麥賢敏，王曉亮，鐘 磊，任 濤

引言

歷史建筑作為人類文化傳承的重要載體之一，蘊(yùn)含著豐富的人居智慧與多樣的文化信息，在人類社會(huì)發(fā)展中應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)與利用。目前，中國(guó)對(duì)歷史建筑保護(hù)的重視程度在不斷增強(qiáng)，但仍有為數(shù)眾多的歷史建筑在逐漸損壞或消失。特別是一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的重要?dú)v史建筑，由于交通不便、經(jīng)濟(jì)落后和技術(shù)陳舊等原因，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查面臨諸多困難，極大地阻礙了對(duì)歷史建筑文化價(jià)值和科學(xué)智慧展開深入的研究。近年來，一些新型技術(shù)手段（如三維激光掃描技術(shù)、遙感技術(shù)等）逐漸應(yīng)用于近代歷史建筑及歷史街區(qū)數(shù)字化保護(hù)研究領(lǐng)域，為歷史建筑研究與保護(hù)提供了創(chuàng)新技術(shù)路徑。其中，就三維激光掃描技術(shù)而言，研究者可通過掃描三維空間數(shù)據(jù)建立精確而完整的數(shù)字信息資料，記錄歷史文物建筑當(dāng)前的狀況并發(fā)現(xiàn)問題。該技術(shù)的應(yīng)用可對(duì)歷史建筑進(jìn)行全面的資料收集，對(duì)手工難以測(cè)量的復(fù)雜部位進(jìn)行準(zhǔn)確掃描，同時(shí)其記錄的紋理能夠反映有關(guān)建筑材料、表面工藝等實(shí)際狀況信息，可用于對(duì)比研究建筑材料隨時(shí)間的變化特征等情況。

德格印經(jīng)院坐落于四川省甘孜州德格縣，地處四川與西藏交界處，海拔高度約3 260 m，總占地面積約5 000 m，總建筑面積9 000 m。德格印經(jīng)院是藏式建筑的重要代表，融合了高原地區(qū)建筑、少數(shù)民族建筑與宗教建筑的諸多特點(diǎn)，具有極高的保護(hù)與利用價(jià)值，1996年被列入第四批全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位。目前德格印經(jīng)院基本的印經(jīng)功能仍在運(yùn)行，也是當(dāng)?shù)刂匾穆糜文康牡?，但由于地處高原且交通不便，?duì)其深入研究相對(duì)較少，因而關(guān)于建筑的信息資料不足。本研究團(tuán)隊(duì)以德格印經(jīng)院為對(duì)象進(jìn)行三維激光掃描，對(duì)建筑的立面風(fēng)貌、空間結(jié)構(gòu)、構(gòu)件形式、內(nèi)部彩畫等詳細(xì)掃描建檔，整理數(shù)字信息資料。通過數(shù)字技術(shù)收集德格印經(jīng)院建筑現(xiàn)狀信息，掌握其目前精確的建筑狀態(tài)并展開深入研究，同時(shí)與后期數(shù)據(jù)比對(duì)可幫助認(rèn)知?dú)v史建筑的發(fā)展變遷。將歷史建筑保護(hù)與數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合，符合國(guó)家文化創(chuàng)新工程的倡導(dǎo)，對(duì)后續(xù)研究與保護(hù)工作尤為重要。

1 三維激光掃描在文物建筑保護(hù)中的應(yīng)用

三維激光掃描技術(shù)通過激光高速掃描的方式，獲取被掃描物體的三維空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)，且數(shù)據(jù)可附帶顏色、坐標(biāo)等信息，使研究者能夠快速且高效地自動(dòng)采集歷史建筑的三維信息，記錄被掃描物體當(dāng)時(shí)的完整狀態(tài)。

