楊晗 鄭東

（1.順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2.澳門科技大學(xué)）

隨著城市化的加速和“美麗鄉(xiāng)村”、“鄉(xiāng)村振興”等一系列國家戰(zhàn)略的實(shí)施，遺產(chǎn)建筑的保護(hù)也日益受到重視。但在當(dāng)下舊建筑“拆與不拆”兩種極端聲音下，仍使地方政府或居民在是要“經(jīng)濟(jì)還是遺產(chǎn)”之間搖擺。伴隨著3D掃描、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、VR、MR等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，在建筑文化遺產(chǎn)領(lǐng)域也開始掀起了一場以三維重建、AR遺產(chǎn)再現(xiàn)與修復(fù)展示等核心的技術(shù)革命。而AR技術(shù)的利用使得建筑文化遺產(chǎn)能得到更好的還原再現(xiàn)與傳播，能有效地推動和實(shí)現(xiàn)其資源活化利用。

數(shù)字技術(shù)是新時代技術(shù)和科學(xué)融合的發(fā)展趨勢。研究證明，數(shù)字技術(shù)在提高文化遺產(chǎn)地理位置探測的精準(zhǔn)度，擴(kuò)充數(shù)據(jù)存儲的信息量，提升視覺展示的表現(xiàn)力，提高信息資源管理等方面均發(fā)揮重要作用。雖然學(xué)界對信息技術(shù)在建筑文化遺產(chǎn)領(lǐng)域運(yùn)用有一定的研究。但大部分都是在技術(shù)手段上保護(hù)，且少在傳承和活化上的研究；為了將建筑文化遺產(chǎn)真實(shí)的保存并傳承活化利用，本文從信息技術(shù)角度出發(fā)，以真實(shí)性、傳承性為原則。通過技術(shù)性保護(hù)達(dá)到建筑文化遺產(chǎn)的傳承與活化。

一、文化記憶：建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的意義

（一）文化遺產(chǎn)的概述

從《雅典憲章》、《威尼斯憲章》被定義為“物質(zhì)的對象”和“禁止的現(xiàn)狀”開始接受傳統(tǒng)文化，到《保護(hù)世界自然遺產(chǎn)公約》把對象看成文化的結(jié)果；從《馬丘比丘憲章》提出在保護(hù)時繼承文化傳統(tǒng)，并使之“繼續(xù)有生命力”，其后系列文件都提出保護(hù)是建立與傳統(tǒng)的聯(lián)系作出的努力；包括他的物質(zhì)價值、人文價值、場所精神、以人為本等，從文化意義角度就不能把保護(hù)看成是一個靜止和純物質(zhì)的。而是建立在歷史真實(shí)性基礎(chǔ)上的延續(xù)，是建立在文化藝術(shù)基礎(chǔ)上的活化；是在認(rèn)同歷史物質(zhì)性基礎(chǔ)上的文化延續(xù)，是強(qiáng)調(diào)以人為主體性的物質(zhì)精神的延續(xù)。

我國《憲法》、《文物保護(hù)法》等歷史建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的相關(guān)法律法規(guī)，是當(dāng)前開展建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的基本依照。在有法可依的情況下，對歷史文化的保護(hù)還原以及繼承和活化就是當(dāng)下對歷史文化事實(shí)尊重的最重要的途徑和依據(jù)。

（二）建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的現(xiàn)狀與意義

建筑文化遺產(chǎn)作為見證我國歷史發(fā)展各階段最直接的現(xiàn)存地面上的文化，歷史建筑能間接地反映當(dāng)時的社會發(fā)展水平，社會文明程度以及各行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平，所以具有極高的歷史研究價值。

建筑文化遺產(chǎn)是各時期建造技術(shù)在建造當(dāng)代藝術(shù)價值的反映；不同時期的歷史建筑都蘊(yùn)含著時代的文化烙印，具有時代性獨(dú)特的文化藝術(shù)價值；歷史建筑與城市發(fā)展相依共存，不僅是各個時代的烙印，更是最直接的藝術(shù)考古資料和文化旅游等軟實(shí)力的見證。

