圖：上海思南路古建筑群鳥瞰圖

從點到面的三維應用

古建改造與現(xiàn)代建筑設計不盡相同。而針對于現(xiàn)代人使用的古建改造其難度更是可想而知，除了要在修繕舊房的同時保持歷史原貌，保留一些室內局部天花板、門把手、老的木頭等，還要滿足現(xiàn)代人的居住習慣，保證舒適度和空間感。如果用常規(guī)的設計方法很難尋找到原來的細節(jié)，為此，上?，F(xiàn)代建筑設計集團工程建設咨詢有限公司便在這個項目中進行了一個嘗試，利用BIM進行舊房全過程改造，并從中總結了一套結合多維技術(三維掃描技術、BIM技術、虛擬現(xiàn)實、運營管理、云應用、仿真模擬)解決舊房改造疑難問題管理過程的解決方案，極大地提高了工作效率和質量。

“我們通過三維激光掃描把原來的數(shù)據(jù)保留下來，在設計和改造的過程中時刻與設計進行逆向對比，只要有一點出錯的地方，我們就返回重新建立BIM模型，與掃描圖像進行比對推敲。”上?，F(xiàn)代建筑設計集團工程建設咨詢有限公司副總工程師呂芳如是說，“通過三維掃描儀記錄歷史建筑三維信息，并借助逆向工程手段生成模型，比傳統(tǒng)測繪手段方便、快捷。通過三維掃描模型與BIM模型比對，快速發(fā)現(xiàn)改造前后的不同，管線綜合更加切合實際，保證對舊建筑的保護。”

其實，三維激光掃描技術是國際上近年來發(fā)展的一項高新技術。目前三維激光掃描儀在工程領域中廣泛應用，該技術通過高速激光測距原理，瞬時測得空間三維坐標值，獲取的空間點云數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)測繪技術相比，三維掃描技術最大的特點是更快速，更精確，更真實地還原被測對象的原形原貌，對進行后續(xù)環(huán)節(jié)的工作開展提供了準確詳實的數(shù)據(jù)支撐，能顯著提高后續(xù)工作的效率。

當然，針對于思南路舊房改造項目的現(xiàn)狀，其最大的難題還在于這些古建筑的數(shù)據(jù)測量。設計圖紙是很多年以前的，原始設計圖紙基本上已經(jīng)失傳，而且現(xiàn)在的布局變化很大，如果采用常規(guī)手段進行現(xiàn)場測量，工作難度很大。片斷的、破碎的圖紙不夠連貫，與現(xiàn)場的實際情況也存在矛盾，只有拿到第一手精確的資料才能維持原狀進行設計。為此，項目團隊采用了三維激光掃描的手段解決現(xiàn)場勘測問題。比如，外立面上有一些建筑雕刻的缺損，需要進行雕刻修復，局部材料施工保護，按照原來的編號拆下來，將原有掃描的東西和現(xiàn)在的方案進行對比，做到適合現(xiàn)代功能后再放上去。

古建的修復在中國大多只集中在修復點上，而對于思南路舊房改造項目來說，則通過三維激光掃描的處理，現(xiàn)場獲得三維點云數(shù)據(jù)，進行點云編輯，并將其導入AutoCAD、Autodesk Revit等繪圖軟件當中，捕捉點直接繪制生成幾何體，用來做現(xiàn)狀建模的參照，掃描下來的數(shù)據(jù)可以變成一個參考的底模。此外，通過對點云的網(wǎng)格化處理、建立多面體化表面，進而再生成復雜曲面形體，然后把需要表達的東西連成片，連成面。

圖：上海思南路古建筑群局部圖

古建改造走上云端

思南路舊房改造項目是古建項目利用BIM的嘗試，作為在古建改造中第一個勇于吃螃蟹的人，為了能將BIM在項目中的應用做到盡善盡美，上海現(xiàn)代建筑設計集團工程建設咨詢有限公司的確下了一番工夫，在重重困難面前，能最終將項目完美展現(xiàn)，實屬不易，尤其是在項目全生命周期中的應用。