這項(xiàng)技術(shù)日益成熟，逐漸被應(yīng)用于古建保護(hù)、壁畫修復(fù)、變形監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面。將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于歷史文化建筑的安全評(píng)估與預(yù)防監(jiān)測(cè)工作中，具有識(shí)別度高、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、效率高、操作簡(jiǎn)單、便于測(cè)繪不規(guī)則物體等優(yōu)點(diǎn)，適用于掃描復(fù)雜物體、人手不夠等情況。三維激光掃描的初步成果為原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)，可通過SCENE軟件進(jìn)行點(diǎn)云處理，獲得建筑空間切片、建筑三維模型，根據(jù)SCENE軟件生成的模型數(shù)據(jù)可繪制出更為準(zhǔn)確的CAD技術(shù)圖紙等，從而更好地為文物建筑的精確測(cè)量和保護(hù)提供技術(shù)支撐。

2 德格印經(jīng)院三維激光掃描方法

2.1 研究對(duì)象

本研究以德格印經(jīng)院為研究對(duì)象。德格印經(jīng)院始建于1729年，是中國(guó)藏族聚居區(qū)三大文化中心之一，其對(duì)藏族文化的繼承與傳播產(chǎn)生了強(qiáng)大的聚合力和輻射力，在藏族文化傳承與保護(hù)方面作出了重要貢獻(xiàn)。其中，作為德格印經(jīng)院建造者的德格土司，被后世贊頌最多的功業(yè)在于兩件事情，即雕刻《大藏經(jīng)》與修建印經(jīng)院。

經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，德格印經(jīng)院的藏族雕版印刷技藝于2006年列入第一批國(guó)家級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)名錄。該院至今保存有總數(shù)超過20萬塊的經(jīng)板，院內(nèi)關(guān)于藏族雕版的印刷活動(dòng)仍在繼續(xù)。德格印經(jīng)院不僅是藏經(jīng)樓和印刷廠，而且是集收藏、出版、印刷于一體的綜合性文化傳播中心。印經(jīng)院的建筑設(shè)計(jì)蘊(yùn)含當(dāng)?shù)孛褡鍏^(qū)域特定時(shí)期政治、經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展?fàn)顩r信息，其結(jié)構(gòu)與空間布局體現(xiàn)出藏傳佛教建筑凝重沉穩(wěn)的風(fēng)格和民族特點(diǎn)，也反映出當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)厝嗣窀叱慕ㄖ夹g(shù)水平和建造智慧。

2.2 掃描方案及機(jī)位布置

本研究利用三維激光掃描儀對(duì)德格印經(jīng)院的內(nèi)外全貌進(jìn)行精確測(cè)繪，包括建筑軸線尺寸、平面布局、各層層高、建筑分隔、門窗位置等主要建筑信息。在開展三維激光掃描前，根據(jù)德格印經(jīng)院的結(jié)構(gòu)特征，確定了“先室外后室內(nèi)”和“室內(nèi)由低到高逐層掃描”的掃描方案，所掃描的各空間之間通過門洞和樓梯等通道進(jìn)行空間數(shù)據(jù)連接。在三維激光掃描過程中，由于印經(jīng)院內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且遮擋較為嚴(yán)重，單個(gè)掃描機(jī)位存在諸多盲區(qū)。為保證掃描數(shù)據(jù)的完整性，采取多個(gè)機(jī)位多點(diǎn)測(cè)試及利用拼接技術(shù)進(jìn)行掃描的方法。掃描時(shí)，不同機(jī)位通過相同的標(biāo)靶球進(jìn)行點(diǎn)位識(shí)別，從而進(jìn)行不同機(jī)位的數(shù)據(jù)拼接。

