淺析數(shù)字化技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用研究

【摘要】：古建筑是我國(guó)文化和歷史發(fā)展的見證，也是我國(guó)人民一筆不可多得的精神財(cái)富，從全國(guó)范圍來看，全國(guó)各地散落著眾多的古建筑群，從古建筑的風(fēng)格和細(xì)節(jié)我們能夠感受到古人對(duì)建筑細(xì)節(jié)的考究。經(jīng)過自然災(zāi)害的侵蝕和人為的損壞，傳統(tǒng)的古建筑保護(hù)方法已經(jīng)不能有效解決這個(gè)問題，本文將對(duì)數(shù)字化技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要研究，從技術(shù)層面上加強(qiáng)對(duì)古建筑保護(hù)的力度。

【關(guān)鍵詞】：數(shù)字化；古建筑；研究

一、數(shù)字化技術(shù)在古建筑保護(hù)中的重要性

從建筑物材料來看，我國(guó)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(guó)大多是以木頭為主的木質(zhì)結(jié)構(gòu)。對(duì)木質(zhì)結(jié)構(gòu)的建筑而言，它容易受當(dāng)?shù)貧夂驐l件的影響而發(fā)生變化，尤其是突發(fā)的自然災(zāi)害及人為造成的損壞更是嚴(yán)重威脅古建筑的安全。古建筑散落在全國(guó)各地且有些散布在較為偏僻的鄉(xiāng)村，它是當(dāng)?shù)靥厥獾奈幕Y源，在古建筑中很多值得考究和學(xué)習(xí)的工藝細(xì)節(jié)，這些工藝細(xì)節(jié)給現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)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(fā)展，其工藝手法漸漸失傳。古建筑代表的是中國(guó)傳統(tǒng)文化，是古人智慧的縮影，所以，對(duì)古建筑的保護(hù)顯得尤為重要。我們應(yīng)以歷史記載為主要依據(jù)，參考當(dāng)?shù)仄渌沤ㄖ邢嗤瑘D案或元素進(jìn)行復(fù)原，在尊重當(dāng)?shù)亟ㄖL(fēng)格的基礎(chǔ)上，保留地方特色，體現(xiàn)出地方古建筑的多樣性。

用傳統(tǒng)的方式對(duì)紙質(zhì)文獻(xiàn)中記錄古建筑的構(gòu)造、工藝、歷史背景等信息資料進(jìn)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(zhì)文獻(xiàn)中的圖片資料也不夠準(zhǔn)確完整。上世紀(jì)六七十年代攝像技術(shù)的發(fā)展，才使文化遺產(chǎn)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(zhǎng)期保存和不夠系統(tǒng)全面的問題。

現(xiàn)如今數(shù)字化技術(shù)的迅猛發(fā)展為古建筑的保護(hù)開創(chuàng)了一條新的途徑，它對(duì)古建筑信息資料的長(zhǎng)期保存和詳細(xì)記錄創(chuàng)造了有利條件。數(shù)字化技術(shù)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(zhǔn)確，重要的是還可將各類記錄下來的信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，為不同區(qū)域的古建筑保護(hù)提供詳實(shí)的資源。數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展能夠幫助我們?cè)谧鹬毓沤ㄖ鎸?shí)性的基礎(chǔ)上，更好地完成古建筑的保護(hù)及展示工作。所以，數(shù)字化技術(shù)對(duì)我國(guó)古建筑保護(hù)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

二、數(shù)字化技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用

1、 三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用

以前傳統(tǒng)的測(cè)繪方式是利用水準(zhǔn)儀和鋼尺來測(cè)量建筑物的平面、立面或剖面特征點(diǎn)的位置以及相關(guān)特征線的距離等，然后再根據(jù)古建筑所量數(shù)據(jù)和幾何關(guān)系繪出線性的特征圖，這種傳統(tǒng)的測(cè)量方式不僅耗時(shí)耗力，而且得到的數(shù)據(jù)達(dá)不到一定的精確度。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)用 GPS、近景攝影測(cè)量和測(cè)量機(jī)器人等技術(shù)來改善傳統(tǒng)的手工測(cè)繪方式，但這些輔助的技術(shù)還不能滿足對(duì)古建筑高精度及高逼真度的要求。地面三維激光掃描技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，主要的區(qū)別在于，首先，三維激光掃描技術(shù)能夠進(jìn)入到任何復(fù)雜的環(huán)境中，并且能夠快速的完成建筑物表面數(shù)據(jù)點(diǎn)的掃描測(cè)量工作，從而獲得準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，再將這些不系統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)傳輸?shù)诫娔X中，就能構(gòu)建出虛擬的建筑物表面的三維模型。其次，這些虛擬的數(shù)據(jù)能夠?yàn)楣沤ㄖＷo(hù)研究工作提供精確完整且永久的數(shù)字資源，重要的是通過數(shù)據(jù)的記錄能夠?yàn)楣沤ㄖ男迯?fù)和保護(hù)提供可靠的依據(jù)。