二、傳承記憶：建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的真實(shí)性與延續(xù)性

（一）建筑文化遺產(chǎn)的真實(shí)性

文化遺產(chǎn)的核心是“真實(shí)性”，“真實(shí)性”不僅包含物質(zhì)文化遺產(chǎn)本身的真實(shí)性，還包含相關(guān)材料、環(huán)境、工藝、人、物、事等相關(guān)構(gòu)成要素的真實(shí)性；真實(shí)性可以貫穿到物質(zhì)文化遺產(chǎn)的橫向和縱向，能真實(shí)地反映遺產(chǎn)當(dāng)時時間、社會環(huán)境、文化背景以及建造技術(shù)等等各方面。建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)要嚴(yán)格遵守“真實(shí)性”的原則才能真實(shí)的還原當(dāng)時的各種情景，這才是遺產(chǎn)保護(hù)的真正價值所在。

（二）建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的延續(xù)性

隨著全球化的發(fā)展，人類文化的互相學(xué)習(xí)和借鑒，造成人類歷史過程中形成的多樣性文化日益趨同。使得對歷史過往文化的保護(hù)與傳承就更為重要；尊重和傳承歷史文化深入人心，也是人類傳承和具有差異性的地區(qū)文化身份的重要體現(xiàn)。同時地區(qū)文化的傳承也體現(xiàn)在“場所精神”上，地方固有的文化價值是屬地文化自信的體現(xiàn)，也是有別其他文化的“領(lǐng)域性”文化特性，保護(hù)和傳承屬地文化對文化遺產(chǎn)特色的保護(hù)和文化延續(xù)具有重要的作用，在對建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的延續(xù)性尤為重要和突出。

三、再現(xiàn)記憶：數(shù)字技術(shù)在建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的技術(shù)路徑概述

（一）數(shù)字技術(shù)的發(fā)展概述

本文指的數(shù)字技術(shù)包含建筑三維激光掃描技術(shù)、三維建模技術(shù)、AR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等。

芯片技術(shù)的發(fā)展帶動了計算編程等技術(shù)的快速發(fā)展，在二十世紀(jì)以來三維激光掃描技術(shù)迅猛發(fā)展，是數(shù)字技術(shù)在測繪領(lǐng)域應(yīng)用的又一次偉大發(fā)展及革命，三維激光掃描通過識別系統(tǒng)掃描識別物體的三維點(diǎn)來獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，而通過識別獲取物體表面高精度高分辨率的圖像或生成數(shù)字模型；因此又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)[2]。該技術(shù)現(xiàn)在發(fā)展到可以通過相關(guān)三維掃描機(jī)器直接從物體中進(jìn)行快速的逆向三維數(shù)據(jù)采集及通過軟件技術(shù)模型重構(gòu)[3]，通過設(shè)置激光掃描點(diǎn)對掃描物體無需進(jìn)行任何的處理，這樣通過激光掃描點(diǎn)獲得的每個數(shù)據(jù)都是直接采取目標(biāo)真實(shí)數(shù)據(jù)，使得后期處理的數(shù)據(jù)完全真實(shí)可靠[4]。三維建模技術(shù)是利用相關(guān)3D軟件對物體進(jìn)行虛擬建造的一門技術(shù)[5]；隨著計算機(jī)硬件技術(shù)的不斷升級，建模技術(shù)有了更可靠的硬件支撐也得到了質(zhì)的提高，三維建模技術(shù)的運(yùn)用也更加的廣泛，特別是在現(xiàn)代高速運(yùn)算計算機(jī)的運(yùn)用使得三維建模技術(shù)速度更快還原度更真實(shí)。VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是通過計算機(jī)數(shù)字技術(shù)輸出的虛擬世界轉(zhuǎn)變成數(shù)字世界的模擬系統(tǒng)。它是把用戶帶入到一個通過數(shù)字技術(shù)仿真的虛擬世界，通過一定輔助設(shè)備，如虛擬眼鏡、穿戴設(shè)備等等通過傳感設(shè)備刺激人體及視覺神經(jīng)而達(dá)到的虛擬交互世界。使用戶可通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)直接地參與到其中感受它們這種虛擬真實(shí)存在，產(chǎn)生沉浸式體驗。實(shí)際上，VR技術(shù)是計算機(jī)數(shù)字技術(shù)、計算機(jī)仿真圖形學(xué)、計算機(jī)視覺、信息交互技術(shù)、傳感與測繪技術(shù)、模擬仿真技術(shù)、多媒體數(shù)字影音技術(shù)、語與模式識別技術(shù)、機(jī)接技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能技術(shù)等多種新技術(shù)集成之結(jié)晶。具有逼真性沉浸性、交互性和構(gòu)想性[6]。