在站點(diǎn)與標(biāo)靶球位置的設(shè)置中，參考儀器教程與相關(guān)研究，遵循以下原則：（1）在滿足掃描完整性的前提下，盡量減少機(jī)位。拼接的數(shù)據(jù)越多，拼接數(shù)據(jù)的難度越大，也越容易出現(xiàn)較大的誤差。（2）標(biāo)靶球的設(shè)置呈不規(guī)則三角形，保證在數(shù)據(jù)拼接時(shí)清晰且準(zhǔn)確地對(duì)點(diǎn)。（3）設(shè)置標(biāo)靶球時(shí)，需讓掃描儀獲得更多的掃描空間。在進(jìn)行多空間掃描時(shí)，盡量通過同一標(biāo)靶球進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，可減少標(biāo)靶球換位、補(bǔ)標(biāo)靶球點(diǎn)等情況出現(xiàn)。（4）站點(diǎn)布設(shè)考慮建筑內(nèi)外部交通情況，盡量避開或減少游人以及工作人員可能帶來的干擾。

文物建筑在進(jìn)行掃描時(shí)，由于測(cè)站數(shù)量多、數(shù)據(jù)量大，為便于數(shù)據(jù)管理、提高數(shù)據(jù)處理效率，往往將測(cè)區(qū)分割成多個(gè)層級(jí)。在德格印經(jīng)院的三維掃描中，將測(cè)區(qū)分為6個(gè)大層級(jí)，包括建筑外立面、一層空間、二層空間、三層空間、四層空間、屋頂空間，并進(jìn)行分層編號(hào)。

建筑外立面（不包括屋頂）的機(jī)位共9個(gè)（圖1（a））。建筑一層在外天井、大金殿、護(hù)法殿、西區(qū)房間、東區(qū)房間等位置進(jìn)行機(jī)位布置，以外天井為中心進(jìn)行各個(gè)空間的銜接，機(jī)位共計(jì)45個(gè)（圖1（c））。以外天井為連接空間進(jìn)行一層與二層的數(shù)據(jù)連接，二層主要在走道、展覽區(qū)、藏經(jīng)區(qū)、存紙室掃描，機(jī)位共計(jì)49個(gè)（圖1（d））。通過二層走道區(qū)域與三層進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，三層主要在露臺(tái)、改經(jīng)板區(qū)、藏經(jīng)區(qū)、印經(jīng)區(qū)、出挑印刷室掃描，機(jī)位共計(jì)60個(gè)（圖1（e））。通過印經(jīng)區(qū)與四層進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，四層主要在走道、唐卡室、雕經(jīng)板室、晾曬場(chǎng)掃描，機(jī)位共計(jì)24個(gè)（圖1（f））。最后通過晾曬場(chǎng)與屋頂進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接，屋頂共設(shè)置機(jī)位12個(gè)（圖1（b））。整個(gè)德格印經(jīng)院建筑信息的三維激光掃描共計(jì)設(shè)置199個(gè)機(jī)位。

圖1 三維激光掃描機(jī)位布置

2.3 掃描實(shí)施與數(shù)據(jù)處理

德格印經(jīng)院三維激光掃描工作按照常規(guī)流程開展，主要包括3個(gè)步驟：首先，開展建筑調(diào)查，走訪調(diào)查待掃描建筑的空間特征，確定使用參數(shù)，并提前布置掃描點(diǎn)位，避免漏掃、漏標(biāo)靶球點(diǎn)位等問題出現(xiàn)；其次，實(shí)施數(shù)據(jù)掃描，數(shù)據(jù)掃描中需注意保證參數(shù)一致、掃描過程中不移動(dòng)機(jī)器、保持標(biāo)靶球點(diǎn)位不動(dòng)等環(huán)節(jié)；最后，進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)整理拼接、對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選與優(yōu)化、數(shù)據(jù)補(bǔ)掃等過程。

將三維掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入SCENE軟件，在刪除多余點(diǎn)云后，通過計(jì)算機(jī)識(shí)別標(biāo)靶球的方式進(jìn)行不同機(jī)位的拼接，拼接完成后即可得到德格印經(jīng)院的數(shù)字模型（圖2）。對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)組成的數(shù)字模型進(jìn)行切片，可進(jìn)一步獲得德格印經(jīng)院建筑平面、剖面、立面等切片數(shù)據(jù)，將這些對(duì)應(yīng)切片數(shù)據(jù)導(dǎo)入AUTOCAD建模軟件，即可在此基礎(chǔ)上繪制出印經(jīng)院的平面圖、立面圖、剖面圖等技術(shù)圖紙。

