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BIM技术在福建木拱廊桥遗产信息化保护中的应用

2021-03-08集美大学诚毅学院

文化产业 2021年32期
关键词:拱廊遗产福建

邓 华 集美大学诚毅学院

福建木拱廊桥是中国古代桥梁的典范,是山地人居建筑的代表作,是传统木质桥梁中含金量较高的品类。福建木拱廊桥建造技术精湛,艺术造型优美,文化底蕴深厚。但是传统的福建木拱廊桥遭到自然的侵蚀和人为的破坏,其制作工艺也面临失传。在这样的背景之下,加强对木拱廊桥的数字化保护迫在眉睫。文章围绕BIM技术在福建木拱廊桥遗产中的数字化保护和应用展开论述,对木拱廊桥遗产保护的信息化痛点进行了分析,并提出了相关对策。

通过开发和传递建筑信息化模型,BIM技术全面提高了工程项目全过程的管理效率,而被广泛应用于建筑工程各个阶段,其为建筑业数字化发展奠定了基础。BIM技术把工程信息完整地整合在建筑项目模型中,避免了由于项目阶段的转换和信息传递而导致的信息丢失、错位和不完整,其可以优化工程各个阶段之间的协作,提高工程信息化管理水平。在大力加强建筑文化遗产保护的今天,将BIM技术应用于传统建筑的信息化保护,可以提高对古建筑保护、开发和管理的信息化程度。BIM技术的独特优势对于加强我国历史遗址和桥梁遗产的保护具有重要意义。

福建木拱廊桥遗产保护概述

坚定文化自信,就要努力从中华民族世世代代形成和积累的优秀传统文化中汲取营养和智慧,延续文化基因,萃取思想精华,展现精神魅力,以时代精神激活中华优秀传统文化的生命力。

福建木拱桥建筑特征及文化价值分析

福建木拱廊桥的建筑结构富有特色。它的底部贯木拱结构大多为八字形的折边拱形,这种类型的拱桥相较于其他类型的拱桥有着更加明显的科学性和先进性,它之所以能以短构件形成长跨度,并且适应山林深沟的地理环境与其结构有着密不可分的联系。这对于现代观光桥梁的建设仍然有很大的借鉴作用。福建木拱廊桥上部的廊屋有着很强的地域性,从空间形式来看,正是福建山林地区多风多雨的自然条件决定了廊屋外部需通体覆盖风雨挡板,形成了一个半封闭的建筑;从建筑内部来看,廊屋空间吸收了闽北地区民间建筑结构的元素,由于宗教信仰的需要,创造性地将桥与庙宇相结合,形成了桥中有神龛的独特形式;从装饰上来看,装饰风格体现出了浓郁的民间特色和民间美学,题材上融合了当地的神灵传说、地域景色,形成了独具地域特色的廊屋空间。

福建木拱廊桥承载着中国古村落文化。根据对现存的木拱廊桥历史的研究,笔者发现,唐宋时期是闽浙木拱廊桥技术的萌芽阶段,其到了明代发展成熟,至清代中晚期得到了极大的发展,民国甚至解放后,少数地区还在建造使用。2009年,中国木拱桥传统营造技艺被列入联合国教科文组织急需保护的非物质文化遗产名录。

随着时间的推移,现代文明正朝着古代村落渗透,因此有必要探寻福建木拱廊桥背后蕴含的传统文化习俗,加强对民间物质与非物质文化遗产的保护。福建木拱廊桥的选址多在有山有水的地方,交通比较便捷,不仅能为当地居民遮风挡雨,还能为其提供歇脚的场所;同时还具有祈祷风调雨顺、祭祀神灵等诸多功能。几乎每一座木拱廊桥都有一段故事和一个传说,蕴含着浓厚的历史文化底蕴。某些保存较好的木拱廊桥是木拱桥营造技艺实践的载体,与当地地理风水、宗教信仰、生活习俗关联密切,涵盖了诗文、绘画、戏曲等文化内容,蕴含着深刻的文化内涵。这些是我国桥梁历史和民俗文化研究的载体,也是我国经济背景下农耕文化的集中体现。根据文化研究结果可知,木拱廊桥是村落居民共同塑造的居住和生活空间,桥梁是连接生活区域的中心轴,它不仅仅是村落文化的体现,还是某一地区居民精神文化生活的体现,更是团结中国基层社会的纽带。这种作用一方面表现在地域上,另一方面表现在心理和文化上。

