狄海寧

摘 要：古建筑保護中的數(shù)字化技術目前在國內(nèi)外都還處于初級階段，特別是這種技術通常都需要將計算機和文物保護融合在一起，整體方向比較新穎，在未來具有非常廣闊的應用前景。我國本身就是歷史文化遺址非常豐富的國家，因此這項技術對于我國各地古建筑保護來說具有鮮明的現(xiàn)實意義。文章先綜合分析了古建筑保護中數(shù)字化技術的基本含義和重要意義，并探討了這種技術應用的前提和整體分類，最后結合靖江王陵陵墓遺址的三維數(shù)字化保護和云岡石窟墻壁浮雕造型的數(shù)字化保護兩個實例，探討了數(shù)字化技術在古建筑保護中的具體應用，拓展了我國古建筑保護的發(fā)展方向。

關鍵詞：古建筑保護；數(shù)字化技術；計算機輔助技術；虛擬現(xiàn)實技術

隨著計算機相關技術的發(fā)展，我國古建筑保護領域也發(fā)生了翻天覆地的變化。特別是各類計算機技術和數(shù)字化技術的深入應用，使得古建筑保護各項工作進展都非常迅速。對于各個古建筑研究來說，都必須要在保護的基礎上展開各類工作，因此古建筑保護相關的數(shù)字化技術探討尤為重要。在我國五千年文明史上，具有豐富價值和意義的古建筑有很多，并且容易受到外界環(huán)境的影響而發(fā)生損傷。本文也在數(shù)字化時代的背景下，深入探究了基于古建筑保護的各類數(shù)字化技術，借以推動我國古建筑保護領域的進展。

1 古建筑保護中數(shù)字化技術的概述

1.1 數(shù)字化技術的含義

數(shù)字化技術主要是伴隨著計算機信息技術急速發(fā)展而產(chǎn)生的一種伴生類技術，其主要是指使用特定的設備將圖像、文字、聲音等外部信息轉換為計算機能夠識別的二進制信息，并進行各類后續(xù)信息的處理工作。而在古建筑保護中，主要是指對古建筑相關信息的識別整理，并利用這些信息對建筑進行管理和保護的技術。

1.2 數(shù)字化技術的特征與優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)保護技術來說，數(shù)字化技術具有多方面的特征與優(yōu)勢。首先，數(shù)字化技術能夠提高信息處理的效率。在使用了數(shù)字化技術以后，古建筑保護工作就能夠跟計算機有更深層次的結合，使用計算機高速的運算速度來提升保護工作的效率。特別是各類信息處理效率的加快，使得建筑保護的有效性大大提升。其次，數(shù)字化技術可以使得建筑保護變得精細化。在傳統(tǒng)建筑保護中，具體的保護工作需要具備豐富經(jīng)驗的技術人員來進行主觀的判斷，并且整個過程顯得比較粗糙。而使用了數(shù)字化技術以后，就能夠得到古建筑的全部信息，使得后續(xù)工作也會呈現(xiàn)出顯著的精細化特征，不會籠統(tǒng)地進行概括。

1.3 古建筑保護數(shù)字化技術的重要意義

一方面，數(shù)字化技術已經(jīng)成為了古建筑保護領域的主要發(fā)展方向。特別是隨著計算機技術的深入發(fā)展，數(shù)字化技術在古建筑保護領域方面的應用方向也會變得更廣，使得保護體系變得更加完善。另一方面，數(shù)字化技術的使用大大降低了古建筑保護工作需要的人才標準，節(jié)省了很多人力成本。同時這項技術的使用也能夠有效提高保護工作的成效性，給古建筑保護減輕了很多資金壓力。

2 古建筑保護中數(shù)字化技術的應用

2.1 數(shù)字化技術的應用前提

2.1.1 雄厚的科技實力

就目前的情況來看，數(shù)字化技術在古建筑保護中還屬于一項新興技術，并且相對于傳統(tǒng)技術來說比較復雜。由于數(shù)字化技術跟計算機技術聯(lián)系比較緊密，因此想要使用這項技術就必須要具有一定的科技實力。這主要是因為每一個古建筑的具體情況都不一樣，很難針對我國所有古建筑建立一個通用的數(shù)字化系統(tǒng)。

2.1.2 豐富的使用經(jīng)驗

想要在某個古建筑中使用數(shù)字化保護技術，那么就要保證這個建筑已經(jīng)有了較長時間的傳統(tǒng)保護經(jīng)驗，即在較長一段時間里，古建筑都在進行傳統(tǒng)保護工作。這主要是為了保證古建筑已經(jīng)累積了必要的建筑保護經(jīng)驗，能夠給數(shù)字化技術的應用提供必要的參考與支撐。

