国外建成遗产历史建筑信息模型(HBIM)前沿发展综述

当今,新兴数字技术对于文化遗产的保护与记录显得至关重要,相关技术的应用使得诸如降低文化遗产损坏风险、制定文化遗产预防性保护计划、实现文化遗产全生命周期记录与监管以及文化遗产可持续性保护等目标得以实现。作为文化遗产数字化保护领域的国际先进组织,国际建筑摄影测量与文化遗产记录委员会(CIPA Heritage Documentation)自1968年成立以来,一直积极致力于汇集与发表各类前沿的文化遗产保护与记录的研究成果和实践经验。CIPA2023会议是后疫情时代由该组织主办的首次线下集会,大会不仅为学术交流提供了平台,更汇集了大量前沿研究进展、创新的数据收集方法,以及应对复杂挑战时的有效解决方案。历史建筑信息模型(HBIM)是文化遗产数字化的核心和纽带。无论是对于单体历史建筑或建筑群,还是大规模考古遗址和景观遗产,抑或分布广泛的线性文化遗产,综合运用HBIM对其进行保护已被广泛认为是高效精准且潜力巨大的。本文通过检索国外学者在CIPA2023会议、国际摄影测量与遥感学会(ISPRS)出版物以及Web of Science(WoS)中所发表的HBIM研究文献,总结基于HBIM对遗产的复杂结构和构件进行建模,文化遗产管理、监测和修复的研究,可访问资源构建,以及探索数字孪生技术和深度学习的应用等四个方面的最新研究进展,介绍HBIM国际研究与应用的前沿进展。

闽南传统民居大木架参数化和运算化HBIM建模方法

针对目前闽南传统民居保护工作中图纸绘制速度慢、数据共享性差等问题,提出一套基于历史建筑信息模型(HBIM)技术流程的参数化和运算化建模方法.首先,运用Revit应用程序开发接口,驱动模型的运算化生成;然后,结合WPF用户界面框架,实现模型的交互式生成;最后,基于WebGL技术,构建闽南民居云端展示平台,实现“互联网+古建筑”.为验证方法的有效性,选取典型案例进行方法实践.结果表明,该方法能准确高效地以数字化形式保存传统民居建筑的各类信息,同时可大大提高传统民居建筑逆向建模的速度与精度,为闽南乃至整个福建省的传统民居建筑信息化、数字化保护提供技术支撑.

基于类图与本体论的HBIM在建筑遗产仿真管理中的应用

从建筑遗产组件的角度出发,基于类图与本体论的研究合理分类建筑遗产组件属性。从组件的规模定义面向对象的类图和本体,以澄清概念并提高互操作性。为建筑组件信息建立HBIM仿真数据管理库,并通过HBIM平台供用户同时浏览和操作数据库。通过“大夫第”历史建筑单体构件的实验设计表明,在HBIM平台与纸质记录法比较测试中,在完成时间上综合效率提高40%,在任务负荷指数上减少10%,可用性测试结果的各项指数优秀,可提高建筑遗产数据管理的使用经济效率。

基于BIM技术的福州市连江县仁坂黄家祖厝建模研究

文章运用三维激光技术对福州市连江县仁坂黄家祖厝进行数据收集,对建筑要素进行系统性梳理,利用BIM技术的“族嵌套”方式构建“族”库以及可视化建筑信息模型。将BIM技术与福州古厝结合,为福州古厝保护研究工作提供了新的方式。仁坂黄家祖厝模型建立对福州其余古厝保护研究工作有着巨大的参考价值。

历史建筑多模态检索方法研究

在HBIM(Historic Building Information Modeling)数据库中进行信息查询面临三个问题:一是没有普适性的规则判断建筑之间的相似性;二是未考虑建筑本身所包含的历史文化信息;三是查询文本多基于关键词,难以检索到关键词未包含的信息。针对以上问题,提出了一种面向历史建筑的多模态检索方法,用户能通过输入图像或自然语言文本数据,检索到与输入特征相符的建筑,并以列表形式进行排序。在以图像检索建筑时,利用“dino_vit16”模型对图像进行特征提取,所提出的图像-建筑检索方法检索精度达90.08%;在文本检索建筑时则基于CLIP(Contrastive Language-Image Pre-training)模型建立图像和文本的关联,研究了图文相似度和文本相似度权重的取值,选择m=0.6,n=0.4作为权重的最佳配置。实验证明所提出的文本-建筑检索算法对于包含某种外观特征查询语句的检索效果最好,对于描述某种功能和建筑风格的查询语句检索效果最差,而当查询语句中包含4个以上的混合特征,能够描述出建筑的基本面貌时,可以准确地检索到符合条件的建筑。

