基于BIM技術及三維激光掃描技術的古建筑修復保護研究

汪明

摘 要：BIM技術及三維激光掃描技術作為三維數字技術的重要組成部分，能夠結合工程項目的實際情況制做信息模型，完成設計、建造、管理。BIM技術具有可視性、協調性、模擬性等優勢，逐漸成為建筑信息集成工具，提高了建筑工程項目的質量與水平。在古建筑保護的過程中運用BIM技術和三維激光掃描技術，能夠對整個古建筑構建三維立體模型，從而制訂完整、詳細、可操作性強的工藝流程，提高古建筑修復的整體質量。文章通過對BIM技術和三維激光掃描技術在古建筑修復保護中的應用進行研究，提出相應解決策略，加大對古建筑的保護力度。

關鍵詞：BIM技術;三維激光掃描技術;古建筑;修復保護

BIM技術和三維激光掃描技術都是現代建筑施工常用的技術手段，不僅具有全天候、快速、直接、準確采集三維信息的能力，還能夠將所有數據信息利用BIM技術集成，構建真實的建筑項目模型，在建筑領域被廣泛應用。隨著我國對文物修復工作支持力度不斷加大，三維激光掃描技術在古建筑修復領域擁有更加廣闊的發展空間，為進一步提高古建筑修復水平打下堅實基礎。

1 中國古建筑的主要特點

我國古建筑歷史悠久、形態多樣，具有直線與曲線相結合的特點。大多數的古建筑非常的莊重、復雜、精致。不同層級建筑構件和裝飾構件宛如一件件工藝制品，但因為大多數的古建筑都是以木材、石材為主要建筑材料，在長時間歷史進程中出現受損、變質等問題，嚴重影響古建筑的安全性。大多數古建筑采用木質架構，很容易被腐蝕、風化、蟲蛀。在新時期，要想充分發揮古建筑的歷史價值，必須要采用先進技術和方法對現有的古建筑進行及時修復，提高古建筑結構整體穩定性和安全性。①

如紅二十八軍駐扎地舊址包含王二房屋（圖1）、河東花屋兩處單體建筑（圖2）。王二房屋位于岳西縣五河鎮雙河村，坐西北朝東南，始建于清代，面闊八間，中廳面闊三間，五架抬梁式，有二門、石頭杠栓，后進為堂屋，整個建筑前后三進，方便實用，目前保存較好。河東花屋位于岳西縣五河鎮雙河村，坐南朝北，三進兩天井，一進門廳，二進中廳面闊三間，二進七架梁，整個建筑中間主體部分凹進，兩側房屋向前凸出，目前整個建筑保存完整。紅二十八軍駐扎地舊址處于妙道山景區的輻射范圍，可依托區位旅游資源優勢，結合“文物集群”優勢及革命歷史文化價值，在修復后可根據當地情況著手進行紅色旅游開發利用，作為當地的一個旅游開發項目，在增加經濟利益的同時起到對古建筑的保護作用。

2 BIM技術在古建筑保護中的應用

2.1 信息采集

BIM技術能夠直接利用三維數字技術對建筑項目相關信息進行收集，轉化為數字可視化模型。在對古建筑文物修復的過程中，可以充分運用BIM技術對古建筑文物進行數據采集和信息加工，對建筑物的空間尺寸、形狀、結構、節點等詳細信息進行設計與優化。同時借助GIS技術、三維激光掃描技術快速采集古建筑物的云數據，經過配準、平滑、去噪等多項步驟，最終獲得精確的數字模型。這樣的方式能有效節省實地調查和人工查閱資料的時間，提高對古建筑勘察的整體效果。

2.2 模型建構

利用BIM技術可以建立古建筑三維精度模型，還能按照古建筑構建的內在規律和參數變化情況進行分析。用戶只需要輸入相應的參數就可以自動優化并調整結構內容，滿足古建筑物構建的相關參數指標。在用戶改變某一項參數時，其他的關鍵參數也會發生變化，確保整個模型更加的精準，避免因為人工輸入數據信息而出現錯誤。

2.3 信息錄入

在古建筑物模型信息中，不僅需要對建筑本身的材料、建造方法、特征進行分析，而且還要對建筑物的長、寬、高、基準等數據進行分析。不僅具有矢量圖形，還能夠對歷史資料、照片、圖紙、報告記錄等多種參考內容進行分析。通過將這些屬性信息與空間信息緊密結合，增強系統處理效果。

2.4 VR技術

VR技術也被稱為虛擬現實技術，通過計算機構建虛擬的三維空間，將抽象文字轉換為仿真立體三維空間模型，可以為用戶提供沉浸式交互體驗，幫助設計人員通過視覺、聽覺和觸覺等多種感官體驗真實的模型，增強模型處理能力。

如在王二房屋修繕的過程中，通過運用VR視覺技術，可以直接在遺址運用GoPro相機進行360度全景拍攝，讓人產生身臨其境的感覺。虛擬現實技術還能通過互聯網進行異地交互式體驗，在整個古建筑VR制作時需要進行前期的資料收集、設計古建筑模型工具，還應該對VR場景進行視覺設計，包括光線處理、體積處理等。岳西眾多的古民居分散在各個角落，點多面廣，多為磚木結構的老房子，年久失修，破損較為嚴重，許多彌足珍貴的古建筑岌岌可危。應用VR技術能直接連接互聯網，管理人員不需要長途跋涉就可以全面查看建筑物的實際情況，提高管理效率。

3 三維激光掃描技術在古建筑修復中的具體措施

在運用三維激光掃描技術時，必須要選擇科學的勘察點并且做好站點位置。在測定站點選擇完畢后應該立即作業或快速獲取點云數據，在數據處理之前利用三維激光掃描儀配套的軟件進行預處理，去除點云數據的噪點，保證數據過度平滑。①還可以利用網格醫生、簡化多邊形等軟件工具，對整個古建筑建筑模型進行修補，將破損部位自動還原獲得真實的三維模型。在最終修復后，不僅能夠恢復整個建筑物的原本樣貌，而且也可以使建筑物結構變得更加科學、美觀，獲得良好的修復效果。

4 結束語

總而言之，隨著科技的快速發展，三維激光掃描技術和BIM技術在建筑領域中被廣泛應用。運用這些技術對古建筑文物進行修復和保護，不僅能使文物修復工作開展更加科學高效，而且也能保證文物修復的質量得到全面提升，提高文物修復的精細度和美觀度，讓歷經千百年風吹雨打的古建筑文物重新煥發生機。