福建木拱廊桥建筑遗产保护研究现状

随着木拱廊桥交通功能的没落、木结构的腐朽、洪水火灾的侵袭等问题的出现,对木拱廊桥的保护困难重重。木拱廊桥文化遗产与建造技艺是民族智慧的结晶与精神的凝聚,随着廊桥数量的逐年递减,进一步分析寿宁木拱廊桥的价值所在是十分有必要的。从工程和技术的角度分析福建木拱廊桥,在对其进行保护的过程中需要加强对传统工艺的维护,需要工作人员认真研究木拱廊桥的独特建造结构。从结构的角度来看,有的学者结合桥梁的受力和承重结构分析了现存国内木拱廊桥的结构形式,解决了木拱廊桥由于造型独特在力学上存在的多种问题。实际上,木拱廊桥的桥体结构大致为折线型,它主要依靠木干件的穿插和其他的力学原理构造而成。木拱廊桥分为三段式和五段式,结合成一个整体,两端巩固共同承重,减轻桥面坡度。木拱廊桥三节系统和五节系统可以相互穿插,在增大了摩擦力的同时也增加了稳定性。当前,对木拱廊桥的结构体系情况进行分析,首先要加强对木拱廊桥的结构力学的研究,并对其做出科学合理的解释。如对木拱廊桥在结构上的载重情况和整体结构形式包括对结构构建震动频率进行定量分析,以进一步优化与设计。可见,福建木拱廊桥的数字化保护任重而道远,需要结合多学科专业知识进行全面考量。

福建木拱廊桥遗产的BIM信息化保护问题分析

随着全社会对历史建筑关注度的不断提升和全国人民对历史建筑保护意识的不断加强,以福建木拱廊桥为代表的古代建筑物在日常维护工作中对技术提出了更高的要求。信息化时代已经到来,传统的历史建筑保护方法已经无法适应当前的发展趋势,我们有必要对其进行分析。

第一个问题是建筑历史信息的残缺。木拱廊桥保护的首要解决的问题就是建筑信息的残缺。在传统的历史建筑保护模式下,木拱廊桥地保护方法本身就有局限性,其容易在信息传递过程中造成历史文化丢失,形成残缺的信息局面。长此以往,如果不加以改进,历史建筑的信息将缺乏易读性,也给后续开展保护工作的人员增加了困难,这就无法保证历史建筑信息的完整性。

第二个问题是信息保护系统的落后。当前,我国木拱廊桥的保护主要是由政府部门统一组织和牵头的,由分散在全国各个省市地区的保护单位具体负责,历史建筑信息采用纸质或电子文档的形式储存在档案馆。以上这些文档并没有进行分类和规整,也没有形成系统化的、完整的数据库,导致历史建筑保护工作人员无法有效地提取建筑的历史信息,也无法快速地进行信息摄取和阅读。例如,工作人员在更新信息的过程中,如果重复阅读信息容易造成工作效率的低下;如果漏读了信息则容易造成信息丢失。

第三个问题是历史建筑信息的利用率较低。当前我国木拱廊桥保护工作呈线性趋势开展,对木拱廊桥的建筑信息传递也呈现出线性分布的态势。每个测绘工作人员有个人的习惯和工作经验,他们采取的标注形式和测绘手段是不同的,这使得我国桥梁保护工作的准确性有所下降,某些图纸的表达不确定也不精确,不利于下一阶段展开保护工作的工作人员开展工作。没有根据已有的历史建筑信息做出明确的工作计划,也没有做到有的放矢,这是我国木拱廊桥保护工作中需要注意的问题。