（二）數(shù)字技術(shù)在建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的實(shí)現(xiàn)過程

數(shù)字技術(shù)在建筑文化遺產(chǎn)中扮演的角色主要為還原和再現(xiàn)技術(shù)。從技術(shù)層面實(shí)現(xiàn)還原和再現(xiàn)需要經(jīng)過幾個步驟：如建模技術(shù)、VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。

還原的第一步是對照建筑遺產(chǎn)真實(shí)參考，利用3D掃描、3D建模技術(shù)建造出與歷史建筑一樣的建筑模型。要獲取三維模型就要通過對3D模型進(jìn)行精細(xì)的掃描以及通過計算機(jī)數(shù)字技術(shù)進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的處理。3D掃描通過對建筑空間掃描點(diǎn)進(jìn)行掃描，通過計算機(jī)數(shù)字技術(shù)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)坐標(biāo)。這樣也稱作點(diǎn)云。為了得到更精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，點(diǎn)云數(shù)量應(yīng)盡量的多，這樣才能保證通過不同角度掃描得到全方位的掃描數(shù)據(jù)，生成的模型會更加的真實(shí)和精準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)處理之前，為了能更有效地處理和成功處理；首先就需要把掃描點(diǎn)鏈接起來，將點(diǎn)云布置成網(wǎng)格化。將點(diǎn)變成線，再由線組合成一個面。這樣才能更精準(zhǔn)。其實(shí)就是需要對這些面進(jìn)行多面化、多角度地掃描了。再次，就需要分辨不要重復(fù)，所有的掃描點(diǎn)不能有重疊，避免在數(shù)據(jù)處理生成模型的時候有疊加造成模型疊加的失誤。而建造是指對已損壞的建筑遺產(chǎn)在3D掃描完成后利用3D建模軟件建模的過程，是現(xiàn)實(shí)不存在的掃描點(diǎn)通過人工的方式添加進(jìn)去。整個實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路徑如下：

1.3D掃描

掃描點(diǎn)位決定了掃描的效果，所以設(shè)置正確的掃描位置是首要。而掃描也是有一定順序可言，首先，得對掃描點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)識，做好記號作為掃描的參考物來對齊掃描點(diǎn)。而掃描有時不是一次性能完成的所以需要設(shè)置多個掃描點(diǎn)，一般會設(shè)置最少三個掃描點(diǎn)，才能有效地完成兩次掃描；其次，設(shè)置掃描點(diǎn)的網(wǎng)格化，也就是在水平和垂直方向設(shè)置掃描點(diǎn)；再次，設(shè)置掃描分辨率后對物體進(jìn)行耐心有序地掃描工作； 最后再次獲取標(biāo)記點(diǎn)的確切位置。

2.數(shù)據(jù)處理

在對掃描的云點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的過程中最重要的就是之前掃描時創(chuàng)建的網(wǎng)格對齊?？墒褂肅yclone，如之前未對齊的點(diǎn)云可以進(jìn)行手動或自動對齊。值得注意的是在進(jìn)行手動對齊時要之前設(shè)置掃描點(diǎn)一樣至少選擇三個能夠聯(lián)系對應(yīng)的點(diǎn)及兩個能對齊的點(diǎn)云；自動對齊基本理論與手動對齊是一樣的，但是自動對齊主要是可以識別掃描時設(shè)置的點(diǎn)云標(biāo)記來獲取坐標(biāo)。

3.網(wǎng)格簡化和增加缺失模型

為了簡化網(wǎng)格，選擇使用3dsMax建模軟件。主要目的是刪除處理完后的數(shù)據(jù)中本不屬于該建筑的網(wǎng)格物體和一些操作上錯誤的網(wǎng)格物體。使用3dsMax的網(wǎng)格功能簡化物體的網(wǎng)格。簡化后的模型可以少處理大量的點(diǎn)和面的復(fù)雜問題。其定義是在為在保持建筑物原來整體的形狀、體積和邊界不變的同時減少物體的大小和復(fù)雜程度。這樣的方法可以簡化模型帶來的機(jī)器運(yùn)作及后期可視化的復(fù)雜程度，但也可以有效地達(dá)到鏈接具體的點(diǎn)及有用曲面等組件。