2.1.3 必要的經(jīng)濟支持

在傳統(tǒng)古建筑保護中，主要的保護成本都用在人力成本和技術成本方面。在使用數(shù)字化技術以后，短時間內(nèi)古建筑的成本會顯著增加。但是從長遠的角度來看，這些技術的使用可以有效節(jié)省人力成本，并且提供一種更有效的保護方法，對古建筑自身價值的保存有著豐富的戰(zhàn)略意義。因此，在使用數(shù)字化技術的時候，還需要具備一定的經(jīng)濟支持。

2.2 數(shù)字化技術的應用分類

2.2.1 古建筑的管理保護

古建筑的保護管理數(shù)字化技術主要是給古建筑提供數(shù)字化和信息化的平臺或系統(tǒng)，能夠將古建筑的所有信息都囊括其中，進行全方位的管理保護工作。這種管理保護技術通常也被用于區(qū)域古建筑保護中，即在區(qū)域范圍內(nèi)針對所有古建筑或者建筑群建立一個完善的信息化系統(tǒng)，由相關部門或組織進行統(tǒng)一的管理和調(diào)整，整合區(qū)域古建筑的保護力量，能夠讓這些建筑的保護工作變得井井有條。

2.2.2 古建筑的修復保護

古建筑的修復保護數(shù)字化技術主要用來修復那些已經(jīng)遭到破壞的古建筑。在這之中應用效果比較好的就是計算機輔助修復技術，它能夠有效的提高建筑修復保護的效率和品質(zhì)。在修復保護技術方面，我國研究的深度并不算太高，目前還是依賴于傳統(tǒng)修復方式來對那些破壞位置進行修復，而僅使用數(shù)字化技術來對破壞原因進行分析，并能夠導出可行的修復方法。在一些考古建筑的修復保護中，還可以對整個修復過程進行模擬，明確修復的最終效果。

2.3 數(shù)字化技術的具體分類

2.3.1 虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實技術又被稱之為虛擬成像技術，能夠將虛擬的信息以一種直觀的方式展示到觀察者面前，帶來非常逼真的體驗。在古建筑保護中，其主要應用在管理保護層面，即使用三維成像技術來復原建筑的原貌，以及早年時間建筑周邊的環(huán)境情況等。這項技術也被叫做信息可視化技術，它能夠將將古建筑保護有關的信息整合起來，給技術人員提供更為直觀和全面的視角，提高信息解讀的效率。

2.3.2 古建筑遺址和館藏文物的數(shù)字化技術

古建筑遺址和館藏文物的數(shù)字化技術主要是針對古建筑建立一套完善的信息化系統(tǒng)，可以全方位的管理古建筑的具體情況，保障建筑保護工作能夠全面展開。這類技術主要用于古建筑保護的信息管理，同時也可以使用到區(qū)域古建筑保護中去，具有比較豐富的應用前景。不僅如此，這些技術還可以針對古建筑、館藏文物提供必要的信息化管理工作，完善保護的相關職能。

2.3.3 計算機輔助修復技術

計算機輔助修復技術主要是指利用計算機來提高古建筑修復的技術層次，同時提高修復保護工作的有效性。目前這種技術的研究層次并不算太深，主要是使用計算機制圖等軟件來設計古建筑的模型，并針對模型進行一系列分析，給具體的保護工作提供有用的信息。不僅如此，這些輔助修復技術還能夠實現(xiàn)對于古建筑修復工作的模擬，以明確修復技術使用的可行性與最終效果，降低建筑保護修復的周期，提高最終的修復質(zhì)量。

2.3.4 計算機攝影和測量技術

計算機攝影和測量技術主要是用來采集古建筑保護中的各類信息。特別是三維激光測量技術，能夠利用激光來掃描物體，無需直接接觸就能夠獲取物體的各類信息，測量的精準度非常高。在使用這類測量技術的時候，能夠對建筑本身的各類數(shù)據(jù)信息進行量化，給數(shù)字化技術系統(tǒng)的建立提供了相對詳細全面的信息支撐。在實際使用的時候，還可以對建筑破壞比較嚴重的區(qū)域進行單獨掃描，獲取建筑破壞情況的詳細信息，并在物理形態(tài)上進行精度測量，便于后續(xù)修復工作的展開。

2.4 各類數(shù)字化技術的應用前景分析

可以預見的是，數(shù)字化技術在古建筑保護中具有非常豐富的應用前景。雖然目前數(shù)字化技術還主要停留在信息管理等層面，并沒有真正與古建筑修復技術融合在一起。但是隨著計算機信息技術的不斷發(fā)展，各類數(shù)字化技術將與修復技術進行深層次的融合，實現(xiàn)建筑修復的智能化，同時也能夠掌握建筑內(nèi)部結構的詳細信息，實時的監(jiān)控建筑內(nèi)部信息與參數(shù)的變化，提供全方位的深入保護工作。

