传统建筑数字信息库研究建设

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摘要:采用信息化、三维扫描、BIM、互联网等技术融合建设的传统建筑数字信息库，作为传统建筑珍贵原始数据资料数字化存储的载体，具有三维点云数据、BIM模型、视频动画技术交底、标准规范等数据的存储、显示、检索、共享等功能，实现了传统建筑各类数据的标准化、规范化管理，为传统建筑的监测、保护、修缮提供充足的数据资源。

关键词:传统建筑；数据库；三维扫描技术；三维建模技术

建筑是文化的载体、发展的足迹，传统建筑因其具有独特的造型、灵活、完美合理的结构构架体系，是我们无价的历史文化传承瑰宝，而中国传统建筑更是历史、政治、经济、文化的凝聚物，不同时代的建筑见证了不同的政治、文化和审美，不同的民族建筑也有独特的风格。国内大量传统建筑修复证明，在传统建筑施工的传统工艺方面，诸如大木作、瓦作、石作、油饰彩绘等工艺，由于传统建筑造型复杂多变，研究设施的不健全和修复工具老旧落后，导致传统工艺得不到更好地保护和发展。随着科学技术的日益进步，建筑行业也在不断积极探索一条高效率、低能耗、低污染的可持续发展道路。对于传统建筑工程施工技术来说，如何利用现代技术手段完成传统建筑数据信息收集，并为保护、传承与发展传统建筑提供可靠的数据依据成为传统建筑施工的重难点。

1传统建筑数字信息库建设背景

对应行业、企业现状:传统建筑维护修缮工程复杂且耗资大，随着各地历史文化名城对传统建筑文化和恢复历史文明古城名誉的不断看重，传统建筑行业的未来前景可观。目前，能够指导传统建筑施工的设计、规划大部分是通过历史书籍、地方志等相关资料进行复原，缺少更为真实、直观的数据支撑。顺应技术发展趋势:随着信息技术、三维扫描技术、BIM技术的不断发展，以及在建筑施工领域的深度应用，传统建筑无损测绘，实体还原有了有利的技术支撑与保障。响应政府、行业规定:《文物保护法》《文物保护法实施条例》《历史文化名城名镇名村保护条例》《国务院关于加强文化遗产保护的通知》《城市紫线管理办法》《历史文化名城保护规划规范》等文件都明确提出了加强对历史文化名城、历史遗址遗迹重点保护的要求。如何对古代建筑进行无损测绘、保护，如何研究古代传统的施工工艺、材料，如何创造更好的现代仿古建筑，是摆在传统建筑维保、施工企业面前的一个重大课题。

2传统建筑数字信息库建设目的

古建筑是一代又一代建筑业者集体智慧的结晶，随着朝代更迭、战争霍乱、自然灾害的发生，很多传统建筑都遭受了不同程度的损坏，甚至消亡。随着科技的不断发展，通过信息技术合理高效的存储管理传统建筑各类数据资料，实现信息共享，为传统建筑监测、保护及修缮提供“一手”资料，对传统建筑施工技术、工艺的研究、保护、传承与发展提供可靠的数据基础。

3传统建筑数字信息库建设方案

3．1建设目标

传统建筑数字信息库通过将信息技术、三维扫描技术、BIM技术、可视化交底技术融合应用，将原始测绘数据、构件BIM模型、施工工艺整合至同一平台，通过互联网技术实现了传统建筑数据资源的共享，对传统建筑、历史遗址遗迹原始数据的数字化建档留存起到了关键作用，使得传统技术、工艺在新时代得以延续、发展。