在增加缺失的遺產(chǎn)模型部分我們也采用3D建模應(yīng)用程序3dsMax或者草圖導(dǎo)師建模軟件對缺失的部分進(jìn)行建模。我們會依據(jù)史料記載以及根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況賦予材質(zhì)等。使缺失的部分與現(xiàn)存完全融合。

4.模型加工后可視化

模型建設(shè)完畢后我們會對前面的工作競選反復(fù)的實(shí)驗。主要目的是對前期工作的一個評估和規(guī)劃，對評估后的參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后來搭建能實(shí)現(xiàn)三維可視化的前期工作確定這些處理參數(shù)以與后續(xù)VR技術(shù)的銜接。

5.使用VR技術(shù)實(shí)現(xiàn)可視化

要實(shí)現(xiàn)VR的可視化技術(shù)，就離不開3D顯示技術(shù)和3D打印技術(shù)。3D顯示技術(shù)主要是通過三個維度的虛擬數(shù)據(jù)達(dá)到在顯示器上三個維度的顯示技術(shù)，是觀感有立體感。在三維技術(shù)發(fā)展上，從需要通過特殊制造的儀器觀看視頻才能有立體效果到裸視三維技術(shù)以及現(xiàn)在的三維穿戴技術(shù)等等。每種三維技術(shù)因為時間和技術(shù)的發(fā)展都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。也是從小型的特殊材質(zhì)三維打印機(jī)到現(xiàn)在的建筑3D打印機(jī)的迅猛發(fā)展，也是打印增材制造技術(shù)迅猛發(fā)展的一種體現(xiàn)形式。3D打印機(jī)的不斷發(fā)展使開發(fā)人員能夠通過打印3D模型以進(jìn)行可視化、測試或直接創(chuàng)建零件。VR可視技術(shù)還可以使用VR佩戴眼鏡進(jìn)行虛擬交互觀看。使用VR眼鏡可以達(dá)到身臨其境的感覺，使觀者達(dá)到與建筑遺產(chǎn)“零”距離的接觸。

數(shù)字技術(shù)的發(fā)展對文化遺產(chǎn)的保護(hù)意義重大，特別是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以通過數(shù)字模型保存和數(shù)字可視化直接使用在文化遺產(chǎn)的保護(hù)上。通過VR技術(shù)多渠道的運(yùn)用，特別是穿戴設(shè)備，VR電影的流行，可以表明；VR技術(shù)是非常適合于用在建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)上的；未來數(shù)字技術(shù)將實(shí)施到數(shù)字歷史建筑物保護(hù)中，不僅歷史建筑，古村落的整體保護(hù)也可以運(yùn)用虛擬信息技術(shù)。

四、結(jié)語

傳承與活化是建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)的主要目的，在傳統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計保護(hù)中喜歡把建筑文化遺產(chǎn)作為建筑文化旅游景點(diǎn)或改造成商業(yè)區(qū)；通過利用改造或后期商業(yè)化改造后，因為要迎合參觀和消費(fèi)者的喜好，往往商業(yè)化后，歷史文化建筑已經(jīng)被破壞得面目全非，很難能長久維系和達(dá)到保護(hù)建筑遺產(chǎn)的目的。通過現(xiàn)在數(shù)字技術(shù)的跨界運(yùn)用，對建筑遺產(chǎn)的虛擬真實(shí)性的還原、活化和利用并不會破壞其旅游或商業(yè)性質(zhì)的活化使用；通過數(shù)字技術(shù)再現(xiàn)和保護(hù)甚至展示，不斷賦予其生命力，煥發(fā)其生命價值和文化價值，也是與時俱進(jìn)地體現(xiàn)。VR等數(shù)字技術(shù)的運(yùn)用使建筑遺產(chǎn)以新的方式、新的面貌、新的精度還原歷史文化建筑。不僅有助于建筑文化遺產(chǎn)更完整更真實(shí)的被傳承和保護(hù)；而且未來利用數(shù)字技術(shù)把建筑遺產(chǎn)通過游戲場景、文旅場景等活化和利用，可以在無形中使不同年齡群體、不同地域文化的人民更好地了解建筑歷史文化和理解建筑歷史文化，達(dá)到真正的文化的傳承和經(jīng)濟(jì)上的活化利用。數(shù)字技術(shù)的跨界運(yùn)用在歷史建筑遺產(chǎn)中的運(yùn)用是對歷史文化保護(hù)的一種升華傳承和活化運(yùn)用，具有劃時代的意義。