本体论视角下HBIM-MR技术在建筑遗产评估管理的应用研究

在知识本体论与HBIM之间映射关系的视角下,提出基于5W1H模型的HBIM数据信息结构用于建筑遗产数据信息采集,并提出基于HBIM-MR技术的建筑遗产评估管理框架。通过“汇丰公馆”的建筑遗产评估管理为例,开发基于HBIM-MR技术的建筑遗产评估管理应用模型实现虚拟交互可视化,使管理人员与保护专家实现评估管理信息的共享和检索。

闽南石结构工业建筑遗产信息化展示研究——以泉州安溪茶厂为例

通过BIM(HBIM)对建筑遗产信息的采集与管理平台建设,还原安溪茶厂的历史信息、记录文物价值与当地周边环境的地理信息。对石结构工业建筑遗产以及周边建筑群落建立不同层级的信息模型;依托不同时期制茶设备及生产线,针对本地各时代制茶工艺流程进行信息记录,支撑工业遗产科技价值研究;通过“BIM+VR”的技术优势和技术特点,用3D虚拟模型建立数字化全景漫游实现工业遗产可视化体验互动。

基于BIM的历史建筑保护研究——以武汉大学学生饭厅及俱乐部为例

建筑信息模型技术为历史建筑的保护开启了新的大门,该文以武汉大学学生饭厅及俱乐部为例,介绍其选址、演变和现状,分析其平面布局和立面造型等特点,运用BIM技术的核心软件Revit创建学生饭厅及俱乐部的信息模型,可视化记录管理历史建筑的数据信息,并将BIM模型导入绿色建筑分析软件Ecotect中进行采光分析,为历史建筑的可持续性保护提供光性能优化策略,旨在为武汉大学早期建筑保护的信息化和现代化提供发展对策。

BIM技术在历史建筑信息采集中的应用——以黄海化学工业研究社为例

以黄海化学工业研究社的信息采集为例,说明基于BIM技术的历史建筑信息采集过程、历史建筑信息模型的搭建方法、特点。重点讨论如何利用三维激光扫描与BIM技术的结合实现历史建筑信息的无损传递及如何利用BIM解读历史建筑全生命周期概念,总结BIM技术在历史建筑信息采集中的特点。

成功运用BIM技术于历史建筑保护的关键因素分析

近年来,BIM技术因其可视化、协调性、模拟性等特点成为了有效的历史建筑建模和建筑信息集成工具.文章通过文献,分析了BIM在历史建筑保护中的影响因素,问卷调研了从事历史建筑保护和BIM相关领域的工程人员,同时运用主成分分析法,归纳出BIM技术在我国历史建筑保护领域中所面临的5个主要影响因素,即软件自身因素、人才因素、观念因素、环境因素的经济因素,并以此为据,从软件功能的完善、专业人才的培养、传统观念的转变、有利环境的营造、经济效益的论证等5个方面BIM技术在历史建筑保护中提出了对策和建议.

基于云服务下建筑信息模型的历史建筑数字化保护研究

采用CAD和计算机虚拟等数字化技术是历史建筑保护的第一次技术大飞跃,已经基本普及;采用建筑信息模型(BIM)集成有关的技术和信息是历史建筑保护的第二次技术大飞跃,正在逐步展开。该文论述构建面向历史建筑的BIM云服务系统的可能性,完善BIM多维数据仓库分析与处理技术,为历史建筑的信息共享和集成化管理提供理论方法和技术平台,为历史建筑保护和开发利用提供科学的决策依据。

基于空间信息的历史文化城镇保护研究与应用

针对历史文化城镇保护遇到的数据、管理等方面的复杂现状问题,传统的工作方式难以满足其复杂的管理应用需求。本文通过前期调研对现有历史文化资源信息进行梳理汇总,结合倾斜摄影、建筑信息模型(building information modeling,BIM)等技术手段,对历史建筑精细化建模、参数化驱动及多源多尺度空间信息数据建设等领域开展研究,完成了空间信息基础数据建设,最终结合实际工程开展示范应用,实现对历史城镇保护与研究的信息化,推动历史城镇的有效保护和利用。

BIM技术在城市结构调整中对历史建筑保护的应用研究——以吉林建筑工程学院体育馆复原为例

以吉林建筑工程学院体育馆复原为例,通过积极应用BIM技术与相关软件,将历史建筑的结构、表皮以及设备管线等模型信息分"层"复原,在极大程度上扩充了建筑数据采集的任务量与最终成果的信息涵盖量。对吉林建筑工程学院主要建筑的复原项目实践,将历史建筑的研究与数字化建筑教学相结合,为今后城市结构调整过程中出现的历史建筑保护问题提出了一个可行的保护与研究办法。