3 古建筑保護中數(shù)字化技術的實際使用分析

3.1 靖江王陵陵墓遺址的三維數(shù)字化保護系統(tǒng)案例分析

靖江王陵陵墓遺址位于廣西桂林市，是目前保存最為完整、規(guī)模最大的明代潘王墓群。但是由于自然環(huán)境和人類活動等方面的影響，靖江王陵陵墓遺址已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的破壞，如果不加以管理和保護，那么就會造成不可恢復的損失。在計算機信息化時代，靖江王陵陵墓遺址利用三維數(shù)字化技術建立了相應的保護系統(tǒng)。

數(shù)字化保護系統(tǒng)的建立主要分為四個部分。第一，數(shù)字采集。這里使用到的采集方法主要是無人機航空攝影的方法來采集整體云圖和重要區(qū)域的立體圖像，然后使用三維激光掃描技術和近景拍攝來獲取詳細的紋理數(shù)據(jù)和幾何信息。第二，數(shù)據(jù)處理。在得到這些數(shù)據(jù)以后，就可以使用目前流行的處理軟件來進行光束法區(qū)域網(wǎng)平差，并解算重要元素。靖江王陵陵墓遺址選用的是ModelPainter等軟件，完成了整體的精度建模和細節(jié)重現(xiàn)。第三，數(shù)據(jù)庫的建立。在使用三維仿真等相關技術的基礎上，需要對數(shù)據(jù)庫進行一定的優(yōu)化和改進，不能直接使用普通數(shù)據(jù)庫。另一方面，建立的數(shù)據(jù)庫還應該跟靖江王陵陵墓遺址的層次和組織相結合，從而跟遺址具體情況相契合。第四，系統(tǒng)的研發(fā)和關鍵技術的應用。在靖江王陵陵墓遺址的數(shù)字化保護系統(tǒng)建立的過程中，一方面要使用三維數(shù)字化技術來完善系統(tǒng)構架和整體功能建設，另一方面也應該積極研發(fā)并應用一些先進的技術，補充系統(tǒng)的關鍵性技術層次。這里使用的關鍵技術主要有激光掃描點云球面投影的三角網(wǎng)構網(wǎng)、高保真度紋理映射、多源數(shù)據(jù)融合的陵墓三維場景建模、信息組織與查詢。這些關鍵技術完成以后，整個數(shù)字化保護系統(tǒng)就基本建成了，并且能夠針對靖江王陵陵墓遺址進行全方位的保護。

3.2 云岡石窟墻壁浮雕造型的數(shù)字化保護案例分析

云岡石窟位于我國山西省大同市內(nèi)，距今已有1600多年的歷史，內(nèi)部的石雕能夠代表五世紀美術雕刻的巔峰，具有非常豐富的文化價值。云岡石窟的主體結構為石英砂巖，并且在多年的時間里也受到了一定程度的破壞。針對于云岡石窟的數(shù)字化保護體系，囊括了管理和修復兩個部分。

首先，為了構建數(shù)字化保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，先對云岡石窟進行了數(shù)字化測繪工作，以獲得石窟的整體信息和相關資料。測繪使用的方法有很多，比如近景拍攝、現(xiàn)場測繪等，但主要使用的還是三維激光掃描技術，其他的技術作為信息核對或者補充的方式。為了更好地整合與管理這些信息，云岡石窟還成立了云岡數(shù)字中心，并跟各個高校和研究單位共同聯(lián)合，建立了融合高精度測繪、地理信息系統(tǒng)、計算機三維技術等多項技術的文虎保護技術，突破了云岡石窟在色彩捕捉、樣本保護等多個方面的難題。這些內(nèi)容共同組成了云岡石窟數(shù)字化保護的管理模塊，能夠提供對石窟的具體信息查詢、三維造型展示等多個方面的功能使用。

其次，數(shù)字化保護系統(tǒng)還能夠對云岡石窟進行必要的保護。在利用數(shù)字化系統(tǒng)對云岡石窟內(nèi)部信息進行深入全面分析的基礎上，就能夠模擬自然災害對石窟的影響程度，以及在面對自然災害的時候石窟內(nèi)部結構的變化。對于那些破壞程度比較嚴重的區(qū)域，系統(tǒng)還能夠提出相應的修復建議，給云岡石窟提供全方位的保護。

4 結論

數(shù)字化技術在我國古建筑保護領域已經(jīng)得到了很好的應用，并且目前基本上已經(jīng)在我國各地古建筑中廣泛使用。但是通過本文的分析可以看出，我國古建筑保護對于數(shù)字化技術的應用層次并不算太深，還停留在使用數(shù)字化技術提供信息管理等基礎職能方面。特別是在靖江王陵陵墓遺址和云岡石窟等數(shù)字化保護中，雖然數(shù)字化技術已經(jīng)形成了一個相對完善的體系，但是在古建筑預防性保護和事后修復性保護方面還有一定的欠缺與不足。因此，我們在以后的發(fā)展中應該更加重視數(shù)字化技術在古建筑保護領域中的重要作用和意義，并主動學習和探討數(shù)字化技術在建筑修復和預防保護等方向的應用，促進我國古建筑保護領域的發(fā)展。

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