摘 要： 對于作為人類文明重要載體的鄉(xiāng)村古建筑，研究運用數(shù)字化技術(shù)對其保護有重要的現(xiàn)實意義。為此，探討了將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于鄉(xiāng)村古建筑保護的價值和方法。

關(guān)鍵詞： 數(shù)字化技術(shù)； 古建筑保護； 虛擬現(xiàn)實； 信息集成

中圖分類號：TP3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）01-20-03

Discussion about application of digital technology in conservation of rural ancient architecture

Jin Chengyu， Wang Qin

（1. Zhejiang cultural information center， Hangzhou， Zhejiang 310013， China； 2. Zhejiang Topcheer Information Technology Co.，Ltd）

Abstract： It is meaningful to study on how to apply digital technology in protecting rural ancient architecture， which is an important carrier of human civilization. The value and methods of applying digital technology in rural ancient architecture protection are discussed.

Key words： digital technology； conservation of ancient architecture； virtual reality； information integration

0 引言

古建筑一般是指建于民國以前，建筑環(huán)境、建筑風(fēng)貌、村落選址和格局未有大的變動，具有獨特民俗民風(fēng)和歷史文化價值的建筑物。古建筑不僅是歷史與文化的見證，也是文化傳承的無聲的歷史載體。浙江省具有眾多的古建筑，散落在全省各地農(nóng)村的古老村落里，這些村落的歷史文化資源相當(dāng)豐富，古老建筑的整體風(fēng)格和具體的細節(jié)表現(xiàn)出江浙農(nóng)村的典型地區(qū)差異性和多樣性。但是，經(jīng)過歲月的剝蝕和人為的損壞，許多古村落的建筑或多或少地遭到了破壞，隨著農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展和農(nóng)民生活水平的提高，房屋的拆舊建新也使得鄉(xiāng)村的古建筑逐漸減少，古老的記憶正在消失，中華文化的基礎(chǔ)日益薄弱。在經(jīng)濟改革的大潮中如何保護好這些藝術(shù)瑰寶，則是當(dāng)前我省在新農(nóng)村建設(shè)過程中迫切需要解決的一個問題。

1 數(shù)字化技術(shù)在鄉(xiāng)村古建筑保護中的意義

古建筑中木構(gòu)件的木質(zhì)地很脆弱，受當(dāng)?shù)貧夂驐l件的影響，隨著時間的推移，必將發(fā)生變化；此外存在許多不可預(yù)見的自然災(zāi)害，以及遭受一些人為因素造成的損壞。江浙一帶鄉(xiāng)間的古建筑有一些是石頭結(jié)構(gòu)的，但多數(shù)是土木或者磚木結(jié)構(gòu)，極易遭受各種侵害。鄉(xiāng)村古建筑是一個地區(qū)特殊的文化資源，有著不可替代的獨特性和惟一性，具有工藝考究的特點，而目前掌握精湛工藝的匠人越來越少，古建筑所包含的工藝元素沒有得到發(fā)現(xiàn)與研究，而是漸漸失傳。保護古建筑的目的在于保護中國傳統(tǒng)的文化，需要讓我們能依照歷史記載為依據(jù)，并能參考當(dāng)?shù)仄渌沤ㄖ蓄愃茤|西的圖案進行復(fù)原設(shè)計，尊重當(dāng)?shù)氐慕ㄖL(fēng)格，以保證地方特征不至流失，體現(xiàn)出地方建筑的多樣性。

傳統(tǒng)使用紙質(zhì)文獻來記錄古建筑的構(gòu)造、工藝、相關(guān)歷史等信息資料，這些原始的紙張、書籍等紙質(zhì)材料笨重又占空間，易損壞，一旦毀壞就難以復(fù)原，不方便查閱，而且圖片資源不準(zhǔn)確、不完整。二十世紀(jì)六七十年代，攝影攝像等技術(shù)的發(fā)展使得文化遺跡信息的記錄能以錄像和相片的形式保存，但這些資料同樣存在難以長久保存且不夠準(zhǔn)確的問題。

數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展為鄉(xiāng)村古建筑的保護開拓了一個新途徑，為古建筑的長期保存和傳播創(chuàng)造了有利的條件[1]。數(shù)字化古建筑保護技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用極大程度上解決了上述問題，首先在信息保存方面就是一個巨大的飛躍，再加上其具有高精度和高逼真度等優(yōu)勢，能幫助我們更有效更全面地記錄鄉(xiāng)村古建筑上傳達的各種信息。多種數(shù)字化技術(shù)的運用使得我們在尊重歷史古建筑原真性的基礎(chǔ)上，能夠更好地完成古建筑的復(fù)原、重建、信息資料保存等工作，從而幫助我們更好地完成古建筑的保護和展示。利用當(dāng)今較為成熟的數(shù)字化保存技術(shù)，可以對各類信息進行高精度和高真實度的保存，可將各類信息轉(zhuǎn)化為計算機數(shù)據(jù)提供給不同領(lǐng)域用于研究，同時又不會對原始建筑造成破壞。

