[发明专利]基于BIM和加权灰云聚类模型的古建筑维护模型获取方法

说明书

本发明属于古建筑安全评估及风险可视化技术领域，公开了一种基于BIM和加权灰云聚类模型的古建筑维护模型获取方法，包括如下步骤：S1：建立云模型，获取评价因子的灰类即风险等级和对应的灰类的指标范围；S2：获取各评价因子隶属于各风险等级的加权灰云聚类模型；S3：获取风险隶属度和分类权重；S4：获取各构件的灰云聚类系数；S5：建立建筑信息模型BIM，得到古建筑维护模型。本发明建立了可靠的评价指标和权重体系；提升了评估方法对不确定信息的处理能力，使其能够同时处理信息的模糊性和随机性，从而使维护评价结果更可靠；与BIM的结合，可视化的呈现古建筑的维护评价结果，为维护决策提供更直观的建议。

技术领域

本发明属于古建筑安全评估及风险可视化技术领域，具体涉及一种基于BIM和加权灰云聚类模型的古建筑维护模型获取方法。

背景技术

古建筑是人类文明的瑰宝，蕴含着丰富的史料信息。与近代钢筋混凝土结构建筑相比，古建筑的材质特殊，具有易风化、腐蚀、遭受虫蛀以及引起火灾等特性，尤其是历经漫漫历史长河的蚕食，古建筑木结构出现不同程度的损伤。同时，其工艺精巧、构造复杂，造成维护鉴定人员对其性能拿捏不准；类型变化丰富、安全性影响因素众多且不独立，且因时代久远，某些构件的信息获取不够精确和充分；评估完成后，问题庞杂，难以确定维护顺序等。

目前，针对古建筑木结构安全性评估方面的研究尚未有一整套可遵循的标准；随着信息化技术的发展，建筑信息模型BIM技术在现代化建筑上得到长足应用，但在古建筑上的应用仍在探索。因此，有效处理评估过程中兼具模糊性和随机性的信息，并提供直观的辅助维护手段，从而探索出一种古建筑评估维护方法，已成为当下古建筑研究的重要主题。

BIM(Building Information Modeling)技术是一种应用于工程设计、建造、管理的数据化工具，通过对建筑的数据化、信息化模型整合，在项目策划、运行和维护的全生命周期过程中进行共享和传递，使工程技术人员对各种建筑信息作出正确理解和高效应对，为设计团队以及包括建筑、运营单位在内的各方建设主体提供协同工作的基础，在提高生产效率、节约成本和缩短工期方面发挥重要作用。BIM技术是目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象(如空间、运动行为)的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。BIM有如下特征：它不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中；用BIM进行设计属于数字化设计；BIM的数据库是动态变化的，在应用过程中不断在更新、丰富和充实；为项目参与各方提供了协同工作的平台。

目前，国内外的研究侧重于解决评估信息的模糊性和评估过程的层次性。现有技术中采用基于模糊层次分析法对砖石木结构古建筑进行了安全评价，从而为修缮工作提供了古建筑的安全现状；采用层次分析法对木结构古建筑的安全性进行检测，根据实测数据进行分析，为建筑健康档案的建立提供基础数据，为木结构古建筑的鉴定检测方法提供参考；采用基于灰色白化权函数聚类法对木结构古建筑的安全性进行了评估，提出合理的评价指标，并得到合乎实际的评估结果。在信息化技术应用方面，现有技术中采用激光扫描进行数据收集来建立精确的文化遗产文件，有助于文化遗产的维护管理；现有技术中提出了历史建筑信息模型(HBIM)的概念，通过三维激光扫描仪以及史料书籍获取建筑构件的材质、尺寸、构造等信息，实现了以逆向建模的方式建立参数化构件族库；现有技术中建立了亨丽埃塔街道的BIM模型，并与GIS相结合实现了街道的详细记录、高效管理和深度分析。