiàn)存古代園林建筑的匠人匠心的創(chuàng)意與審美。因而，在現(xiàn)代修筑古建筑風(fēng)格的房屋時(shí)，更不能忘記對(duì)于現(xiàn)存古建筑的保養(yǎng)以及修繕。

在時(shí)代的進(jìn)步下，BIM技術(shù)與建筑三維掃描隨之市場(chǎng)的需求應(yīng)運(yùn)而生，這兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)點(diǎn)，是世人有目共睹的，相信這兩項(xiàng)技術(shù)的智慧碰撞，將會(huì)給古建筑的修護(hù)的事業(yè)帶來(lái)前無(wú)古人的進(jìn)步與發(fā)展。

作者簡(jiǎn)介：

李英豪（2000-），男，漢族，江蘇鹽城人，徐州工程學(xué)院本科在讀，土木工程專(zhuān)業(yè)