BIM技术在福建木拱廊桥遗产信息化保护中的对策

加强对桥梁建筑物的信息采集

对木拱廊桥的信息资料采集可以分为两个步骤。第一是搜集实体建筑桥梁的信息资料,第二是对其背后蕴含的历史文化故事进行加强整合。前者属于实体建筑物的具体信息,主要包括木拱廊桥的实际样貌、方位、朝向和尺寸,这一部分内容可以利用三维技术进行点对点的扫描,构建桥梁的表面云数据,在获取到云数据之后加强收集和整理,得到较为准确的桥梁建筑模型;而后者属于历史信息资料,它是属性类的信息,这一部分内容主要包括桥梁建筑当时所使用的材料和工艺,以及桥梁建筑物表达的地方特征,和其所具有的福建闽东的人文社会历史价值,因其具有强烈的人文性和主观性,对这一部分工作数据的获取比较困难,工作人员通常需要进行实地探访和调查,找出有关的文字记录并加强整合和分析,才能够得到完整的建筑物属性。

应用三维激光技术完善木拱廊桥桥体数据

BIM技术在木拱廊桥中的运用是通过三维激光技术对桥梁建筑物进行整体扫描,把有关数据进行汇总处理并导入BIM软件以得到准确的三维立体模型。木拱廊桥数据可视化也可以让更多人深入体验木拱廊桥文化遗产的魅力。

根据我国对历史桥梁的保护,其要求对BIM软件设置加强参数,包括木拱廊桥的建筑年代和原材料表面损坏程度、现存情况以及表面是否有划痕等,在建设好桥梁模型之后要载入实际建筑物的测绘数据、真实照片,描述周边地理环境,检查相关的历史文件、记载记录、维修记录等,最后录入管理部门。利用BIM技术能够打造出交互格式的资料数据分享平台,对木拱廊桥的维护和历史意义的传承有重要的价值。

提升数字化保护水平

采用数字化保护技术对木拱廊桥遗产进行保护,其初步构想是运用虚拟现实科技,对福建地区现存的木拱廊桥结构进行分析,解析桥梁建筑结构和营造技术,利用3D技术绘出空间模拟图像,用几何尺寸和物理特征等诸多要素还原木拱廊桥的具体形状和艺术保存风貌。在计算机交互科技的支持下,通过3D图形从不同的层次和角度快速了解木拱廊桥的数字影像,再通过对其结构的分析,让木拱廊桥得到长期有效的维护和保养。数字化保护技术的运用能够为木拱廊桥保护工作提供决策基础和必要的数据支持,也能够为日后的遗产申报工作提供基础的数字化存档。让木拱廊桥遗产的价值达到代代相传的效果,也能为民间木拱廊桥的制作提供可供参考的具体参数和依据,打破师徒之间口耳相传的局限性,提高木拱廊桥的建构技术数字化保护和传承的可操作性和技术性。

福建木拱廊桥文化遗产建筑造诣高、历史文化底蕴深,其所蕴含的工匠精神是先贤匠人留下的宝贵财富。木拱廊桥文化遗产保护的重点应由桥体本身的保护扩展到全面的信息化保护,不仅要对本体的建筑结构信息进行保护,更要对其营造技艺、发展历史、文化艺术、自然环境信息特征进行整合和保护。应用BIM技术要以传承与创新为目的,以保护开发为手段,推进福建木拱廊桥遗产的数字化保护与应用。在具体对策上,相关工作人员需要加强对桥梁建筑物的信息采集,完善信息录入工作,加强三维模型的参数设计,建立信息完整的木拱廊桥资料库,充分发挥BIM技术在木拱廊桥保护和开发运用中的价值,让木拱廊桥在数字化科技的支持下得以保护和传承创新。

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