2 數(shù)字化技術(shù)在鄉(xiāng)村古建筑保護中的應(yīng)用

信息數(shù)字化技術(shù)涉及到數(shù)字的轉(zhuǎn)換、存取、處理、傳輸、控制等一系列高技術(shù)。數(shù)字化是多媒體技術(shù)的基礎(chǔ)：數(shù)字、文字、圖象、語音，包括虛擬現(xiàn)實，以及可視世界的各種信息等。信息數(shù)字化技術(shù)實際上是由一群高技術(shù)綜合發(fā)展而實現(xiàn)的。

數(shù)字化保護技術(shù)基于計算機與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的新型實用化輔助系統(tǒng)或手段，采用人工智能、虛擬現(xiàn)實、多媒體、寬帶網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫等先進信息技術(shù)，為古建筑保護的可持續(xù)發(fā)展提供支撐。有了數(shù)字化技術(shù)，可對與古建筑相關(guān)的文字、圖像、聲音、視頻及三維數(shù)據(jù)信息，提供數(shù)字化保存、組織、存儲與查詢檢索等手段，并進一步建立數(shù)字化文化遺產(chǎn)博物館、展覽館，為古建筑的保護、開發(fā)與利用服務(wù)。

當(dāng)前，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于鄉(xiāng)村古建筑保護主要有以下幾個方面[2]。

2.1 數(shù)字化保存

數(shù)字技術(shù)的發(fā)展促使更高精度的圖形圖像技術(shù)設(shè)備相繼產(chǎn)生，更精確真實的數(shù)字化保存與存檔技術(shù)也隨之誕生。與數(shù)字化攝影相結(jié)合，激光掃描可以捕捉肉眼難以察覺的細節(jié)，比如說建筑表面的裂紋。通過記錄激光從發(fā)出到被物體反射或者折射回來的時間，用相關(guān)軟件進行計算和處理就可以了解物體的角度、位置乃至材質(zhì)，最后形成三維圖像。數(shù)字化保存主要是利用先進的二維三維掃描、數(shù)字攝影、三維建模與圖像處理等技術(shù)，實現(xiàn)文物圖形結(jié)構(gòu)與紋理等信息的高精度獲取與保存。目的是在計算機里建立相關(guān)的數(shù)字模型，為文物的信息保護、修復(fù)、研究、參觀和開發(fā)利用等提供準(zhǔn)確的數(shù)字化素材。

2.2 虛擬博物館

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，通過利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)筑虛擬數(shù)字博物館，打破實體博物館局限性，大大擴展了博物館的延伸空間，最大限度地拓展了博物館功能。借助于計算機，人們可以更好地再現(xiàn)歷史，通過各種虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬現(xiàn)實的場景，達到圖像、聲音等方面的高度擬真，在不動一磚一瓦的情況下，人們同樣能夠身臨其境地領(lǐng)略到歷史古跡的魅力，了解過去的歷史和文化，這不僅節(jié)省了資源，符合可持續(xù)發(fā)展觀的要求，同時也把歷史建筑中無形的遺產(chǎn)延續(xù)和傳播了下來。在數(shù)字博物館里，傳統(tǒng)博物館中的展品如今只需點一下鼠標(biāo)就可以清晰且內(nèi)容詳盡地呈現(xiàn)在閱覽者面前。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，人們更能在虛擬博物館中漫游，足不出戶就能瀏覽難得一見的建筑古跡。這是數(shù)字時代古建筑保護與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合的體現(xiàn)，更是古建筑保護的時代特征。

2.3 虛擬修復(fù)與復(fù)原

利用計算機圖形學(xué)、圖像處理、虛擬現(xiàn)實等信息領(lǐng)域最新發(fā)展技術(shù)，結(jié)合傳統(tǒng)的文物保護與修復(fù)工作，可以形成古建筑科學(xué)保護的理念和程序。根據(jù)已保存下來的各種鄉(xiāng)村古建筑文物相關(guān)的數(shù)字化信息數(shù)據(jù)，結(jié)合藝術(shù)家、保護專家等的研究和經(jīng)驗知識，利用圖像處理技術(shù)、人工智能等技術(shù)，可以對同一風(fēng)格的古建筑的損壞部分進行虛擬修復(fù)與復(fù)原，還其原貌。

