圖：上海思南路古建筑群鳥瞰圖

從點(diǎn)到面的三維應(yīng)用

古建改造與現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)不盡相同。而針對(duì)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(shí)保持歷史原貌，保留一些室內(nèi)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(xí)慣，保證舒適度和空間感。如果用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法很難尋找到原來的細(xì)節(jié)，為此，上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)工程建設(shè)咨詢有限公司便在這個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行了一個(gè)嘗試，利用BIM進(jìn)行舊房全過程改造，并從中總結(jié)了一套結(jié)合多維技術(shù)(三維掃描技術(shù)、BIM技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、運(yùn)營(yíng)管理、云應(yīng)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(zhì)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(shè)計(jì)和改造的過程中時(shí)刻與設(shè)計(jì)進(jìn)行逆向?qū)Ρ龋灰幸稽c(diǎn)出錯(cuò)的地方，我們就返回重新建立BIM模型，與掃描圖像進(jìn)行比對(duì)推敲。”上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)工程建設(shè)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(cè)繪手段方便、快捷。通過三維掃描模型與BIM模型比對(duì)，快速發(fā)現(xiàn)改造前后的不同，管線綜合更加切合實(shí)際，保證對(duì)舊建筑的保護(hù)。”

其實(shí)，三維激光掃描技術(shù)是國(guó)際上近年來發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)。目前三維激光掃描儀在工程領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，該技術(shù)通過高速激光測(cè)距原理，瞬時(shí)測(cè)得空間三維坐標(biāo)值，獲取的空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)和傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，三維掃描技術(shù)最大的特點(diǎn)是更快速，更精確，更真實(shí)地還原被測(cè)對(duì)象的原形原貌，對(duì)進(jìn)行后續(xù)環(huán)節(jié)的工作開展提供了準(zhǔn)確詳實(shí)的數(shù)據(jù)支撐，能顯著提高后續(xù)工作的效率。

當(dāng)然，針對(duì)于思南路舊房改造項(xiàng)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(cè)量。設(shè)計(jì)圖紙是很多年以前的，原始設(shè)計(jì)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，工作難度很大。片斷的、破碎的圖紙不夠連貫，與現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)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(jìn)行設(shè)計(jì)。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)采用了三維激光掃描的手段解決現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)問題。比如，外立面上有一些建筑雕刻的缺損，需要進(jìn)行雕刻修復(fù)，局部材料施工保護(hù)，按照原來的編號(hào)拆下來，將原有掃描的東西和現(xiàn)在的方案進(jìn)行對(duì)比，做到適合現(xiàn)代功能后再放上去。

古建的修復(fù)在中國(guó)大多只集中在修復(fù)點(diǎn)上，而對(duì)于思南路舊房改造項(xiàng)目來說，則通過三維激光掃描的處理，現(xiàn)場(chǎng)獲得三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，進(jìn)行點(diǎn)云編輯，并將其導(dǎo)入AutoCAD、Autodesk Revit等繪圖軟件當(dāng)中，捕捉點(diǎn)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(gè)參考的底模。此外，通過對(duì)點(diǎn)云的網(wǎng)格化處理、建立多面體化表面，進(jìn)而再生成復(fù)雜曲面形體，然后把需要表達(dá)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(xiàng)目是古建項(xiàng)目利用BIM的嘗試，作為在古建改造中第一個(gè)勇于吃螃蟹的人，為了能將BIM在項(xiàng)目中的應(yīng)用做到盡善盡美，上海現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)工程建設(shè)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(xiàng)目完美展現(xiàn)，實(shí)屬不易，尤其是在項(xiàng)目全生命周期中的應(yīng)用。

呂芳指出，從設(shè)計(jì)到施工再到運(yùn)營(yíng)階段，BIM都起到了不可估量的作用。因?yàn)锽IM能夠保留所有數(shù)據(jù)，所以在運(yùn)行的過程中，如果遇到問題就可隨時(shí)提取。同時(shí)，通過導(dǎo)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(jié)合GIS，還可以進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)漫游，完全變成一個(gè)真實(shí)場(chǎng)景，提供用戶真實(shí)的浸入式體驗(yàn)。業(yè)主也可以在招商展示中，利用BIM的虛擬數(shù)字技術(shù)，使客戶可以像玩游戲一樣漫步在整個(gè)社區(qū)當(dāng)中，進(jìn)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(duì)掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，使之能夠?qū)肫渌鸅IM軟件，也可以導(dǎo)入到后期和虛擬漫游進(jìn)行結(jié)合。”呂芳如是說。