圖2 德格印經(jīng)院SCENE原始點(diǎn)云數(shù)據(jù)三維視圖

在進(jìn)行三維激光掃描的工作過程中，遇到光線太強(qiáng)導(dǎo)致掃描照片圖層過曝、室內(nèi)空間較暗導(dǎo)致點(diǎn)云數(shù)據(jù)無法著色等問題，研究團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行三維激光掃描儀操作時(shí)注意根據(jù)不同的光環(huán)境及時(shí)調(diào)整測(cè)量參數(shù)。另外，針對(duì)掃描過程中存在建筑空間復(fù)雜、遮擋物多、需要掃描的室內(nèi)外空間數(shù)量多、數(shù)據(jù)處理需要多次切換和拼接等問題和困難，整個(gè)掃描過程中，在切換機(jī)位時(shí)合理運(yùn)用標(biāo)靶球，減少標(biāo)靶球的移動(dòng)，并保證其放置點(diǎn)位的精確，以減少數(shù)據(jù)誤差。

3 德格印經(jīng)院建筑特征分析

基于三維激光掃描技術(shù)對(duì)德格印經(jīng)院的全面掃描，獲取精細(xì)的建筑數(shù)字模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)德格印經(jīng)院的建筑功能與特征展開深入研究，具體包括印經(jīng)工藝流程、建筑空間布局分析、建筑風(fēng)貌特征、建筑物理環(huán)境營(yíng)造智慧分析等。

3.1 印經(jīng)工藝流程

德格印經(jīng)院是世界上規(guī)模最大的手工木版印刷中心，雕版印刷技藝為其重要的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。德格印經(jīng)院的雕版印刷技藝圍繞印刷經(jīng)文展開，其工藝流程可分為顏料加工、經(jīng)板加工和經(jīng)文印刷3個(gè)部分（圖3）。其中，經(jīng)文印刷是核心部分，顏料加工與經(jīng)板加工為經(jīng)文印刷的前期工作。

圖3 德格印經(jīng)院雕版印刷主要工藝流程

印經(jīng)工藝流程具體如下：

首先，制作雕版印刷所需要的朱砂色與黑色等顏料。其原料主要為特定的礦石與植物，在顏料制作室用木棒搗碎，加水?dāng)嚢柚疗渚鶆颉?/p>

其次，開展經(jīng)板加工，分為新板加工和舊板加工兩類。印經(jīng)院一般采購(gòu)預(yù)加工成經(jīng)板樣的松木板，堆放在通風(fēng)避陽處。需要使用時(shí)，取出存儲(chǔ)的木板進(jìn)行經(jīng)文雕刻。雕刻完成后，用酥油做表面處理，曬干后用當(dāng)?shù)匾环N名叫“蘇巴”的植物根須熬水清洗，去除多余油脂，再次曬干后保存。若經(jīng)板存在文字錯(cuò)誤等問題，需去除錯(cuò)字，進(jìn)行修改處理。使用過的經(jīng)板還需進(jìn)行清洗，用刷子把干墨刷掉，以免出現(xiàn)墨塊堆積等影響印刷效果的問題。

然后，開展經(jīng)文印刷工作。經(jīng)文印刷采用手工生產(chǎn)的藏紙，當(dāng)?shù)厝苏J(rèn)為藏紙有防蟲蛀、永不褪色、重量輕、白度低四大優(yōu)點(diǎn)。在裁紙室將大幅正方形藏紙裁剪為長(zhǎng)條狀，然后進(jìn)行捆扎存儲(chǔ)，需要使用時(shí)運(yùn)往印刷場(chǎng)地。印刷工人在藏經(jīng)板處挑選需要印刷的5—6塊經(jīng)板，回到印刷場(chǎng)地，兩人為一組，在經(jīng)板上刷墨，將經(jīng)板上的墨印上藏紙，用軟滾筒壓一次，而后更換新藏紙，如此重復(fù)。印刷好的經(jīng)文被運(yùn)往晾曬場(chǎng)，風(fēng)干后送至封邊室，進(jìn)行邊緣修剪及上色，而后捆扎存儲(chǔ)。