基于BIM+理念的建筑文化遗产保护研究综述

随着激光点云、摄影测量等现代信息技术的广泛应用,建筑文化遗产的三维模型获取更加便捷。然而,遗产建筑复杂的形态和非均质的特征与建筑信息模型(BIM)标准化程序相冲突,导致历史建筑信息模型(HBIM)的研究仍不广泛,系统梳理BIM+建筑文化遗产研究十分必要。文章首先通过文献计量分析,梳理HBIM研究脉络、研究主题演化和案例的空间分布;其次从HBIM三维模型采集、HBIM与GIS集成、HBIM与虚拟场景生成三个方面展开评述;最后结合建筑遗产保护精细化管理趋势,指出四个未来可能的研究方向:①基于HBIM的使用者行为分析;②基于HBIM的建筑环境变化监测、环境分析和模拟;③基于HBIM的工程施工管理;④基于HBIM的运营和智慧博物馆。以期为国内外相关研究与实践提供参考。

基于建筑信息模型技术的历史建筑保护研究

本研究以历史建筑保护和城市发展为学科主线,以计算机技术为理论工具,以多年建筑遗产调查与研究成果为基础,注重跨学科的交叉,侧重采用数据分析手段,以研究城市历史建筑保护模式与方法为目的,设计面向历史建筑的BIM信息集成平台,建立在多维数据模型基础上的BIM数据仓库分析与处理技术,为城市建设和开发提供科学有效的依据。

历史建筑保护的BIM技术运用——以武汉大学华中水工试验所为例

该文以武汉大学水工试验所为研究对象,首先简述了BIM技术应用于历史遗产保护的基本原理与必要性,采用比较研究法提出了水工所各构件的BIM族规划,接着采用计算机模拟的方法构建水工所砖墙与斗栱模型,探索了各构件之间的驱动关系与参数化设计的方法,建立了针对历史建筑的族模板,并在建筑施工管理上加以运用,以期为历史建筑保护的BIM应用提供借鉴。

基于BIM的历史建筑保护——以武汉大学宋卿体育馆为例

建筑信息模型(BIM)在我国历史建筑保护中的应用日渐广泛。该文以武汉大学宋卿体育馆为例,通过分析该建筑的历史信息和建筑尺度,构建该建筑的BIM模型,并在历史建筑的保护原则下结合相关技术探讨BIM在历史建筑保护中的应用。BIM在宋卿体育馆的应用研究将为历史建筑的保护工作提供更加直观和便捷的技术支持,促进历史建筑的数字化保护,实现历史建筑保护的科学化和信息现代化,最终实现历史建筑的可持续保护。

强调测绘技术合理性的教学改革——以南京工业大学建筑学专业古建筑测绘课程为例

近年来,激光扫描、摄影测量等光学测量技术在古建筑测绘教学中逐渐普及,然而其往往仅作为手工测量的辅助,用于量取后者不便测量的数据,忽视了其对测量成果图学表达方法革新的潜力。以南京工业大学建筑学专业古建筑测绘课程为例,介绍了强调测绘技术合理性的教学改革。在教学目标上,了解古建筑与学习测绘技能并重,仪器测量与手工测量同步,多种图学表达方法结合。在教学组织上,结合测量技术学习的规律和测量对象的特点,分为授课、实验、测量、数据处理、成果表达五个环节。在考核方式上,强调测量精度、表达深度、合作协同。最后,以矢量图与三维模型结合表达纪念性建筑、手工测量与仪器测量所得屋顶曲面数据的互证、天花彩画的病害记录与分析、基于地理信息系统的南京古建筑专题地图为例,介绍了教学成果的多元表达与专业反馈。这一教学改革正视新兴测量技术对传统古建筑测绘方法的革新,及其对不同类型古建筑的图学表达带来的帮助,使学生掌握的测绘技术更趋实用,并意识到数字化技术在建筑学不同分支中的共通性。

基于BIM技术的某历史保护建筑修缮改造

为解决历史保护建筑项目建设及维护信息传续和流转效率低、利用率差及管理粗放等问题,依托上海永安纺织公司栈房修缮项目,通过BIM技术的可视化、数字化、虚拟化、协同性和信息集成等特点,形成历史保护建筑原貌复原、模拟拆除、工法还原、虚拟交底等一整套解决方案,在此基础上,结合移动互联、三维激光扫描等新技术,构建基于BIM的历史保护建筑建设全过程协同工作平台,并在背景工程中进行实践。应用反馈中BIM技术和协同管理平台一定程度上提高了改造与修缮工作效率、缩短建设周期。

无人机遥感技术下历史建筑信息模型构建——以宁夏银川市拜寺口双塔为例

无人机遥感技术在测绘工程领域不断发展,并通过与BIM技术的配合迅速完成三维模型的建立,这为古建筑的有效保护提供了新的契机。文章基于无人机测绘技术,依托BIM技术,赋予时间、空间、声音、图像等元素构建历史建筑信息模型(HBIM),并在宁夏银川市拜寺口双塔进行尝试,进一步讨论无人机遥感技术在古建筑测绘中的实现方式,研究HBIM的古建筑的族库构建与模型搭建,力求抛砖引玉,将新技术融入古建筑保护中,并期望未来基于大数据、云平台的古建筑保护新形式的诞生。