誠(chéng)然，BIM模型與點(diǎn)云模型的結(jié)合，要根據(jù)施工圖構(gòu)建建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備專業(yè)的BIM模型，并進(jìn)行BIM模型各個(gè)專業(yè)之間的碰撞檢測(cè)及管線綜合，生成檢測(cè)報(bào)告，同時(shí)，根據(jù)三維點(diǎn)云模型檢驗(yàn)BIM模型對(duì)老建筑改造的影響及可實(shí)施性，并修正BIM模型。

古建改造項(xiàng)目在云端的應(yīng)用是一個(gè)亮點(diǎn)嘗試。使用Autodesk BIM 360的儲(chǔ)存功能，可以在移動(dòng)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(chǎng)的施工指導(dǎo)和多方的配合。

不可否認(rèn)，三維激光掃描技術(shù)運(yùn)作保證了原始設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確，根據(jù)掃描的點(diǎn)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(jìn)行古建筑設(shè)計(jì)時(shí)有理有據(jù)，改造的過程中再進(jìn)行預(yù)先模擬，后期施工古建筑就不會(huì)發(fā)生二次破壞，以保持其原汁原味。

采用傳統(tǒng)手段對(duì)原始的東西進(jìn)行測(cè)量往往會(huì)有損失和不匹配?，F(xiàn)在應(yīng)用BIM或多維現(xiàn)代化的先進(jìn)手段，建立一個(gè)精確的數(shù)據(jù)庫，對(duì)于以后的歷史保護(hù)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(shù)直觀的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工，建筑師腦子里的構(gòu)思原來就是三維的，做出來的東西也是三維的，不會(huì)因?yàn)槎S轉(zhuǎn)換而出現(xiàn)信息的流失。針對(duì)歷史保護(hù)建筑，我們還進(jìn)行了綠色性能分析，利用Autodesk Ecotect軟件，在建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，并保證其銜接的流暢性。”

BIM 推動(dòng)理念前行

古建保護(hù)與設(shè)計(jì)改造在業(yè)內(nèi)一直備受關(guān)注，但苦于沒有找到一個(gè)好的方法和途徑對(duì)古建的現(xiàn)狀進(jìn)行真實(shí)完整的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，而無法做到真正意義上的保護(hù)與設(shè)計(jì)。然而，思南路舊房改造項(xiàng)目卻做到了這一點(diǎn)，而且亮點(diǎn)頻出，基于BIM進(jìn)行的云存儲(chǔ)、云計(jì)算、古建筑保護(hù)、歷史數(shù)據(jù)保留、三維激光測(cè)繪、點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)格模型修復(fù)、物業(yè)管理擦窗機(jī)模擬和選型、虛擬現(xiàn)實(shí)、照明分析、人員模擬這些均在項(xiàng)目中有所體現(xiàn)。

同時(shí)，將BIM多維技術(shù)運(yùn)用在歷史保護(hù)建筑群中，使古建保護(hù)能夠確實(shí)做到在保護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，開創(chuàng)了BIM應(yīng)用的新領(lǐng)域和新維度，也為其他古建筑設(shè)計(jì)公司提供了依據(jù)，總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)。

BIM目前在中國(guó)的價(jià)值主要體現(xiàn)在：一是質(zhì)量的保證，二是設(shè)計(jì)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(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)的校核，可以更方便的讓不同專業(yè)之間進(jìn)行溝通、協(xié)調(diào)，從而使項(xiàng)目更具可控性，既能保證整個(gè)項(xiàng)目的質(zhì)量，又能減少各專業(yè)之間互相的碰撞，減少出錯(cuò)。

“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(tái)可以進(jìn)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(xiàng)目中拓展了BIM技術(shù)，希望以思南路改造項(xiàng)目為契機(jī)，將工程建設(shè)行業(yè)里面所有的產(chǎn)業(yè)鏈通過BIM平臺(tái)串聯(lián)起來，實(shí)現(xiàn)更高的集成度。我們?cè)敢鈱㈨?xiàng)目應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)與更多同行進(jìn)行分享，以幫助古建改造項(xiàng)目走出瓶頸。”呂芳如是說。

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