BIM技術在福建木拱廊橋遺產信息化保護中的應用

鄧 華 集美大學誠毅學院

福建木拱廊橋是中國古代橋梁的典范，是山地人居建筑的代表作，是傳統木質橋梁中含金量較高的品類。福建木拱廊橋建造技術精湛，藝術造型優美，文化底蘊深厚。但是傳統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，加強對木拱廊橋的數字化保護迫在眉睫。文章圍繞BIM技術在福建木拱廊橋遺產中的數字化保護和應用展開論述，對木拱廊橋遺產保護的信息化痛點進行了分析，并提出了相關對策。

通過開發和傳遞建筑信息化模型，BIM技術全面提高了工程項目全過程的管理效率，而被廣泛應用于建筑工程各個階段，其為建筑業數字化發展奠定了基礎。BIM技術把工程信息完整地整合在建筑項目模型中，避免了由于項目階段的轉換和信息傳遞而導致的信息丟失、錯位和不完整，其可以優化工程各個階段之間的協作，提高工程信息化管理水平。在大力加強建筑文化遺產保護的今天，將BIM技術應用于傳統建筑的信息化保護，可以提高對古建筑保護、開發和管理的信息化程度。BIM技術的獨特優勢對于加強我國歷史遺址和橋梁遺產的保護具有重要意義。

福建木拱廊橋遺產保護概述

堅定文化自信，就要努力從中華民族世世代代形成和積累的優秀傳統文化中汲取營養和智慧，延續文化基因，萃取思想精華，展現精神魅力，以時代精神激活中華優秀傳統文化的生命力。

福建木拱橋建筑特征及文化價值分析

福建木拱廊橋的建筑結構富有特色。它的底部貫木拱結構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性和先進性，它之所以能以短構件形成長跨度，并且適應山林深溝的地理環境與其結構有著密不可分的聯系。這對于現代觀光橋梁的建設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的地域性，從空間形式來看，正是福建山林地區多風多雨的自然條件決定了廊屋外部需通體覆蓋風雨擋板，形成了一個半封閉的建筑；從建筑內部來看，廊屋空間吸收了閩北地區民間建筑結構的元素，由于宗教信仰的需要，創造性地將橋與廟宇相結合，形成了橋中有神龕的獨特形式；從裝飾上來看，裝飾風格體現出了濃郁的民間特色和民間美學，題材上融合了當地的神靈傳說、地域景色，形成了獨具地域特色的廊屋空間。

福建木拱廊橋承載著中國古村落文化。根據對現存的木拱廊橋歷史的研究，筆者發現，唐宋時期是閩浙木拱廊橋技術的萌芽階段，其到了明代發展成熟，至清代中晚期得到了極大的發展，民國甚至解放后，少數地區還在建造使用。2009年，中國木拱橋傳統營造技藝被列入聯合國教科文組織急需保護的非物質文化遺產名錄。

隨著時間的推移，現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含的傳統文化習俗，加強對民間物質與非物質文化遺產的保護。福建木拱廊橋的選址多在有山有水的地方，交通比較便捷，不僅能為當地居民遮風擋雨，還能為其提供歇腳的場所；同時還具有祈禱風調雨順、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傳說，蘊含著濃厚的歷史文化底蘊。某些保存較好的木拱廊橋是木拱橋營造技藝實踐的載體，與當地地理風水、宗教信仰、生活習俗關聯密切，涵蓋了詩文、繪畫、戲曲等文化內容，蘊含著深刻的文化內涵。這些是我國橋梁歷史和民俗文化研究的載體，也是我國經濟背景下農耕文化的集中體現。根據文化研究結果可知，木拱廊橋是村落居民共同塑造的居住和生活空間，橋梁是連接生活區域的中心軸，它不僅僅是村落文化的體現，還是某一地區居民精神文化生活的體現，更是團結中國基層社會的紐帶。這種作用一方面表現在地域上，另一方面表現在心理和文化上。

福建木拱廊橋建筑遺產保護研究現狀

隨著木拱廊橋交通功能的沒落、木結構的腐朽、洪水火災的侵襲等問題的出現，對木拱廊橋的保護困難重重。木拱廊橋文化遺產與建造技藝是民族智慧的結晶與精神的凝聚，隨著廊橋數量的逐年遞減，進一步分析壽寧木拱廊橋的價值所在是十分有必要的。從工程和技術的角度分析福建木拱廊橋，在對其進行保護的過程中需要加強對傳統工藝的維護，需要工作人員認真研究木拱廊橋的獨特建造結構。從結構的角度來看，有的學者結合橋梁的受力和承重結構分析了現存國內木拱廊橋的結構形式，解決了木拱廊橋由于造型獨特在力學上存在的多種問題。實際上，木拱廊橋的橋體結構大致為折線型，它主要依靠木干件的穿插和其他的力學原理構造而成。木拱廊橋分為三段式和五段式，結合成一個整體，兩端鞏固共同承重，減輕橋面坡度。木拱廊橋三節系統和五節系統可以相互穿插，在增大了摩擦力的同時也增加了穩定性。當前，對木拱廊橋的結構體系情況進行分析，首先要加強對木拱廊橋的結構力學的研究，并對其做出科學合理的解釋。如對木拱廊橋在結構上的載重情況和整體結構形式包括對結構構建震動頻率進行定量分析，以進一步優化與設計。可見，福建木拱廊橋的數字化保護任重而道遠，需要結合多學科專業知識進行全面考量。

