古建筑数字化修复和保存 

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摘要：中华文明传承悠久，有着丰富的古建筑文化。在漫长的岁月中，古代先贤创造出了灿烂辉煌的建筑群。如：故宫、颐和园、长城等。但随着时间的流逝和岁月的变迁，许多珍贵的古建筑因为人类的活动被破坏。近年来，随着数字化技术的发展，这种新型技术为古建筑的保护和修复提供了有效的手段。

关键词：数字化技术；优势；古建筑修复；应用

一、引言

古建筑是人类历史和文明的见证和载体。随着科技和经济的发展，古建筑的经济价值和社会价值逐渐被开发出来，人们对古建筑的重视度也越来越高。但是部分古建筑由于被破坏的时间过于久远，建筑结构的修复变得复杂起来。早期传统的古建筑的测量和绘制方法通常是以角尺、垂球、直尺来进行测量，以此获取建筑物的部分构件尺寸并进行数据和资料的统计，但由于测量手法粗糙，不能达到全面复原古建筑的效果。现代古建筑的修复技术利了数字化技术，利用三位激光扫描技术等对建筑物进行快速、准确、全方位的扫描。在对古建筑进行维护、整理和修复的过程中，需要注意不破坏原有的布置格局和空间结构。对于重大古建筑的修复，要求对建筑本身的资料进行统计分析，对建筑的结构进行精确的测绘。

二、数字化技术的概述

实体建筑物的数字化，就是现实建筑尺寸、构造、图像等资料的虚拟化和数据化。即将建筑的各个结构信息转变为电脑中可以运行存储的数据，然后将这一系列的数据建立出数据化模型，在电脑中转变为二进制代码。即：通过0和1两位数字的编码，使用光缆、卫星、计算机等设备来进行信息快速的处理。通过这一技术，实现了图像、文字、声音、数据的编码和解码，使得各类信息得到采集、传输、存储和高速的处理。数字化技术有以下四个功能：

（一）科学的计算方法

数字化技术的功能是将复杂的数据、图形快速的转换为数字信息。计算机的存储较大，计算精确，运算强度大的特点解决了人工操作无法解决的问题。

（二）高效的信息管理技术

数据快速和准确的处理是信息管理的核心技术。经历从简单到复杂的三个步骤：EDP阶段（电子数据处理阶段）；MIS阶段（管理信息阶段）；DSS阶段（决策支持系统）。

（三）生产过程的数字化

利用计算机对整个生产阶段进行控制。不仅提高了工作的效率，降低了计算的难度，也节省了许多人力物力，提高了产品的质量。

（四）计算机加以辅助

辅助工程在数字化技术中有许多应用。包括计算机辅助设计、计算、监督、测试等。例如用CAD、天正等绘图软件进行结构平面布置和结构合理性验算。用CAM对设备进行控制。用CAT对产品进行质量检测。就目前而言，建筑动画技术除被应用在古建筑的修复上，还被广泛应用在广告、多媒体、动漫、影视、房地产项目开发方面。如建筑动画在房地产开发、广告宣传、招投标、建成楼盘的销售等方面的应用，是一种新型的房地产营销模式。在我国一、二线城市（广州、北京、上海等）和科技发达的国家（美国、加拿大、德国等）都收到广泛的好评。这种新型技术不仅成为房地产公司综合实力的象征，还代表着国家的综合国力和科技实力。

三、数字化技术的优势

（一）测量方式不损害古建筑现状

传统的古建筑修缮方式，在对于古建筑进行修复时通常需要进行现场的勘探，传统的测绘方式主要是手工测绘和摄影摄像。此种方式不仅需要耗费人力、物力以及大量的时间，还会不可避免的对建筑物造成损害。自从三维激光扫描技术问世之后，古建筑的修复技术较之前相比更为完整。精度更高，对于复杂的构建也能进行记录；误差更小，手工测绘的误差可以减小到最低程度；解读更方便，通过读取电子图可以直接形象直白的看到构件细部的具体尺寸。对修复进行监测，在修复的前后进行扫描，就可以发现修复过程中的问题；避免人工测绘中出现对建筑物造成破坏和损害的现象。

（二）在修缮前进行模拟实验

由于时间的沉淀和人为的损害，古建筑的材料出现老化的现象。在修复的过程中，没有办法预料是否会对建筑物造成更大的破坏。目前已经研发出古建筑虚拟修复系统和维修信息库，通过软件的信息处理和结构分析，对修复的方案进行演示，提供修缮的可行性方案。并且古建筑油饰彩绘数据库也已经被开发出来，可更加形象的复原建筑的外观。

（三）永久的保存资料和文献

历史文化和古迹文化的传承可以通过计算机得以保存。数字化不仅可以将图片、文字、影像等存储归档之外，还可以通过三维技术对其进行展演。使得古建筑以另一种方式保存的同时，对今后其他建筑物的修缮提供一定的经验和方案。

（四）对修复核心技术进行演练

利用建筑动画技术，可以再计算机当中模拟出修复古建筑的全过程。尤其是工程当中一些先进的设备和重要的操作项目。这些设备和项目的施工是不允许出现任何偏差的。利用建筑动画演示，可以考察修复技术是否安全合理，提前发现施工过程中质量和安全方面的隐患，有利于施工人员更加安全的完成任务。

四、数字化技术的应用

中国作为一个历史悠久的文化资源和古建筑资源的大国。三维激光扫描技术为古建筑的修复了巨大的帮助。据统计，我国被纳入保护区的建筑群已有30多万个。巨大的抢救量和修复量在数字化技术的辅助下变得不再困难重重。在2006年，对文化遗产保护工作进行研究的清华大学人员使用了三维激光扫描仪测绘了山西陵川县三仙庙的一部分古建筑和五台山佛光寺。同年，“西安民居保护修缮工程”也在西安市正式开展，使用了新型FAROLaserScannerLS的激光扫描仪。徕卡公司对三维扫描技术作出了新的定义，即HDS技术。这种全新的技术已经取得了很大的进展，可以获得精确的数据，在许多工程中得到了应用。如：故宫、长城、兵马俑坑、佛光寺的修缮等。目前而言，因测量的建筑有限，所以在古建筑的修复方面没有系统的手段和规范。国外对于古建筑的修复也多采用数字图像、近景摄影测量、虚拟现实和三维激光扫描进行测量。如：H.Sternberg等人使用此技术对汉堡市政大厅内的两个著名的大厅(Kaisersaal,GroberFestsaal)进行了扫描并建立了三维模型;Konya考古博物馆也是C.Altuntas利用三维激光扫描技术进行的测绘和三维建模，并利用彩色及灰度模式使点云生成的表面模型变成可视化。

五、小结

数字化技术给古建筑的修复和保存带来了极大地帮助。它在减少了修缮工作的前期准备时间的同时，还节约了项目的成本。本文分析了在对于古建筑的修复和保存当中，传统测绘技术和数字化技术的区别，讨论了数字化技术的优势以及其在现代古建筑修缮中的应用。但数字化技术只是古建筑被破坏后的修护手段，要真正的达到修复的目的，必须在加深修复技术研究层次的同时，还要有全社会和每一个人的关注和努力。

参考文献

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作者：何岩 颜子淞 单位：长春建筑学院