數(shù)字人文視域下浙東運河紹興段古橋保護研究

吳立斌 周立強

摘要：2014年6月22日，中國大運河在第38屆世界遺產(chǎn)大會上被聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）列入世界遺產(chǎn)名錄。浙東運河是大運河的重要組成部分，浙東運河又名杭甬運河，是中國浙江省境內(nèi)的一條運河，西起杭州市濱江區(qū)西興街道，跨曹娥江，經(jīng)過紹興市，東至寧波市甬江入海口，全長239公里。浙東運河（紹興段）上保存的古橋數(shù)量眾多、類型豐富、年代跨度長。據(jù)不完全統(tǒng)計現(xiàn)存在適用，具有價值的古橋約12座。這些古橋設計巧妙技藝高超，至今仍能發(fā)揮著交通功能，但不可否認的是，這些古橋都已經(jīng)將進入了他們的“老年時期”不可避免地存在著石材風化，結(jié)構(gòu)變形等一些列問題，大都需要進行修復和保護。本文主要針對數(shù)字化測量技術在古橋保護中的應用進行了探討。

一、引言

浙東運河上的古橋作為大運河上典型的水利遺產(chǎn)，是一處重要的文化載體。通過先進的三維激光掃描技術、計算機BIM三維建模技術，利用交叉學科的強大優(yōu)勢，對古橋的進行深入的研究，挖掘運河歷史、運河文化、設計技術、建筑技術、裝飾裝飾技藝等，為我們研究浙東運河上的古橋提供更多的數(shù)字資料，加深對運河古橋價值的認知，有助于建筑遺產(chǎn)的修復保護，為以后大運河相關古橋保護研究工作提供有參考的價值。

二、基本思路與方法

浙東運河紹興段古橋的保護研究選取有代表性的三座橋（融光橋、太平橋、涇口大橋）進行調(diào)研與采集數(shù)據(jù)，對古橋的數(shù)字構(gòu)建制定詳細的計劃。外業(yè)通過RTK測控制點坐標、三維掃描儀在測出的古橋點云數(shù)據(jù)以及傾斜攝影儀對橋面及周邊的測繪。內(nèi)業(yè)利用SCENE軟件對高密度點云模型的站點拼接與噪點處理，CONTEXT CAPTURE（以下稱為CC）軟件在控制點坐標一致的基礎上，對點云模型與無人機測繪的照片得到高度擬合，利用BIM、3DMAX 等常用的等修復軟件對CC出來的模型數(shù)據(jù)進行后期的修正與優(yōu)化。古橋建模技術思路如圖1所示。

若在對古橋材質(zhì)進行采樣時，由于光線與角度問題，往往采集的材質(zhì)在進行數(shù)字建模的過程中并不適用，所以需要進一步編輯，在這里我們采用了貼圖類型。在選擇軟件中模板進入texture選項卡，從節(jié)點結(jié)構(gòu)可以看出貼圖的組成部分，分別是由基本的紋理節(jié)點和一個默認的基本節(jié)點配合完成最終的貼圖。

三、太平橋掃描建模—以太平橋為例

太平橋位于浙江省紹興縣阮社，該橋由一座半圓拱橋與九孔高低石梁橋組成，宛若一條長龍仰首橫跨浙東運河。橋長50米，主孔凈跨10米，石梁橋孔徑3—4米。該橋現(xiàn)為全國重點文保單位-紹興古橋群之一，省級重點文物保護單位，如圖2所示。

（一）太平橋結(jié)構(gòu)信息采集

在采集古橋信息的過程，需要分為兩方面進行信息采集：一者是對古橋的實體空間信息進行采集，實體空間信息具體是指其的方位、形狀、大小及各構(gòu)件尺寸等;二者是對古橋身上所承載的歷史文化信息（或稱屬性信息）進行采集，歷史文化信息具體是指其的設計方法、建設材料、建設工藝、地域特征、建設年代的時代特征、人文社科價值等。其中，在對古橋的實體空間信息進行采集之時，一般是利用三維激光掃描儀精確快速地掃描出建筑的三維坐標點云數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)點云拼接進行初步建模。

（二）太平橋BIM建模

古橋模型構(gòu)建是BIM技術在古建筑保護中應用的最關鍵環(huán)節(jié)。首先利用GIS技術建立出基本的古橋三維模型后，然后利用其它相關軟件建立出古橋的“群”模型，最后再應用BIM技術建立出古橋的精確三維模型。在應用BIM技術建模之時，需要將之前所采集到的橋信息，包括其的方位、形狀、大小及各構(gòu)件尺寸等，均準確輸入到BIM軟件當中，以保證三維建模的精確性。

如前文所述，古建筑模型中包含著非常復雜的屬性信息，涉及到了古橋的設計方法、建設材料、建設工藝、地域特征、建設年代的時代特征、人文社科價值等。在信息錄入的過程中，涉及到古橋紋理、圖案、以及周圍環(huán)境的創(chuàng)建，如圖3所示。

四、結(jié)語

此次研究對于正確建立數(shù)字古橋提供了框架要求，減少了在采集測繪、建模過程中的失誤與復工。另外，本文最后拓展了對于數(shù)字模型建設的應用領域，看到了未來浙東運河古橋保護的新手段。采用數(shù)字化建模技術對歷史性古橋進行重造和還原，是一項很有重大應用價值的科研課題。盡管目前針對這一課題很有很大的提升空間，但作為歷史性古橋進行數(shù)字化復原已成為一種必不可少的輔助材料，并且還將具有很廣闊的空間和更高的應用價值。

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紹興市哲學社會科學研究“十四五”規(guī)劃2021年度指南課題

項目名稱：數(shù)字人文視域下浙東運河紹興段古橋的保護和利用研究

項目編號（145026）