信息化测绘背景下基于BIM 技术的建筑遗产信息采集与表达

韦新余，崔久胜，陈广友

（江苏新亚勘测设计有限公司,江苏 苏州 215000）

0 前言

随着我国经济社会的不断发展，文化建设越来越受到重视，旅游产业也得到了快速发展，建筑遗产保护与文化、旅游事业的发展有着紧密的联系。在建筑遗产的保护与开发方面，首先需要做好建筑遗产信息采集与表达工作，这些工作具有基础性意义。在建筑遗产信息采集与表达方面应用建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术有利于建立完整的建筑遗产模型，推断建筑遗产原始情况，以及制定科学的建筑遗产保护工程设计文件。

1 信息化测绘与BIM 技术对建筑遗产保护的意义

所谓建筑遗产保护，保护的是历史的真实性和空间的完整性，因此要对建筑遗产信息及其周边地理环境状况进行整体认识、把握。在此过程中，首先要做好建筑遗产的测绘工作，应用全新的技术方式完成测绘任务，即利用信息化测绘方式，通过全新的视角全面呈现建筑信息，以此为基础开展后续建筑遗产的保护、抢救、利用、管理等一系列工作。在测绘完成后，还要对测绘得到的完整建筑信息进行科学的分析、研究。同时，借助BIM 技术可以更好地呈现信息，方便相关工作人员制订关于建筑遗产保护、开发的一系列方案。我国历史文化悠久，许多地区留存着宝贵的建筑遗产，它们在科学的选址、水系的建造、合理的布局、空间的建构、和谐的民居等方面体现了古人智慧，可以说构成了一个复杂的信息系统，在测绘时可以使用无人机摄影、全球定位系统（Global Positioning System，GPS）技术及地理信息系统等设备拍摄古建筑，进行数据采集，同时利用BIM 技术等完成建模，形成三维、四维数字档案，真实地呈现古建筑遗产室内外和周边环境。借助信息化测绘、BIM 技术、数字化建档等先进手段，共同建立了一个智慧历史建筑档案数据库，无形中减少了以往纸质资料的整理、查询、核对等方面的人力和物力投入。

2 信息化测绘技术在建筑遗产信息采集方面的应用优势

2.1 提升信息采集效率

近年来，随着信息技术的不断创新和发展，基于地面激光扫描等技术的工程测绘手段得到全面创新发展，地理信息系统也在持续升级优化，逐步完善了测绘工具系统，实现了城市空间和建筑遗产工程数据的统一动态管理。将此类信息化测绘技术应用于建筑遗产信息采集工作，无疑能够提高信息采集工作的水准和效率。

2.2 提升信息采集质量

在信息化测绘领域，遥感技术是一种专业工具，其基于专业影像技术搭建的海量遥感影像管理与服务系统，可以实现卫星及航空原始影像、成果影像的高效管理和元数据编目，并保证影像数据的快速共享，因此在建筑遗产信息采集时利用遥感技术可以全面获取数据信息，提高信息采集的质量。除此之外，部分地区在建筑遗产信息采集时融入了ENVI（遥感图像处理平台）一体化技术，利用影像、数字地表模型（Digital Surface Model，DSM）等多源数据进行硬质地表、建筑物、树林的整体监测，进一步提升了测绘数据成果的质量，也在一定程度提升了信息采集质量。尤其是对高大古树遮挡下的建筑遗产，可选择遥感测绘无人机作业模式，以此高效完成对村落内所有房屋高度、屋顶、窗户位置等的测绘工作，得到高度精确、细致的测绘结果。

2.3 提升信息完整性

不论目标建筑遗产是一栋单独的建筑，还是一个系统的历史街区，都要保证其原真性和完整性，为建筑遗产保护工作奠定基础。鉴于此，必须提升测绘数据的完整性，保证测绘数据得到充分高效使用。而在建筑遗产信息采集时运用地理信息系统（Geographic Information System，GIS）、GPS、计算机技术与全球卫星定位系统等技术手段，能对建筑群及其周边的地理状况、人文历史信息、原有居民分布等信息进行全面采集，保证大范围建筑群落的所有信息数据的完整性。以三维GIS技术的应用为例，它具有坡度分析、淹没分析、空间扩散分析、通视性分析等高级空间分析功能，无疑可以为工作人员开展信息采集工作提供良好的条件，并提升信息完整性。

