古建筑保護(hù)中的數(shù)字化技術(shù)探討

沙玉廣 馮秀軍 劉 星 山東省曲阜市華廈古建筑工程有限公司

1 引言

在科技的有效應(yīng)用下我國古建筑保護(hù)發(fā)生了翻天覆地的變化，尤其是各類計算機技術(shù)的有效應(yīng)用，使得古建筑保護(hù)工作演變的更加迅速。眾所周知，中華文明五千年的歷史，具有歷史底蘊的古建筑眾多，包括八達(dá)嶺長城、故宮博物館等，因為建筑年代較為久遠(yuǎn)，往往會受到多方面因素的影響而發(fā)生損壞，在保護(hù)中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)不僅符合時代發(fā)展的要求，而且也為古建筑保護(hù)提供保障。

2 數(shù)字化技術(shù)的基本概述

2.1 數(shù)字化技術(shù)的含義與特征

顧名思義，數(shù)字化技術(shù)是在新時期伴隨計算機技術(shù)而形成的一類技術(shù)，是通過相關(guān)的設(shè)備將圖像、文字、聲音等轉(zhuǎn)化為計算機能夠識別的二進(jìn)制信息，對信息進(jìn)行后續(xù)處理。在古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)便是通過設(shè)備實現(xiàn)對古建筑信息的識別整理，然后利用其信息實現(xiàn)對建筑的管理與保護(hù)。在與傳統(tǒng)保護(hù)技術(shù)的對比中可了解到，數(shù)字化技術(shù)在古建筑保護(hù)中的應(yīng)用具有以下三個特征，第一是可以提高信息處理的效率，特別是在應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)之后，古建筑保護(hù)工作可以實現(xiàn)與計算機的結(jié)合，進(jìn)而加快古建筑保護(hù)的效率。第二是能夠保證建筑更加具有精細(xì)化，在傳統(tǒng)建筑保護(hù)中需要具有豐富經(jīng)驗的工作人員進(jìn)行主觀的判斷，這一過程不僅會浪費大量的時間，而且也顯的比較粗糙，但是在應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)之后便可以在最短的時間內(nèi)獲得與古建筑相關(guān)的全部信息，其后續(xù)工作也會呈現(xiàn)出精細(xì)化特征。

2.2 古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用意義

無論從宏觀角度還是微觀角度分析，均可以清楚的認(rèn)識到古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用價值明顯，其一數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為了古建筑保護(hù)的主要方向，尤其在計算機技術(shù)的深入發(fā)展下，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用方向會變得更加寬廣，保護(hù)體系也會更加完善。其二是在古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠降低古建筑保護(hù)工作所需的人才標(biāo)準(zhǔn)，降低成本，提高成效。

3 古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)的內(nèi)容

3.1 三維數(shù)據(jù)的采集

將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到古建筑保護(hù)中可以從本質(zhì)上提高古建筑的保護(hù)水平，通常情況下，在整個古建筑研究中離不開數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)方式下需要利用鋼尺、水準(zhǔn)儀進(jìn)行平面、立面位置的確認(rèn)，依據(jù)幾何關(guān)系繪制古建筑特征圖。但是在當(dāng)前的發(fā)展下，特別是數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用下，可以利用地面三維激光掃描技術(shù)，這一方式的應(yīng)用不僅避免傳統(tǒng)古建筑測繪中所存在的問題，而且還能夠提高數(shù)據(jù)的精確度，特別是在復(fù)雜環(huán)境下能夠在最短時間內(nèi)將古建筑表面的數(shù)據(jù)點加以掃描與測量，獲得準(zhǔn)確的三維坐標(biāo)點數(shù)據(jù)，進(jìn)而形成三維模型。從某一個角度分析，利用三維數(shù)據(jù)模型可以進(jìn)一步提高對古建筑保護(hù)的研究，能夠利用數(shù)據(jù)進(jìn)行歷史遺跡的修補，從而再現(xiàn)古建筑的原貌。

3.2 數(shù)字保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計

第一是要建立古建筑數(shù)據(jù)庫。為進(jìn)一步提高對古建筑的保護(hù)，則需要應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建古建筑數(shù)據(jù)庫，并形成古建筑數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)。從整體上分析，在數(shù)據(jù)庫建設(shè)中要實現(xiàn)信息空間位置信息與屬性信息的相互整合，且還要兩者作為基礎(chǔ)，在記錄影像圖、建筑平面圖的同時，還需要對古建筑的材質(zhì)、構(gòu)件類型加以分析。除此之外，在建設(shè)古建筑空間數(shù)據(jù)庫的時候還需要借助數(shù)據(jù)對空間信息描述，特別是矢量數(shù)據(jù)，對要素之間的拓?fù)潢P(guān)系構(gòu)建，進(jìn)而進(jìn)一步提高古建筑空間數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用性，提升古建筑數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)的運行質(zhì)量。

