BIM技術結合建筑三維掃描在既有古建筑中的實際應用

李英豪 聶品品 潘家輝 孫光遠 鄭秋雨

摘要：隨著國家2020年全面建成小康社會以及國家基礎建筑設施的逐步趨于完善，建筑行業主體方向將不可改變的逐漸向已存在建筑物的修護與維繕轉變。建國以來，古建筑尤其木制的庭院樓閣小榭等存在有耐火等級低弱的缺陷，考慮綜合運用BIM以及三維掃描采集古建筑實體數字信息能夠為修護作業帶來極大的便利。

關鍵詞：古建筑物;BIM技術;三維掃描

隨著國家2020年全面建成小康社會以及國家基礎建筑設施的逐步趨于完善，我國建筑物的數量基本能夠基本符合市場需求，因而，如今建筑行業主體方向將不可改變的逐漸向已存在建筑物的修護與維繕轉變。而中國作為四大文明古國之一，現存至今，有著五千年上下的文明發展歷史，在這浩渺的歷史長河中，中國的智慧祖先，不可避免地會給我們后代留下文明發展史的足跡。黃河與長江是中華建筑文明的發源之地，從新石器時代，到兩漢時期，魏晉南北朝，隋唐等等再至明清時代，再到現如今，各個歷史時期，崇尚的文化，審美不一致，這也致使各時期朝代的建筑風格各不統一，各地以及各個時期的古建筑都有著極大的文化研究保存價值。而在歷經古代大小數以千萬計的戰爭，以及對古建筑毀壞最大的抗日戰爭以來，諸多文化建筑瑰寶在一場場金戈鐵馬、硝煙戰火中消失于世間，不免令人惋惜至極。至因此，對于如今還佇立于世間的古建筑的保護以及維修技術顯得尤其重要。

建國以來，我國經濟發展還處于起步階段，百廢待興，大多古建筑缺乏定期有效的維護管理以及歷經歲月的風吹雨打后，古建筑尤其木制的庭院樓閣小榭等存在有耐火等級低弱的缺陷，且古建筑物一般距離現代消防資源較遠，正所謂，遠水不能就得了近火，因而一旦失火，難以及時撲滅，從而容易造成古建筑的毀壞破損。而現如今，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，如今對于古建筑的修正中，存在對于古建筑文化價值認識不足，且存在有隨意替改建筑構件的情況，甚至恣意改變古建筑物原有的結構形狀構造等等，從而造成對古建筑以及文化印記不可抹滅的創傷。因而，現有新技術的恰當應用顯得格外重要，而BIM技術以及建筑三位掃描的技術的強大功能，能夠更加有效地幫助我們進行對于古建筑的修葺。

鑒于古建筑構造結構復雜，且建筑原有圖稿資料不全甚至缺失的情況，造成在修護過程中，對于古建筑的建模難度系數變大，且一些原始測繪方案，不僅耗費巨大人力物力，且可能在作業工程中對古建筑本身造成損害。因而，考慮綜合運用BIM以及三維掃描采集古建筑實體數字信息能夠為修護作業帶來極大的便利。三維掃描技術結合BIM技術不僅具有擁有高時效性、高精度性、更有著速度快、效率高等優勢，比起過去傳統的人工測繪技術，在既有建筑改造項目中可以更高效的解決有關古建筑的修繕實際問題。三維掃描技術不僅可以通過外業的掃描技術，內業成圖的方式高效采集到目標建筑的外觀結構，內在紋理等，對目標對象進行實景復刻，更能夠快速準確地根據點云，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確精準的參考數據依據。

在修整工程中，由于古建筑大多體型較大，構造輪廓復雜，且內部構造繁復，而精確的BIM模型的建立，少不了準確可靠的CAD圖紙的數據作為依據，如果適用老一套的測量方法，將會無可避免的進行大量耗時且成本昂貴的，難度系數還不低的測量工作。而采用三維激光影像掃描技術，因他是掃描式的而非人為或者機器接觸目標建筑物的測量，所以能在最大程度不損傷目標建筑物的前提下，迅速采集古建筑物內外部構造的精確數據，還原出一個切實的實景彩色圖像，它既能為修整維護古建筑和BIM建模提供可靠的數據支撐，也能作為歷史數據，留存后世，為往后建筑后期的可能的修繕提供歷史記錄。相比人工測繪，三維掃描技術大大縮短了項目所需的工期進程。有了三維實景點云與二維立面圖，兩者相互比對，能夠更加確保數據的可靠性與精確性，這也大大降低了犯錯率，兩項技術的結合運用，可謂對于現實實際運用問題有著非常實際且可靠的指導性的意義。

在建筑設計階段運用BIM技術，可以幫助項目為各專業不同方向提供更加精準的數據模型，并將BIM技術拓展到與建設工程全過程相關的各個方面，在同一個平臺下構造綜合信息模型，這是在BIM技術平臺上結合3維掃描對古建筑修繕與改擴過程服務中的一次創新性的大膽嘗試。在作業工程中，難以在各個不同的項目組之間以及復雜的全工程范圍內進行及時有效的溝通交流，而BIM技術在3D建筑模型中能夠被賦予諸多有效信息，例如工程進度等等，從而可以形成4D乃至5D的BIM模型，使得建筑圖紙更加直觀，對于各個項目組之間的協調工作尤為關鍵。BIM技術為古建筑的修正計劃提供切實預選方案，該技術可以實現從不同專業，不同方向間的信息共享，且作為全生命周期掌控平臺，使作業協同化規劃，精細化管理成為觸手可及的現實。計劃采集既采用建筑的點云技術，并通過點云逆向構建BIM建模的方式，創建BIM模型展開對古建筑修葺的實際應用。

雖說中華文明源遠流長有5000年歷史，但現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。中國的古建筑因大多為木結構，且缺少定期修繕，在長年風吹雨打以及歷年的紛爭戰火中因而消逝于時間長河。而在晚唐時期，多數的佛寺院廟，因為武宗的“會昌滅法”而遭到破壞，不再存于世間，幸運的是，南禪寺的地勢偏僻，未能殃及南禪寺，從而幸存于今，這提醒我們應該更加珍惜先人留下且還幸存的建筑瑰寶。現如今，雖大多數現代化建筑鱗次櫛比，層層迭代，拔地而起，一改古代建筑中和且平易，含蓄而深沉的風格，興起簡約大氣，以及歐式等等更多雜糅的與現代接軌的建筑風格，但古建筑依舊散發著現代藝術無可替代的別樣風情，更何況，中國人骨子里的文人情懷，對于蛙鳴清風，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度，有著莫名的向往與期許，試問，在如今時代高速發展的現狀下，“竹日見清風，軒窗漸幽興，人間誰與共，鳥語更知幽”的生活是否更貼近中國人骨子里對于建筑風格的別樣情愫呢？這使得中國古建筑風格在如今的建筑市場仍然占有一席之地。而如今古風建筑的筑建，大多還是借鑒于現存古代園林建筑的匠人匠心的創意與審美。因而，在現代修筑古建筑風格的房屋時，更不能忘記對于現存古建筑的保養以及修繕。

在時代的進步下，BIM技術與建筑三維掃描隨之市場的需求應運而生，這兩項技術的優勢點，是世人有目共睹的，相信這兩項技術的智慧碰撞，將會給古建筑的修護的事業帶來前無古人的進步與發展。

作者簡介：

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