3 BIM 技术在建筑遗产信息表达方面的应用优势

3.1 建立完整的建筑遗产模型

将BIM 技术应用于建筑遗产信息表达，可以实现建筑遗产信息的集成，建立完整的建筑遗产模型。前期，测绘人员借助遥感测绘无人机、雷达扫描仪等设备，对历史遗址、古建筑进行航拍，获取可视的、潜在的、精确的数据信息，包括建筑结构、材料构成、文化元素等，BIM 技术可进一步将它们整合到一个三维模型信息数据库中，把原本平面的文件转换成三维立体模型，实现从电子化信息到可视化、智能化模型的转变，并能建立一个完整的建筑遗产模型，这对于管理部门深入分析建筑信息，制定建筑遗产保护策略意义重大。例如，某测绘团队在研究居庸关古代布防情况时，利用地理信息系统先在地图上精确定位，再通过BIM 技术建模，分析出了古代烽传系统、驿路交通、物资运输及攻防态势，有效复原了历史场景，得到了更多、更准确的历史空间和文化信息。除此之外，针对已经毁坏的遗产遗址和濒危城墙、驿站等，还可以发挥BIM 技术的虚拟现实功能，复现原有工程面貌。

3.2 推断建筑遗产原始情况

BIM 技术在建筑遗产信息表达方面的应用优势，还体现在能更好地开展BIM 模型分析工作，推断建筑遗产原始情况。技术人员可以根据建筑遗产信息表达需要和分析目的在不同的BIM 模型中添加不同的数据信息，并利用软件分析建筑遗产原始情况。比如，对某建筑遗产的一根橡木材质的木柱进行分析，并对该材质所包含的参数进行修改或者添加，完成之后将这些数据导入软件中，分析其在承担荷载时的应力分布情况，进而可以得出该古建筑所用的木材情况。在工业建筑遗产信息分析的过程中，利用BIM 技术进行模型分析，一方面可以推断出工业建筑遗产初始的设计意图、施工情况及结构等，另一方面也可以更好地了解该工业建筑遗产的现存情况，为进一步研究和保护建筑遗产提供参考依据。

3.3 编制建筑遗产保护工程设计文件

完善、全面的建筑遗产工程信息，可以使后期各项保护工作的开展、自然资源的管理更加顺利高效。建筑遗产信息表达方面的一项重要内容就是编制建筑遗产保护工程设计文件。在建筑遗产保护工程设计文件的编制过程中，BIM 技术的关键优势在于可以实现三维虚拟模型与建筑缩略图的完美融合，保证工程设计方案和设计图纸的配套统一，并直观地将建筑遗产保护工程设计模型和设计想法呈现给相关项目审核人。不仅如此，BIM 技术还可以对建筑遗产保护工程设计信息进行平面、立面和剖面建模，并实现模型的动态实时更新，全面提高建筑遗产保护方案设计阶段的工作效率，加强不同工作小组之间的交流和合作。

4 新时代利用BIM 技术进行建筑遗产信息采集与表达的建议

4.1 加强BIM 软件应用和监管平台建设

BIM 技术作为建筑业数字化转型的数据载体，经过广泛的应用，已经积累大量的数据资产，因此在建筑遗产信息采集与表达工作中，要致力于加强BIM 软件应用和监管平台建设。首先，要促进安全自主可控的BIM 软件国产化，推进国产BIM 软件在建筑遗产信息的采集、分析、处理、建筑遗产保护及管理等全产业链全生命周期的集成应用，打造国产软件生态圈，为BIM技术在建筑行业的全面推广与应用奠定软件、硬件基础。同时，要建立基于建筑遗产工程实体的“智能化全息管理”技术体系，并且在资金与资源的投入上给予足够的重视，解决BIM 技术创新方面的资金瓶颈问题与后顾之忧，建立完善的BIM 监管平台，综合应用云计算、大数据、物联网、人工智能等技术。

