袁強(qiáng)亮，王倩雯（南京市博物總館，江蘇 南京 210004）

現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展視域下，國(guó)家開(kāi)始重視古建筑的修繕和保護(hù)工作，因?yàn)楣沤ㄖ仁且环N藝術(shù)載體，又是一種藝術(shù)形式，具備深厚的歷史文化內(nèi)涵，能夠體現(xiàn)古代藝術(shù)魅力。很多古建筑基本上都是利用土木結(jié)構(gòu)和磚石結(jié)構(gòu)建成的。隨著時(shí)代變遷，這些建筑結(jié)構(gòu)不再穩(wěn)固，經(jīng)歷長(zhǎng)期風(fēng)雨摧殘，往往會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。BIM技術(shù)是一種可通過(guò)數(shù)字化技術(shù)建模模擬修復(fù)建筑的軟件，如何在古建筑的修繕和保護(hù)中合理使用BIM技術(shù)，成為當(dāng)前人們關(guān)注的重點(diǎn)話題。

一、案例

以朝天宮—南京市博物館為例，朝天宮位于南京市秦淮區(qū)水西門內(nèi)，是江南地區(qū)現(xiàn)存建筑等級(jí)最高、規(guī)模最大、保存最為完整的明清官式古建筑群落，現(xiàn)存建筑大都始建于晚清，主要為江寧府學(xué)和文廟，包括宮墻、下馬碑、泮池、欞星門、大成門、大成殿、崇圣殿等。1957年朝天宮被評(píng)為江蘇省文物保護(hù)單位，2013年被評(píng)為全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。南京市博物館于2015年被評(píng)為國(guó)家一級(jí)博物館。

朝天宮自2008—2009年大修繕后，近十年來(lái)，受自然原因影響，部分頂瓦和望磚掉落，部分內(nèi)外墻體、立柱、門扇等漆面脫落，存在一些安全隱患。這就要求我們有效應(yīng)用BIM技術(shù)，為后面的大修繕和日常保養(yǎng)維護(hù)工作提供有利條件。

二、BIM技術(shù)修繕與保護(hù)古建筑的優(yōu)點(diǎn)

BIM技術(shù)又被人們稱為建筑信息模型，重點(diǎn)是通過(guò)數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建模型，將現(xiàn)實(shí)建筑物體以一比一的尺寸，構(gòu)建一個(gè)仿真模型，包括建筑信息、空間關(guān)系以及機(jī)電信息等各個(gè)方面，為工作者提供可靠信息，避免人為原因造成的失誤，有利于提升建筑工程的工作質(zhì)量和效率。在古建筑修繕和保護(hù)工作中，應(yīng)用BIM技術(shù)能夠以數(shù)字化方式，將古建筑的整體情況加以呈現(xiàn)，幫助工作者開(kāi)展相應(yīng)的修繕和保護(hù)作業(yè)，從而傳承古建筑蘊(yùn)含的思想技藝以及歷史文化，為我國(guó)建筑行業(yè)和民族文化發(fā)展創(chuàng)造良好條件。BIM技術(shù)在古建筑修繕和保護(hù)中的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）前期建模，對(duì)古建筑三維信息進(jìn)行精準(zhǔn)記錄，將采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行重點(diǎn)保存。（2）將古建筑信息匯聚之后，能夠構(gòu)成對(duì)應(yīng)的大數(shù)據(jù)庫(kù)。在該數(shù)據(jù)庫(kù)中，信息具有準(zhǔn)確性和真實(shí)性，使得修繕和保護(hù)工作更加透明，有利于后期維保與傳承。（3）促進(jìn)古建筑信息朝著數(shù)據(jù)化發(fā)展，為未來(lái)建筑發(fā)展增光添彩，在傳承的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)創(chuàng)新。（4）可以衍生構(gòu)建古建筑的沉浸式體驗(yàn)，同時(shí)，還能促進(jìn)文化產(chǎn)品賦能。除此之外，對(duì)仿古建筑施工，也有一定的指導(dǎo)和幫助，實(shí)現(xiàn)施工作業(yè)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，推動(dòng)工程量計(jì)算朝著高精確度、高效率等方向發(fā)展，最大限度確保古建筑的原生態(tài)。

三、BIM技術(shù)修繕與保護(hù)古建筑中面臨的問(wèn)題

現(xiàn)階段，雖說(shuō)BIM技術(shù)在修繕和保護(hù)古建筑中有著積極作用，但是該工程卻面臨一系列問(wèn)題，主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（一）專業(yè)技術(shù)人才較少