呂芳指出，從設計到施工再到運營階段，BIM都起到了不可估量的作用。因為BIM能夠保留所有數(shù)據(jù)，所以在運行的過程中，如果遇到問題就可隨時提取。同時，通過導出三維掃描和BIM模型數(shù)據(jù)信息到自主開發(fā)的VR系統(tǒng)中，并結合GIS，還可以進行虛擬現(xiàn)實漫游，完全變成一個真實場景，提供用戶真實的浸入式體驗。業(yè)主也可以在招商展示中，利用BIM的虛擬數(shù)字技術，使客戶可以像玩游戲一樣漫步在整個社區(qū)當中，進到自己想要的房間，有利于招商引資。“Autodesk Revit軟件具有很好的兼容性，可以讀取三維激光掃描的文件，對掃描得到的數(shù)據(jù)進行處理，使之能夠導入其他BIM軟件，也可以導入到后期和虛擬漫游進行結合。”呂芳如是說。

誠然，BIM模型與點云模型的結合，要根據(jù)施工圖構建建筑、結構、設備專業(yè)的BIM模型，并進行BIM模型各個專業(yè)之間的碰撞檢測及管線綜合，生成檢測報告，同時，根據(jù)三維點云模型檢驗BIM模型對老建筑改造的影響及可實施性，并修正BIM模型。

古建改造項目在云端的應用是一個亮點嘗試。使用Autodesk BIM 360的儲存功能，可以在移動終端，比如iPad或iPhone上瀏覽三維模型、查詢數(shù)據(jù)，方便現(xiàn)場的施工指導和多方的配合。

不可否認，三維激光掃描技術運作保證了原始設計的準確，根據(jù)掃描的點云數(shù)據(jù)創(chuàng)建的BIM模型保留了原始數(shù)據(jù)的完整性。將數(shù)據(jù)推向云端，使得進行古建筑設計時有理有據(jù)，改造的過程中再進行預先模擬，后期施工古建筑就不會發(fā)生二次破壞，以保持其原汁原味。

采用傳統(tǒng)手段對原始的東西進行測量往往會有損失和不匹配?，F(xiàn)在應用BIM或多維現(xiàn)代化的先進手段，建立一個精確的數(shù)據(jù)庫，對于以后的歷史保護建筑的協(xié)作是非常珍貴的資料。呂芳說，“BIM的利用可以提高生產(chǎn)效率，通過云端技術直觀的指導現(xiàn)場施工，建筑師腦子里的構思原來就是三維的，做出來的東西也是三維的，不會因為二維轉換而出現(xiàn)信息的流失。針對歷史保護建筑，我們還進行了綠色性能分析，利用Autodesk Ecotect軟件，在建模的基礎上進行分析，并保證其銜接的流暢性。”

BIM 推動理念前行

古建保護與設計改造在業(yè)內一直備受關注，但苦于沒有找到一個好的方法和途徑對古建的現(xiàn)狀進行真實完整的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，而無法做到真正意義上的保護與設計。然而，思南路舊房改造項目卻做到了這一點，而且亮點頻出，基于BIM進行的云存儲、云計算、古建筑保護、歷史數(shù)據(jù)保留、三維激光測繪、點云數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)格模型修復、物業(yè)管理擦窗機模擬和選型、虛擬現(xiàn)實、照明分析、人員模擬這些均在項目中有所體現(xiàn)。

同時，將BIM多維技術運用在歷史保護建筑群中，使古建保護能夠確實做到在保護的基礎上進行創(chuàng)新設計，開創(chuàng)了BIM應用的新領域和新維度，也為其他古建筑設計公司提供了依據(jù)，總結了經(jīng)驗。

BIM目前在中國的價值主要體現(xiàn)在：一是質量的保證，二是設計效率的提升。通過三維可視的信息模型，所有人員可以在同樣的基礎上進行設計的校核，可以更方便的讓不同專業(yè)之間進行溝通、協(xié)調，從而使項目更具可控性，既能保證整個項目的質量，又能減少各專業(yè)之間互相的碰撞，減少出錯。

“談到BIM在全生命周期中的作用，通過歐特克軟件搭建的BIM平臺可以進行無縫連接，Autodesk Revit模型幫助我們減少誤差。如今，我們已經(jīng)成功在古建類項目中拓展了BIM技術，希望以思南路改造項目為契機，將工程建設行業(yè)里面所有的產(chǎn)業(yè)鏈通過BIM平臺串聯(lián)起來，實現(xiàn)更高的集成度。我們愿意將項目應用中的經(jīng)驗與更多同行進行分享，以幫助古建改造項目走出瓶頸。”呂芳如是說。

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