福建木拱廊橋遺產的BIM信息化保護問題分析

隨著全社會對歷史建筑關注度的不斷提升和全國人民對歷史建筑保護意識的不斷加強，以福建木拱廊橋為代表的古代建筑物在日常維護工作中對技術提出了更高的要求。信息化時代已經到來，傳統的歷史建筑保護方法已經無法適應當前的發展趨勢，我們有必要對其進行分析。

第一個問題是建筑歷史信息的殘缺。木拱廊橋保護的首要解決的問題就是建筑信息的殘缺。在傳統的歷史建筑保護模式下，木拱廊橋地保護方法本身就有局限性，其容易在信息傳遞過程中造成歷史文化丟失，形成殘缺的信息局面。長此以往，如果不加以改進，歷史建筑的信息將缺乏易讀性，也給后續開展保護工作的人員增加了困難，這就無法保證歷史建筑信息的完整性。

第二個問題是信息保護系統的落后。當前，我國木拱廊橋的保護主要是由政府部門統一組織和牽頭的，由分散在全國各個省市地區的保護單位具體負責，歷史建筑信息采用紙質或電子文檔的形式儲存在檔案館。以上這些文檔并沒有進行分類和規整，也沒有形成系統化的、完整的數據庫，導致歷史建筑保護工作人員無法有效地提取建筑的歷史信息，也無法快速地進行信息攝取和閱讀。例如，工作人員在更新信息的過程中，如果重復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。

第三個問題是歷史建筑信息的利用率較低。當前我國木拱廊橋保護工作呈線性趨勢開展，對木拱廊橋的建筑信息傳遞也呈現出線性分布的態勢。每個測繪工作人員有個人的習慣和工作經驗，他們采取的標注形式和測繪手段是不同的，這使得我國橋梁保護工作的準確性有所下降，某些圖紙的表達不確定也不精確，不利于下一階段展開保護工作的工作人員開展工作。沒有根據已有的歷史建筑信息做出明確的工作計劃，也沒有做到有的放矢，這是我國木拱廊橋保護工作中需要注意的問題。

BIM技術在福建木拱廊橋遺產信息化保護中的對策

加強對橋梁建筑物的信息采集

對木拱廊橋的信息資料采集可以分為兩個步驟。第一是搜集實體建筑橋梁的信息資料，第二是對其背后蘊含的歷史文化故事進行加強整合。前者屬于實體建筑物的具體信息，主要包括木拱廊橋的實際樣貌、方位、朝向和尺寸，這一部分內容可以利用三維技術進行點對點的掃描，構建橋梁的表面云數據，在獲取到云數據之后加強收集和整理，得到較為準確的橋梁建筑模型；而后者屬于歷史信息資料，它是屬性類的信息，這一部分內容主要包括橋梁建筑當時所使用的材料和工藝，以及橋梁建筑物表達的地方特征，和其所具有的福建閩東的人文社會歷史價值，因其具有強烈的人文性和主觀性，對這一部分工作數據的獲取比較困難，工作人員通常需要進行實地探訪和調查，找出有關的文字記錄并加強整合和分析，才能夠得到完整的建筑物屬性。

應用三維激光技術完善木拱廊橋橋體數據

BIM技術在木拱廊橋中的運用是通過三維激光技術對橋梁建筑物進行整體掃描，把有關數據進行匯總處理并導入BIM軟件以得到準確的三維立體模型。木拱廊橋數據可視化也可以讓更多人深入體驗木拱廊橋文化遺產的魅力。

根據我國對歷史橋梁的保護，其要求對BIM軟件設置加強參數，包括木拱廊橋的建筑年代和原材料表面損壞程度、現存情況以及表面是否有劃痕等，在建設好橋梁模型之后要載入實際建筑物的測繪數據、真實照片，描述周邊地理環境，檢查相關的歷史文件、記載記錄、維修記錄等，最后錄入管理部門。利用BIM技術能夠打造出交互格式的資料數據分享平臺，對木拱廊橋的維護和歷史意義的傳承有重要的價值。

提升數字化保護水平

采用數字化保護技術對木拱廊橋遺產進行保護，其初步構想是運用虛擬現實科技，對福建地區現存的木拱廊橋結構進行分析，解析橋梁建筑結構和營造技術，利用3D技術繪出空間模擬圖像，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保存風貌。在計算機交互科技的支持下，通過3D圖形從不同的層次和角度快速了解木拱廊橋的數字影像，再通過對其結構的分析，讓木拱廊橋得到長期有效的維護和保養。數字化保護技術的運用能夠為木拱廊橋保護工作提供決策基礎和必要的數據支持，也能夠為日后的遺產申報工作提供基礎的數字化存檔。讓木拱廊橋遺產的價值達到代代相傳的效果，也能為民間木拱廊橋的制作提供可供參考的具體參數和依據，打破師徒之間口耳相傳的局限性，提高木拱廊橋的建構技術數字化保護和傳承的可操作性和技術性。

福建木拱廊橋文化遺產建筑造詣高、歷史文化底蘊深，其所蘊含的工匠精神是先賢匠人留下的寶貴財富。木拱廊橋文化遺產保護的重點應由橋體本身的保護擴展到全面的信息化保護，不僅要對本體的建筑結構信息進行保護，更要對其營造技藝、發展歷史、文化藝術、自然環境信息特征進行整合和保護。應用BIM技術要以傳承與創新為目的，以保護開發為手段，推進福建木拱廊橋遺產的數字化保護與應用。在具體對策上，相關工作人員需要加強對橋梁建筑物的信息采集，完善信息錄入工作，加強三維模型的參數設計，建立信息完整的木拱廊橋資料庫，充分發揮BIM技術在木拱廊橋保護和開發運用中的價值，讓木拱廊橋在數字化科技的支持下得以保護和傳承創新。