淺析數字化技術在古建筑保護中的應用研究

【摘要】：古建筑是我國文化和歷史發展的見證，也是我國人民一筆不可多得的精神財富，從全國范圍來看，全國各地散落著眾多的古建筑群，從古建筑的風格和細節我們能夠感受到古人對建筑細節的考究。經過自然災害的侵蝕和人為的損壞，傳統的古建筑保護方法已經不能有效解決這個問題，本文將對數字化技術在古建筑保護中的應用進行簡要研究，從技術層面上加強對古建筑保護的力度。

【關鍵詞】：數字化；古建筑；研究

一、數字化技術在古建筑保護中的重要性

從建筑物材料來看，我國的古建筑材料不同于西方的古建筑材料，西方以石頭為主要建筑材料，而我國大多是以木頭為主的木質結構。對木質結構的建筑而言，它容易受當地氣候條件的影響而發生變化，尤其是突發的自然災害及人為造成的損壞更是嚴重威脅古建筑的安全。古建筑散落在全國各地且有些散布在較為偏僻的鄉村，它是當地特殊的文化資源，在古建筑中很多值得考究和學習的工藝細節，這些工藝細節給現代建筑設計提供了源源不斷的民族元素。但就目前而言，掌握精湛工藝的匠人越來越少，古建筑中特有的工藝元素也沒有得到廣泛研究和發展，其工藝手法漸漸失傳。古建筑代表的是中國傳統文化，是古人智慧的縮影，所以，對古建筑的保護顯得尤為重要。我們應以歷史記載為主要依據，參考當地其他古建筑中相同圖案或元素進行復原，在尊重當地建筑風格的基礎上，保留地方特色，體現出地方古建筑的多樣性。

用傳統的方式對紙質文獻中記錄古建筑的構造、工藝、歷史背景等信息資料進行查詢具有一定限制。首先，原始的書籍等材料不但厚重還占有較大的空間，并且容易損壞。其次，紙質文獻中的圖片資料也不夠準確完整。上世紀六七十年代攝像技術的發展，才使文化遺產信息的記錄能夠以視頻和圖片的方式得以保存，但是這些資料也面臨著難以長期保存和不夠系統全面的問題。

現如今數字化技術的迅猛發展為古建筑的保護開創了一條新的途徑，它對古建筑信息資料的長期保存和詳細記錄創造了有利條件。數字化技術首先解決的是信息保存的問題，高逼真度和高精確度能夠使信息記錄更加全面準確，重要的是還可將各類記錄下來的信息轉化為計算機數據，為不同區域的古建筑保護提供詳實的資源。數字化技術的發展能夠幫助我們在尊重古建筑真實性的基礎上，更好地完成古建筑的保護及展示工作。所以，數字化技術對我國古建筑保護有著重要的現實意義。

二、數字化技術在古建筑保護中的應用

1、 三維激光掃描技術的應用

以前傳統的測繪方式是利用水準儀和鋼尺來測量建筑物的平面、立面或剖面特征點的位置以及相關特征線的距離等，然后再根據古建筑所量數據和幾何關系繪出線性的特征圖，這種傳統的測量方式不僅耗時耗力，而且得到的數據達不到一定的精確度。隨著數字化技術的發展，運用 GPS、近景攝影測量和測量機器人等技術來改善傳統的手工測繪方式，但這些輔助的技術還不能滿足對古建筑高精度及高逼真度的要求。地面三維激光掃描技術與傳統測量技術相比，主要的區別在于，首先，三維激光掃描技術能夠進入到任何復雜的環境中，并且能夠快速的完成建筑物表面數據點的掃描測量工作，從而獲得準確的三維坐標點云數據，再將這些不系統的三維數據傳輸到電腦中，就能構建出虛擬的建筑物表面的三維模型。其次，這些虛擬的數據能夠為古建筑保護研究工作提供精確完整且永久的數字資源，重要的是通過數據的記錄能夠為古建筑的修復和保護提供可靠的依據。