2、數(shù)字化保存

通過多種數(shù)字化的儀器提高了建筑物測(cè)量的效率，也保證了測(cè)量數(shù)據(jù)的高精確度，同時(shí)這些數(shù)據(jù)還需要精準(zhǔn)逼真的數(shù)字化保存與存檔技術(shù)。激光掃描技術(shù)是數(shù)字化攝影有效結(jié)合的產(chǎn)物，通過激光掃描能夠捕捉到人類眼睛難以發(fā)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，記錄著激光從發(fā)出到被物體反射或折射的時(shí)間，再用軟件加以計(jì)算和處理，就能得到建筑物的角度、材質(zhì)和位置，從而形成虛擬三維圖像。數(shù)字化保存是指將先進(jìn)的二維三維掃描和數(shù)字?jǐn)z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(jié)構(gòu)和紋理等信息的高精準(zhǔn)度獲取和保存。利用計(jì)算機(jī)建立的數(shù)字模型，為文物信息保護(hù)、修復(fù)、研究等提供精確的數(shù)字信息。建立古建筑數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)沤ㄖM(jìn)行有效管理，能夠使古建筑在有利于古建筑保護(hù)的基礎(chǔ)上增加數(shù)據(jù)的利用價(jià)值，也能夠?yàn)槁毮懿块T的管理提供數(shù)據(jù)支撐，還能滿足文物部門和博物館數(shù)據(jù)的需求，真正實(shí)現(xiàn)從技術(shù)層面對(duì)古建筑的數(shù)字化監(jiān)管，從而盡可能地發(fā)揮古建筑數(shù)據(jù)庫(kù)的作用。

3、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)管

在圖像處理技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了圖像之間的對(duì)比技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)主要是根據(jù)圖像的形狀、顏色特點(diǎn)、紋理特征等來對(duì)圖像進(jìn)行比較，并根據(jù)這些統(tǒng)計(jì)出來的特征，再對(duì)圖像之間的相似度做出評(píng)價(jià)。對(duì)古建筑信息進(jìn)行數(shù)字化保存的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)沤ㄖM(jìn)行定期檢查，并結(jié)合圖像匹配度，將最新采集到的圖像數(shù)據(jù)和已保存的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行全面比較，所得出的數(shù)據(jù)資料在通過專家的研究后，及時(shí)發(fā)現(xiàn)古建筑物中局部腐爛或損壞等信息，這樣可便于保護(hù)工作及時(shí)開展，將損失降到最低。數(shù)字化測(cè)繪圖是虛擬模型構(gòu)建的基本依據(jù)，利用各種先進(jìn)儀器對(duì)古建筑進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集后，通過對(duì)信息的處理和整理，來實(shí)現(xiàn)古建筑資料的數(shù)字化。

三、 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于古建筑保護(hù)的實(shí)現(xiàn)方法

1、信息采集與處理

數(shù)字化的成果具體包括三類：數(shù)字化的文獻(xiàn)資料；實(shí)體信息成像；測(cè)繪圖虛擬模型。采用信息化技術(shù)對(duì)古建筑進(jìn)行保護(hù)的主要任務(wù)是對(duì)有關(guān)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入、傳送、存儲(chǔ)與管理，并通過使用恰當(dāng)?shù)氖侄蝸聿粩嗵岣邤?shù)據(jù)的真實(shí)性，最終達(dá)到當(dāng)前各種信息化技術(shù)的提升。根據(jù)目前的實(shí)際情況，古建筑的信息采集需要到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行相應(yīng)的收集，再對(duì)采集的信息進(jìn)行加工與處理，最終來達(dá)到古建筑資料的數(shù)字化。總而言之，數(shù)字化的測(cè)繪圖技術(shù)能夠?qū)沤ㄖ锏馁Y料的數(shù)字化起到保護(hù)作用。

2、虛擬模型建構(gòu)

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）是近些年應(yīng)用范圍較廣泛的信息技術(shù)，它通過運(yùn)用圖像處理、圖形學(xué)、人工智能等多種技術(shù)對(duì)當(dāng)前現(xiàn)實(shí)的情景進(jìn)行高準(zhǔn)確度再造。比如采用計(jì)算機(jī)數(shù)字測(cè)圖技術(shù)、多媒體信息技術(shù)等對(duì)古建筑所采集的信息資料進(jìn)行分類加工處理來重構(gòu)三維數(shù)字模型，實(shí)現(xiàn)古建筑的多層面、多方位、多維度的展現(xiàn)。因此，在對(duì)當(dāng)前古建筑進(jìn)行虛擬構(gòu)建的過程中，不斷提高當(dāng)前建筑物的構(gòu)建水平，其中包括兼容性、直觀性、異構(gòu)性等多元特征。

3、信息集成

信息集成指的是通過采用統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和編碼來達(dá)到實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息資源共享的目的。要想將信息資源融合，首先要做到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化，它具體包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化等。信息集成平臺(tái)主要是采取信息融合的手段，來達(dá)到建筑物管理信息數(shù)據(jù)處理的精準(zhǔn)性，包括各種信息標(biāo)準(zhǔn)的建立及技術(shù)的規(guī)范，采用合理的技術(shù)手段對(duì)各種開放式集成技術(shù)進(jìn)行處理，形成信息的高度融合和完整性。

4 結(jié)束語

數(shù)字化技術(shù)對(duì)古建筑保護(hù)提供了前所未有的契機(jī)，為古建筑的保存和復(fù)原帶來了許多新的可能，同時(shí)也為建筑師在古建筑基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供了更多的靈感來源。但數(shù)字化技術(shù)只能是手段，要想挽救瀕臨消失的古建筑，這需要全社會(huì)的共同關(guān)注及努力。數(shù)字化技術(shù)在不斷的發(fā)展著，我們?cè)撊绾卫孟冗M(jìn)的技術(shù)對(duì)古建筑進(jìn)行保護(hù)這一課題，還需我們不斷地探索和創(chuàng)新。

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