我國(guó)古建筑修繕和保護(hù)工作，對(duì)于BIM技術(shù)的使用，還處于初期，缺少一定的自主研發(fā)技能，知識(shí)體系建立不完善，專業(yè)人才缺失。傳統(tǒng)古建筑修繕和保護(hù)工作建模一般是使用CAD技術(shù)，其應(yīng)用與BIM技術(shù)存在較大差異，很多工作人員在實(shí)際應(yīng)用中無(wú)法正確使用這類技術(shù)。從人才數(shù)量角度而言，BIM技術(shù)人才與CAD技術(shù)人才數(shù)量差距較大，古建筑修繕和保護(hù)單位要重視BIM技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)。

（二）軟件開(kāi)發(fā)缺乏力度

BIM軟件盡管種類較多，推廣力度非常大，軟件卻還處于設(shè)計(jì)階段，在具體的施工過(guò)程中，難以充分發(fā)揮應(yīng)有效果。無(wú)論是項(xiàng)目維護(hù)，還是后期運(yùn)營(yíng)，效果都難以得到保障。在我國(guó)，自主研發(fā)BIM的建模軟件很少，缺乏本土特色，大部分都要從外國(guó)引進(jìn)技術(shù)。受建筑差異的影響，這類技術(shù)在我國(guó)古建筑修復(fù)中難以獲得良好的使用效果。

（三）BIM技術(shù)應(yīng)用

古建筑施工單位實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)，可以為我國(guó)建筑信息化發(fā)展提供技術(shù)保障。在具體實(shí)踐中，無(wú)論是建筑企業(yè)的作業(yè)人員，還是管理者，大都沒(méi)有認(rèn)識(shí)到BIM技術(shù)的重要性，使用該項(xiàng)技術(shù)的動(dòng)力不足。加上信息化建設(shè)施工的開(kāi)展，要投入大量資金，資金籌措存在一定困難，給應(yīng)用開(kāi)發(fā)帶來(lái)阻礙。

四、提升BIM技術(shù)修繕與保護(hù)古建筑的有效策略

為了防止以上問(wèn)題的產(chǎn)生，促進(jìn)古建筑修繕和保護(hù)工作的順利開(kāi)展，將BIM技術(shù)有效應(yīng)用其中，主要可以從以下幾點(diǎn)入手。

（一）培養(yǎng)專業(yè)BIM技術(shù)人才

古建筑修繕和保護(hù)存在多學(xué)科交叉特征，對(duì)專業(yè)技術(shù)人才要求很高。這類專業(yè)人才不僅要具備扎實(shí)的專業(yè)能力，還要擁有相應(yīng)的文史素養(yǎng)。在古建筑修繕和保護(hù)工作中，建筑企業(yè)要重視對(duì)BIM技術(shù)的應(yīng)用。比如和高校合作，增加與BIM軟件相關(guān)的課程，為學(xué)生學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)專業(yè)BIM技術(shù)人才；也可以與先進(jìn)企業(yè)合作，設(shè)置BIM科研機(jī)構(gòu)，定期組織相應(yīng)的BIM學(xué)術(shù)交流會(huì)；鼓勵(lì)高校學(xué)生和教師積極參與其中，開(kāi)展相應(yīng)的建筑信息建模比賽，通過(guò)各個(gè)渠道和方式培養(yǎng)BIM專業(yè)技術(shù)人才，為古建筑的修繕和保護(hù)提供人才支持。

（二）優(yōu)化軟件功能

想要實(shí)現(xiàn)古建筑的科學(xué)修繕和保護(hù)，應(yīng)借助BIM軟件，不斷優(yōu)化軟件功能。比如，可以在系統(tǒng)中添加相應(yīng)的本土插件，在軟件原有功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合本工程中古建筑的特點(diǎn)，以修繕和保護(hù)的現(xiàn)實(shí)情況，實(shí)現(xiàn)軟件的二次開(kāi)發(fā)，以增強(qiáng)軟件的應(yīng)用效果。

（三）實(shí)現(xiàn)BIM技術(shù)的有效應(yīng)用

在優(yōu)化軟件和培養(yǎng)人才的基礎(chǔ)上，可以為BIM技術(shù)在古建筑修繕和保護(hù)中提供良好條件。古建筑施工相關(guān)企業(yè)要加大資金投入力度，重視BIM技術(shù)對(duì)古建筑修繕和保護(hù)的積極作用，將其有效應(yīng)用到實(shí)踐工作中，具體可以從這幾點(diǎn)入手：

1. 信息采集

在古建筑修繕和保護(hù)中，信息采集作為應(yīng)用BIM技術(shù)的基礎(chǔ)性工作，主要是采集建筑本身實(shí)體空間和歷史文化信息。歷史文化信息的采集過(guò)程，具有一定復(fù)雜性，既要實(shí)地考察，又要結(jié)合文獻(xiàn)資料進(jìn)行查閱，通過(guò)人工分析的方式，將各類屬性信息加以整理。古建筑歷史信息涉及結(jié)構(gòu)、工藝和材料等，不同方面都具備一定的價(jià)值。實(shí)體空間信息采集，要利用三維激光掃描儀這類技術(shù)，在短時(shí)間內(nèi)，構(gòu)建古建筑表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)，得到結(jié)果之后，利用集成處理技術(shù)獲取相應(yīng)的三維模型。通常情況下，實(shí)體空間信息涉及建筑尺寸和形狀等各方面。