2、數字化保存

通過多種數字化的儀器提高了建筑物測量的效率，也保證了測量數據的高精確度，同時這些數據還需要精準逼真的數字化保存與存檔技術。激光掃描技術是數字化攝影有效結合的產物，通過激光掃描能夠捕捉到人類眼睛難以發現的細節，記錄著激光從發出到被物體反射或折射的時間，再用軟件加以計算和處理，就能得到建筑物的角度、材質和位置，從而形成虛擬三維圖像。數字化保存是指將先進的二維三維掃描和數字攝影以及三維建模與圖像處理等科技手段得出的建筑圖形結構和紋理等信息的高精準度獲取和保存。利用計算機建立的數字模型，為文物信息保護、修復、研究等提供精確的數字信息。建立古建筑數據庫能夠對古建筑進行有效管理，能夠使古建筑在有利于古建筑保護的基礎上增加數據的利用價值，也能夠為職能部門的管理提供數據支撐，還能滿足文物部門和博物館數據的需求，真正實現從技術層面對古建筑的數字化監管，從而盡可能地發揮古建筑數據庫的作用。

3、實現數字化監管

在圖像處理技術的基礎上發現了圖像之間的對比技術，這項技術主要是根據圖像的形狀、顏色特點、紋理特征等來對圖像進行比較，并根據這些統計出來的特征，再對圖像之間的相似度做出評價。對古建筑信息進行數字化保存的基礎上，還能夠對古建筑進行定期檢查，并結合圖像匹配度，將最新采集到的圖像數據和已保存的圖像數據進行全面比較，所得出的數據資料在通過專家的研究后，及時發現古建筑物中局部腐爛或損壞等信息，這樣可便于保護工作及時開展，將損失降到最低。數字化測繪圖是虛擬模型構建的基本依據，利用各種先進儀器對古建筑進行現場數據采集后，通過對信息的處理和整理，來實現古建筑資料的數字化。

三、 數字化技術應用于古建筑保護的實現方法

1、信息采集與處理

數字化的成果具體包括三類：數字化的文獻資料；實體信息成像；測繪圖虛擬模型。采用信息化技術對古建筑進行保護的主要任務是對有關信息數據進行錄入、傳送、存儲與管理，并通過使用恰當的手段來不斷提高數據的真實性，最終達到當前各種信息化技術的提升。根據目前的實際情況，古建筑的信息采集需要到現場進行相應的收集，再對采集的信息進行加工與處理，最終來達到古建筑資料的數字化。總而言之，數字化的測繪圖技術能夠對古建筑物的資料的數字化起到保護作用。

2、虛擬模型建構

虛擬現實（Virtual Reality）是近些年應用范圍較廣泛的信息技術，它通過運用圖像處理、圖形學、人工智能等多種技術對當前現實的情景進行高準確度再造。比如采用計算機數字測圖技術、多媒體信息技術等對古建筑所采集的信息資料進行分類加工處理來重構三維數字模型，實現古建筑的多層面、多方位、多維度的展現。因此，在對當前古建筑進行虛擬構建的過程中，不斷提高當前建筑物的構建水平，其中包括兼容性、直觀性、異構性等多元特征。

3、信息集成

信息集成指的是通過采用統一的規范標準和編碼來達到實現系統信息資源共享的目的。要想將信息資源融合，首先要做到標準規范化，它具體包括數據標準化、協議標準化、網絡標準化等。信息集成平臺主要是采取信息融合的手段，來達到建筑物管理信息數據處理的精準性，包括各種信息標準的建立及技術的規范，采用合理的技術手段對各種開放式集成技術進行處理，形成信息的高度融合和完整性。

4 結束語

數字化技術對古建筑保護提供了前所未有的契機，為古建筑的保存和復原帶來了許多新的可能，同時也為建筑師在古建筑基礎上的創新設計提供了更多的靈感來源。但數字化技術只能是手段，要想挽救瀕臨消失的古建筑，這需要全社會的共同關注及努力。數字化技術在不斷的發展著，我們該如何利用先進的技術對古建筑進行保護這一課題，還需我們不斷地探索和創新。

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