3.2 建筑空間布局

德格印經(jīng)院建筑共分為四層（圖4），其內(nèi)部空間較為復(fù)雜，根據(jù)其使用功能可大致分為朝拜空間、存儲(chǔ)空間、展示空間、紙張?zhí)幚砜臻g、經(jīng)板空間和印刷空間。印經(jīng)院整體空間布局以三層的印刷空間為核心，一、二層為印刷前期和后期處理的功能空間，三層其他空間和四層為經(jīng)板存儲(chǔ)空間。

圖4 德格印經(jīng)院建筑平立剖面圖

整體建筑空間圍繞印經(jīng)的工藝流程布局，方便印刷工作的進(jìn)行（圖5）。

圖5 德格印經(jīng)院空間功能布局示意

（1）朝拜空間：印經(jīng)院共有3個(gè)朝拜空間，分別為一樓大金殿、護(hù)法殿和屋頂?shù)亩饶傅睢Ｒ粯莾蓚€(gè)大殿是整個(gè)建筑中面積最大、層高最高的空間，分別位于中庭左右兩側(cè)。屋頂?shù)亩饶傅钍钦麄€(gè)建筑的最高點(diǎn)。

（2）存儲(chǔ)空間：印經(jīng)院的存儲(chǔ)空間包括多功能倉(cāng)儲(chǔ)空間和經(jīng)板存儲(chǔ)空間。多功能倉(cāng)儲(chǔ)空間主要集中于一樓，分布在不同的功能空間旁，包括顏料倉(cāng)儲(chǔ)、紙張倉(cāng)儲(chǔ)等。主要存儲(chǔ)空間為經(jīng)板存儲(chǔ)空間，印經(jīng)院的經(jīng)板數(shù)量龐大，經(jīng)板存儲(chǔ)空間占比較多，主要集中在中庭北側(cè)二層與三層部分。

（3）展示空間：該空間單獨(dú)存放印經(jīng)院貴重的經(jīng)板、經(jīng)文和工藝品等，位于中庭南側(cè)的二層。

（4）紙張?zhí)幚砜臻g：紙張?zhí)幚砜臻g中容納的功能主要為處理印刷紙張的相關(guān)工作，如裁紙、封邊、捆扎存儲(chǔ)等，主要集中在中庭南側(cè)的一層與二層部分。

（5）經(jīng)板空間：經(jīng)板空間主要容納新板雕刻、經(jīng)板晾曬、舊版修改、洗經(jīng)板等功能，其中洗經(jīng)板功能空間位于一層，其余空間主要位于三層和四層。

（6）印刷空間：印刷空間包括顏料加工場(chǎng)地、印刷場(chǎng)地、晾曬場(chǎng)地等，其中顏料加工位于一層，其余空間主要位于三層和四層。

德格印經(jīng)院建筑結(jié)合印經(jīng)工藝流程的需要，較為合理地布局相關(guān)功能空間，以利于提高印經(jīng)的質(zhì)量與效率。印刷空間位于經(jīng)板存儲(chǔ)空間的核心，以便印刷工人挑選和更換印刷的經(jīng)板。雕刻經(jīng)板空間基本與經(jīng)板存儲(chǔ)空間相近，以便存取雕板。晾曬空間安排在四層與露臺(tái)空間，以便獲得良好的通風(fēng)與采光。

3.3 建筑風(fēng)貌特征

德格印經(jīng)院建造的基地地勢(shì)東北高、西南低，其建筑利用基地高差，巧妙形成了室內(nèi)空間層高的錯(cuò)落，塑造體量并豐富空間。建筑整體采用墻柱混合承重結(jié)構(gòu)，外墻及立柱共同承擔(dān)橫梁傳遞的荷載。屋頂為藏式建筑傳統(tǒng)的夯土做法，其泥土選擇要求細(xì)且黏，以防漏雨。

