數(shù)字人文視域下浙東運(yùn)河紹興段古橋保護(hù)研究

吳立斌 周立強(qiáng)

摘要：2014年6月22日，中國(guó)大運(yùn)河在第38屆世界遺產(chǎn)大會(huì)上被聯(lián)合國(guó)教科文組織（UNESCO）列入世界遺產(chǎn)名錄。浙東運(yùn)河是大運(yùn)河的重要組成部分，浙東運(yùn)河又名杭甬運(yùn)河，是中國(guó)浙江省境內(nèi)的一條運(yùn)河，西起杭州市濱江區(qū)西興街道，跨曹娥江，經(jīng)過(guò)紹興市，東至寧波市甬江入?？?，全長(zhǎng)239公里。浙東運(yùn)河（紹興段）上保存的古橋數(shù)量眾多、類(lèi)型豐富、年代跨度長(zhǎng)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)現(xiàn)存在適用，具有價(jià)值的古橋約12座。這些古橋設(shè)計(jì)巧妙技藝高超，至今仍能發(fā)揮著交通功能，但不可否認(rèn)的是，這些古橋都已經(jīng)將進(jìn)入了他們的“老年時(shí)期”不可避免地存在著石材風(fēng)化，結(jié)構(gòu)變形等一些列問(wèn)題，大都需要進(jìn)行修復(fù)和保護(hù)。本文主要針對(duì)數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在古橋保護(hù)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

一、引言

浙東運(yùn)河上的古橋作為大運(yùn)河上典型的水利遺產(chǎn)，是一處重要的文化載體。通過(guò)先進(jìn)的三維激光掃描技術(shù)、計(jì)算機(jī)BIM三維建模技術(shù)，利用交叉學(xué)科的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，對(duì)古橋的進(jìn)行深入的研究，挖掘運(yùn)河歷史、運(yùn)河文化、設(shè)計(jì)技術(shù)、建筑技術(shù)、裝飾裝飾技藝等，為我們研究浙東運(yùn)河上的古橋提供更多的數(shù)字資料，加深對(duì)運(yùn)河古橋價(jià)值的認(rèn)知，有助于建筑遺產(chǎn)的修復(fù)保護(hù)，為以后大運(yùn)河相關(guān)古橋保護(hù)研究工作提供有參考的價(jià)值。

二、基本思路與方法

浙東運(yùn)河紹興段古橋的保護(hù)研究選取有代表性的三座橋（融光橋、太平橋、涇口大橋）進(jìn)行調(diào)研與采集數(shù)據(jù)，對(duì)古橋的數(shù)字構(gòu)建制定詳細(xì)的計(jì)劃。外業(yè)通過(guò)RTK測(cè)控制點(diǎn)坐標(biāo)、三維掃描儀在測(cè)出的古橋點(diǎn)云數(shù)據(jù)以及傾斜攝影儀對(duì)橋面及周邊的測(cè)繪。內(nèi)業(yè)利用SCENE軟件對(duì)高密度點(diǎn)云模型的站點(diǎn)拼接與噪點(diǎn)處理，CONTEXT CAPTURE（以下稱(chēng)為CC）軟件在控制點(diǎn)坐標(biāo)一致的基礎(chǔ)上，對(duì)點(diǎn)云模型與無(wú)人機(jī)測(cè)繪的照片得到高度擬合，利用BIM、3DMAX 等常用的等修復(fù)軟件對(duì)CC出來(lái)的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行后期的修正與優(yōu)化。古橋建模技術(shù)思路如圖1所示。

若在對(duì)古橋材質(zhì)進(jìn)行采樣時(shí)，由于光線(xiàn)與角度問(wèn)題，往往采集的材質(zhì)在進(jìn)行數(shù)字建模的過(guò)程中并不適用，所以需要進(jìn)一步編輯，在這里我們采用了貼圖類(lèi)型。在選擇軟件中模板進(jìn)入texture選項(xiàng)卡，從節(jié)點(diǎn)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(diǎn)和一個(gè)默認(rèn)的基本節(jié)點(diǎn)配合完成最終的貼圖。

三、太平橋掃描建?！蕴綐?yàn)槔?/p>

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(zhǎng)龍仰首橫跨浙東運(yùn)河。橋長(zhǎng)50米，主孔凈跨10米，石梁橋孔徑3—4米。該橋現(xiàn)為全國(guó)重點(diǎn)文保單位-紹興古橋群之一，省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)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(guò)程，需要分為兩方面進(jìn)行信息采集：一者是對(duì)古橋的實(shí)體空間信息進(jìn)行采集，實(shí)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(duì)古橋身上所承載的歷史文化信息（或稱(chēng)屬性信息）進(jìn)行采集，歷史文化信息具體是指其的設(shè)計(jì)方法、建設(shè)材料、建設(shè)工藝、地域特征、建設(shè)年代的時(shí)代特征、人文社科價(jià)值等。其中，在對(duì)古橋的實(shí)體空間信息進(jìn)行采集之時(shí)，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(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)點(diǎn)云拼接進(jìn)行初步建模。

（二）太平橋BIM建模

古橋模型構(gòu)建是BIM技術(shù)在古建筑保護(hù)中應(yīng)用的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先利用GIS技術(shù)建立出基本的古橋三維模型后，然后利用其它相關(guān)軟件建立出古橋的“群”模型，最后再應(yīng)用BIM技術(shù)建立出古橋的精確三維模型。在應(yīng)用BIM技術(shù)建模之時(shí)，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(zhǔn)確輸入到BIM軟件當(dāng)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(fù)雜的屬性信息，涉及到了古橋的設(shè)計(jì)方法、建設(shè)材料、建設(shè)工藝、地域特征、建設(shè)年代的時(shí)代特征、人文社科價(jià)值等。在信息錄入的過(guò)程中，涉及到古橋紋理、圖案、以及周?chē)h(huán)境的創(chuàng)建，如圖3所示。

四、結(jié)語(yǔ)

此次研究對(duì)于正確建立數(shù)字古橋提供了框架要求，減少了在采集測(cè)繪、建模過(guò)程中的失誤與復(fù)工。另外，本文最后拓展了對(duì)于數(shù)字模型建設(shè)的應(yīng)用領(lǐng)域，看到了未來(lái)浙東運(yùn)河古橋保護(hù)的新手段。采用數(shù)字化建模技術(shù)對(duì)歷史性古橋進(jìn)行重造和還原，是一項(xiàng)很有重大應(yīng)用價(jià)值的科研課題。盡管目前針對(duì)這一課題很有很大的提升空間，但作為歷史性古橋進(jìn)行數(shù)字化復(fù)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(yīng)用價(jià)值。

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紹興市哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2021年度指南課題

項(xiàng)目名稱(chēng)：數(shù)字人文視域下浙東運(yùn)河紹興段古橋的保護(hù)和利用研究

項(xiàng)目編號(hào)（145026）