基于BIM的建筑遗产记录信息化技术框架及关键技术研究

In China, the significance of heritage documentation is often under-estimated in practice, resulting in short of basic archives and infrastructure, with low level of informatization. Actually, documentation is the foundation of protection actions, and linked to the authenticity of heritage. However, the methods and measures in use could not meet the needs or challenges of heritage documentation development, for example, the reversed work, the properties of traceable, sustainable and multi-temporal, and the diversity and complexity of information resource/destination, etc. So, this project puts forward a BIM-based solution of technical framework for informatization of architectural heritage documentation, or so called HBIM. HBIM is supposed, by our team, as an information “index frame” modeling, a technical methodology for the whole documentation. Based on case study, this project will apply building archeological methods and tectonic theory, coordinating with understanding of architectural heritage, to do need analysis, find out question of study and solutions, come up with application models, workflows, optimize suitable techniques, develop series of APPs, which will be tested and improved through realistic practical projects. And gradually, a framework of framework for informatization of architectural heritage documentation based on BIM could be realized and goals will be attained.

国内遗产保护实践中，档案记录的意义被低估，基础工作欠账，信息化程度低。记录在遗产保护中具有基础性和全局性特点，关乎遗产真实性，但既有方法和手段，无法适应遗产记录发展的特点和挑战，如逆向性，可追溯、可持续的多时态化，以及信息来源和目的指向的多样化和复杂性等。本项目提出基于BIM的遗产信息化记录技术体系，即HBIM，并视其为信息的“索引框架模型”，作为统领档案记录全局的技术方法。本项目将结合实际案例，从对建筑遗产特征和价值的认知理解出发，结合需求分析，借鉴考古类型学、建构理论等，发现科学技术问题，提出解决方案，提炼应用范式和工作流程，优选适用技术，开发系列应用软件，并在遗产的研究评估、勘察设计、保护规划、项目评审、施工记录、验收、管理监测、阐释展示等具体实践环节中加以验证，从而总结和开发HBIM的基础理论、工作流程、关键技术、技术规范、应用软件、成果形式等，逐步形成相应的信息化技术体系。

在建筑遗产保护实践中，研发BIM信息化技术，并完善数字化记录工作流，是科学性保护的重要基础工作。在保护工程与科研项目中积累的大量资料，如测绘图、勘察照片、勘察报告等。通过回顾相关研究发现，对于既有历史资料的结构化整理与数据采集、信息化程度的提高、逆向工程的技术体系、数据与模型的信息协同、知识的整合、碎片化的交付成果等问题，有待进一步研究。选取若干案例进行HBIM相关技术的开发与研究，提出标准化调查、规则化重建、集成化交付的技术指南，最终形成信息协同方案，全流程可追溯、可复现、可移植。.结合考古类型学和建构理论，在规律性与差异性之间寻求最优解，提出规则化重建的原则；采用数模分离的协同工作方式，分别处理多源异构的元数据和元模型，然后通过构件编号进行数据与模型的实时链接；面向实测数据，基于遗传算法，以位移距离的平均值与标准差作为逆向求解的目标，通过八组对照试验优化算法，实现轴线网格的规则化重建；基于对空间关系的认知，对大木构架进行科学化记录，以间为单位、以同标高檩为参考，定义出单元组，即大木构架的“句型”，重构建造逻辑和知识体系，表达语义关系；基于对结构类型的认知，梳理各构件的“词汇表”，利用算法建模技术，将传统的构件库进一步提升为元模型库；提出LOD（模型单元模型精细度）、G（几何表达精度）、N（信息深度）的具体分级标准；分专题、分需求交付子模型与知识图谱，完善用于建筑遗产数字化记录的“数字孪生”。.基于规则化重建的原则，提出与之适配的标准化记录方式，完善集成化的成果交付。在实践中总结出的元模型库、元数据库，在未来能够为建筑遗产的数字化记录持续提供基础数据，不断完善信息协同方案。