德格印經(jīng)院立面大體分為墻腳、墻身、屋頂3段，墻腳以石塊堆砌，墻身用土夯筑，屋頂邊緣用邊瑪草捆扎填充（圖4（a））。建筑外部的主要色彩包括紅色、黑色和金色。在立面上主要體現(xiàn)為涂刷了紅色顏料的墻腳和墻身、涂刷成黑色的邊瑪草以及屋頂上金色的裝飾物。

進(jìn)入印經(jīng)院大門便是一處狹長(zhǎng)的天井空間。庭院空間串聯(lián)起一、二層重要的大金殿與護(hù)法殿。庭院空間的兩側(cè)為主要的縱向交通空間，連通印刷空間與經(jīng)板儲(chǔ)存空間等。建筑的三、四層設(shè)置兩個(gè)采光與通風(fēng)中庭，中庭屋頂側(cè)面通風(fēng)，為印刷空間與經(jīng)板儲(chǔ)存、晾曬空間帶來適宜的采光與通風(fēng)條件。印經(jīng)院的室內(nèi)空間色彩更為豐富，室內(nèi)的墻身與木梁處繪制有大量的彩畫，包含藍(lán)、綠、白、橙等多種鮮艷的顏色。

德格印經(jīng)院造型整體性強(qiáng)，具有藏式建筑的厚重感，典型的高原建筑裝飾構(gòu)件使其具有鮮明的辨識(shí)度。

3.4 建筑物理環(huán)境營(yíng)造智慧

研究團(tuán)隊(duì)對(duì)德格印經(jīng)院的室內(nèi)外溫度、濕度、風(fēng)速等物理環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在高原晝夜溫差較大的氣候環(huán)境下，印經(jīng)院室內(nèi)溫度、濕度與風(fēng)速較為穩(wěn)定，為印經(jīng)板的保存提供良好的室內(nèi)環(huán)境條件。分析認(rèn)為，德格印經(jīng)院室內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定的物理環(huán)境，受益于其傳統(tǒng)建筑構(gòu)造特色以及結(jié)合空間設(shè)計(jì)的自然通風(fēng)系統(tǒng)。

印經(jīng)院建筑外墻為夯土墻，墻厚超過1.6 m，建筑的屋頂也是傳統(tǒng)的夯土屋頂，整體而言，建筑的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有良好的保溫隔熱性能。在夏季強(qiáng)烈的陽光照射下，直接受陽光輻射的墻外側(cè)溫度升高，但墻的內(nèi)側(cè)仍然保持涼爽，外墻的內(nèi)外兩側(cè)能夠產(chǎn)生15 ℃以上的溫差。

印經(jīng)院的建筑空間依托獨(dú)特的門窗洞口，形成一套良好的自然通風(fēng)系統(tǒng)。建筑共設(shè)置3個(gè)豎向通風(fēng)空間，其一為位于入口處的大天井，長(zhǎng)34 m、寬5.4 m，為四層通高；另有兩個(gè)內(nèi)部的小中庭，長(zhǎng)13 m、寬2.6 m，貫穿三、四層。印經(jīng)院建筑屋頂及四層樓板處還分別設(shè)置兩個(gè)小通風(fēng)口。白天空氣經(jīng)建筑北墻外窗流入，通過兩個(gè)天井、四層樓板通風(fēng)口、屋頂通風(fēng)口，形成有效的氣流通道，促進(jìn)建筑室內(nèi)物理環(huán)境微調(diào)節(jié)，使得經(jīng)板儲(chǔ)存空間在良好的微通風(fēng)條件下保持適宜的溫濕度條件。而在夜間，建筑北墻外窗會(huì)被關(guān)閉，厚重的夯土墻、夯土屋面使得室內(nèi)溫度不易降低（圖6）。

