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      古建筑數字化修復和保存 

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      古建筑數字化修復和保存 

      摘要:中華文明傳承悠久,有著豐富的古建筑文化。在漫長的歲月中,古代先賢創造出了燦爛輝煌的建筑群。如:故宮、頤和園、長城等。但隨著時間的流逝和歲月的變遷,許多珍貴的古建筑因為人類的活動被破壞。近年來,隨著數字化技術的發展,這種新型技術為古建筑的保護和修復提供了有效的手段。

      關鍵詞:數字化技術;優勢;古建筑修復;應用

      一、引言

      古建筑是人類歷史和文明的見證和載體。隨著科技和經濟的發展,古建筑的經濟價值和社會價值逐漸被開發出來,人們對古建筑的重視度也越來越高。但是部分古建筑由于被破壞的時間過于久遠,建筑結構的修復變得復雜起來。早期傳統的古建筑的測量和繪制方法通常是以角尺、垂球、直尺來進行測量,以此獲取建筑物的部分構件尺寸并進行數據和資料的統計,但由于測量手法粗糙,不能達到全面復原古建筑的效果。現代古建筑的修復技術利了數字化技術,利用三位激光掃描技術等對建筑物進行快速、準確、全方位的掃描。在對古建筑進行維護、整理和修復的過程中,需要注意不破壞原有的布置格局和空間結構。對于重大古建筑的修復,要求對建筑本身的資料進行統計分析,對建筑的結構進行精確的測繪。

      二、數字化技術的概述

      實體建筑物的數字化,就是現實建筑尺寸、構造、圖像等資料的虛擬化和數據化。即將建筑的各個結構信息轉變為電腦中可以運行存儲的數據,然后將這一系列的數據建立出數據化模型,在電腦中轉變為二進制代碼。即:通過0和1兩位數字的編碼,使用光纜、衛星、計算機等設備來進行信息快速的處理。通過這一技術,實現了圖像、文字、聲音、數據的編碼和解碼,使得各類信息得到采集、傳輸、存儲和高速的處理。數字化技術有以下四個功能:

      (一)科學的計算方法

      數字化技術的功能是將復雜的數據、圖形快速的轉換為數字信息。計算機的存儲較大,計算精確,運算強度大的特點解決了人工操作無法解決的問題。

      (二)高效的信息管理技術

      數據快速和準確的處理是信息管理的核心技術。經歷從簡單到復雜的三個步驟:EDP階段(電子數據處理階段);MIS階段(管理信息階段);DSS階段(決策支持系統)。

      (三)生產過程的數字化

      利用計算機對整個生產階段進行控制。不僅提高了工作的效率,降低了計算的難度,也節省了許多人力物力,提高了產品的質量。

      (四)計算機加以輔助

      輔助工程在數字化技術中有許多應用。包括計算機輔助設計、計算、監督、測試等。例如用CAD、天正等繪圖軟件進行結構平面布置和結構合理性驗算。用CAM對設備進行控制。用CAT對產品進行質量檢測。就目前而言,建筑動畫技術除被應用在古建筑的修復上,還被廣泛應用在廣告、多媒體、動漫、影視、房地產項目開發方面。如建筑動畫在房地產開發、廣告宣傳、招投標、建成樓盤的銷售等方面的應用,是一種新型的房地產營銷模式。在我國一、二線城市(廣州、北京、上海等)和科技發達的國家(美國、加拿大、德國等)都收到廣泛的好評。這種新型技術不僅成為房地產公司綜合實力的象征,還代表著國家的綜合國力和科技實力。

      三、數字化技術的優勢

      (一)測量方式不損害古建筑現狀

      傳統的古建筑修繕方式,在對于古建筑進行修復時通常需要進行現場的勘探,傳統的測繪方式主要是手工測繪和攝影攝像。此種方式不僅需要耗費人力、物力以及大量的時間,還會不可避免的對建筑物造成損害。自從三維激光掃描技術問世之后,古建筑的修復技術較之前相比更為完整。精度更高,對于復雜的構建也能進行記錄;誤差更小,手工測繪的誤差可以減小到最低程度;解讀更方便,通過讀取電子圖可以直接形象直白的看到構件細部的具體尺寸。對修復進行監測,在修復的前后進行掃描,就可以發現修復過程中的問題;避免人工測繪中出現對建筑物造成破壞和損害的現象。

      (二)在修繕前進行模擬實驗

      由于時間的沉淀和人為的損害,古建筑的材料出現老化的現象。在修復的過程中,沒有辦法預料是否會對建筑物造成更大的破壞。目前已經研發出古建筑虛擬修復系統和維修信息庫,通過軟件的信息處理和結構分析,對修復的方案進行演示,提供修繕的可行性方案。并且古建筑油飾彩繪數據庫也已經被開發出來,可更加形象的復原建筑的外觀。

      (三)永久的保存資料和文獻

      歷史文化和古跡文化的傳承可以通過計算機得以保存。數字化不僅可以將圖片、文字、影像等存儲歸檔之外,還可以通過三維技術對其進行展演。使得古建筑以另一種方式保存的同時,對今后其他建筑物的修繕提供一定的經驗和方案。

      (四)對修復核心技術進行演練

      利用建筑動畫技術,可以再計算機當中模擬出修復古建筑的全過程。尤其是工程當中一些先進的設備和重要的操作項目。這些設備和項目的施工是不允許出現任何偏差的。利用建筑動畫演示,可以考察修復技術是否安全合理,提前發現施工過程中質量和安全方面的隱患,有利于施工人員更加安全的完成任務。

      四、數字化技術的應用

      中國作為一個歷史悠久的文化資源和古建筑資源的大國。三維激光掃描技術為古建筑的修復了巨大的幫助。據統計,我國被納入保護區的建筑群已有30多萬個。巨大的搶救量和修復量在數字化技術的輔助下變得不再困難重重。在2006年,對文化遺產保護工作進行研究的清華大學人員使用了三維激光掃描儀測繪了山西陵川縣三仙廟的一部分古建筑和五臺山佛光寺。同年,“西安民居保護修繕工程”也在西安市正式開展,使用了新型FAROLaserScannerLS的激光掃描儀。徠卡公司對三維掃描技術作出了新的定義,即HDS技術。這種全新的技術已經取得了很大的進展,可以獲得精確的數據,在許多工程中得到了應用。如:故宮、長城、兵馬俑坑、佛光寺的修繕等。目前而言,因測量的建筑有限,所以在古建筑的修復方面沒有系統的手段和規范。國外對于古建筑的修復也多采用數字圖像、近景攝影測量、虛擬現實和三維激光掃描進行測量。如:H.Sternberg等人使用此技術對漢堡市政大廳內的兩個著名的大廳(Kaisersaal,GroberFestsaal)進行了掃描并建立了三維模型;Konya考古博物館也是C.Altuntas利用三維激光掃描技術進行的測繪和三維建模,并利用彩色及灰度模式使點云生成的表面模型變成可視化。

      五、小結

      數字化技術給古建筑的修復和保存帶來了極大地幫助。它在減少了修繕工作的前期準備時間的同時,還節約了項目的成本。本文分析了在對于古建筑的修復和保存當中,傳統測繪技術和數字化技術的區別,討論了數字化技術的優勢以及其在現代古建筑修繕中的應用。但數字化技術只是古建筑被破壞后的修護手段,要真正的達到修復的目的,必須在加深修復技術研究層次的同時,還要有全社會和每一個人的關注和努力。

      參考文獻

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      作者:何巖 顏子淞 單位:長春建筑學院

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