2.4 數(shù)字化輔助設(shè)計

數(shù)字化輔助設(shè)計系統(tǒng)可以進行對平面圖案的數(shù)字化輔助設(shè)計，對三維實體的造型進行數(shù)字化輔助設(shè)計。通過數(shù)字化圖案、三維實體輔助設(shè)計系統(tǒng)，可以對已有的典型圖案、三維實體進行創(chuàng)新設(shè)計，有助于鄉(xiāng)村古建筑文化的傳承與發(fā)揚。

2.5 數(shù)字化監(jiān)管

圖像之間的比對技術(shù)是圖像處理技術(shù)中的一個分支，主要是利用圖像的顏色特征、形狀特征、紋理特征等對圖像進行比較，根據(jù)這些統(tǒng)計特征，對圖像之間的相似度做出評價。在鄉(xiāng)村古建筑數(shù)字化保存的基礎(chǔ)上，可以每隔一段時間對古建筑進行復(fù)查，利用圖像處理中的圖像匹配或圖像融合等技術(shù)，通過將最新采集的圖像數(shù)據(jù)與已存儲的圖像數(shù)據(jù)進行比對，結(jié)合人工篩選和專家鑒定，來發(fā)現(xiàn)建筑的某些構(gòu)件風(fēng)化、腐爛、損壞以及缺失等詳細信息。

3 數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于鄉(xiāng)村古建筑保護的實現(xiàn)方法

由于鄉(xiāng)村古建筑是不可移動的，因此利用數(shù)字化技術(shù)來挽救和重現(xiàn)將要消失的古建筑或古構(gòu)件，是一種很好的方法。鄉(xiāng)村古建筑數(shù)字化，是指對鄉(xiāng)村古建筑通過映像采集重組的數(shù)字化技術(shù)，以信息收集和復(fù)原為主要手段，建立起數(shù)字化展覽館，全方面開展對外展示和宣傳以及管理，通過一系列的數(shù)字技術(shù)達到對鄉(xiāng)村古建筑保護的目的。

3.1 信息采集與處理

⑴ 信息系統(tǒng)的核心問題，就是在對數(shù)據(jù)進行采集錄入、傳輸交換、存儲管理、加工處理以及展示提供等處理過程中有效地管理， 確保數(shù)據(jù)的真實準(zhǔn)確。

⑵ 信息資料數(shù)字化是鄉(xiāng)村古建筑數(shù)字化保護研究的基礎(chǔ)。古建筑的信息采集需要到現(xiàn)場進行大量的采集工作，經(jīng)過對信息的整理和處理，最終實現(xiàn)古建筑資料的數(shù)字化。數(shù)字化的成果主要分為三部分：數(shù)字化的文獻資料；實體信息成像，分別對應(yīng)建筑平面圖中的各視點；數(shù)字化的測繪圖以及在測繪圖上整理得到的各種分析圖和細節(jié)圖樣，這些數(shù)字化的測繪圖將成為虛擬模型建構(gòu)的基本依據(jù)。從實體信息成像到數(shù)碼成像是通過感光器件來實現(xiàn)從實物到圖像的轉(zhuǎn)換過程，即通過數(shù)碼成像技術(shù)實現(xiàn)古建筑實體信息的初步數(shù)字化。其數(shù)碼技術(shù)產(chǎn)品最常見的有掃描儀、數(shù)碼相機、家用攝錄一體機等。數(shù)碼相機和攝錄機可以直接將古建筑實物轉(zhuǎn)化為圖片，DV等數(shù)字信息。而為了保證古建筑的精確度，數(shù)字化研究中，對于古建筑的各種規(guī)劃設(shè)計圖、測繪圖、照片以及模型等的數(shù)字化則采用成像質(zhì)量高的掃描儀。數(shù)字化的測繪圖技術(shù)是用掃描技術(shù)把建筑的實物信息轉(zhuǎn)化為某一階段的數(shù)字信息。

⑶ 文獻數(shù)據(jù)數(shù)字化，把與古建筑相關(guān)的文字信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，并可以利用聲音錄制等方式作為對數(shù)字復(fù)原后的文化背景進行補充。

⑷ 通過各種方法采集的圖像數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)軟件的處理，得到的圖片可以作為數(shù)字化的一部分成果加以保存和研究，如色彩和形式等方面。但是對于古建筑的很多信息，只有數(shù)字圖片是不夠的，如建筑的平立剖面尺寸、構(gòu)件大小等。要想在數(shù)據(jù)上科學(xué)地反映古建筑的實物信息，就必須借助一定的繪圖軟件技術(shù)才能達到，如AutoCAD技術(shù)。