圖6 德格印經(jīng)院點(diǎn)云模型西側(cè)中庭剖面軸測(cè)圖

在建筑光環(huán)境層面，德格印經(jīng)院也在各個(gè)重要的功能空間中巧妙地引入自然光。印經(jīng)院需要較強(qiáng)光線的經(jīng)板修補(bǔ)等空間，直接面向大天井，獲得良好的光照條件。而印經(jīng)空間、經(jīng)書晾曬空間對(duì)光線的需求較為精細(xì)，既不能在陽光直射的位置，也不能過于昏暗。德格印經(jīng)院利用兩個(gè)小中庭，引入柔和的自然光線解決這些空間的光照條件需求。

4 德格印經(jīng)院數(shù)字化保護(hù)研究

4.1 德格印經(jīng)院建筑變形分析與監(jiān)測(cè)建議

對(duì)德格印經(jīng)院點(diǎn)云模型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)該建筑整體呈現(xiàn)一定程度的傾斜現(xiàn)象（圖7）。在各變形部位中，中庭北側(cè)最為嚴(yán)重，在三維模型中截取該部分的投射正視圖可見其柱體歪斜、檐口線下沉，檐口線與水平基準(zhǔn)線最大偏角為2°，最大下沉距離為94.8 cm（圖8）。對(duì)點(diǎn)云模型進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)四處的變形位置（表1）主要集中在建筑西北側(cè)。經(jīng)分析，印經(jīng)院建筑的整體傾斜現(xiàn)象，可能是由于建筑地基出現(xiàn)了一定程度的沉降。

表1 德格印經(jīng)院主要結(jié)構(gòu)變形位置記錄表

圖7 德格印經(jīng)院點(diǎn)云模型南側(cè)天井剖面

圖8 點(diǎn)云模型變形部位分析

三維激光掃描技術(shù)所建立的精確點(diǎn)云模型，能夠在計(jì)算機(jī)上清晰地分析建筑的變形情況。在計(jì)算機(jī)上設(shè)置水平與垂直基準(zhǔn)線作為參照，可較為簡(jiǎn)易地分析出建筑傾斜等結(jié)構(gòu)變形情況。然而，對(duì)點(diǎn)云模型的測(cè)量結(jié)果僅為測(cè)量時(shí)間點(diǎn)的瞬時(shí)變形量，可每隔半年進(jìn)行一次建筑變形監(jiān)測(cè)，通過前后數(shù)據(jù)對(duì)比觀測(cè)其變化。研究團(tuán)隊(duì)已向德格印經(jīng)院管理機(jī)構(gòu)反饋建筑變形情況，建議參照《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8—2016）進(jìn)行建筑變形狀況監(jiān)測(cè)，以確定建筑沉降和結(jié)構(gòu)變形的速度及其他情況。

4.2 德格印經(jīng)院建筑歷史信息檔案建立與維護(hù)

由于人類活動(dòng)、社會(huì)變遷、環(huán)境變化、自然災(zāi)害等多種原因，建筑文化遺產(chǎn)的可持續(xù)性受到一定影響。數(shù)字化保護(hù)基于新技術(shù)的開發(fā)與利用，為建筑文化遺產(chǎn)保護(hù)提供了創(chuàng)新思路與途徑。德格印經(jīng)院從建造至今已近300年，其間歷經(jīng)多次維修與改造。目前的德格印經(jīng)院與初建時(shí)期已有一定程度的變化與調(diào)整，其中，壁畫就曾經(jīng)歷過大規(guī)模的重繪，結(jié)構(gòu)也實(shí)施過若干加固措施?？紤]到德格印經(jīng)院仍在使用中，后續(xù)也可能會(huì)發(fā)生一些預(yù)想不到的變化，全面而精確地記錄德格印經(jīng)院當(dāng)下的建筑狀況，對(duì)日后的保護(hù)與修繕有著重要意義。

