古建筑保護中的數字化技術研究

芮空空 金華市文物保護與考古研究所

古建筑既是一座城市的標志，也是文化的結晶，是祖先遺留的財富。保護古建筑是每一個華夏兒女應盡的義務，以保護中華文化的傳承。在信息技術迅速發展的今天，應使用數字化技術對古建筑進行保護。文章主要闡述了保護古建筑的重要性，同時對數字化技術的作用進行分析，并將其分類，討論其在古建筑中的作用，以供相關人士參考。

隨著信息技術的廣泛應用，數字化技術在古建筑的保護工作中也起到重要作用，其既對古建筑進行完美保護，也推動了保護工作的發展。古建筑的保護工作是一項技術性高且比較復雜的工作，通過應用數字化技術可降低工作難度，同時最大程度對其進行復原，提高其保護力度。

古建筑保護的重要性

古建筑承載了我國上下五千年的文化歷史，其底蘊深厚，文化豐富，見證了時代的發展與變化，對文化的傳承起到重要作用。古建筑在某種意義上是一個城市文化的縮影，其見證了一座城市古往今來的變化，一旦被破壞就很難對其進行恢復。

無論如何破舊的古建筑所蘊含的文化內涵和歷史痕跡都是無可取代的。雖然很多地區出現了仿古建筑，但無論其外形多么相似，其內涵是無法復刻的。因此，對古建筑的欣賞應透過其滄桑的外表看內在，感受其深厚的文化魅力。

數字化技術的作用

由于古建筑材料特殊且留存時間較長久遠，由于外界因素的影響，一些受損的古建筑無法進行恢復。例如：山西省的普光寺，寺廟墻上的壁畫受自然因素的影響出現嚴重破壞，如空鼓、壁畫脫落、裂縫等。當它被占用時，曾有人對墻面進行粉刷，使得大部分壁畫無法復原，嚴重破壞了壁畫的文化價值。因此，若想完整的將古建筑上的文化傳承給下一代，就要加大保護力度，盡最大的可能將其復原，以防古建筑文化流失。此時，應用數字化技術就可完美解決這一問題。

在數字化技術未廣泛應用時，人們通常是將古建筑的信息記錄在案進行信息記錄，此方法不但占用空間還不能將已經丟失的記錄信息進行復原，當需要查閱相關資料時，還需會占用很多時間，耗時耗力，給相關工作人員帶來很大不便。

后期出現的攝影技術雖然可以很好的對古建筑信息進行詳細記錄，便于保存，但不能實現長期儲存。而數字化技術就可以很好地解決這一問題，減輕了相關人員的工作壓力。

數字化技術的分類

管理保護

管理保護技術是為古建筑的信息提供數字化平臺的一種保護工作，可以將古建筑的信息集中保存。這種方法通常用于一定區域范圍內的古建筑保護中，為區域內的古建筑建立單一的數字化平臺，完整保存其信息。同時，相關部門可以對其信息進行統一管理，結合工作人員的保護工作，使得古建筑的保護工作條理清晰，完整的保存古建筑信息。

修復保護

對被破壞的古建筑可以使用修復保護技術中的計算機輔助修復，此技術可以有效提高保護工作的效率和質量。由于我國對修復保護技術的研究并不深入，因此，目前還是依靠傳統的修復技術對古建筑破壞的部位進行研究分析，然后決定修復的方法。同時還可以對修復過程進行模擬演練，以確保修復的精準度。

數字化技術

數字化技術主要是針對古建筑的遺址和其館內收藏的文物建立一套完整的數字化平臺，以便全面的對其進行管理，保障古建筑的保護工作順利進行。此技術主要針對于古建筑的信息管理，更適用于區域范圍內的古建筑信息保護管理工作，擴展工作人員的保護職責。

虛擬現實技術

虛擬現實技術顧名思義就是將古建筑的原本面貌經過計算機掃描，然后將其展現到觀察者的眼前，讓觀察者有逼真的感覺。此技術通常用在管理保護工作中，即將古建筑的原本面貌和早期的環境變化等通過3D技術進行恢復。此技術可以通過提供給技術人員更全面的直觀影像來讀取古建筑相關信息，提高古建筑信息的還原效率，更好的對其信息進行保存。