3．2技术方案

传统建筑数字信息库建设，通过三维扫描技术获取历史文物、遗址、遗迹精确的原始数据;利用BIM技术结合传统建筑测绘图标准、规则对测绘得到的数据，进行模型复原工作;三维扫描得到的点云数据、传统建筑施工工艺标准、传统建筑测绘图标准以及复原后的BIM模型均统一收录在传统建筑数字信息库中建档留存。实现了传统建筑数字信息的标准化、规范化管理。1)系统建设。系统部署图见图1。传统建筑数字信息库采用SQLserver数据库，通过编解码技术实现资料的存储。传统建筑数字信息库按照传统建筑数据采集所在地域，以及建筑构造形式进行规则分类及目录建立，分为数字模型库及构件库，实现传统建筑数字资料的规范、永久保存。采用TOMCAT服务器进行部署，实现用户的在线访问、查询与检索，见图2，图3。2)三维扫描技术。传统建筑保护最基础的工作即传统建筑测绘。三维激光扫描技术以其精度高、无接触、全面性等优势，逐步代替传统测绘方式，实现对传统建筑的精准测量，测量取得实地实物的尺寸和数据，可以绘制出一套完整的传统建筑三维图，保护由历史建筑、环境要素等构成的物质空间和社会生活等所传达的各种信息的真实性，见图4。采用三维扫描技术对传统建筑进行测绘，其单点向扫描精度达毫米级，且扫描间距可达亚毫米级，因而能将复杂、不规则的传统建筑数据快速、完整地进行采集。将得到的点云数据进行降噪、优化、拼接整合形成完整的扫描数据，得到历史建筑、遗址遗迹的原始数据、空间关系等重要资源，见图5。3)BIM技术。随着BIM技术应用范围、应用深度的不断扩展，通过BIM技术实现构建筑的模拟建立，已成为建筑行业设计校验、施工管理、工料分析的重要技术手段。利用三维测绘得到的传统建筑构件外观、尺寸、制式等原始数据，结合BIM技术，参考传统建筑构件特点和施工工艺实现传统建筑原貌模型复原。通过在BIM模型中逆向模拟检验榫卯的外观、尺寸、拼接方式和构件的叠放次序，并将BIM构件进行整理建档，建立传统建筑构件库，使古建设计、施工中有了充足的理论、数据依据，复原后的传统建筑原貌通过虚拟现实技术进行展示，进一步焕发我国传统建筑的繁华气象和历史风采，见图6。4)可视化工艺交底技术。在传统建筑中的传统工艺方面，由于传统建筑造型复杂多变，研究设施的不健全和修复工具老旧落后，传统的古建工艺的传承依靠的是“师带徒、言传身教”，“言传”未必听得懂，“身教”未必碰得上，诸多优秀的传统工艺随着时间的推移而消失。随着音视频技术、动画制作、影视编辑技术的不断发展，施工技术交底文件实现了通过可视化的方式进行宣讲、培训。通过将BIM模型与传统施工工艺、施工技术相结合，采用3Dmax，Photoshop，Premiere等软件制作专项技术视频动画，更加形象直观、生动的展示传统建筑施工节点、工艺、工序，使传统工艺得到更好地保护、传承与发展，见图7。

3．3建设成果

通过将信息技术、三维扫描技术、BIM技术、互联网技术、视频动画技术融合应用建设了传统建筑数字信息库，信息库共包含两部分:传统建筑数字模型库及建筑构件信息库。目前，信息库中已收录23个传统建筑的三维扫描测绘原始点云数据;31个单体建筑的三维模型，以及12000余件BIM构件;传统建筑施工工艺标准、传统建筑测绘图标准7册，均按照初期建设规划统一建档留存，实现了传统建筑数字信息的标准化、规范化管理。

4结语

传统建筑数字信息库的建设，对面临失传的施工工艺，濒临倒塌、亟待修复的传统建筑的数据保存起到了关键作用。特别是三维扫描技术、BIM技术、互联网技术的融合应用，在充分发挥各项技术的专业优势的同时，将各类数据融合至同一系统，实现传统建筑原始数据的数字化建档保存，实现数据的标准化、规范化、开放式管理。对完善传统建筑修缮和新建的规则体系，保证修旧如旧、建新如旧、符合制式，让更多的传统建筑原始数据、施工工艺得以更好地保留，其经济价值不是金钱可以衡量的。在开展研究的同时，积极宣传历史文化建筑，唤醒行业对传统建筑的保护意识，掌握正确的保护方法，使得传统工艺在新时代得以继承、延续、发展，促进国家对传统建筑的积极修缮与科学保护，推动传统建筑的健康发展，在促进以古建遗存为特色的旅游产业和文化产业发展中发挥作用。

参考文献:

［1］王其亨．古建筑测绘［M］．北京:中国建筑工业出版社，2006．

作者：程一琳 毕咏力 李卫俊 赵贞 单位：山西一建集团有限公司