BIM技术在乡土建筑文化遗产保护中的应用

摘 要：本文阐述了乡土建筑文化遗产的特点与当前的保护现状，并分析了建筑信息模型（BIM）技术的优势，包括信息集成、可视化等关键特性。在此基础上，本文重点介绍了BIM技术在乡土建筑信息记录、修复方案制定、保护规划以及展示与教育等方面的具体应用案例和方法，为乡土建筑文化遗产保护探索出更科学、高效的途径，为传承和弘扬乡土建筑文化遗产做出更大的贡献。

关键词：BIM技术；乡土建筑；文化遗产保护

1 前言

乡土建筑遗产的价值在于其承载着地域文化、历史记忆和民族情感。伴随城镇化的快速推进，乡村“空心化”导致包括乡村建筑和乡村民俗在内的乡村文化的传承受到了严峻挑战，造成了乡村记忆的丧失和民族民俗文化的认同危机。BIM技术的出现，为乡土建筑文化遗产保护带来了新机遇。

2乡土建筑文化遗产概述

2.1乡土建筑文化遗产的概念及内涵

关于乡土建筑，清华大学古建筑研究所所长楼庆西先生认为乡土建筑必然带有地域特征。从狭义的角度出发，乡土建筑常常位于农村地区，主要包括传统村落或者乡村某一古建筑。《世界风土建筑百科全书》指出，乡土建筑的特征包括本土的、匿名的、自发的、民间的、传统的、乡村的等等。

乡土建筑是由本地传统工匠结合自身需要，因地制宜建造的展示本地地域文化的建筑。随着遗产保护思想的成熟，乡村文化建筑被纳入人类遗产保护范畴。例如，《雅典宪章》中明确提出“有历史价值的古建筑均应妥为保存，不可加以破坏”；联合国教科文组织在《关于保护景观和遗址的风貌与特性的建议》中，强调保存“具有文化或艺术价值，或构成典型自然环境的自然、乡村及城市景观和遗址的任何部分”。

乡土建筑包括民居、祠堂、庙宇、桥梁等多种类型，具有鲜明的地域特色、民族特色和时代特征，同时附着居住者的日常生活、劳动生产、衣食起居、宗教信仰、节庆礼仪、人际关系、娱乐表演、婚丧嫁娶等民俗文化。

2.2乡土建筑文化遗产的特征

2.2.1破坏了传统风貌，流失了传统文化

如今，城镇化正快速推进，为了追求向往的城镇现代生活方式，农村居民对自身居住的传统房屋进行了参照建造，导致原有乡土建筑的村落布局、建筑风格等遭到不同程度的破坏或改变。伴随着信息化的冲击，村庄的文化价值、村民的家园认同和乡土归属感逐渐弱化，在一定程度上甚至产生了排斥感。随着市场经济的发展，年轻一代学习和继承的意愿不强，导致文化遗产流失愈发严重。

2.2.2村民保护意识缺乏，法律法规体系缺乏

保护传统建筑的关键在于村民，其作为乡村生产生活的主体，缺乏保护和活化传统建筑的认知，忽视了对文化遗产和传统建筑的保护。同时，对于传统村落保护与活化，虽然我国出台了一系列关于非物质文化遗产和文物保护的法律法规，但未形成完备规范和标准，难以有效实施。

2.2.3保护与活化在乡村发展中存在矛盾

在乡土建筑的保护和活化过程中，文化传承和现代化发展的关系如何平衡是一个重要的问题。乡土建筑保护需要保留其原始风貌、建筑风格、传统工艺、景观布局、文化搭配等，而现代发展则需引入现代元素，运用现代化的建筑手段和建筑材料进行建设和改造，使其适应现代的生活方式，这必将对乡村建筑的文化价值和生态环境造成破坏，不利于对传统整体风貌的保护。