第二是要建立古建筑數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)。積極的將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用其中要構(gòu)建古建筑數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)，可以應(yīng)用GIS系統(tǒng)，且GIS系統(tǒng)具有可視化功能與空間分析能力，能夠滿足新時代人們對古建筑數(shù)字化保護(hù)的基本要求。除此之外，應(yīng)用古建筑數(shù)字化保護(hù)系統(tǒng)能夠通過二維窗口與三維窗口實現(xiàn)對古建筑屬性數(shù)據(jù)的提取，對圖片放大或者縮小，對圖層進(jìn)行分層。另外，數(shù)字保護(hù)系統(tǒng)的應(yīng)用還可以從本質(zhì)上避免環(huán)境因素與人為因素對古建筑所產(chǎn)生的破壞，可以通過監(jiān)測分析窗口實現(xiàn)監(jiān)測，應(yīng)用性比較強。

4 古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用

4.1 三維激光掃描技術(shù)的有效應(yīng)用

就目前而言，在古建筑保護(hù)中應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)是值得關(guān)注的，在傳統(tǒng)方式下進(jìn)行古建筑的測繪會耗費大量的時間，并且也對人力、物力、財力提出了要求，且如果在新時期如果仍舊采取傳統(tǒng)的測繪方式無法滿足古建筑保護(hù)中的精確化要求。所以在應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)下其速度更快，可以提供豐富的數(shù)據(jù)信息，從另外一個方面分析，應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)還可以對古建筑表面的被測點加以測量，解決因復(fù)雜環(huán)境而產(chǎn)的不良現(xiàn)象。同時，與其它技術(shù)相比較，三維激光掃描技術(shù)的精確度比較高，特別是在測繪過程中可以采取非接觸式測量方法，以此提高對被測古建筑物的保護(hù)。總之，在古建筑保護(hù)中應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)不僅可以構(gòu)建數(shù)據(jù)化資料庫，而且還可以長久的保存測繪信息。

4.2 數(shù)字化監(jiān)管的應(yīng)用

在古建筑保護(hù)中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對古建筑的數(shù)字化監(jiān)管，且通過對古建筑現(xiàn)場數(shù)據(jù)的測繪與采集可以形成古建筑相關(guān)數(shù)據(jù)模型，對古建筑的顏色特點、形狀等加以記錄，可以實現(xiàn)對古建筑的定期檢查。另外，定期或者不定期檢查維護(hù)中假如發(fā)現(xiàn)古建筑破壞現(xiàn)象，可以快速進(jìn)行保護(hù)，減少損壞現(xiàn)象擴(kuò)大化。

5 古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)的分類

5.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以將虛擬的信息以直觀的方式展現(xiàn)給人們，在古建筑保護(hù)中主要是將其應(yīng)用在管理保護(hù)層上，可以將與古建筑相關(guān)的信息進(jìn)行整合，從而為技術(shù)人員提供更加直觀與形象，從而提高信息解讀的有效性。

5.2 古建筑遺址與館藏文物的數(shù)字化技術(shù)

該技術(shù)的應(yīng)用主要是針對古建筑遺址與館藏文物而言的，可以實現(xiàn)對古建筑保護(hù)全方位的管理，且該技術(shù)的有效應(yīng)用具有非常豐富的前景，同時，該技術(shù)還可以為古建筑、館藏文物提供信息化管理。

5.3 計算機輔助修復(fù)技術(shù)

計算機輔助修復(fù)技術(shù)可以應(yīng)用計算機提高建筑修復(fù)的技術(shù)層次，以此提升修復(fù)保護(hù)工作的有效性，其中應(yīng)用計算機制圖軟件設(shè)計古建筑的模型，對模型進(jìn)行分析。這種情況下，輔助修復(fù)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對古建筑修復(fù)工作的模擬，這樣可以明確修復(fù)技術(shù)的可行性，降低建筑保護(hù)修復(fù)的周期。

5.4 計算機攝影與測量技術(shù)

在古建筑保護(hù)中計算機攝影與策略技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對古建筑保護(hù)的采集，尤其是三維激光技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對激光進(jìn)行掃描，以此提高測量的精準(zhǔn)度。同時，在應(yīng)用這種測量技術(shù)的應(yīng)用下，可以實現(xiàn)對建筑各項數(shù)據(jù)信息的量化，這樣便可以為數(shù)字化技術(shù)系統(tǒng)提供支撐。在應(yīng)用計算機攝影與測量技術(shù)的中，要實現(xiàn)對相應(yīng)區(qū)域的單獨掃描，然后獲取建筑破壞情況的詳細(xì)情況，在物理形態(tài)上做好精度測量，這樣可以對后期修復(fù)工作而奠定基礎(chǔ)。

6 結(jié)束語

綜上所述，在古建筑保護(hù)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為了目前的關(guān)鍵所在，且應(yīng)用廣泛，從某個角度分析，現(xiàn)階段因為受到眾多因素的影響，古建筑保護(hù)中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)層次比較淺，還只停留在基礎(chǔ)方面。但是經(jīng)過不斷努力與研究，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個整體，具備了完善的體系，在未來的發(fā)展中需要對數(shù)字化技術(shù)加以重視，并借鑒國外優(yōu)秀的經(jīng)驗與教訓(xùn)，將數(shù)字化技術(shù)真正應(yīng)用到古建筑修復(fù)與保護(hù)中，如此才能真正推動我國古建筑的發(fā)展與進(jìn)步。