數字化技術的應用

由于古建筑的位置是固定的，當其出現破損時，需要合理應用數字化技術對建筑進行修復，以保證其文化能夠長久的傳承。將古建筑的相關信息進行數字化處理，需要采集詳細精準的數據，并提高對修復等相關工作的重視。建立專門保存信息數據的博物館，加大數字化技術的應用力度，以保證對古建筑的完整保護，減少古建筑的損壞。

衛星定位技術

衛星定位技術是通過全球定位的方式，將其與攝影技術相結合，為戶外測量工作提供了很大便利。其主要包括接收系統、地面支撐系統和衛星系統三大部分，其覆蓋范圍廣，可以實時定位且定位的精確度高，同時其靜態定位的觀察和測量效率高，應用范圍廣泛。用衛星定位對古建筑進行測量時，可以將其與攝影儀器結合，然后安裝導航系統，以便精準定位[1]。

在衛星定位系統和導航系統的作用下，將攝影儀器精準的定位到需要拍攝的位置。例如：對靖江王陵陵墓進行數字信息采集時，就要運用到GPS技術的航空攝影方法，通過對衛星的精準定位，將其導航到需要進行拍攝的地點進行相關信息的拍攝，采集其建筑平面的立體圖像。使用衛星定位技術可以極大地減輕戶外攝影的工作難度，同時可以將古建筑的詳細信息進行及時保存。

全站儀技術

作為古建筑測量中將光學和機電融為一體最常用的高科技儀器，全站儀可以對古建筑的觀測點坐標進行任意計算，詳細的記錄古建筑的水平角、高度差、距離等數據。全站儀技術是通過對古建筑的各個部位的形狀、大小等進行細致測量，得出相應數據，然后根據其數據繪制相應的平面圖或立體圖。

先進的儀器中具備馬達自動瞄準指標，免棱鏡全站儀可以通過光的反射測量古建筑的距離和坐標，實現對不能瞄準的建筑物進行測量。免棱鏡全站儀對于立面測繪可以實現不瞄準測點，只要將全站儀的棱鏡高設置為零，對古建筑的立面測繪進行掃描就可以進行高度測量，得到相應的數據信息。

全站儀技術對于結構簡單的建筑比較合適，對于結構復雜的建筑則會導致測量結果與實際情況不符，提高修復工作的難度。

數字化保存

數字化技術既提高了測量的工作效率還保證了數據信息的準確性，但相關數據還需要精準的保存技術。激光掃描技術可以將肉眼捕捉不到的細節進行激光掃描，利用相關軟件將激光射出到其返回的時間進行計算，得到古建筑結構的具體信息，包括角度、材料和結構等，通過計算出的數據信息建立3D圖像。

數字化保存技術是將通過掃描得出的詳細信息，如古建筑的整體結構、細節紋理等建立的圖像進行完整保存[2]。根據給出的古建筑模型，可以詳細將數據信息展現出來，以便于古建筑的保護、修復和研究。

同時建立數據庫，以加強相關人員對古建筑信息的管理，增加修復人員對數據的利用價值，為政府的工作需要提供數據，滿足其他行業人員對古建筑的數據需求，從數字化保存的角度發揮數據庫的作用，以實現數字化監管。

數字化監管

在古建筑保護中應用數字化技術可以實現數字化監管，將通過三維掃描得出的古建筑模型及相關信息如顏色、材料、紋理等詳細記錄在數據庫中。通過相關人員對古建筑的定期檢查和維護，將得到的信息與數據庫中記錄的信息進行分析比對，觀察是否存在測繪差異。

數字化監管還可以在檢查過程中對遭到破壞的古建筑提供修復信息，以及時保護古建筑，避免古建筑再次遭到人為或外來因素的破壞，及時發現古建筑的破壞信息，以免加大對相關修復工作的損失。用儀器對古建筑的實際數據進行采集后，經過計算機的分析處理，實現數字化模型。除了各種儀器的數據，還需要相關繪圖軟件的還原技術，才可以將古建筑的實際信息反映出來。

進行數據還原

在古建筑保護過程中，可以通過數字化技術對古建筑進行還原，建立完整的古建筑，以促進古建筑文化資源的傳承。采集三維激光掃描得到的數據，將其通過計算機進行模擬合成，將古建筑缺失或破損的部位進行完整還原，以便人們可以通過多個角度感受其真實狀態[3]。