2.2.4建筑工艺与地域环境融合性

乡土建筑的材料与工艺的本土性在于就地取材，即使用当地的木材、石材、土坯等材料，并采用传统的手工艺进行建造。这些材料和工艺是地方文化的重要体现。乡土建筑往往与周边的自然环境和人文环境相互依存。它们或依山傍水，或融入村落布局，形成和谐统一的整体。不同地区的乡土建筑因地理、气候、文化等方面的差异而各具特色。例如，江南水乡的建筑多为白墙黑瓦，其临水而建，体现了水乡的柔美；而北方的窑洞则利用了黄土高原的土层，具有冬暖夏凉的特点。

3 BIM技术概述

随着数字化技术的不断发展，数字化技术的介入已助力打破非遗保护传承的壁垒，实现了对非遗信息的全面且高效的采集，确保信息的真实性与准确性。建立数字化非遗档案，实现科学化、系统化的管理存档；结合数字化平台，可以实现非遗信息的广泛传播共享，创新展陈方式。随着BIM技术在现代建筑中的应用和探索，将其引入传统民居的保护是大势所趋。

3.1 BIM技术的概念

BIM是一种基于数字化三维模型的综合管理系统，它将建筑的各种信息整合到一个三维信息数据库中，强调建筑的全生命周期管理。针对乡土建筑，通过运用BIM技术建立文化遗产空间环境信息模型，有助于改进传统设计思维和方式，对环境进行模拟分析，得出精细化的保护方案，增强了保护工作实施的准确性、完整性和系统性。

3.2 BIM技术的优势

3.2.1可视化

BIM技术，以工程建设中各个阶段的各类数据为基础建立模型，并以数字化形式表现其工程实体及建筑模型的信息，为工程项目中的设计、施工、运维管理等提供技术支持。BIM能够使全过程可视化，便于参与各方观察模型信息，直观看到建筑的外观、内部结构和空间关系，大幅提高沟通效率。

3.2.2信息集成化

BIM模型能够集成建筑从规划到拆除的整个生命周期内的所有信息，包括设计图纸、材料清单、施工进度、维修记录等。对于乡土建筑文化遗产而言，就可以将其历史沿革、建筑特色、损坏情况等信息整合在一起。

3.2.3协同性

在乡土建筑保护过程中，涉及建筑、考古、历史、材料等多个领域的专家。引入BIM技术后，可以通过软件有机结合，使用建筑信息模型实现数据共享，使各专家能够及时发现彼此的问题，进行有效沟通，协同制定保护方案。

3.2.4模拟性

BIM可以在模型中对项目的建造过程进行虚拟演示。在设计阶段，可以利用模型进行光照分析、能耗模拟、结构力学分析、采光通风性能测试等；在招投标和施工阶段，可以进行施工进度模拟。在乡土建筑修复和保护规划中，BIM还可以通过模拟分析选择最优方案。

4 BIM技术在乡土建筑文化遗产保护中的应用

通过对BIM技术概念、特点的梳理，不难发现，BIM技术的特性与乡土古建筑保护中的需求具有诸多一致性。将BIM技术引入乡土建筑文化遗产保护的优势明显。

4.1信息管理与记录

4.1.1精确测绘与三维建模

利用三维激光扫描、无人机摄影测量等与BIM技术相结合，可以快速、准确地获取乡土建筑的几何信息。将扫描得到的数据导入BIM软件中，构建出精确的三维模型。

4.1.2信息整合与数据库建立

在三维模型的基础上，将乡土建筑的历史资料、建筑材料信息、保护状况等非几何信息添加到BIM模型中。建立一个完整的乡土建筑文化遗产信息数据库，为后续的保护工作提供支持。

4.2修复方案制定

4.2.1损坏评估与分析

通过BIM模型可以对乡土建筑的损坏情况进行详细分析。例如，利用模型中的结构信息，分析确定结构损坏的位置和程度。结合历史资料和现场勘察情况，对建筑的材料老化、装饰损坏等问题进行全面评估。

4.2.2修复方案模拟与优化

根据损坏评估结果，利用BIM技术的模拟功能制定修复方案，可以比较多种方案的优劣。例如，在修复古建筑的屋顶时，可以模拟不同瓦片材质和铺设方式的效果，以选择最符合原建筑风格和结构要求的方案。