圖1 朝天宮全景圖

圖2 崇圣殿保養(yǎng)維護(hù)圖

圖3 大成殿數(shù)據(jù)采集圖

圖4 二進(jìn)西廡數(shù)據(jù)采集

在修繕維護(hù)過(guò)程中，我們可以利用BIM技術(shù)，通過(guò)無(wú)人機(jī)對(duì)建筑實(shí)體空間信息進(jìn)行采集，發(fā)現(xiàn)屋面殘損，存在斷裂、瓦件滑落破損等情況時(shí)，為了獲得良好的修繕效果，可以通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建三維模型，為修繕工作提供指導(dǎo)。具體修繕中，一方面，修繕作業(yè)人員需要使用BIM技術(shù)采集古建筑的幾何信息和材質(zhì)信息等內(nèi)容，確定好修繕?lè)桨钢螅涂梢蚤_(kāi)展修繕工作。比如，采用大修落架和揭頂方法，將屋面瓦件揭除，根據(jù)原材料和尺寸將斷裂或者破損瓦件進(jìn)行更換和修復(fù)。另一方面，也可以使用人工揭取或傳遞方法，先拆揭瓦當(dāng)筒瓦和勾頭滴水瓦，堅(jiān)持按從左到右和從上到下的順序進(jìn)行操作，采用小竹筐與滑輪相結(jié)合的方式，將其垂直運(yùn)輸?shù)降孛妗?/p>

2.屬性信息的有效錄入

在古建筑保護(hù)和修繕工作中，需要利用BIM技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)模型，有著豐富的內(nèi)容，屬性信息作為重點(diǎn)信息，具有不可替代性，涉及古建筑的時(shí)代特征、工藝結(jié)構(gòu)以及原材料等各個(gè)方面。與此同時(shí)，屬性數(shù)據(jù)還包括文獻(xiàn)記載、管理信息以及修繕記錄等。在屬性信息錄入過(guò)程中，BIM系統(tǒng)可以與當(dāng)前空間信息相結(jié)合，將用戶輸入的物理、構(gòu)造以及材質(zhì)等信息，共同儲(chǔ)存在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在數(shù)據(jù)庫(kù)中，各類構(gòu)件需要匹配尺寸大小，若是其中一項(xiàng)信息發(fā)生變動(dòng)，其他也會(huì)隨之變化，各類信息聯(lián)系緊密。由此可見(jiàn)，利用BIM技術(shù)可以建構(gòu)交互式和可視化資料共享平臺(tái)，在一定程度上有助于傳承與維護(hù)歷史建筑物。

3.實(shí)現(xiàn)VR虛擬展示

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，作為當(dāng)前一種先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)古建筑的修繕和保護(hù)工作具有積極作用，可以構(gòu)建虛擬空間，將現(xiàn)實(shí)建筑物體再現(xiàn)在該虛擬空間中。古建筑修繕和保護(hù)中，應(yīng)用BIM技術(shù)，能夠在計(jì)算機(jī)模擬狀態(tài)下，構(gòu)建虛構(gòu)三維空間。這類虛擬空間通過(guò)屏幕展示內(nèi)容使人產(chǎn)生與環(huán)境共處的虛擬情境，加深觀者印象，包括人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)實(shí)世界的有機(jī)聯(lián)系。使用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在構(gòu)建好虛擬環(huán)境之后，可以把古建筑BIM模型數(shù)據(jù)導(dǎo)入虛擬情境，用戶利用虛擬眼鏡實(shí)現(xiàn)交互式感受。在本工程中，虛擬現(xiàn)實(shí)情境包含這幾個(gè)步驟：第一，資料收集；第二，模型構(gòu)建；第三，視覺(jué)效果創(chuàng)建。結(jié)合古建筑實(shí)際情況，利用VR虛擬展示的方式，能為修繕和保護(hù)工作提供重要保障。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)古建筑保護(hù)和修繕是一項(xiàng)較為復(fù)雜和系統(tǒng)的工程，想要從根本上提升修繕和保護(hù)效果，相關(guān)人員就要樹(shù)立現(xiàn)代化發(fā)展理念，明確BIM技術(shù)在古建筑修繕和保護(hù)中的重要性，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際發(fā)展情況，找出科學(xué)有效的解決措施，做好古建筑修繕和保護(hù)工作，傳承中華民族的優(yōu)秀歷史文化，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供動(dòng)力支持，滿足人們的精神生活需求。