首先，利用采集的數據進行精準建模，在建筑空間里實現虛擬模型；其次，通過現實生活中古建筑的真實情況進行虛擬模型的還原，比如古建筑的材質、紋理等；最后，在虛擬模型內營造真實的環境，比如光影技術，讓人可以產生身臨其境的感覺，增加虛擬建筑的藝術美感。通過相關數據的還原，構建逼真的虛擬建筑，既可以加大對古建筑的保護力度，還可以讓人們身臨其境地感受古建筑的魅力，加大對文化的傳承力度。

輔助設計工作

通過數字化技術的應用，可以將古建筑的詳細信息進行記錄，比如壁畫圖案、墻體紋理、結構尺寸等信息數據。通過詳細的信息數據可以將古建筑的具體情形繪制出來[4]。在對其進行數據記錄時可以將原有的圖案導入其中，以便設計古建筑信息的完整度，從而保持實際信息與還原信息的一致性。

此外，在傳統的建筑設計中，通常采用手工繪制圖紙，隨著技術的發展，數字化技術的廣泛應用，人們漸漸開始用數字化技術繪制建筑圖案。此技術既可以縮短古建筑的繪制周期，還可以提高技術人員的工作效率，并對繪制的圖案進行完整保存。同時精確的數據處理，可以將二維圖案轉變成三維立體圖案，保證設計細節的完整性，提高古建筑還原的整體水平。

三維激光掃描

由于傳統的測繪技術耗時耗力，隨著信息化技術的發展，在古建筑測繪時開始廣泛應用三維激光掃描技術，以減輕人力物力的消耗，達到采集數據的精準度，滿足數據采集的要求。三維激光掃描技術在古建筑數據的采集過程中可以獲得更詳細的數據信息且采集速度快，既省時還高效率。

同時，此技術采集的數據可將建筑物精準還原，解決環境復雜或建筑結構復雜的測繪問題，在測繪時不需對建筑物進行接觸測量，可有效提高對建筑物的保護工作。且此技術不需要搭建腳手架等工具，極大地節約了人力物力的使用。

此外，與傳統的數據保存技術相比，三維激光掃描技術可以通過建立相關建筑物的數據庫進行有效保存，以便數據能夠長期儲存且查閱方便，能夠及時跟實際的古建筑進行對比，減輕工作人員查找資料的壓力，從而提高工作效率，且其數據的完整保存，可及時為遭到破壞的古建筑提供修復數據。

建立虛擬數據

隨著信息技術的不斷發展，對古建筑的保護力度不應局限于隔離保護這一方面?？梢酝ㄟ^建立虛擬建筑，實現人們對古建筑的參觀需求。在相關博物館中可加大虛擬技術的應用，彌補傳統博物館只能實物展覽的弊端，拓寬其發展領域，將數字化技術中的虛擬技術應用其中，完整還原古建筑的本來面貌，同時增加博物館中圖片與聲音等的各項功能，為人們展現逼真的場景[5]。

通過這種技術處理手段，可以讓人們在不破壞古建筑的前提下感受其內在蘊含的傳統文化魅力，減少各個方面的資源浪費。此方式既可以滿足古建筑文化的傳承，還符合當下時代發展的要求。人們可以通過在虛擬的世界中感受現實世界的美好，體會古建筑的風采與魅力。

微損檢測技術

文物保護過程中，應加大對其無損或微損檢測技術的研究，這是古建筑保護前期最重要的工作，可以最大程度的發揮其自動化、多通道等優勢。目前，國家加大對古建筑的保護力度，應用此技術可有效減少人為因素帶來的破壞。同時，相關技術人員在對古建筑的損壞情況進行檢查時，可以使用特定的儀器進行檢查，以獲取準確的數據信息。

相關人員通過對檢測出的各項數據進行分析，以確保古建筑內部結構的安全性，判斷其內部構造的病害情況，及時采取相應防治措施。例如：文物保護中心對大嵩所城遺址的7處遺址進行的三維激光掃描測繪工作，并將其詳細信息進行記錄。

同時開展病害的防治工作，政府對其全區進行病蟲害盤查，尤其是5處名人故居重點實行白蟻防治措施，并對危害文物的病害進行及時防控，對破損的古建筑進行修復，以保護古建筑的完好，保證其文化傳承。

為保護好古建筑應合理運用數字化技術，雖然其已經有了一套完整的技術體系，但仍需加大研究力度，以彌補在古建筑保護中的不足，重視數字化技術的發展，促進我國古建筑的文化傳承。同時，應加大保護力度，呼吁當地人民愛護古建筑，以保護我國現有的文化遺產。