傳統(tǒng)文化建筑遺產(chǎn)的數(shù)字化記錄需要大量資源、時(shí)間和精力的投入，而三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用，將有助于推動(dòng)建筑信息檔案的建立與維護(hù)。此次研究基于對(duì)德格印經(jīng)院的三維激光掃描，建立精確的三維點(diǎn)云模型，并在此基礎(chǔ)上繪制印經(jīng)院的平面圖、立面圖、剖面圖，建立矢量三維模型，生成點(diǎn)云切片等高質(zhì)量的數(shù)據(jù)資料，構(gòu)建了較為完善的建筑信息資料庫(kù)。

針對(duì)德格印經(jīng)院這樣的重要建筑文化遺產(chǎn)，應(yīng)當(dāng)建立定期的數(shù)字化保護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)更新與維護(hù)制度，并推動(dòng)建立建筑信息資料的公眾共享平臺(tái)，通過立體重構(gòu)與生動(dòng)再現(xiàn)，促進(jìn)文化傳播與信息查詢。

5 德格印經(jīng)院數(shù)字化保護(hù)的啟示

（1）文物建筑的空間往往比較復(fù)雜，需對(duì)三維激光掃描現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)間有充分的預(yù)判。在德格印經(jīng)院掃描案例中，由于建筑存在多處小空間、地基存在高差、建筑內(nèi)部錯(cuò)層等原因，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)置的199個(gè)三維激光掃描機(jī)位仍未能完全將建筑空間的全部角落進(jìn)行掃描。

（2）三維激光掃描的點(diǎn)云模型能夠有效減少文物建筑測(cè)繪產(chǎn)生的誤差，并提高建筑測(cè)繪的效率。類似德格印經(jīng)院這樣擁有諸多細(xì)部構(gòu)造與設(shè)計(jì)的建筑，運(yùn)用傳統(tǒng)測(cè)繪方法容易存在誤差，三維掃描技術(shù)能夠精確還原建筑原貌。尤其在高原建筑研究中，由于地處偏遠(yuǎn)、交通不便和高原反應(yīng)等影響，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪時(shí)間受到一定的限制，新技術(shù)的應(yīng)用能夠極大節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的人力與時(shí)間。

（3）三維激光掃描技術(shù)在監(jiān)測(cè)文物建筑結(jié)構(gòu)變形、建筑材料性狀改變等方面，具有良好的應(yīng)用前景。建立德格印經(jīng)院的點(diǎn)云模型之后，能夠簡(jiǎn)易地通過參考線對(duì)比，發(fā)現(xiàn)建筑的變形問題，及時(shí)提出監(jiān)測(cè)預(yù)警。通過間隔一定時(shí)間的多次三維掃描數(shù)據(jù)比對(duì)，可精確分析建筑結(jié)構(gòu)變形、材料性狀改變的速度與發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

（4）建筑文化遺產(chǎn)蘊(yùn)含著豐富的人居與文化智慧，研究中綜合多學(xué)科技術(shù)與工具，能夠帶來更多創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)。在德格印經(jīng)院的研究中，除三維激光掃描技術(shù)之外，還融入建筑物理測(cè)試、高光譜攝影、全景影像等技術(shù)，多種技術(shù)手段成果的交叉印證，為更深層次揭示建造智慧提供了良好基礎(chǔ)。

6 結(jié)語

對(duì)德格印經(jīng)院開展三維激光掃描工作、建立德格印經(jīng)院準(zhǔn)確的數(shù)字信息檔案，既是文物建筑數(shù)字化保護(hù)的重要路徑，也為深入開展相關(guān)的技術(shù)、構(gòu)造、文化等研究提供隨時(shí)可以查閱的基礎(chǔ)資料，更為信息化時(shí)代促進(jìn)文化遺產(chǎn)的傳播與宣傳提供生動(dòng)的三維影像。新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，將為文物建筑保護(hù)與利用工作帶來更多的機(jī)遇與支持。

說明：參與德格印經(jīng)院三維激光掃描工作的工作人員除作者外，還包括李姝靚、楊茜茹、熊健吾、韓瑜、黃婷、胡釘源、董馨怡、劉縵紓。