4.2 为BIM 技术应用提供良好的人才支撑

由于我国BIM 技术起步比较晚，培训机构较单一，目前在相关技术的研发、生产、应用等方面对技术人才的需求非常迫切，人才缺口巨大。鉴于此，为了给BIM 技术可持续发展提供人才支撑，各地区要积极建立健全人才培养与引进机制。例如，各地区可以进一步加强高校人才培养机制建设，完善人才培养制度和机制，加大对BIM 人才的培养力度，推进产、学、研、用一体化进程，努力提高BIM 领域人才专业能力，推动高新技术应用落地。同时，搭建BIM 技术实训基地，吸引专业技术人才参加培训，针对建筑遗产项目保护与管理生产链对应的各个环节，设置对应的专业，培养优秀的BIM 技术人才。不仅如此，优秀的BIM 技术人才需要利用BIM 技术解决建筑遗产项目在实际施工、管理等过程中的实际问题，这要求此类人才既精通BIM 技术的具体应用，又具备工程建设与管理能力和丰富的实践经验，因此要大力培养这种复合型技术人才，满足BIM 技术应用于建筑遗产信息采集与表达领域的人才需求。

4.3 强化政策层面的鼓励与支持

建筑、文化和生态遗产是全社会共同拥有的财富，政府要发挥主导作用，同时动员全社会共同参与，将BIM 技术等现代化科技成果运用在建筑遗产的保护和生态文明建设上。因此，要想使BIM 技术在建筑遗产信息采集与表达中得到更好的应用，需要强化政策层面的鼓励与支持。当前，我国建筑行业信息化建设存在一定的问题，最为核心的问题就是数字化与业务工作没有深度融合，忽视了技术的实践应用，很难真正发挥BIM 技术的应用价值。BIM 技术作为一次全新的技术变革，一次理念、组织方式的创新，是工艺研发上的巨大突破，但它在建筑遗产信息采集与表达方面的应用不够充分，因此政府要做好顶层设计，利用政策引导落实相关标准制定工作。政府要根据建筑遗产保护等方面的切实需求制定BIM 技术发展与推广纲要，在BIM 规划和标准制定，以及数据积累、评估和诚信体系建设方面承担主要作用，使BIM 技术更好地推动建筑遗产信息采集与表达工作的开展。

4.4 全面开发BIM 技术应用价值

我国疆域面积辽阔，在漫长的历史发展过程中，形成了大量的建筑遗产文化，对它们进行测绘、保护与开发，往往要考虑地区文化的差异和地理环境的特殊性，因此建筑遗产信息采集与表达工作具有一定的复杂性。在此过程中，BIM 技术的应用价值应该得到全面的开发。技术人员借助BIM 技术可以准确采集建筑遗产信息，建立相应的建筑模型，以形象化的方式清晰地呈现建筑遗产。在BIM 技术实际应用过程中，技术人员作为BIM 技术的主要负责人，可以更好地发挥BIM 技术的价值。此外，建筑遗产管理部门需要向全体员工积极推广BIM 技术，进一步扩大BIM 技术的应用范围。除此之外，在开展建筑遗产信息采集与表达工作中，还必须将BIM 技术与云技术紧密融合，以进一步提升BIM 技术的应用效果和价值。

5 结语

加强对信息化测绘背景下基于BIM 技术的建筑遗产信息采集与表达问题的探讨，意义重大。相关工作人员需要明确信息化测绘技术、BIM 技术等在遗产信息采集与表达中的应用要点及优势，要应用地面激光扫描技术提升信息采集效率，利用遥感技术提升信息采集质量，应用GIS 技术提升信息完整性。在此基础上，本文提出新时代利用BIM 技术更好地进行建筑遗产信息采集与表达的建议，即加强BIM 软件应用和监管平台建设，为BIM 技术应用提供良好的人才支撑，强化政策层面的鼓励与支持，全面开发BIM 技术应用价值。