4.3保护规划

4.3.1周边环境分析与规划

BIM模型可以通过对乡土建筑周边的地形、地貌、水系、交通等环境信息进行分析，制定合理的保护规定。例如，在保护古村落时，根据BIM模型分析村落与周边农田、河流的关系，规划出既有利于保护又方便村民生活的发展路径。

4.3.2可持续发展规划

考虑到乡土建筑的长期保护和利用，BIM技术可以协助制定可持续发展规划。例如模拟不同功能利用方案下建筑的能耗、环境影响等，为乡土建筑的活化利用提供依据。

4.4展示与教育

4.4.1虚拟展示与体验

利用BIM模型制作虚拟展示系统，让观众可以通过虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等技术，身临其境地体验乡土建筑的魅力。这种展示方式可以突破时间和空间的限制，使更多的人了解乡土建筑文化遗产。

4.4.2教育资源开发

基于BIM模型开发教育课件，用于学校、社区的乡土建筑文化遗产教育。通过三维模型和动画演示，向学生和居民讲解乡土建筑的历史、建筑特色和保护意义，增强公众的保护意识。

5 BIM技术应用案例分析

5.1项目背景

肖溪古镇，位于四川省广安市广安区的东北部，距离市区大约74千米，离邓小平故居大约60千米。古镇的起源可以追溯到明末清初，各个建筑产生的时代不同，因此形成了纷繁错杂、别具一格的建筑特色，总建筑面积达10万平方米。由于年代久远，古镇保护面临着一些问题，如墙体开裂、木结构腐朽等。如果不及时采取措施，可能会对古镇的历史文化遗产造成严重的损害。因此，制定合理的保护规划对于肖溪古镇来说至关重要。

5.2 BIM技术应用过程

首先，采用遥感技术和GIS技术来快速、准确地获取古建筑的空间位置、形状、尺寸、高度等基础数据。同时，运用三维激光扫描和点云数据获取技术，构建古建筑的三维模型。

其次，将扫描得到的数据导入BIM软件中，构建精确的三维模型。通过该模型，分析肖溪古镇的空间格局和建筑之间的关系，以及旅游开发可能对环境和建筑的影响。基于这些分析，制定分级保护策略，划定核心保护区、建设控制地带和环境协调区，并规划旅游路线和配套设施，实现旅游开发与古村落保护的协调。

修复过程中，利用BIM模型的模拟功能对墙体和木结构的损坏情况进行分析发现，墙体开裂主要是由地基不均匀沉降引起，而木结构腐朽则与防潮措施不当有关。基于分析结果，模拟多种修复方案，最终选择对地基进行加固、更换部分腐朽木构件并加强防潮处理的方案。在修复过程中，通过BIM模型进行施工进度和质量控制。修复完成后，利用BIM模型制作虚拟展示系统，向游客展示古民居的修复过程和建筑特色。

5.3效果评估

通过BIM技术的应用，肖溪古镇的古建筑得到了科学有效地修复，修复后的建筑能够保持原有的风格和特色。这一成果不仅保护了文化遗产，还通过虚拟展示系统的应用，提高了古镇的知名度和吸引力，实现了文化遗产保护和旅游业的协调发展，为其他地区文化遗产保护提供了借鉴。

6结论

BIM技术在乡土建筑文化遗产保护中具有广泛的应用前景，它可以有效解决乡土建筑信息记录不准确、修复方案不科学、保护规划不合理以及展示教育效果不佳等问题。通过精确的三维建模、信息整合、模拟分析和虚拟展示等功能，为乡土建筑文化遗产保护提供了全方位的支持。然而，在实际应用过程中，也需要注意技术成本、人员培训等问题。随着BIM技术的不断发展，其在乡土建筑文化遗产保护中的作用将更加显著，为传承和弘扬乡土建筑文化遗产做出更大的贡献。

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