3.2 虛擬模型建構(gòu)

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）[3]是近年來十分活躍的技術(shù)研究領(lǐng)域。它是一系列高新技術(shù)的匯集，包括機圖形學(xué)、圖像處理與模式識別、智能接口技術(shù)、人工智能、多傳感器技術(shù)以及高度并行的實時計算技術(shù)。利用計算機數(shù)字測圖技術(shù)、多媒體信息技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)（例如結(jié)合MultiGenCreator和3DSMAX等建模軟件）等[4，5]，對古建筑所采集的各種數(shù)據(jù)進行層次和類別加工處理，可以建立起對象的三維數(shù)字模型，以便利用計算機在各種載體上進行古建筑的多方位、多層面、客觀、形象地再現(xiàn)。構(gòu)建的模型應(yīng)該盡量真實地反映古建筑的實際情況。在虛擬過程中應(yīng)遵循自然直觀性、兼容性、異構(gòu)性、可擴展性、靈活性等特點。

3.3 信息集成

信息集成是指系統(tǒng)中各子系統(tǒng)和用戶的信息采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范和編碼，實現(xiàn)全系統(tǒng)信息共享。標(biāo)準(zhǔn)化是信息集成的基礎(chǔ)，主要包含協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化、文檔標(biāo)準(zhǔn)化和圖形標(biāo)準(zhǔn)化等。集成平臺是信息集成的有力工具，要確保鄉(xiāng)村古建筑管理信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性、一致性、可用性和安全性，需要在進行數(shù)據(jù)采集之前，建立起相應(yīng)的信息標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)范， 應(yīng)用面向?qū)ο蟮拈_放式集成技術(shù)，實現(xiàn)信息集成和共享。常用的信息集成及其實現(xiàn)方式多以數(shù)字化模型為核心，集成對象包括圖像、文檔、聲音、動畫、視頻等各種數(shù)字媒體。保存在計算機中的鄉(xiāng)村古建筑數(shù)字信息常以多媒體為載體，通過建立網(wǎng)上虛擬展覽館等方式并借助互聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)高效傳播，同時可得到多渠道的動態(tài)反饋，通過不斷的信息擴充、更新，最終實現(xiàn)數(shù)字化鄉(xiāng)村古建筑的真實性、準(zhǔn)確性和完整性。

3.4 鄉(xiāng)村古建筑數(shù)據(jù)庫

為了更好地對鄉(xiāng)村古建筑進行保護，有必要建設(shè)省級鄉(xiāng)村古建筑數(shù)據(jù)庫。鄉(xiāng)村古建筑數(shù)據(jù)庫的建成能夠加強對鄉(xiāng)村古建筑的管理，使古建筑在有利于古建筑保護的基礎(chǔ)上增加了被利用的價值：為政府部門的管理提供數(shù)據(jù)支持、與行業(yè)研究機構(gòu)和博物館進行數(shù)據(jù)交換、面向全社會提供廣泛的信息服務(wù)、向特定對象提供專業(yè)服務(wù)等。數(shù)據(jù)庫的建成，能在技術(shù)層面為實現(xiàn)對鄉(xiāng)村古建筑真正意義上的動態(tài)監(jiān)管打下基礎(chǔ)，從而最大限度地發(fā)揮鄉(xiāng)村古建筑數(shù)據(jù)庫的作用。

4 結(jié)束語

數(shù)字化時代為鄉(xiāng)村的古建筑保護帶來了前所未有的新技術(shù)，為古建筑保存和復(fù)原帶來了諸多新的可能，為現(xiàn)代建筑師在古建筑基礎(chǔ)上的創(chuàng)新設(shè)計提供了更多的支持。本文基于現(xiàn)有的數(shù)字化技術(shù)，從虛擬現(xiàn)實技術(shù)、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)等多方面闡釋了數(shù)字化技術(shù)對開展鄉(xiāng)村古建筑保護工作的新思路，探討了開展數(shù)字化鄉(xiāng)村古建筑保護工作的實施方式等，希望能為我省的數(shù)字化鄉(xiāng)村古建保護工作者提供有益的參考。

數(shù)字化技術(shù)是手段，要真正能挽救瀕臨消失的鄉(xiāng)村古建筑，還需要全社會的共同關(guān)注和努力。數(shù)字化技術(shù)是不斷發(fā)展的，如何利用先進的技術(shù)力量來幫助我們應(yīng)對新農(nóng)村建設(shè)時期的古建筑保護這一課題，還需我們不斷地探索和創(chuàng)新。

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